विभिन्न उद्योगहरूको लागि सीएनसी मेसिनिङ
सीएनसी मेसिनिङ प्रविधि उच्च-प्रविधि उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ

अर्धचालकहरूको लागि CNC मेसिनिङ:
चिप क्रान्तिको मुटुमा सटीक उत्पादन

अर्धचालक उद्योग आधुनिक प्रविधिको जग हो। स्मार्टफोन र ल्यापटपदेखि कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणाली, विद्युतीय सवारी साधन र उन्नत चिकित्सा उपकरणहरूसम्म, आज एकीकृत सर्किट (IC) बिना लगभग कुनै पनि कुराले काम गर्दैन। यस उद्योगको मूलमा माइक्रोमिटर र न्यानोमिटरमा पनि मापन गरिने परिशुद्धताको लागि एक सम्झौताहीन माग रहेको छ।
 
मानिसहरूले चिप बनाउने बारेमा कुरा गर्दा फोटोलिथोग्राफी, पातलो-फिल्म निक्षेपण, र एचिंगले हेडलाइनमा प्रभुत्व जमाउँछन्, तर पर्दा पछाडि एउटा प्रायः कम प्रशंसा गरिएको तर पूर्ण रूपमा महत्वपूर्ण सक्षमकर्ता अवस्थित छ: कम्प्युटर संख्यात्मक नियन्त्रण (CNC) मेसिनिङ। उच्च-परिशुद्धता CNC मेसिनिङले अल्ट्रा-फ्ल्याट, थर्मल रूपमा स्थिर, र ज्यामितीय रूपमा उत्तम कम्पोनेन्टहरू उत्पादन गर्दछ जसले अर्धचालक उत्पादन उपकरणहरू सम्भव बनाउँछ।
 
यस लेखले सेमीकन्डक्टर इकोसिस्टममा सीएनसी मेसिनिङ किन अपरिहार्य रहन्छ, कुन कम्पोनेन्टहरू यसमा निर्भर छन्, यसमा संलग्न सामग्री र सहिष्णुता, मेसिन उपकरण र प्रक्रियाहरूको विकास, र उद्योग एङ्गस्ट्रोम-युग उत्पादनतर्फ बढ्दै जाँदा भविष्यका चुनौतीहरूको अन्वेषण गर्दछ।

विषयसूची

सेमीकन्डक्टरमा सीएनसी मेसिनिङ किन आवश्यक छ?

उपकरणअर्धचालक निर्माण प्लान्टहरू (फ्याबहरू) मा सयौं प्रक्रिया उपकरणहरू हुन्छन्, प्रत्येकको लागत $१ करोड देखि $४० करोड भन्दा बढी हुन्छ (ASML को हाई-एनए EUV प्रणालीहरूको मामलामा)। यी लगभग प्रत्येक उपकरणहरूमा सयौं वा हजारौं परिशुद्धता-मेशिन गरिएका भागहरू हुन्छन्।सीएनसी मेसिनिङ पूर्ण रूपमा प्रतिस्थापन गर्न नसकिने मुख्य कारणहरू:
  • चरम ज्यामितीय जटिलता: धेरै कम्पोनेन्टहरूमा जटिल आन्तरिक शीतलन च्यानलहरू, उच्च-पक्ष-अनुपात प्वालहरू, पातलो पर्खालहरू, र जटिल 3D रूपरेखाहरू हुन्छन् जुन कास्टिङ, फोर्जिङ, वा शुद्ध थप्ने विधिहरू प्रयोग गरेर उत्पादन गर्न गाह्रो वा असम्भव हुन्छ।
  • सामग्री विविधता: अर्धचालक उपकरणहरूले आल्मुनियम, स्टेनलेस स्टील (३००-श्रृंखला, ३१६L, १७-४PH), टाइटेनियम, तामा, सिरेमिक (Al₂O₃, AlN, SiC), इनभार र सुपरअलोयहरू प्रयोग गर्दछ। CNC ले ती सबैलाई ह्यान्डल गर्न सक्छ।
  • अति-कडा सहनशीलता: ४५० मिमी व्यासमा १-५ µm को समतलता, प्वाल स्थिति ±२ µm, सतहको खस्रोपन Ra < ०.१ µm, र समानान्तरता < २ µm सामान्य छन्।
  • भ्याकुम र प्लाज्मा अनुकूलता: भागहरू आक्रामक फ्लोरिन वा क्लोरिन प्लाज्मा, अति-उच्च भ्याकुम (१०⁻⁹ mbar), र −१०० °C देखि >८०० °C सम्मको तापक्रममा ग्यास उत्सर्जन वा कण उत्पादन बिना बाँच्नु पर्छ।
  • मर्मत र नवीकरण: धेरै कम्पोनेन्टहरू (जस्तै, इलेक्ट्रोस्टेटिक चक नवीकरण) बारम्बार मेसिन गरिन्छ, पुन: कोटिंग गरिन्छ, र सेवामा फर्काइन्छ - घटाउने प्रक्रियाहरूसँग मात्र सम्भव चक्र।
छोटकरीमा भन्नुपर्दा, चिप आफैं अप्टिकल र रासायनिक प्रक्रियाहरूद्वारा बनाइएको भए तापनि, चिप बनाउने मेसिनहरू अत्यधिक रूपमा अल्ट्रा-प्रिसिजन सीएनसी मेसिनिङद्वारा बनाइएका हुन्छन्।

