近幾年，光刻機的確是個熱詞，不論業內業外，都對其非常關注，“有井水處即有光刻機”說的毫不夸張。據說有位半導體領域的專家去理發時，理發小哥也會滔滔不絕的和他交流光刻機。
而在材料領域，碳化硅的“火”有過之而無不及，其本身作為一種優良的陶瓷材料，性能與應用不斷地被的開發，尤其是隨著集成電路的快速發展，碳化硅作為第三代半導體材料更是一躍成為最受矚目的材料之一。

光刻機和碳化硅之間又有什么神秘關系呢？

這還要從剛才講到的集成電路說起。集成電路產業(即IC產業)是關乎國家經濟、政治和國防安全的戰略產業，在IC產業中，集成電路制造裝備具有極其重要的戰略地位。集成電路關鍵裝備的發展除先進設計、精密控制技術外，關鍵零部件制備技術制約也是嚴重影響集成電路先進制造裝備國產化進程的一大問題。

關鍵零部件具有舉足輕重的作用，要求結構件材料具有高純度、高致密度、高強度、高彈性模量、高導熱系數及低熱膨脹系數等特點，且結構件要具有極高的尺寸精度和結構復雜性。例如在高端光刻機中，為實現高制程精度，需要廣泛采用具有良好的功能復合性、結構穩定性、熱穩定性、尺寸精度的陶瓷零部件，如E-chuck、Vacumm-chuck、Block、磁鋼骨架水冷板、反射鏡、導軌等。

碳化硅陶瓷正是光刻機用精密陶瓷部件的首選材料！

碳化硅陶瓷具有高的彈性模量和比剛度，不易變形，并且具有較高的導熱系數和低的熱膨脹系數，熱穩定性高，因此碳化硅陶瓷是一種優良的結構材料，目前已經廣泛應用于航空、航天、石油化工、機械制造、核工業、微電子工業等領域。
但是，由于碳化硅是Si—C鍵很強的共價鍵化合物，具有極高的硬度和顯著的脆性，精密加工難度大；此外，碳化硅熔點高，難以實現致密、近凈尺寸燒結。因此，大尺寸、復雜異形中空結構的精密碳化硅結構件的制備難度較高，限制了碳化硅陶瓷在諸如集成電路這類的高端裝備制造領域中的廣泛應用。目前只有日本、美國等少數幾個發達國家的少數企業(如日本的Kyocera、美國的CoorsTek等)成功地將碳化硅陶瓷材料應用于集成電路制造關鍵裝備中，如光刻機用碳化硅工件臺、導軌、反射鏡、陶瓷吸盤、手臂等。

碳化硅工件臺

光刻機中工件臺主要負責完成曝光運動，要求實現高速、大行程、六自由度的納米級超精密運動，如對于100nm分辨率、套刻精度為33nm和線寬為10nm的光刻機，其工件臺定位精度要求達到10nm，掩模硅片同時步進和掃描速度分別達到150nm/s和120nm/s，掩模掃描速度接近500nm/s，并且要求工件臺具有非常高的運動精度和平穩性。故需滿足以下要求：

(1)高度輕量化：為降低運動慣量，減輕電機負載，提高運動效率、定位精度和穩定性，結構件普遍采用輕量化結構設計，其輕量化率為60%~80%，最高可達到90%；

(2)高形位精度：為實現高精度運動和定位，要求結構件具有極高的形位精度，平面度、平行度、垂直度要求小于1μm，形位精度要求小于5μm；

(3)高尺寸穩定性：為實現高精度運動和定位，要求結構件具有極高的尺寸穩定性，不易產生應變，且導熱系數高、熱膨脹系數低，不易產生大的尺寸變形；

(4)清潔無污染：要求結構件具有極低的摩擦系數，運動過程中動能損失小，且無磨削顆粒的污染。

碳化硅陶瓷方鏡

光刻機等集成電路關鍵裝備中的關鍵部件具有形狀復雜、外形尺寸復雜以及中空輕量化結構等特點，制備此類碳化硅陶瓷零部件難度較大。目前國際主流集成電路裝備制造商，如荷蘭ASML，日本NIKON、CANON等公司大量采用微晶玻璃、堇青石等材料制備光刻機核心部件——方鏡，而采用碳化硅陶瓷制備其他簡單形狀的高性能結構部件。中國建筑材料科學研究總院的專家們卻采用專有制備技術，實現了大尺寸、復雜形狀、高度輕量化、全封閉光刻機用碳化硅陶瓷方鏡及其他結構功能光學零部件的制備。

