Կիսահաղորդիչների CNC մեքենայացում.
Ճշգրիտ արտադրությունը չիպերի հեղափոխության սրտում
Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը ժամանակակից տեխնոլոգիաների հիմքն է։ Սմարթֆոններից և նոութբուքերից մինչև արհեստական բանականության համակարգեր, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներ և առաջադեմ բժշկական սարքեր, այսօր գրեթե ոչինչ չի գործում առանց ինտեգրալ սխեմաների (IC): Այս արդյունաբերության հիմքում ընկած է միկրոմետրերով և նույնիսկ նանոմետրերով չափվող ճշգրտության անզիջում պահանջարկը։
Մինչդեռ լուսավիտոգրաֆիան, բարակ թաղանթային նստեցումը և փորագրությունը գերիշխում են չիպերի արտադրության մասին խոսող վերնագրերում, կուլիսներում գոյություն ունի հաճախ թերագնահատված, բայց բացարձակապես կարևորագույն գործոն՝ համակարգչային թվային կառավարման (CNC) մեքենայացումը: Բարձր ճշգրտությամբ CNC մեքենայացումը ստեղծում է գերհարթ, ջերմակայուն և երկրաչափորեն կատարյալ բաղադրիչներ, որոնք հնարավոր են դարձնում կիսահաղորդչային սարքավորումների արտադրությունը:
Այս հոդվածը ուսումնասիրում է, թե ինչու է CNC մեքենայացումը մնում անփոխարինելի կիսահաղորդչային էկոհամակարգում, որ բաղադրիչներն են կախված դրանից, ներգրավված նյութերն ու հանդուրժողականությունները, հաստոցների և գործընթացների զարգացումը, ինչպես նաև ապագա մարտահրավերները, քանի որ արդյունաբերությունը շարժվում է դեպի անգստրեմի դարաշրջանի արտադրություն։
Ինչու է CNC մեքենայացումը մնում կարևոր կիսահաղորդչային մեխանիկայում
սարքավորումԿիսահաղորդչային արտադրության գործարանները (fabs) պարունակում են հարյուրավոր տեխնոլոգիական գործիքներ, որոնցից յուրաքանչյուրի արժեքը տատանվում է 10 միլիոն դոլարից մինչև 400 միլիոն դոլարից ավելի (ASML-ի High-NA EUV համակարգերի դեպքում): Այս գործիքներից գրեթե յուրաքանչյուրը պարունակում է հարյուրավոր կամ հազարավոր ճշգրիտ մշակված մասեր:CNC մեքենայացման ամբողջական փոխարինման անհնարինության հիմնական պատճառները՝
- Ծայրահեղ երկրաչափական բարդություն. շատ բաղադրիչներ ունեն բարդ ներքին սառեցման ալիքներ, բարձր ասպեկտային հարաբերակցությամբ անցքեր, բարակ պատեր և բարդ եռաչափ ուրվագծեր, որոնք դժվար կամ անհնար է ստանալ ձուլման, կռման կամ մաքուր հավելանյութերի մեթոդներով։
- Նյութերի բազմազանություն. Կիսահաղորդչային սարքավորումները օգտագործում են ալյումին, չժանգոտվող պողպատ (300-սերիա, 316L, 17-4PH), տիտան, պղինձ, կերամիկա (Al₂O₃, AlN, SiC), ինվար և գերհամաձուլվածքներ: CNC-ն կարող է մշակել դրանք բոլորը:
- Գերխիստ թույլատրելի շեղումներ. տարածված են 1–5 մկմ հարթությունը 450 մմ տրամագծով, անցքի դիրքը՝ ±2 մկմ, մակերևույթի կոպտությունը՝ Ra < 0.1 մկմ, և զուգահեռությունը՝ < 2 մկմ։
- Վակուումային և պլազմային համատեղելիություն. Մասերը պետք է դիմանան ագրեսիվ ֆտորային կամ քլորային պլազմային, գերբարձր վակուումին (10⁻⁹ մբար) և -100 °C-ից մինչև >800 °C ջերմաստիճաններին՝ առանց գազերի արտանետման կամ մասնիկների առաջացման։