CNC मेसिनिङद्वारा निर्मित प्रमुख घटकहरू

१. भ्याकुम चेम्बर र ठूला संरचनात्मक फ्रेमहरू
आधुनिक ३०० मिमी र इमर्जिङ ४५० मिमी वेफर उपकरणहरूमा एल्युमिनियम वा स्टेनलेस-स्टील भ्याकुम चेम्बरहरू हुन्छन् जुन धेरै टन तौल गर्न सक्छन् तर भित्ता समानान्तरता र फ्ल्यान्ज समतलता १० µm भन्दा कम हुनुपर्छ। यी चेम्बरहरू सामान्यतया ६०६१-T6 एल्युमिनियम फोर्जिंगहरू वा हाइड्रोस्टेटिक गाइडवेहरू भएका ठूला ५-अक्ष ग्यान्ट्री मिलहरूमा ३१६L स्टेनलेस-स्टील प्लेटहरूबाट मेसिन गरिन्छ।
२. वेफर चरणहरू र रेटिकल चरणहरू
EUV र DUV लिथोग्राफी उपकरणहरूको मुटु वेफर चरण हो जसले न्यानोमिटर-स्तर स्थिति शुद्धता कायम राख्दै 8g भन्दा बढी गतिमा प्रक्षेपण अप्टिक्स मुनि 300 मिमी सिलिकन वेफरहरू सार्छ। यी चरणहरू सिरेमिक (SiSiC, Zerodur, ULE गिलास) वा एल्युमिनियम भागहरूको जटिल एसेम्बलीहरू हुन् जुन उप-माइक्रोन सहिष्णुतामा मेसिन गरिन्छ र त्यसपछि हातले ल्याप गरिन्छ वा हीरा-टर्न गरिन्छ। अन्तिम ज्यामितिमा।
३. इलेक्ट्रोस्टेटिक चक (ESC)
इलेक्ट्रोस्टेटिक चकहरूले लिथोग्राफी, एचिंग र डिपोजिसनको समयमा वेफरहरूलाई पूर्ण रूपमा समतल राख्छन्। डाइइलेक्ट्रिक सतह (सामान्यतया Al2O3 वा AlN सिरेमिक एल्युमिनियम वा मोलिब्डेनम आधारमा स्प्रे गरिएको) लाई ३०० मिमी भरि शिखर-देखि-भ्याली समतलता < १ µm सम्म मेसिन र पालिश गरिएको हुनुपर्छ। आधारमा नै उच्च-गति CNC मिलिङ वा तार EDM द्वारा मेसिन गरिएको जटिल आन्तरिक शीतलन च्यानलहरू आवश्यक पर्दछ।
४. ग्यास वितरण शावरहेड र एज रिंगहरू
प्लाज्मा इच र डिपोजिसन उपकरणहरूले एकरूप प्रक्रिया ग्यासहरू प्रदान गर्न हजारौं सटीक आकार र राखिएको प्वालहरू (५०-५०० µm व्यास) भएका शावरहेडहरू प्रयोग गर्छन्। यी सामान्यतया उच्च-शुद्धता एल्युमिनियम, सिलिकन, वा क्वार्ट्जबाट मेसिन गरिएका हुन्छन्, प्रायः अल्ट्रासोनिक वा लेजर-सहायता प्राप्त ड्रिलिंग क्षमताहरू भएका बहु-अक्ष CNC मेसिनिंग केन्द्रहरू प्रयोग गर्छन्।
५. अप्टिकल कम्पोनेन्ट र माउन्टहरू
EUV लिथोग्राफी १३.५ एनएम तरंगदैर्ध्यमा सञ्चालन हुन्छ र परावर्तक मोलिब्डेनम-सिलिकन बहु-तह मिररहरू प्रयोग गर्दछ। मिरर सब्सट्रेटहरू (सामान्यतया जेरोदुर वा ULE गिलास) पहिले एकल-बिन्दु हीरा घुमाउने वा सटीक ग्राइन्डिंग द्वारा रफ-मेसिन गरिन्छ, त्यसपछि अप्टिकल रूपमा पालिश गरिन्छ। थर्मल विकृति कम गर्न यी मिररहरू समात्ने किनेमेटिक माउन्टहरू इनवार वा सुपर इनवारबाट सीएनसी-मेसिन गरिएको हुनुपर्छ।

