ለተለያዩ ኢንዱስትሪዎች የ CNC ማሽነሪ
የ CNC የማሽን ቴክኖሎጂ በከፍተኛ የቴክኖሎጂ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል

ለሴሚኮንዳክተሮች የሲኤንሲ ማሽነሪ፡
በቺፕ አብዮት ልብ ውስጥ ትክክለኛ የማምረቻ ዘዴ

የሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ የዘመናዊ ቴክኖሎጂ መሠረት ነው። ከስማርት ስልኮች እና ላፕቶፖች እስከ አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ ሲስተሞች፣ ኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች እና የላቁ የሕክምና መሳሪያዎች ድረስ፣ ዛሬ ያለ የተቀናጀ ሰርኩዊቶች (ICs) ምንም ነገር አይሰራም። በዚህ ኢንዱስትሪ ውስጥ እምብርት በማይክሮሜትሮች እና ናኖሜትሮች እንኳን የሚለካ ትክክለኛነት የማያወላውል ፍላጎት አለ።
 
ሰዎች ስለ ቺፕስ አሰራር ሲናገሩ ፎቶሊቶግራፊ፣ ቀጭን ፊልም ማስቀመጥ እና ቅርጻቅርጽ ዋና ዋና ዜናዎችን የሚቆጣጠሩ ቢሆንም፣ ብዙውን ጊዜ ብዙም ያልተደነቀ ነገር ግን ሙሉ በሙሉ ወሳኝ የሆነ አንቃቂ ከትዕይንቱ በስተጀርባ ይገኛል፡ የኮምፒውተር ቁጥራዊ ቁጥጥር (CNC) ማሽነሪ። ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው የ CNC ማሽነሪ እጅግ በጣም ጠፍጣፋ፣ በሙቀት የተረጋጋ እና በጂኦሜትሪክ ፍጹም የሆኑ ክፍሎችን ያመርታል፣ ይህም ሴሚኮንዳክተር የማምረቻ መሳሪያዎችን እውን ለማድረግ ያስችላል።
 
ይህ ጽሑፍ የ CNC ማሽነሪ በሴሚኮንዳክተር ሥነ-ምህዳር ውስጥ ለምን አስፈላጊ እንደሆነ፣ በእነዚህ ክፍሎች ላይ የሚመረኮዙት ቁሳቁሶች እና መቻቻል፣ የማሽን መሳሪያዎች እና ሂደቶች ዝግመተ ለውጥ እና ኢንዱስትሪው ወደ አንግስትሮም ዘመን ማኑፋክቸሪንግ ሲሸጋገር የወደፊት ተግዳሮቶችን ያብራራል።

የ CNC ማሽነሪ በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ለምን አስፈላጊ እንደሆነ ይቆያል

ዕቃየሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ፋብሪካዎች (ፋብ) በመቶዎች የሚቆጠሩ የሂደት መሳሪያዎችን የያዙ ሲሆን እያንዳንዳቸው ከ10 ሚሊዮን ዶላር እስከ 400 ሚሊዮን ዶላር (በASML ከፍተኛ-NA EUV ስርዓቶች ረገድ) ያስወጣሉ። እነዚህ መሳሪያዎች በሙሉ ማለት ይቻላል በመቶዎች ወይም በሺዎች የሚቆጠሩ ትክክለኛ የማሽን ክፍሎችን ይይዛሉ።የ CNC ማሽነሪ ሙሉ በሙሉ መተካት የማይችልባቸው ዋና ዋና ምክንያቶች፡
  • እጅግ በጣም ከባድ የጂኦሜትሪክ ውስብስብነት፡- ብዙ ክፍሎች ውስብስብ የውስጥ የማቀዝቀዣ ቻናሎች፣ ከፍተኛ ገጽታ ያላቸው ቀዳዳዎች፣ ቀጭን ግድግዳዎች እና በቆርቆሮ፣ በፎርጂንግ ወይም በንጹህ ተጨማሪ ዘዴዎች ለማምረት አስቸጋሪ ወይም የማይቻል የሆኑ ውስብስብ የ3-ል ቅርጾች አሏቸው።
  • የቁሳቁስ ልዩነት፡- የሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች አሉሚኒየም፣ አይዝጌ ብረት (300-series፣ 316L፣ 17-4PH)፣ ቲታኒየም፣ መዳብ፣ ሴራሚክስ (Al₂O₃፣ AlN፣ SiC)፣ ኢንቫር እና ሱፐር አሎይስ ይጠቀማሉ። CNC ሁሉንም ማስተናገድ ይችላል።
  • እጅግ በጣም ጥብቅ የሆኑ መቻቻል፡- በ450 ሚሜ ዲያሜትሮች መካከል ከ1–5 µm የሆነ ጠፍጣፋነት፣ የቀዳዳ አቀማመጥ ±2 µm፣ የወለል ሻካራነት Ra < 0.1 µm፣ እና ትይዩነት < 2 µm የተለመዱ ናቸው።
  • የቫኩም እና የፕላዝማ ተኳሃኝነት፡- ክፍሎቹ ኃይለኛ የፍሎሪን ወይም የክሎሪን ፕላዝማዎችን፣ እጅግ በጣም ከፍተኛ የቫኩም (10⁻⁹ mbar) እና ከ -100 °ሴ እስከ >800 °ሴ ባለው የሙቀት መጠን ያለ ጋዝ ወይም የቅንጣት ማመንጨት መቋቋም አለባቸው።
  • ጥገና እና እድሳት፡- ብዙ ክፍሎች (ለምሳሌ፣ ኤሌክትሮስታቲክ ቹክ እድሳት) በተደጋጋሚ በማሽን፣ እንደገና ሽፋን የተደረገባቸው እና ወደ አገልግሎት የሚመለሱ ናቸው - ይህ ዑደት የሚቀነሰው በተቀነሰ ሂደቶች ብቻ ነው።
ባጭሩ፣ ቺፕው ራሱ በኦፕቲካል እና ኬሚካላዊ ሂደቶች የተሰራ ቢሆንም፣ ቺፕውን የሚያመርቱት ማሽኖች እጅግ በጣም ትክክለኛ በሆነ የ CNC ማሽነሪ የተገነቡ ናቸው።