- Վերանորոգում և վերանորոգում. շատ բաղադրիչներ (օրինակ՝ էլեկտրաստատիկ սեղմակի վերանորոգում) բազմիցս ենթարկվում են մեքենայական մշակման, վերափաթեթավորման և շահագործման վերադարձման՝ ցիկլ, որը հնարավոր է միայն հանումային գործընթացներով:
CNC մեքենայացման կողմից արտադրված հիմնական բաղադրիչներ
1. Վակուումային խցիկներ և մեծ կառուցվածքային շրջանակներ
Ժամանակակից 300 մմ և նոր ի հայտ եկող 450 մմ վաֆլի գործիքները պարունակում են ալյումինե կամ չժանգոտվող պողպատից պատրաստված վակուումային խցիկներ, որոնք կարող են կշռել մի քանի տոննա, սակայն պետք է պահպանեն պատերի զուգահեռությունը և եզրերի հարթությունը < 10 մկմ: Այս խցիկները սովորաբար մեքենայացվում են 6061-T6 ալյումինե կռածոներից կամ 316L չժանգոտվող պողպատից պատրաստված թիթեղներից՝ մեծ 5-առանցքային կամրջային աղացների վրա՝ հիդրոստատիկ ուղղորդիչներով:
2. Վաֆլիի փուլեր և ցանցային փուլեր
EUV և DUV լիտոգրաֆիկ գործիքների սիրտը վաֆլիի աստիճանն է, որը տեղափոխում է 300 մմ սիլիկոնային վաֆլիներ պրոյեկցիոն օպտիկայի տակ՝ > 8g արագացումներով՝ պահպանելով նանոմետրային մակարդակի դիրքի ճշգրտությունը: Այս աստիճանները կերամիկական (SiSiC, Zerodur, ULE ապակի) կամ ալյումինե մասերի բարդ հավաքույթներ են, որոնք մշակված են ենթամիկրոնային հանդուրժողականությամբ, ապա ձեռքով հղկվում կամ ադամանդե մշակվում են վերջնական երկրաչափությանը համապատասխան:
3. Էլեկտրաստատիկ կեռիկներ (ESC)
Էլեկտրաստատիկ սեղմակները վաֆլիները կատարյալ հարթ են պահում լիտոգրաֆիայի, փորագրման և նստեցման ժամանակ: Դիէլեկտրիկ մակերեսը (սովորաբար Al2O3 կամ AlN կերամիկան, որը ցողվում է ալյումինե կամ մոլիբդենային հիմքի վրա) պետք է մշակվի և հղկվի մինչև գագաթից մինչև հովիտ հարթություն < 1 մկմ 300 մմ-ի վրա: Հիմքն ինքնին պահանջում է բարդ ներքին սառեցման ալիքներ, որոնք մշակվում են բարձր արագությամբ CNC ֆրեզավորման կամ մետաղալարային EDM-ի միջոցով:
4. Գազի բաշխման ցնցուղի գլխիկներ և եզրային օղակներ
Պլազմային փորագրման և նստեցման գործիքները օգտագործում են հազարավոր ճշգրիտ չափի և դիրքավորված անցքերով (50–500 մկմ տրամագծով) ցնցուղի գլխիկներ՝ միատարր պրոցեսային գազեր մատակարարելու համար: Սրանք սովորաբար մշակվում են բարձր մաքրության ալյումինից, սիլիցիումից կամ քվարցից, հաճախ օգտագործելով բազմաառանցքային CNC մեքենայացման կենտրոններ՝ ուլտրաձայնային կամ լազերային հորատման հնարավորություններով:
5. Օպտիկական բաղադրիչներ և ամրակներ
EUV լիտոգրաֆիան գործում է 13.5 նմ ալիքի երկարությամբ և օգտագործում է անդրադարձնող մոլիբդեն-սիլիկոնային բազմաշերտ հայելիներ: Հայելային հիմքերը (սովորաբար Zerodur կամ ULE ապակի) նախ կոպիտ մշակվում են միակետային ադամանդե խառատման կամ ճշգրիտ հղկման միջոցով, ապա օպտիկապես հղկվում: Այս հայելիները պահող կինեմատիկական ամրակները պետք է մշակվեն Invar-ի կամ Super Invar-ի թվային կառավարմամբ՝ ջերմային աղավաղումը նվազագույնի հասցնելու համար:
