ככל שייצור מוליכים למחצה מתקדם לעידן תת--5 ננומטר ו-EUV (אולטרה סגול קיצוני), ערימת הסובלנות-ברוחב מערכות הליתוגרפיה נכנסה לתחום הננומטר. בקנה מידה זה, מגבלות הביצועים של חומרים מסורתיים-במיוחד גרניט - הופכות ברורות יותר ויותר.
עבור יצרני OEM של ליתוגרפיה מוליכים למחצה ויצרני דיוק תעופה וחלל, כלי מטרולוגיה קרמיים יישומי תעופה וחלל אינם עוד נישה-הם הופכים חיוניים במהירות. בין אלה, חפצי מדידת סיליקון קרביד מופיעים כנקודת הבחינה החדשה ליציבות מדידת רמת ננומטר-.
השינוי החומרי: מגרניט לסיליקון קרביד
גרניט כבר מזמן הסטנדרט בתעשייה עבורמדידה מדויקתבשל שלה:
שיכוך רעידות
יציבות מימדית טובה
עלות-יעילות עבור מבנים גדולים
עם זאת, במערכות ליטוגרפיה-הדור הבא, היתרונות הללו אינם מספיקים עוד.
סיליקון קרביד (SiC), במיוחד חומרים מרוכבים-ריאקטיביים או Si-SiC, מציעים פרופיל ביצועים שונה מהותית-כזה שמתיישר עם דרישות קנה המידה של ננומטר-.
עליונות מכנית:-קשיחות גבוהה במיוחד עבור דיוק ננומטרי
המבדיל הקריטי ביותר הוא מודול אלסטי (מודול יאנג):
Si–SiC ceramic: >400 GPA
פלדת כלי עבודה: ~200 GPa
גרניט: ~50-70 GPa
זה אומר שסיליקון קרביד הוא:
יותר מ-3× קשיח יותר מפלדה
עד 8× קשיח יותר מגרניט
השפעה הנדסית:
קשיחות גבוהה יותר מתורגמת ישירות ל:
עיוות מבני מופחת תחת עומס
תדר טבעי גבוה יותר (פחות רגישות לרטט)
תגובה דינמית משופרת במערכות מיקום-במהירות גבוהה
עבור חפצי מדידת סיליקון קרביד, זה מבטיח שלמות מדידה גם בתנאי תנועה ותאוצה מהירה האופייניים בשלבי ליתוגרפיה.
תאימות תרמית: התאמת מערכות אופטיות בליטוגרפיה EUV
במערכות ליטוגרפיה EUV, אי התאמה תרמית היא נקודת כשל קריטית.
סיליקון קרביד מציע מקדם התפשטות תרמית (CTE) התואם באופן הדוק חומרים אופטיים מתקדמים כגון:
זרודור
סיליקה מותכת
זכוכית עם התרחבות נמוכה במיוחד (ULE).
למה זה חשוב:
מבטל סחף יחסי בין מסגרת מטרולוגית לרכיבים אופטיים
שומר על דיוק היישור בקנה מידה ננומטרי
מאפשר פעולה יציבה ברכיבה תרמית
גרניט, למרות שהוא יציב, אינו יכול להשיג רמה זו של תאימות תרמית למערכות אופטיות.
ננומטר-יציבות מדידת רמה: המדד האמיתי
ברזולוציה ננומטרית, יציבות היא לא רק שטוחות סטטית-היא כוללת:
דפורמציה דינמית בתנועה
סחיפה תרמית לאורך זמן
זחילה חומרית והתנהגות הזדקנות
סיליקון קרביד מצטיין בכל שלושת הממדים:
1. סחיפה תרמית מינימלית
CTE נמוך מבטיח שינוי ממדי זניח תחת שינויים בטמפרטורה
2. יציבות דינמית גבוהה
קשיחות גבוהה מפחיתה תזוזה-שנגרמת על ידי רטט
3. יציבות חומרים לטווח ארוך-
אין תנועת גרגרים פנימית או מיקרו-זחילה אופיינית לאבן טבעית
תוצאה: יציבות מדידה אמיתית ברמת ננומטר-, המאפשרת שכבת-על ויישור אמינים בתהליכי מוליכים למחצה.
שלמות פני השטח ועמידות בפני שחיקה
יתרון קריטי נוסף של כלי מטרולוגיה קרמיים ביישומי תעופה וחלל הוא ביצועי פני השטח:
קשיות גבוהה במיוחד (שני רק לחומרים מקבוצת היהלומים-)
התנגדות ללבוש
ייצור חלקיקים נמוך (קריטי עבור סביבות חדרים נקיים)
זה הופך את הסיליקון קרביד לאידיאלי עבור:
מדדי דיוק
חפצי התייחסות
מבני יישור אופטי
לעומת זאת, משטחי גרניט, למרות שהם יציבים, רגישים יותר למיקרו-בלאי וזיהום במהלך שימוש ממושך.
מדוע ליטוגרפיית מוליכים למחצה דורשת מטרולוגיה קרמית
מערכות ליטוגרפיה EUV פועלות בתנאים קיצוניים:
דרישות שכבת-על של תת--ננומטר
תנועת במה-מהירה של רקיק
סביבות בקרה תרמית קפדנית
בתנאים אלה, חפצי מדידת סיליקון קרביד אינם רק יתרונות-הם נחוצים.
הם מאפשרים:
מסגרות ייחוס יציבות ליישור אופטי
מטרולוגיה- במהירות גבוהה ללא פיגור מבני
דיוק עקבי לאורך מחזורי ייצור ארוכים
ללא חומרים כאלה, השגת דיוק של-הדור הבא של דפוסי שבבים הופכת קשה יותר ויותר.
הרחבה מעבר למוליכים למחצה: יישומי דיוק תעופה וחלל
היתרונות של סיליקון קרביד יקרים באותה מידה בייצור תעופה וחלל:
בדיקת רכיבים-בדיוק גבוה
מערכות מדידת קואורדינטות בקנה מידה גדול-
מתקנים-תרמיים יציבים למבנים מרוכבים
עבור כלי מטרולוגיה קרמיים ביישומי חלל, השילוב של קשיחות, יציבות תרמית ועמידות בפני שחיקה מבטיח ביצועים אמינים בסביבות תובעניות.
מתי לעבור מגרניט לקרמיקה
שקול לשדרג לסיליקון קרביד כאשר:
רזולוציית מדידה מתקרבת לקנה מידה ננומטרי
נדרשת התאמה תרמית עם חומרים אופטיים או מרוכבים
תנועה דינמית גבוהה משפיעה על דיוק המדידה
תאימות לחדר נקי היא קריטית
יש להבטיח-יציבות לטווח ארוך ללא סחיפה של כיול מחדש
מסקנה: אפשר את העידן הבא של הנדסת דיוק
המעבר מגרניט לסיליקון קרביד מייצג שינוי מהותי בחומרים הנדסיים מדויקים.
על ידי הצעת:
Ultra-high stiffness (>400 GPA)
תאימות תרמית
עמידות בלאי מעולה
יציבות מדידה אמיתית ברמת ננומטר-
חפצי מדידת סיליקון קרביד מגדירים מחדש מה אפשרי בליתוגרפיה מוליכים למחצה ובמטרולוגיה אווירית וחלל.
ב-Unparalleled Group, אנו מפתחים כלי מטרולוגיה קרמיים מתקדמים פתרונות תעופה וחלל המיועדים לעמוד בדרישות הקיצוניות של-הדור הבא של הייצור-לעזור לשותפים שלנו להשיג ביצועים פורצי דרך בדייקנות, מהירות ואמינות.