በ CNC ማሽነሪ የተመረቱ ቁልፍ ክፍሎች

1. የቫኩም ቻምበርስ እና ትላልቅ የመዋቅር ክፈፎች
ዘመናዊ 300 ሚሜ እና ብቅ ያሉ 450 ሚሜ የዋፈር መሳሪያዎች ብዙ ቶን የሚመዝን ነገር ግን የግድግዳውን ትይዩነት እና ጠፍጣፋነት እስከ 10 µm ድረስ መጠበቅ አለባቸው። እነዚህ ክፍሎች በተለምዶ ከ6061-T6 የአሉሚኒየም ፎርጂንግ ወይም 316L አይዝጌ ብረት ሳህኖች በሃይድሮስታቲክ መመሪያ መንገዶች የተሰሩ ናቸው።
2. የዋፈር ደረጃዎች እና የሬቲክል ደረጃዎች
የ EUV እና DUV ሊቶግራፊ መሳሪያዎች እምብርት ከ8 ግራም በላይ ፍጥነትን በመጠበቅ ከፕሮጀክሽን ኦፕቲክስ በታች 300 ሚሜ የሲሊኮን ዋፈርዎችን የሚያንቀሳቅሰው የዋፈር ደረጃ ሲሆን የናኖሜትር ደረጃ አቀማመጥ ትክክለኛነትን ይጠብቃል። እነዚህ ደረጃዎች ውስብስብ የሆኑ የሴራሚክ (SiSiC፣ Zerodur፣ ULE glass) ወይም የአሉሚኒየም ክፍሎች ወደ ንዑስ ማይክሮን መቻቻል የተቀየሩ እና ከዚያም በእጅ የታጠቁ ወይም አልማዝ ወደ መጨረሻው ጂኦሜትሪ የተቀየሩ ናቸው።
3. ኤሌክትሮስታቲክ ቹክስ (ESC)
ኤሌክትሮስታቲክ ቹኮች በሊቶግራፊ፣ በመቅረጽ እና በመከማቸት ወቅት ዋፈርን ፍጹም ጠፍጣፋ አድርገው ይይዛሉ። ዳይኤሌክትሪክ ወለል (ብዙውን ጊዜ በአልሙኒየም ወይም ሞሊብዲነም መሰረት ላይ የሚረጨው Al2O3 ወይም AlN ሴራሚክ) እስከ 1 µm እስከ 300 ሚሜ ባለው ከፍታ እስከ ቫሊ ጠፍጣፋነት ድረስ በማሽን መወጠር እና መወጠር አለበት። መሠረቱ ራሱ በከፍተኛ ፍጥነት ባለው የ CNC ወፍጮ ወይም በሽቦ EDM የተገጠሙ ውስብስብ የውስጥ ማቀዝቀዣ ቻናሎችን ይፈልጋል።
4. የጋዝ ማከፋፈያ የሻወር ጭንቅላት እና የጠርዝ ቀለበቶች
የፕላዝማ መቅረጫ እና የማስቀመጫ መሳሪያዎች አንድ አይነት የሂደት ጋዞችን ለማቅረብ በሺዎች የሚቆጠሩ በትክክል መጠን ያላቸው እና የተቀመጡ ቀዳዳዎች (50-500 µm ዲያሜትር) ያሏቸውን የሻወር ጭንቅላት ይጠቀማሉ። እነዚህ በተለምዶ ከከፍተኛ ንፁህ አሉሚኒየም፣ ሲሊከን ወይም ኳርትዝ የተሰሩ ሲሆኑ ብዙውን ጊዜ በአልትራሳውንድ ወይም በሌዘር የታገዘ የቁፋሮ ችሎታ ያላቸው ባለብዙ-ዘንግ CNC የማሽን ማዕከላትን ይጠቀማሉ።
5. የኦፕቲካል ክፍሎች እና ማያያዣዎች
የEUV ሊቶግራፊ በ13.5 nm የሞገድ ርዝመት የሚሰራ ሲሆን አንጸባራቂ ሞሊብዴነም-ሲሊከን ባለብዙ ንብርብር መስተዋቶችን ይጠቀማል። የመስታወት ንጣፎች (ብዙውን ጊዜ ዜሮዱር ወይም ULE ብርጭቆ) በመጀመሪያ በአንድ ነጥብ አልማዝ ማዞሪያ ወይም በትክክለኛ መፍጨት ሻካራ በሆነ መንገድ ይዘጋጃሉ፣ ከዚያም በኦፕቲካል መንገድ ይወለወላሉ። እነዚህን መስተዋቶች የሚይዙት ኪኔማቲክ ማያያዣዎች የሙቀት መዛባትን ለመቀነስ ከኢንቫር ወይም ከሱፐር ኢንቫር በሲኤንሲ ማሽን የተሠሩ መሆን አለባቸው።