Կիսահաղորդչային CNC մեքենայացման մեջ օգտագործվող նյութեր
1. Ալյումինե համաձուլվածքներ
6061-T6-ը մնում է աշխատանքի լավագույն միջոցը՝ շնորհիվ գերազանց մեքենայացման ունակության, բավարար ամրության և ցածր գնի: Ավելի բարձր կարծրության և ցածր ջերմային ընդարձակման համար օգտագործվում են սեփական ալյումինե համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են Al 6061-RAM2-ը, RSA-6061-ը կամ Cearun™-ը (կերամիկական ամրացված ալյումին):
2. Ցածր ընդարձակման համաձուլվածքներ
Invar 36-ը և Super Invar-ը (ավելացված կոբալտով) ապահովում են < 1 ppm/°C ջերմային ընդարձակում և կարևոր են ցանցի և վաֆլիի փուլի բաղադրիչների համար։
3. Կերամիկա և տեխնիկական ապակիներ
- Սիլիցիումով ներծծված սիլիցիումի կարբիդ (SiSiC)
- Ռեակցիոն կապակցված սիլիցիումի կարբիդ (RBSC)
- Zerodur® (Schott) և ULE® (Corning) գերցածր ընդարձակման ապակի
- Ալյումինի նիտրիդ (AlN) և ալյումինե ալյումին (Al2O3) էլեկտրաստատիկ սեղմակների համար
Այս փխրուն նյութերը պահանջում են մասնագիտացված CNC գործընթացներ՝ ուլտրաձայնային մշակում, դյուրահալ ռեժիմի հղկում կամ լազերային օժանդակությամբ մշակում։
4. Բարձր մաքրության մետաղներ
Ֆտորային պլազմայի ազդեցությանը ենթարկվող բաղադրիչների համար օգտագործվում են մոլիբդեն, վոլֆրամ և տիտան: Այս հրակայուն մետաղները պահանջում են կոշտ, բարձր պտտող մոմենտ ունեցող CNC մեքենաներ և պոլիբյուրեղային ադամանդե (PCD) գործիքավորում:
CNC մեքենայական մշակմամբ պատրաստված կիսահաղորդչային տիպիկ բաղադրիչներ
Բաղադրիչ | Տիպիկ նյութ | Հիմնական պահանջներ | Հանդուրժողականության օրինակներ |
|---|---|---|---|
Վաֆլիի կեռիկներ (ESC) | Ալյումինա, AlN | Հարթություն < 3 մկմ, Ra < 0.05 մկմ, հելիումի արտահոսք < 10⁻⁹ | ±2 µմ անցքի դիրք |
Ցնցուղի գլխիկներ / Գազի վառարաններ | Անոդացված Al, 316L SS | 5000–20,000 անցք Ø0.3–1.0 մմ, ±5 µմ դիրք | < Ra 0.4 մկմ |
Վակուումային խցիկի պատերը | 6061-T6, 5083 Ալ | Եռակցված + մեքենայացված, հելիումի արտահոսքից պաշտպանված | Հարթություն < 50 մկմ 2 մ-ի վրա |
Էլեկտրոդային հավաքույթներ | OFHC պղինձ, մոլիբդեն | Ռադիոհաղորդականություն, սառեցման ալիքներ | ±10 մկմ ալիքի տեղակայում |
Բարձրացնող քորոցների հավաքույթներ | Կերամիկական ծածկույթով չժանգոտվող պողպատ | Հագեցման դիմադրություն, մասնիկների վերահսկում | Կոնցենտրացիա < 5 մկմ |
Կառուցվածքային շրջանակներ (EUV) | Invar 36, ցածր CTE համաձուլվածքներ | Ջերմային կայունություն < 50 ppb/K | Դիրքային ճշգրտություն ±15 մկմ |
Ֆոկուսի օղակներ, եզրային օղակներ | Սիլիցիում, քվարց, SiC | Պլազմային էրոզիայի դիմադրություն | Պրոֆիլային հանդուրժողականություն ±10 մկմ |
Այս մասերի չափերը տատանվում են մի քանի միլիմետրից մինչև 2 մետրից ավելի, իսկ քաշը՝ գրամից մինչև մի քանի տոննա։
Ճշգրիտ մակարդակներ և չափագիտություն