碳化硅光罩薄膜

日前在韓國的一場半導體交流活動中，ASML韓國營銷經理MyoungKuyLee透露，公司將開始供應透光率超90%的薄膜，以提升EUV光刻機的效率。ASML2016年首次開發出光罩薄膜，當時的透光率是78%。隨后在2018年，薄膜透光率提升到80%，去年提升到85%。
薄膜用于保護光罩免受污染，單價2.6萬美元左右（約合人民幣16.78萬元）。
另外，韓國企業FST、S&STech也都在緊張開發EUV光刻機所需的薄膜，FST此前預期上半年開始供應90%透光率的碳化硅薄膜。

碳化硅陶瓷精密結構部件制備工藝

中國建材總院在近凈尺寸成型工藝——凝膠注模成型的基礎上，開發出用于制備新型大尺寸、復雜形狀、高精度碳化硅陶瓷部件的工藝技術。

該制備流程中的關鍵工藝包括凝膠注模成型工藝、陶瓷素坯加工工藝和陶瓷素坯連接工藝。其中，凝膠注模成型工藝是制備碳化硅陶瓷部件的基礎，該工藝是一種精細的膠態成型工藝(Colloidalprocessing)，可實現大尺寸、復雜結構坯體的高強度、高均勻性、近凈尺寸成型，自上世紀90年代以來在特種陶瓷材料制備領域獲得了廣泛的研究。陶瓷素坯加工工藝可以實現復雜形狀陶瓷部件的快速、低成本、精密制造，有效提高陶瓷部件的尺寸精度及表面光潔度。陶瓷素坯連接工藝則可以實現中空陶瓷部件的制備，主要采用陶瓷粘結劑將陶瓷單體部件進行連接獲得整體中空部件。

產業競爭格局

目前國外在集成電路核心裝備用精密陶瓷結構件的研發和應用方面走在前列的公司有日本京瓷、美國CoorsTek、德國BERLINERGLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占據了集成電路核心裝備用高端精密陶瓷結構件市場份額的70%。
京瓷及CoorsTek制造的高端陶瓷零部件具有材料體系齊全、性能優異、結構復雜、加工精度高等特點，所制造的精密陶瓷結構件幾乎涵蓋了現有結構陶瓷材料體系，如氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氮化鋁等；結構件的應用領域也幾乎覆蓋了全部集成電路核心裝備，形成了一系列型號齊全、品種多樣的精密陶瓷結構件產品，如美國CoorsTek公司能夠提供光刻機專用組件、等離子刻蝕設備專用組件、PVD/CVD專用組件、離子注入設備專用組件、晶片吸附固定傳輸專用組件等一系列產品；京瓷能夠提供光刻機、晶圓制造設備、刻蝕機、沉積設備（CVD、濺射）、LCD等裝備用精密陶瓷結構件。我國在集成電路核心裝備用精密陶瓷結構件的研發和應用方面起步較晚，在大尺寸、高精度、中空、閉孔、輕量化結構的結構陶瓷零部件的制備領域有諸多關鍵技術問題有待突破。

結束語

碳化硅陶瓷具有優良的常溫力學性能(如高強度、高硬度、高彈性模量等)、優異的高溫穩定性(如高導熱系數、低熱膨脹系數等)以及良好的比剛度和光學加工性能，特別適合用于制備光刻機等集成電路裝備用精密陶瓷結構件，如用于光刻機中的精密運動工件臺、骨架、吸盤、水冷板以及精密測量反射鏡、光柵等陶瓷結構件等。

以上就是諾一精密陶瓷關于“碳化硅陶瓷—光刻機用精密陶瓷部件的首選材料”的分享，部分內容來自網絡，旨在分享，僅供參考。

【工業陶瓷件加工定制廠家】認準諾一精密陶瓷，可提供氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硅陶瓷、陶瓷計量泵、陶瓷柱塞泵、陶瓷吸盤、陶瓷結構件、工業陶瓷件、半導體陶瓷備件、半導體陶瓷材料等精密陶瓷研發生產加工定制，可按需加工各類精密陶瓷板，棒，閥，管，環，塊，片，針，軸，螺桿，噴嘴，托盤，吸盤，柱塞，微孔陶瓷等不同形狀、工藝的精密陶瓷制品，歡迎您的咨詢。