በሴሚኮንዳክተር CNC ማሽነሪ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉ ቁሳቁሶች

1. የአሉሚኒየም ቅይጥ
6061-T6 እጅግ በጣም ጥሩ የማሽን ችሎታ፣ ጥሩ ጥንካሬ እና ዝቅተኛ ዋጋ ስላለው አሁንም ድረስ ስራውን ቀጥሏል። ለከፍተኛ ጥንካሬ እና ዝቅተኛ የሙቀት መስፋፋት፣ እንደ Al 6061-RAM2፣ RSA-6061 ወይም Cearun™ (በሴራሚክ የተጠናከረ አልሙኒየም) ያሉ የባለቤትነት መብት ያላቸው የአሉሚኒየም ቅይጥዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ።
2. ዝቅተኛ የማስፋፊያ ቅይጥ
ኢንቫር 36 እና ሱፐር ኢንቫር (ከኮባልት ጋር) የሙቀት መስፋፋትን ከ1 ppm/°ሴ በታች ያቀርባሉ እና ለሬቲክል እና ለዋፈር ደረጃ ክፍሎች ወሳኝ ናቸው።
3. ሴራሚክስ እና ቴክኒካል ብርጭቆዎች
  • ሲሊኮን-ኢንፍላይትድ ሲሊከን ካርቦይድ (SiSiC)
  • ምላሽ-የተያያዘ ሲሊከን ካርቦይድ (RBSC)
  • ዜሮዱር® (ሾት) እና ULE® (ኮርኒንግ) እጅግ በጣም ዝቅተኛ የማስፋፊያ ብርጭቆ
  • ለኤሌክትሮስታቲክ ቹኮች አሉሚኒየም ናይትራይድ (AlN) እና አሉሚና (Al2O3)

እነዚህ የተሰባበሩ ቁሳቁሶች ልዩ የ CNC ሂደቶችን ይፈልጋሉ፤ እነሱም አልትራሳውንድ ማሽነሪ፣ ductile-regime grinding ወይም በሌዘር-assisted machining ናቸው።

4. ከፍተኛ ንፅህና ያላቸው ብረቶች

ሞሊብዴነም፣ ቱንግስተን እና ቲታኒየም ለፍሎሪን ፕላዝማዎች ለተጋለጡ ክፍሎች ያገለግላሉ። እነዚህ የማይበላሹ ብረቶች ጠንካራ፣ ከፍተኛ ጉልበት ያላቸው የሲኤንሲ ማሽኖችን እና ፖሊክሪስታሊን አልማዝ (PCD) መሳሪያዎችን ይፈልጋሉ።