Կիսահաղորդչային սարքավորումների մեքենայացման բնորոշ հանդուրժողականությունները՝
առանձնահատկություն | Տիպիկ հանդուրժողականություն | Չափման մեթոդ |
|---|---|---|
Հարթություն (300 մմ մակերես) | 0.5–2 մկմ PV | Ինտերֆերոմետրիա (Ֆիզեո, Զիգո) |
Զուգահեռություն | 1–5 մկմ | Էլեկտրոնային մակարդակներ + ինտերֆերոմետրիա |
Անցքերի դիրքը (հազարավոր անցքեր) | ±2–5 մկմ | Կոորդինատների չափիչ մեքենա (CMM) |
Մակերեւութային Սալոնի | Ra 0.025–0.1 մկմ | Սպիտակ լույսի ինտերֆերոմետրիա |
Սառեցման ալիքի դիրքը | ±10 մկմ | ՀՏ սկանավորում կամ ուլտրաձայնային հետազոտություն |
Առաջատար արհեստանոցներն այժմ պարբերաբար հասնում են «ենթամիկրոնային» կամ նույնիսկ «100 նանոմետր» մեխանիկական ճշգրտության հարյուրավոր կիլոգրամ քաշ ունեցող բաղադրիչների վրա։
Կիսահաղորդչային աշխատանքների համար CNC մեքենաների էվոլյուցիան
1. 1990-ականների և 2000-ականների դարաշրջան
Գերակշռում էին Հայդենհայնի կշեռքներով և ապակե կշեռքի հետադարձ կապով խոշոր կամրջային ջրաղացները (Վալդրիխ Կոբուրգ, Պարպաս, FPT): Ջերմային կայունությունն ապահովվում էր հիդրոստատիկ կրողներով և յուղային ցնցուղներով:
2. 2010-ականներ. Օդային կրող և մագնիսական լևիտացիայի փուլեր
Այնպիսի ընկերություններ, ինչպիսիք են Aerotech-ը, Physik Instrumente (PI)-ն և ALIO Industries-ը, ներդրեցին օդային կրող գծային շարժիչի փուլեր՝ < 10 նմ կրկնելիությամբ: Սրանք դարձան երկրորդ սերնդի ճշգրիտ մեքենայական մշակման կենտրոնների հիմքը:
3. Ներկայիս վիճակը (2020–2025)
- Moore Nanotech և Precitech միակետային ադամանդե խառատային մեքենաներ EUV հայելային հիմքերի համար
- Kern Microtechnik և Yasda միկրոմեքենաշինական կենտրոնները հասնում են 100 նմ ձևի ճշգրտության
- DMG MORI ULTRASONIC շարքը կերամիկայի համար
- Fanuc ROBONANO α-NMiA: 0.1 նմ ծրագրավորման լուծաչափ և 1 նմ դիրքորոշման լուծաչափ
- Ջերմաստիճանը կարգավորող արհեստանոցներ, որոնք պահվում են ±0.01 °C ջերմաստիճանում՝ ակտիվ թրթռումային մեկուսացման հիմքերով
Նյութերի հետ կապված մարտահրավերներ և ընտրություն
1. Ալյումինե համաձուլվածքներ
6061-T6-ը և 5083-ը հիանալի աշխատանքային ձիեր են՝ գերազանց մեքենայացման և անոդացման արձագանքի շնորհիվ: Կոշտ անոդացումը (III տիպ) ստեղծում է 25–50 մկմ Al₂O₃ շերտ, որը դիմադրում է պլազմային հարձակմանը: Այնուամենայնիվ, անոդացման միկրոծակոտիները կարող են որսալ մասնիկներ. ժամանակակից արհեստանոցները օգտագործում են բազմաստիճան մեկուսացում և սեփական ծածկույթներ (օրինակ՝ Twin Wire Arc Spray Al₂O₃ կամ Y₂O₃ պլազմային սփրեյ):
2. Անժանգոտվող պողպատներ
316L-ը ընտրվում է NF₃ և Cl₂ պլազմաների նկատմամբ կոռոզիոն դիմադրության համար: Ra < 0.2 մկմ էլեկտրոլուսավորումը պարտադիր է մասնիկների կպչունությունը նվազեցնելու համար:
3. Կերամիկա
Ալյումինան (99.8%), ալյումինի նիտրիդը և սիլիցիումի կարբիդը մշակվում են «կանաչ» վիճակում՝ օգտագործելով ադամանդե գործիքներ, այնուհետև թրծվում են։ Թրծումից հետո շեղումները կրճատվում են 18–22%-ով, ինչը պահանջում է բարդ կծկման փոխհատուցման մոդելներ։
