集成电路制造装备用精密陶瓷结构件的特点

    集成电路制造装备用精密陶瓷结构件的特点：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。

    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 100 nm 分辨率、套刻精度为 33 nm 和线宽为 10 nm 的光刻机，其工件 台定位精度要求达到 10 nm，掩模-硅片同时步进和扫描速度分别达到 150 nm/s 和 120 nm/s，掩模扫描速度接近 500 nm/s，并且要求工件台具有非常高的运动精度和平稳性。下图所示为典型的光刻机工件台及框架设计。该部件设计为内部轻量化、整体封闭中空结构， 内部加强筋板厚度为 3 mm，外部壁厚为 5 mm，外形尺寸 440 mm * 440 mm * 60 mm。该类结构件具有“大、厚、空、薄、轻、精”的特点。

    一般说来，光刻机用工件台结构件需满足以下要求：

    a.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%；

    b.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 1 μm，形位精度要求小于 5 μm；

    c.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；

    d.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。

    集成电路制造装备具有极其重要的战略地位。其设计和制造过程均能体现出包括材料科学与工程、机械加工等在内的诸多相关科学领域的最高水平。

    对于材料科学与工程学科而言，集成电路制造关键装备要求: 零部件材料具有轻质高强、高导热系数和低热膨胀系数等特点，且致密均匀无缺陷

    对于机械加工学科而言，集成电路制造关键装备的要求: 零部件具有极高的尺寸精度和尺寸稳定性，以保证设备实现超精密运动和控制。

    国内建筑材料科学研究总院率先开展了极大规模集成电路制造装备用精密碳化硅结构件的制备工艺研究，攻克了以光刻机为代表的集成电路制造关键装备用大尺寸、中空薄壁、复杂结构、精密碳化硅结构件制备的技术难关，形成一系列自主知识产权的专利技术，制备出了诸如碳化硅真空吸盘、导轨、反射镜、工件台等一系列光刻机用精密碳化硅结构件，满足了光刻机等集成电 路制造关键装备用精密结构件的使用要求，推动了我国集成电路关键装备的独立自主健康发展。

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