በሲኤንሲ ማሽነሪ የተሰሩ የተለመዱ የሴሚኮንዳክተር ክፍሎች

ክፍል
የተለመደ ቁሳቁስ
ቁልፍ መስፈርቶች
የመቻቻል ምሳሌዎች
የዋፈር ቹኮች (ESC)
አሉሚና፣ አልኤን
ጠፍጣፋነት < 3 µm፣ Ra < 0.05 µm፣ የሂሊየም መፍሰስ < 10⁻⁹
±2 µm የጉድጓድ አቀማመጥ
የሻወር ራሶች / የጋዝ ሳህኖች
አኖዳይዝድ አል፣ 316L ኤስኤስ
5000–20,000 ቀዳዳዎች Ø0.3–1.0 ሚሜ፣ ±5 µm አቀማመጥ
< ራ 0.4 µm
የቫክዩም ክፍል ግድግዳዎች
6061-T6፣ 5083 አል
የተገጣጠመ + የተገጣጠመ፣ የሂሊየም ፍሳሽ የማያስወጣ
ጠፍጣፋነት ከ2 ሜትር በላይ < 50 µm
የኤሌክትሮድ ስብስቦች
ኦኤፍኤችሲ መዳብ፣ ሞሊብዲነም
የRF conductivity፣ የማቀዝቀዣ ቻናሎች
±10 µm የቻናል አካባቢ
የማንሳት ፒን ስብስቦች
በሴራሚክ የተሸፈነ አይዝጌ ብረት
የመልበስ መቋቋም፣ የቅንጣት ቁጥጥር
ማዕከላዊነት < 5 µm
የመዋቅር ክፈፎች (EUV)
ኢንቫር 36፣ ዝቅተኛ-CTE ቅይጥ
የሙቀት መረጋጋት < 50 ppb/K
የአቀማመጥ ትክክለኛነት ±15 µm
የትኩረት ቀለበቶች፣ የጠርዝ ቀለበቶች
ሲሊከን፣ ኳርትዝ፣ ሲሲ
የፕላዝማ መሸርሸር መቋቋም
የመገለጫ መቻቻል ±10 µm
 
እነዚህ ክፍሎች መጠናቸው ከጥቂት ሚሊሜትር እስከ 2 ሜትር እና ክብደታቸውም ከግራም እስከ ብዙ ቶን ይደርሳል።

የትክክለኛነት ደረጃዎች እና ሜትሮሎጂ

በሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ማሽነሪ ውስጥ የተለመዱ መቻቻልዎች፡
የባህሪ
የተለመደ መቻቻል
የመለኪያ ዘዴ
ጠፍጣፋነት (300 ሚሜ ወለል)
0.5–2 µm PV
ኢንተርፌሮሜትሪ (ፊዞ፣ ዚጎ)
ትይዩ
1-5 ስ
ኤሌክትሮኒክ ደረጃዎች + ኢንተርፌሮሜትሪ
የጉድጓዱ አቀማመጥ (በሺዎች የሚቆጠሩ ጉድጓዶች)
±2-5µm
ማስተባበሪያ የመለኪያ ማሽን (ሲኤምኤም)
የሱል መጨረሻ
ራ 0.025–0.1 µm
ነጭ-ብርሃን ኢንተርፌሮሜትሪ
የማቀዝቀዣ ቻናል አቀማመጥ
± 10 µm
የሲቲ ስካን ወይም የአልትራሳውንድ ምርመራ
 
በአሁኑ ጊዜ ታዋቂ ሱቆች በመቶዎች የሚቆጠሩ ኪሎ ግራም የሚመዝኑ ክፍሎችን "ንዑስ ማይክሮን" ወይም "100-ናኖሜትር" ሜካኒካል ትክክለኛነትን በመደበኛነት ያገኛሉ።

ለሴሚኮንዳክተር ስራ የ CNC ማሽን መሳሪያዎች ዝግመተ ለውጥ

1. የ1990ዎቹ - 2000ዎቹ ዘመን
ትላልቅ የጋንትሪ ወፍጮዎች (ዋልድሪክ ኮበርግ፣ ፓርፓስ፣ ኤፍቲቲ) የሄይደንሃይን ቅርፊቶች እና የመስታወት ሚዛን ግብረመልስ ያላቸው። ሃይድሮስታቲክ ቤይረሮች እና የዘይት ሻወር የሙቀት መረጋጋትን ሰጥተዋል።
2. የ2010ዎቹ፡ የአየር-መሸከም እና ማግኔቲክ ሌቪቴሽን ደረጃዎች
እንደ ኤሮቴክ፣ ፊዚክ ኢንስታርሜ (PI) እና አሊኦ ኢንዱስትሪስ ያሉ ኩባንያዎች ከ10 nm በታች ተደጋጋሚነት ያላቸውን የአየር ተሸካሚ መስመራዊ የሞተር ደረጃዎችን አስተዋውቀዋል። እነዚህም የሁለተኛው ትውልድ ትክክለኛ የማሽን ማዕከላት ዋና መሠረት ሆነዋል።
3. የአሁኑ ሁኔታ (2020–2025)
  • ለ EUV የመስታወት ንጣፎች ሙር ናኖቴክኖሎጂ እና ፕሪቺቴክ ነጠላ ነጥብ የአልማዝ ማዞሪያ ማሽኖች
  • የከርን ማይክሮቴክኒክ እና የያስዳ ማይክሮማቺኒንግ ማዕከላት 100 nm ቅርፅ ትክክለኛነትን አግኝተዋል
  • ለሴራሚክስ የDMG MORI አልትራሶኒክ ተከታታይ
  • Fanuc ROBONANAO α-NMiA: 0.1 nm የፕሮግራም ጥራት እና 1 nm የአቀማመጥ ጥራት
  • የሙቀት ቁጥጥር የሚደረግባቸው ሱቆች በ ±0.01°ሴ ንቁ የንዝረት ማግለያ መሠረቶች ተይዘዋል