4. Ցածր CTE համաձուլվածքներ
Invar 36-ը և Super Invar-ը օգտագործվում են EUV և DUV լիտոգրաֆիայի փուլերում, որտեղ պահանջվում է նանոմետրական կայունություն 10–40 °C ջերմաստիճանի տատանումների դեպքում։
5. Հրակայուն մետաղներ
Մոլիբդենը և վոլֆրամը մեքենայացվում են բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրոդների համար։ Այս նյութերը չափազանց հղկող են և պահանջում են կոշտ մեքենաներ՝ բարձր ճնշման սառեցնող հեղուկով (70–100 բար):
Կրիտիկական մեքենայական գործընթացներ
1. Ալյումինի բարձր արագությամբ մեքենայացում (ԲՄՄ)
S20,000–42,000 պտույտ/րոպե արագությամբ լիսեռը, հավասարակշռված PCD կամ միաբյուրեղային ադամանդե գործիքները, մշուշային սառեցումը և կանխատեսման ալգորիթմները թույլ են տալիս ստանալ հայելանման մակերեսներ (Ra < 4 նմ) մեկ անցումով։
2. Կերամիկայի դուկտիլ ռեժիմով մեքենայացում
Կտրման խորությունը կրիտիկական շեմից ցածր (սովորաբար < 1 մկմ) պահելով՝ փխրուն նյութերը կարող են մշակվել ճկուն ռեժիմով՝ օգտագործելով գերսուր ադամանդե գործիքներ, ստանալով օպտիկական որակի մակերեսներ՝ առանց ճաքերի։
3. Մեկ կետանոց ադամանդի շրջադարձ (SPDT)
Անհրաժեշտ է ասֆերիկ EUV հայելային հիմքերի համար: Մեքենաները գործում են յուղային մշուշի կամ վակուումային միջավայրերում՝ նանոմետրական հետադարձ կապով:
6.4 մետաղալարային EDM և Sinker EDM
Օգտագործվում է խորը սառեցման խողովակների և կարծրացված նյութերի բարդ կառուցվածքների համար: Ժամանակակից գեներատորները մակերեսային մշակումը հասնում են < Ra 0.1 մկմ մեկ շերտային կտրվածքով:
5. Հավելումային + հանումային հիբրիդային արտադրություն
Աճող միտում՝ Invar-ի կամ տիտանից պատրաստված գրեթե ցանցային ձևերի եռաչափ տպագրություն, այնուհետև նույն հարթակի վրա մեքենայական մշակում (օրինակ՝ Hermle MPA կամ Lasertec DED հիբրիդներ):
Ճշգրիտ և գերճշգրիտ CNC պահանջներ
Կիսահաղորդչային մասերը սովորաբար պահանջում են.
- Դիրքային ճշգրտություն՝ ±2–5 մկմ 500–2000 մմ շարժման վրա
- Կրկնելիություն՝ < 1 մկմ
- Մակերեսի մշակում՝ Ra 0.025–0.1 մկմ պլազմային մակերեսների վրա
- Հարթություն՝ 1–3 մկմ Ø300–450 մմ-ի վրա
- Զուգահեռություն/ուղղահայացություն՝ < 3 մկմ
- 5-առանցքային կամ նույնիսկ 8-առանցքային մեքենամշակման կենտրոններ (օրինակ՝ Yasda, Makino, DMG MORI, Kern, Liechti)
- Հիդրոստատիկ կամ օդային կրող իլիկներ, որոնք աշխատում են 20,000–60,000 պտույտ/րոպե արագությամբ
- Ջերմային կայունացման համակարգեր, որոնք պահպանում են մեքենայի ջերմաստիճանը ±0.1 °C սահմաններում
- Մեքենայի վրա զոնդավորող և լազերային գործիքների տեղադրող սարքեր՝ 0.1 մկմ լուծաչափով
- Գրանիտե կամ պոլիմեր-բետոնե հիմքեր՝ ակտիվ թրթռումային մեկուսացմամբ
Lorem ipsum dolor sit sit amet, consectetur adipiscing elit. Եթե դուք ասում եք, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo- ն է:
