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碳化硅陶瓷结构件在光刻机中的应用

文章出处:广州先进陶瓷展网责任编辑:作者:广州先进陶瓷展人气:-发表时间:2022-07-06 16:37:00【

集成电路制造关键技术及装备主要有包括光刻技术及光刻装备、薄膜生长技术及装备、化学机械抛光技术及装备、高密度后封装技术及装备等,均涉及高效率、高精度、高稳定性的运动控制技术和驱动技术,对结构件的精度和结构材料的性能提出了极高的要求。

●碳化硅工件台

以光刻机中工件台为例,该工件台主要负责完成曝光运动,要求实现高速、大行程、六自由度的纳米级超精密运动,如对于100nm分辨率、套刻精度为33nm和线宽为10nm的光刻机,其工件台定位精度要求达到10nm,掩模-硅片同时步进和扫描速度分别达到150nm/s和120nm/s,掩模扫描速度接近500nm/s,并且要求工件台具有非常高的运动精度和平稳性。

一般说来,光刻机用工件台结构件需满足以下要求:

①高度轻量化:为降低运动惯量,减轻电机负载,提高运动效率、定位精度和稳定性,结构件普遍采用轻量化结构设计,其轻量化率为60%~80%,最高可达到90%;

②高形位精度:为实现高精度运动和定位,要求结构件具有极高的形位精度,平面度、平行度、垂直度要求小于1μm,形位精度要求小于5μm;

③高尺寸稳定性:为实现高精度运动和定位,要求结构件具有极高的尺寸稳定性,不易产生应变,且导热系数高、热膨胀系数低,不易产生大的尺寸变形;

④清洁无污染:要求结构件具有极低的摩擦系数,运动过程中动能损失小,且无磨削颗粒的污染。

碳化硅陶瓷方镜

光刻机等集成电路关键装备中的关键部件具有形状复杂、外形尺寸复杂以及中空轻量化结构等特点,制备此类碳化硅陶瓷零部件难度较大。目前国际主流集成电路装备制造商,如荷兰ASML,日本NIKON、CANON等公司大量采用微晶玻璃、堇青石等材料制备光刻机核心部件——方镜,而采用碳化硅陶瓷制备其他简单形状的高性能结构部件。中国建筑材料科学研究总院的专家们却采用专有制备技术,实现了大尺寸、复杂形状、高度轻量化、全封闭光刻机用碳化硅陶瓷方镜及其他结构功能光学零部件的制备。

●碳化硅光罩薄膜

日前在韩国的一场半导体交流活动中,ASML韩国营销经理MyoungKuyLee透露,将开始供应透光率超90%的薄膜,以提升EUV光刻机的效率。ASML2016年首次开发出光罩薄膜,当时的透光率是78%。随后在2018年,薄膜透光率提升到80%,2020年提升到85%。

薄膜用于保护光罩免受污染,单价2.6万美元左右(约合人民币16.78万元)。另外,韩国企业FST、S&STech也都在紧张开发EUV光刻机所需的薄膜,FST此前预期上半年开始供应90%透光率的碳化硅薄膜。

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