የቁሳቁሶች ተግዳሮቶች እና ምርጫ

1. የአሉሚኒየም ቅይጥ
6061-T6 እና 5083 እጅግ በጣም ጥሩ የማሽን ችሎታ እና የአኖዳይዜሽን ምላሽ ምክንያት የስራ ፈረሶች ናቸው። ጠንካራ አኖዳይዜሽን (ዓይነት III) የፕላዝማ ጥቃትን የሚቋቋም 25–50 µm Al₂O₃ ንብርብር ይፈጥራል። ሆኖም፣ በአኖዳይዜሽን ውስጥ ያሉ ማይክሮፖሮች ቅንጣቶችን ሊያጠምዱ ይችላሉ - ዘመናዊ ሱቆች ባለብዙ ደረጃ ማሸጊያ እና የባለቤትነት ሽፋን (ለምሳሌ፣ መንትያ ሽቦ አርክ ስፕሬይ አል₂O₃ ወይም Y₂O₃ ፕላዝማ ስፕሬይ) ይጠቀማሉ።
2. አይዝጌ ብረቶች
316L የሚመረጠው ከ NF₃ እና Cl₂ ፕላዝማዎች ጋር ለሚደረግ የዝገት መቋቋም ነው። የቅንጣት ማጣበቂያን ለመቀነስ ወደ Ra < 0.2 µm ኤሌክትሮፖሊሲንግ ማድረግ ግዴታ ነው።
3. ሴራሚክስ
አሉሚና (99.8%)፣ አሉሚኒየም ናይትሬድ እና ሲሊከን ካርቦይድ በአልማዝ መሳሪያዎች በመጠቀም በ"አረንጓዴ" ሁኔታ ውስጥ ይዘጋጃሉ፣ ከዚያም በሲኒት ይቀራሉ። ከሲኒት በኋላ የሚደረጉ መቻቻል ከ18-22% ይቀንሳል፣ ይህም የተራቀቁ የመቀነስ ማካካሻ ሞዴሎችን ይፈልጋል።
4. ዝቅተኛ-CTE ቅይጥ
ኢንቫር 36 እና ሱፐር ኢንቫር በ10-40°ሴ የሙቀት መጠን መለዋወጥ ላይ የናኖሜትር መረጋጋት በሚያስፈልግበት በEUV እና DUV ሊቶግራፊ ደረጃዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
5. የማይበላሹ ብረቶች
ሞሊብዴነም እና ቱንግስተን ለከፍተኛ ሙቀት ኤሌክትሮዶች የተነደፉ ናቸው። እነዚህ ቁሳቁሶች እጅግ በጣም ሻካራ ሲሆኑ ከፍተኛ ግፊት ያለው ማቀዝቀዣ (70-100 ባር) ያላቸው ጠንካራ ማሽኖችን ይፈልጋሉ።

ወሳኝ የማሽን ሂደቶች

1. የአሉሚኒየም ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ማሽነሪ (HSM)

Sየፒንድል ፍጥነት ከ20,000–42,000 rpm፣ የተመጣጠነ PCD ወይም ነጠላ-ክሪስታል አልማዝ መሳሪያዎች፣ ጭጋግ ማቀዝቀዝ እና ወደፊት የሚደረጉ ስልተ ቀመሮች የመስታወት መሰል ማጠናቀቂያዎችን (Ra < 4 nm) በአንድ ማለፊያ ይፈቅዳሉ።

2. የሴራሚክስ ዳይክቲል-ሬጂም ማሽነሪ

የመቁረጫውን ጥልቀት ከወሳኝ ገደብ (በተለምዶ ከ1 µm በታች) በታች በማድረግ፣ የተሰባበሩ ቁሶች እጅግ በጣም ስለታም የአልማዝ መሳሪያዎችን በመጠቀም በተደራራቢ ሁኔታ ሊሠሩ ይችላሉ፣ ይህም ያለ ስንጥቅ የኦፕቲካል ጥራት ያላቸውን ቦታዎች ያመነጫል።