Մեքենաների առաջադեմ տեխնիկա
1. Բարձր արագությամբ մեքենայացում (ԲՄՄ) փոքր գործիքներով
Ցնցուղի գլխիկները կարող են ունենալ 15,000 Ø0.5 մմ անցք, որոնք փորված են 40,000 պտույտ/րոպե արագությամբ՝ 0.1 մմ միկրոծայրային ֆրեզերով: 100 բար ճնշման գործիքի միջոցով անցնող սառեցնող հեղուկով պունկցիոն հորատումը կանխում է չիպերի կրկնակի եռակցումը:
2. Ուլտրաձայնային օգնությամբ հաստոցներ
Կերամիկայի և քվարցի դեպքում 20–40 կՀց հաճախականության ուլտրաձայնային տատանումները նվազեցնում են կտրման ուժերը 30–70%-ով՝ զգալիորեն բարելավելով մակերեսի մշակումը և գործիքի կյանքի տևողությունը։
3. Մեկ կետանոց ադամանդի շրջադարձ (SPDT)
Օգտագործվում է ինֆրակարմիր ոսպնյակների և որոշ պղնձե էլեկտրոդների համար: Ra 3–5 նմ-ից բարձր խտությամբ մակերեսային մշակումը սովորական է:
4. Բարդ երկրաչափությունների 5-առանցքային միաժամանակյա ֆրեզավորում
1 մմ տրամագծով և 20:1 կողմերի հարաբերակցությամբ ներքին սառեցման խողովակները մշակվում են երկար հասանելիությամբ կոնաձև գործիքներով և տրոխոիդային գործիքային ուղիներով։
5. Հիբրիդային հավելում-հանում պրոցեսներ
Որոշ նոր բաղադրիչներ (օրինակ՝ կոնֆորմալ սառեցմամբ ցնցուղի գլխիկներ) DMLS/LaserCusing-ի միջոցով եռաչափ տպագրվում են Inconel-ում կամ պղնձում, այնուհետև նույն մեքենայի վրա վերջնական մշակում են անցնում մինչև ±10 µm։
Չափագիտություն և որակի ապահովում
Կիսահաղորդչային մասերը ենթարկվում են ցանկացած ոլորտում առկա ամենախիստ ստուգմանը.
- Zeiss Prismo կամ Leitz PMM-C գերճշգրիտ CMM-ներ՝ ±0.3 µm անորոշությամբ
- Zygo GPI կամ 4D տեխնոլոգիայի փուլային տեղաշարժող ինտերֆերոմետրեր՝ հարթության համար
- Բրուկերի սպիտակ լույսի ինտերֆերոմետրեր Ra < 50 նմ մակերեսների համար
- Հելիումի զանգված-սպեկտրոմետրով արտահոսքի փորձարկում մինչև 10⁻¹⁰ մբ·լ/վրկ
- Մնացորդային գազի վերլուծություն (RGA) 150 °C թխումից հետո՝ < 10⁻⁹ Torr·L/s/cm² արտանետումը հաստատելու համար
- Ուլտրաձայնային մաքրումից հետո մասնիկների հաշվարկ հեղուկ մասնիկների հաշվիչի (LPC) կամ լազերային մասնիկների սկաների միջոցով
Մաքուր սենյակների մեքենայացում և հետմշակում
Քանի որ 30 նմ-ից բարձր մասնիկները կարող են ոչնչացնել 3 նմ տրամագծի տրանզիստորը, շատ բարձրակարգ արհեստանոցներ իրենց ճշգրիտ մեքենաների շուրջը տեղադրել են ISO 5 (դաս 100) կամ ISO 4 մաքուր սենյակներ։
Օրինակներ են:
- Բուլլեն Ուլտրաձայնիքս (ԱՄՆ)
- Tyrolit CNC մաքրասենյակների կենտրոն (Ավստրիա)
- Canon-ի Ուցունոմիայի ճշգրիտ մեքենամշակման մաքուր սենյակ (Ճապոնիա)
- Բարձր ճնշման DI ջուր + մեգաձայնային խառնում
- Բազմաստիճան քիմիական մաքրում (SC-1, SC-2, պիրանյա)
- Գերմաքուր N₂ չորացնող միջոց
- 150–200 °C վակուումային թխում
- Կրկնակի փաթեթավորում N₂-մաքրված պարկերով
Ուսումնասիրություն. EUV վաֆլիի փուլային հիմքի մշակում
Տիպիկ 450 մմ EUV վաֆլիի աստիճանի հիմքը ցույց է տալիս բարդությունը.
