С навлизането на производството на полупроводници в ерата под-5 nm и EUV (екстремна ултравиолетова светлина), толерантността-в литографските системи навлезе в областта на нанометъра. В този мащаб ограниченията на ефективността на традиционните материали-особено на гранита стават все по-очевидни.
За производителите на оригинално оборудване за полупроводникова литография и прецизните производители на аерокосмическа техника керамичните инструменти за метрология в аерокосмическата промишленост вече не са нишови-те бързо стават основни. Сред тях артефактите за измерване на силициев карбид се очертават като нов еталон за стабилност на измерване на нанометрово-ниво.
Промяната на материала: от гранит към силициев карбид
Гранитът отдавна е индустриален стандарт запрецизно измерванепоради своите:
კარგი амортизация на вибрациите
Добра стабилност на размерите
Разход{0}}ефективност за големи структури
В системите за литография от следващо{0}}поколение обаче тези предимства вече не са достатъчни.
Силициевият карбид (SiC), особено реакционно{0}}свързаните или Si–SiC композити, предлага фундаментално различен профил на ефективност-такъв, който е в съответствие с изискванията за нанометров-мащаб.
Механично превъзходство: ултра{0}}висока твърдост за нанометрова прецизност
Най-критичният диференциатор е модулът на еластичност (модул на Йънг):
Si–SiC ceramic: >400 GPa
Инструментална стомана: ~200 GPa
Гранит: ~50–70 GPa
Това означава, че силициевият карбид е:
Над 3 пъти по-твърд от стомана
До 8 пъти по-твърд от гранит
Инженерно въздействие:
По-високата твърдост директно се превежда на:
Намалена структурна деформация при натоварване
По-висока естествена честота (по-малка чувствителност към вибрации)
Подобрена динамична реакция при високо{0}}системи за позициониране
За артефакти от измерване на силициев карбид това гарантира целостта на измерването дори при условия на бързо движение и ускорение, типични за етапите на литография.
Термична съвместимост: съвпадащи оптични системи в EUV литография
В EUV литографските системи термичното несъответствие е критична точка на повреда.
Силициевият карбид предлага коефициент на топлинно разширение (CTE), който е близък до съвременните оптични материали като:
Zerodur
Разтопен силициев диоксид
Стъкло със свръх-ниско разширение (ULE).
Защо това има значение:
Елиминира относителното отклонение между метрологичната рамка и оптичните компоненти
Поддържа точност на подравняване в нанометров мащаб
Позволява стабилна работа при термични цикли
Гранитът, макар и стабилен, не може да постигне това ниво на термична съвместимост с оптичните системи.
Стабилност на-измерване на нанометър: Истинският еталон
При нанометрова разделителна способност стабилността не е само статична плоскост-, а включва:
Динамична деформация при движение
Топлинен дрейф във времето
Пълзене на материала и поведение при стареене
Силициевият карбид превъзхожда и трите измерения:
1. Минимален термичен дрейф
Ниският CTE осигурява незначителна промяна на размерите при температурни промени
2. Висока динамична стабилност
Високата твърдост намалява изместването,-предизвикано от вибрации
3. Дългосрочна-стабилност на материала
Без вътрешно движение на зърната или микро-пълзене, характерно за естествения камък
Резултат: Стабилност на измерване на истинско ниво-нанометър, което позволява надеждно наслагване и подравняване в полупроводникови процеси.
Цялост на повърхността и устойчивост на износване
Друго критично предимство на керамичните инструменти за метрология в космическите приложения е производителността на повърхността:
Изключително висока твърдост (на второ място след материали от-диамантения клас)
उत्कृष्ट устойчивост на износване
Ниско генериране на частици (критично за среди в чисти помещения)
Това прави силициевия карбид идеален за:
Прецизни измервателни уреди
Референтни артефакти
Структури за оптично подравняване
Обратно, гранитните повърхности, макар и стабилни, са по-податливи на микро-износване и замърсяване при продължителна употреба.
Защо полупроводниковата литография изисква керамична метрология
EUV литографските системи работят при екстремни условия:
Под-нанометрови изисквания за наслагване
Високо{0}}скоростно движение на плочата
Среди със строг термичен контрол
При тези условия артефактите за измерване на силициев карбид са не само полезни,{0}}но и необходими.
Те позволяват:
Стабилни референтни рамки за оптично подравняване
Високо{0}}скоростна метрология без структурно забавяне
Постоянна точност при дълги производствени цикли
Без такива материали постигането на следващо{0}}прецизност на моделирането на чипове става все по-трудно.
Разширяване отвъд полупроводниците: Аерокосмически прецизни приложения
Предимствата на силициевия карбид са еднакво ценни в космическото производство:
Високо{0}}инспекция на компоненти
Голем{0}}системи за измерване на координати
Термо{0}}стабилни приспособления за композитни конструкции
За керамични метрологични инструменти за аерокосмически приложения, комбинацията от твърдост, термична стабилност и устойчивост на износване гарантира надеждна работа в взискателни среди.
Кога да преминете от гранит към керамика
Помислете за надграждане до силициев карбид, когато:
Резолюцията на измерване се доближава до нанометрова скала
Изисква се термично съгласуване с оптични или композитни материали
Високото динамично движение влияе върху точността на измерването
Съвместимостта с чисти помещения е критична
Дългосрочната-стабилност трябва да бъде гарантирана без дрейф при повторно калибриране
Заключение: Позволяване на следващата ера на прецизното инженерство
Преходът от гранит към силициев карбид представлява фундаментална промяна в прецизните инженерни материали.
Като предлага:
Ultra-high stiffness (>400 GPa)
उत्कृष्ट термична съвместимост
Превъзходна устойчивост на износване
Истинска стабилност на измерване-на ниво
Артефактите за измерване на силициев карбид предефинират това, което е възможно в полупроводниковата литография и космическата метрология.
В Unparalleled Group ние разработваме усъвършенствани инструменти за керамична метрология, аерокосмически решения, проектирани да отговорят на екстремните изисквания на производството от следващо-поколение-, помагайки на нашите партньори да постигнат пробив в производителността в прецизност, скорост и надеждност.