3. ነጠላ ነጥብ የአልማዝ መዞር (SPDT)
ለአስፌሪክ የEUV መስታወት ንጣፎች አስፈላጊ ነው። ማሽኖች በነዳጅ ጭስ ወይም በቫክዩም አካባቢዎች ውስጥ ከንዑስ ናኖሜትር ግብረመልስ ጋር ይሰራሉ።
6.4 የሽቦ EDM እና የሲንከር EDM
ለጥልቅ የማቀዝቀዣ ቻናሎች እና በተጠናከሩ ቁሳቁሶች ውስጥ ውስብስብ ባህሪያትን ለማካተት ያገለግላል። ዘመናዊ ጀነሬተሮች በአንድ የስኪም ቁረጥ ውስጥ < Ra 0.1 µm የገጽታ አጨራረስ ያገኛሉ።
5. ተጨማሪ + ተቀናሽ ድብልቅ ማኑፋክቸሪንግ
ብቅ ያሉ አዝማሚያዎች፡- ባለ 3D-ህትመት ኢንቫር ወይም ቲታኒየም በአቅራቢያ ያሉ ቅርጾች፣ ከዚያም በተመሳሳይ መድረክ ላይ የማጠናቀቂያ ማሽን (ለምሳሌ፣ ሄርምሌ MPA ወይም ሌዘርቴክ DED ሃይብሪዶች)።

የትክክለኛነት እና እጅግ በጣም ትክክለኛ የ CNC መስፈርቶች

ሴሚኮንዳክተር ክፍሎች በመደበኛነት ያስፈልጋሉ:
  • የአቀማመጥ ትክክለኛነት፡ ±2–5 µm ከ500–2000 ሚሜ ጉዞ በላይ
  • ተደጋጋሚነት፡ < 1 µm
  • የገጽታ አጨራረስ፡ Ra 0.025–0.1 µm በፕላዝማ ፊት ለፊት ባሉ ቦታዎች ላይ
  • ጠፍጣፋነት፡ ከ Ø300–450 ሚሜ በላይ 1–3 µm
  • ትይዩ/ቋሚነት፡ < 3 µm
ይህንን ለማሳካት የማሽን ሱቆች በሚከተሉት ላይ ኢንቨስት ያደርጋሉ፡
  • ባለ 5-ዘንግ ወይም ባለ 8-ዘንግ የማሽን ማዕከላት (ለምሳሌ፣ ያስዳ፣ ማኪኖ፣ ዲኤምጂ ሞሪ፣ ኬርን፣ ሊችቲ)
  • በ20,000–60,000 rpm የሚሄዱ ሃይድሮስታቲክ ወይም አየር የሚሸከሙ ስፒንዶች
  • የማሽን የሙቀት መጠንን በ±0.1°ሴ ውስጥ የሚጠብቁ የሙቀት ማረጋጊያ ስርዓቶች
  • በ0.1 µm ጥራት ማሽን ላይ የሚደረጉ የምርመራ እና የሌዘር መሳሪያዎች
  • የግራናይት ወይም የፖሊመር-ኮንክሪት መሠረቶች ከንቁ የንዝረት ማግለል ጋር
ለምሳሌ፡- ያስዳ YBM-950V በሳጥን ውስጥ ባለው መዋቅር እና በ0.05 µm የጥራት መለኪያዎች ምክንያት ከ900 × 500 × 400 ሚሜ በላይ የ1 µm ጥራዝ ትክክለኛነትን ማግኘት ይችላል።

Lorem ipsum dolor sit amet ፣ consectetur adipiscing elit። Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo።

የላቀ የማሽን ቴክኒኮች

1. አነስተኛ መሣሪያዎች ያሉት ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ማሽነሪ (HSM)
የሻወር ጭንቅላቶች በ40,000 rpm በ0.1 ሚሜ ማይክሮ ጫፍ ወፍጮዎች የተቆፈሩ 15,000 Ø0.5 ሚሜ ቀዳዳዎች ሊኖራቸው ይችላል። በ100 ባር በኩል ባለው መሳሪያ ማቀዝቀዣ አማካኝነት የፔክ ቁፋሮ ቺፕ እንደገና እንዳይበታተን ይከላከላል።
2. በአልትራሳውንድ የታገዘ ማሽነሪ
ለሴራሚክስ እና ለኳርትዝ፣ ከ20-40 kHz የአልትራሳውንድ ንዝረት የመቁረጥ ኃይሎችን በ30-70% ይቀንሳል፣ ይህም የገጽታ አጨራረስን እና የመሳሪያውን ዕድሜ በእጅጉ ያሻሽላል።
3. ነጠላ ነጥብ የአልማዝ መዞር (SPDT)
ለኢንፍራሬድ ሌንሶች እና ለአንዳንድ የመዳብ ኤሌክትሮዶች ጥቅም ላይ ይውላል። እስከ Ra 3–5 nm የሚደርስ የወለል አጨራረስ የተለመደ ነው።
4. 5-ዘንግ በአንድ ጊዜ የሚፈጭ ውስብስብ ጂኦሜትሪ
1 ሚሜ ዲያሜትር እና 20፡1 ምጥጥን ያላቸው ውስጣዊ የማቀዝቀዣ ቻናሎች የሚሠሩት ረጅም ርቀት ያላቸው የተጠላለፉ መሳሪያዎችን እና የትሮቾይዳል መሳሪያዎችን በመጠቀም ነው።
5. የተደባለቀ ተጨማሪ-መቀነስ ሂደቶች
አንዳንድ አዳዲስ ክፍሎች (ለምሳሌ፣ ኮንፎርማል-ሲቀዘቅዙ የሻወር ራሶች) በኢንኮኔል ወይም በመዳብ በDMLS/LaserCusing በኩል በ3D የታተሙ ሲሆን ከዚያም በተመሳሳይ ማሽን ላይ እስከ ±10 µm ድረስ ይጨርሳሉ።