- Նյութ՝ SiSiC կերամիկա, 900 × 800 × 100 մմ
- Հարթության պահանջ՝ < 1 µմ PV ամբողջ մակերեսի վրա
- 120 ներկառուցված սառեցման ալիքներ, 3 մմ տրամագծով, ±15 µմ դիրքով
- 600 պտուտակավոր ներդիրներ (M4 հելիում-լույս)
- Վերջնական մակերես՝ լաքապատված մինչև Ra < 50 նմ
- Ռեակցիոն կապակցված դատարկ նյութի կանաչ մշակում
- Սիլիկոնային ներթափանցում և ջերմային մշակում
- Կոպիտ հղկում 5-առանցքային մեքենամշակման կենտրոնում
- Դուկտիլային ռեժիմի վերջնական հղկում՝ 1 մկմ կտրվածքի խորությամբ
- Մագնիսական ռեոլոգիական մշակում (MRF)՝ վերջնական ձևի շտկման համար
- Չափագիտություն Zygo VeriFire MST 600 մմ ապերտուրային ինտերֆերոմետրի վրա
- Վերջնական ձեռքի հղկում անհրաժեշտության դեպքում
Մարտահրավերներ, երբ արդյունաբերությունը անցնում է 2 նմ-ից ցածր տրամագծով հանգույցների
1. Անգստրեմ մակարդակի կայունություն
Ապագա EUV բարձր NA գործիքները կպահանջեն բեմի դիրքավորման կայունություն 50-100 պիկոմետր տիրույթում: Սա մեխանիկական բաղադրիչները մղում է դեպի հիմնարար նյութական սահմանները:
2. 450 մմ անցում
Ավելի մեծ վեֆլիները պահանջում են նույնիսկ ավելի մեծ մեքենայացված բաղադրիչներ նույն հարաբերական ճշգրտությամբ՝ դժվարության էքսպոնենցիալ աճով։
3. Նոր նյութեր
Ածխածնային նյութերը (գրաֆենային ծածկույթներ, ադամանդանման ածխածին), մետաղ-մատրիցային կոմպոզիտները և ֆոտոնային կառուցվածքները կպահանջեն բոլորովին նոր մեքենայացման մոդելներ։
4. Կայունություն
Արդյունաբերությունը ճնշման տակ է՝ կրճատելու էներգիայի, ջրի և քիմիական նյութերի սպառումը: Մեքենաշինական արհեստանոցները կիրառում են նվազագույն քանակի քսանյութ (MQL), կրիոգեն սառեցում և ալյումինե չիպսերի վերամշակում:
Եզրափակում
Մինչ կիսահաղորդչային նորությունների ուշադրության կենտրոնում մնում են լիտոգրաֆիայի ալիքի երկարությունը և տրանզիստորի խտությունը, իրականությունն այն է, որ ոչ մի առաջատար չիպ չի կարող արտադրվել առանց CNC մեքենայով արտադրված գերճշգրիտ մեխանիկական բաղադրիչների բանակի: Բազմատոննա տարողությամբ վակուումային խցիկներից մինչև մեկ միկրոնանոց վակուումային խցիկներ և մի քանի ատոմների կայուն կերամիկական վաֆլիային փուլեր, CNC մեքենայացումը գործում է մեխանիկորեն հնարավորի բացարձակ սահմանագծում:
Քանի որ արդյունաբերությունը շտապում է դեպի անգստրեմ մասշտաբի առանձնահատկություններ և 450 մմ տրամագծով թիթեղներ, ճշգրիտ մեքենայացման պահանջները միայն կսրվեն: Այն արհեստանոցները, որոնք կարող են ապահովել ենթմիկրոնային ճշգրտություն մետրային մասշտաբի մասերի վրա, էկզոտիկ նյութերից, մաքուր սենյակների պայմաններում, կմնան ASML-ի, Applied Materials-ի, Lam Research-ի, Tokyo Electron-ի և չիպերի արտադրողների անփոխարինելի գործընկերները:
Ի վերջո, հայտնի Մուրի օրենքը միայն ֆիզիկայի և քիմիայի պատմություն չէ, այն նաև մեխանիկական ճարտարագիտության հաղթանակ է, որը միաժամանակ կատարում է մեկ կատարյալ մշակված բաղադրիչ։