ሜትሮሎጂ እና የጥራት ማረጋገጫ

የሴሚኮንዳክተር ክፍሎች በማንኛውም ኢንዱስትሪ ውስጥ በጣም ጥብቅ ምርመራ ይደረግባቸዋል፡
  • ዜይስ ፕሪስሞ ወይም ሌይትዝ PMM-C እጅግ በጣም ትክክለኛ የሆኑ ሲኤምኤምዎች ከ ±0.3 µm እርግጠኛ አለመሆን ጋር
  • ለጠፍጣፋነት የዚጎ ጂፒአይ ወይም 4D ቴክኖሎጂ ደረጃ-መቀየሪያ ኢንተርፌሮሜትሮች
  • ለ Ra < 50 nm ቦታዎች የብሩከር ነጭ ብርሃን ኢንተርፌሮሜትሮች
  • የሂሊየም ጅምላ-ስፔክትሮሜትር መፍሰስ ሙከራ ወደ 10⁻¹⁰ mbar·L/s
  • ከ150°ሴ በኋላ የሚቀረው የጋዝ ትንተና (RGA) ጋዝ መውጣቱን ለማረጋገጥ ይጋገር < 10⁻⁹ Torr·L/s/cm²
  • የአልትራሳውንድ ጽዳት ከተደረገ በኋላ በፈሳሽ ቅንጣት ቆጣሪ (LPC) ወይም በሌዘር ቅንጣት ስካነር አማካኝነት የቅንጣት ቆጠራ
ብዙ ሱቆች አሁን በሂደት ላይ ያሉ ሜትሮሎጂዎችን ይጠቀማሉ፤ እነሱም የብሉም ሌዘር መሣሪያ ሴተሮች፣ የሬኒሻው OMP400 የውጥረት መለኪያ መመርመሪያዎች እና የማርፖስ አኮስቲክ ኢምፖዚሽን ዳሳሾች በእውነተኛ ጊዜ ማይክሮ-ቺፒንግን ለመለየት።

የክሊን ሩም ማሽነሪ እና ድህረ-ሂደት

ከ30 nm በላይ የሆኑ ቅንጣቶች የ3 nm ትራንዚስተርን ሊገድሉ ስለሚችሉ፣ ብዙ ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው ሱቆች ISO 5 (ክፍል 100) ወይም ISO 4 የጽዳት ክፍሎችን በቀጥታ በትክክለኛ ማሽኖቻቸው ዙሪያ ተጭነዋል።
 
ምሳሌዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:
  • ቡለን አልትራሳውንድ (አሜሪካ)
  • የታይሮሊት CNC የጽዳት ክፍል ተቋም (ኦስትሪያ)
  • የካኖን ኡትሱኖሚያ ትክክለኛ የማሽን ማጽጃ ክፍል (ጃፓን)
የማሽን ማጽጃ ሂደቶች በተለምዶ የሚከተሉትን ያካትታሉ:
  1. ከፍተኛ ግፊት ያለው DI ውሃ + ሜጋሶኒክ መነቃቃት
  2. ባለብዙ ደረጃ የኬሚካል ጽዳት (SC-1፣ SC-2፣ ፒራንሃ)
  3. እጅግ በጣም ንጹህ N₂ ንፋስ-ደረቅ
  4. ከ150–200°ሴ የቫኩም መጋገር
  5. በN₂-የተጣሩ ቦርሳዎች ውስጥ ድርብ-ከረጢት

የጉዳይ ጥናት፡ የ EUV ዋፈር ደረጃ መሰረታዊ ሰሌዳን ማሽነሪ

የተለመደው 450 ሚሜ EUV ዋፈር ደረጃ መሰረት ሰሌዳ ውስብስብነቱን ያሳያል፡
  • ቁሳቁስ፡ SiSiC ሴራሚክ፣ 900 × 800 × 100 ሚሜ
  • የጠፍጣፋነት መስፈርት፡ < 1 µm PV በጠቅላላው ወለል ላይ
  • 120 የተካተቱ የማቀዝቀዣ ቻናሎች፣ 3 ሚሜ ዲያሜትር፣ ±15 µm አቀማመጥ
  • 600 የተዘጉ ማስገቢያዎች (M4 ሂሊየም-ብርሃን)
  • የመጨረሻው ወለል፡ እስከ Ra < 50 nm ድረስ የተጠጋጋ
የሂደቱ ፍሰት
  1. በምላሽ-የተያያዘ ባዶ አረንጓዴ ማሽነሪ
  2. የሲሊኮን ሰርጎ መግባት እና የሙቀት ሕክምና
  3. በ5-ዘንግ የማሽን ማዕከል ላይ ሻካራ መፍጨት
  4. በ1 µm የተቆረጠ ጥልቀት ያለው የዱክቲል-ሬጂም ማጠናቀቂያ መፍጨት
  5. ለመጨረሻው ቅጽ ማስተካከያ ማግኔቶሪካል ፊኒሽንግ (MRF)
  6. ሜትሮሎጂ በዚጎ ቬሪፋይር ኤምኤስቲ ላይ 600 ሚሜ የአፔርቸር ኢንተርፌሮሜትር
  7. አስፈላጊ ከሆነ የመጨረሻ የእጅ መታጠፍ
ጠቅላላ የማሽን ጊዜ: ከ6–10 ሳምንታት በአንድ ክፍል። ወጪ፡ 800,000–1.2 ሚሊዮን ዶላር።

ኢንዱስትሪው ወደ ንዑስ-2 nm ኖዶች ሲሸጋገር የሚያጋጥሙ ተግዳሮቶች

1. የአንግስትሮም-ደረጃ መረጋጋት
የወደፊት የEUV ከፍተኛ-NA መሳሪያዎች በ50-100 ፒኮሜትር ክልል ውስጥ የመድረክ አቀማመጥ መረጋጋት ያስፈልጋቸዋል። ይህ የሜካኒካል ክፍሎችን ወደ መሰረታዊ የቁሳቁስ ገደቦች ይገፋፋቸዋል።
2. 450 ሚሜ ሽግግር
ትላልቅ ዋፈሮች ተመሳሳይ አንጻራዊ ትክክለኛነት ያላቸውን ትላልቅ የተተከሉ ክፍሎችን ይፈልጋሉ - ይህም የችግር መጨመር ነው።
3. አዳዲስ ቁሳቁሶች
በካርቦን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች (የግራፊን ሽፋኖች፣ የአልማዝ መሰል ካርቦን)፣ የብረት-ማትሪክስ ውህዶች እና የፎቶኒክ መዋቅሮች ሙሉ በሙሉ አዲስ የማሽን ፓራዲጅኖችን ይፈልጋሉ።
4. ዘላቂነት
ኢንዱስትሪው የኃይል፣ የውሃ እና የኬሚካል ፍጆታን ለመቀነስ ጫና ውስጥ ነው። የማሽን ሱቆች አነስተኛ መጠን ያለው ቅባት (MQL)፣ ክሪዮጂኒክ ማቀዝቀዣ እና የአሉሚኒየም ቺፖችን እንደገና ጥቅም ላይ ማዋልን እየተጠቀሙ ነው።

መደምደሚያ

በሴሚኮንዳክተር ዜና ውስጥ ያለው ትኩረት በሊቶግራፊ የሞገድ ርዝመት እና በትራንዚስተር ጥግግት ላይ ቢሆንም፣ እውነታው ግን በሲኤንሲ ማሽነሪ የሚመረቱ እጅግ በጣም ትክክለኛ የሆኑ ሜካኒካል ክፍሎች ሳይኖሩት ምንም አይነት መሪ ጠርዝ ያለው ቺፕ ሊመረት አይችልም። ከብዙ ቶን የቫክዩም ክፍሎች ጠፍጣፋ እስከ አንድ ማይክሮን እስከ ጥቂት አቶሞች ድረስ የተረጋጋ የሴራሚክ ዋፈር ደረጃዎች ድረስ፣ የሲኤንሲ ማሽነሪ በሜካኒካል በሚቻለው ፍጹም ድንበር ላይ ይሰራል።
 
ኢንዱስትሪው ወደ አንስትሮም-ስኬል ባህሪያት እና 450 ሚሜ ዋፈርዎች ሲሮጥ፣ የትክክለኛነት ማሽነሪ ፍላጎቶች እየተጠናከሩ ይሄዳሉ። በሜትር-ስኬል ክፍሎች፣ እንግዳ በሆኑ ቁሳቁሶች፣ በንጽህና ክፍል ሁኔታዎች ውስጥ ንዑስ-ማይክሮን ትክክለኛነትን የሚያቀርቡ ሱቆች ለ ASML፣ Applied Materials፣ Lam Research፣ Tokyo Electron እና ቺፕ ሰሪዎች እራሳቸው አስፈላጊ አጋሮች ሆነው ይቀጥላሉ።
 
በመጨረሻም፣ ታዋቂው የሙር ህግ የፊዚክስ እና የኬሚስትሪ ታሪክ ብቻ አይደለም፤ በአንድ ጊዜ ፍጹም በሆነ መንገድ የተተገበረ የሜካኒካል ምህንድስና ድልም ጭምር ነው።