अर्धचालक CNC मेसिनिङमा प्रयोग हुने सामग्रीहरू

२२. एल्युमिनियम मिश्र धातुहरू
उत्कृष्ट मेशिनेबिलिटी, राम्रो बल र कम लागतको कारणले ६०६१-T6 अझै पनि काम गर्ने हर्स बनेको छ। उच्च कठोरता र कम थर्मल विस्तारको लागि, Al 6061-RAM2, RSA-6061, वा Cearun™ (सिरेमिक-प्रबलित एल्युमिनियम) जस्ता स्वामित्वयुक्त एल्युमिनियम मिश्र धातुहरू प्रयोग गरिन्छ।
२. कम-विस्तार मिश्र धातुहरू
इनभार ३६ र सुपर इनभार (थपिएको कोबाल्ट सहित) ले १ पीपीएम/°C भन्दा कम तापीय विस्तार प्रदान गर्दछ र रेटिकल र वेफर स्टेज कम्पोनेन्टहरूको लागि महत्वपूर्ण छन्।
३. सिरेमिक र प्राविधिक चश्मा
  • सिलिकन-घुसाइएको सिलिकन कार्बाइड (SiSiC)
  • प्रतिक्रिया-बन्धित सिलिकन कार्बाइड (RBSC)
  • Zerodur® (Schott) र ULE® (Corning) अति-कम विस्तार गिलास
  • इलेक्ट्रोस्टेटिक चकहरूको लागि एल्युमिनियम नाइट्राइड (AlN) र एल्युमिना (Al2O3)

यी भंगुर सामग्रीहरूलाई विशेष CNC प्रक्रियाहरू आवश्यक पर्दछ: अल्ट्रासोनिक मेसिनिङ, डक्टाइल-रेजिम ग्राइन्डिङ, वा लेजर-सहायता प्राप्त मेसिनिङ।

४. उच्च शुद्धता भएका धातुहरू

फ्लोरिन प्लाज्माको सम्पर्कमा आउने कम्पोनेन्टहरूको लागि मोलिब्डेनम, टंगस्टन र टाइटेनियम प्रयोग गरिन्छ। यी दुर्दम्य धातुहरूलाई कठोर, उच्च-टर्क सीएनसी मेसिनहरू र पोलिक्रिस्टलाइन डायमंड (PCD) टुलिङको आवश्यकता पर्दछ।

CNC मेसिनिङद्वारा निर्मित विशिष्ट अर्धचालक कम्पोनेन्टहरू

घटक
सामान्य सामग्री
कुञ्जी आवश्यकताहरू
सहिष्णुताका उदाहरणहरू
वेफर चक (ESC)
एल्युमिना, एलएन
समतलता < ३ µm, Ra < ०.०५ µm, हेलियम चुहावट < १०⁻⁹
±२ µm प्वाल स्थिति
शावरहेड्स / ग्यास प्लेटहरू
एनोडाइज्ड अल, ३१६ एल एसएस
५०००–२०,००० प्वालहरू Ø०.३–१.० मिमी, ±५ µm स्थिति
<रा ०.४ माइक्रोमिटर
भ्याकुम चेम्बर भित्ताहरू
६०६१-T६, ५०८३ अल
वेल्डेड + मेशिन गरिएको, हेलियम चुहावट-नराम्रो
समतलता < ५० µm २ मिटर माथि
इलेक्ट्रोड असेम्ब्लीहरू
OFHC तामा, मोलिब्डेनम
आरएफ चालकता, शीतलन च्यानलहरू
±१० µm च्यानल स्थान
लिफ्ट पिन एसेम्बलीहरू
सिरेमिक लेपित स्टेनलेस
पहिरन प्रतिरोध, कण नियन्त्रण
एकाग्रता < ५ माइक्रोमिटर
संरचनात्मक फ्रेमहरू (EUV)
इन्भार ३६, कम-CTE मिश्र धातुहरू
तापीय स्थिरता < ५० ppb/K
स्थितिगत शुद्धता ±१५ µm
फोकस रिङहरू, किनारा रिङहरू
सिलिकन, क्वार्ट्ज, SiC
प्लाज्मा क्षरण प्रतिरोध
प्रोफाइल सहिष्णुता ±१० µm
 
यी भागहरूको आकार केही मिलिमिटरदेखि २ मिटरभन्दा बढी र तौल ग्रामदेखि धेरै टनसम्म हुन्छ।

परिशुद्धता स्तर र मापन विज्ञान

अर्धचालक उपकरण मेसिनिङमा विशिष्ट सहनशीलता:
फिचर
विशिष्ट सहनशीलता
मापन विधि
समतलता (३०० मिमी सतह)
०.५–२ माइक्रोमिटर पीभी
इन्टरफेरोमेट्री (फिजाउ, जाइगो)
समानन्तरता
1-5 माइक्रोन
इलेक्ट्रोनिक स्तर + इन्टरफेरोमेट्री
प्वालको स्थिति (हजारौं प्वालहरू)
±२–५ माइक्रोमिटर
समन्वय नाप्ने मेसिन (सीएमएम)
सतह समाप्त
Ra 0.025-0.1 µm
सेतो-प्रकाश इन्टरफेरोमेट्री
शीतलन च्यानल स्थिति
±10 µm
सीटी स्क्यानिङ वा अल्ट्रासोनिक परीक्षण
 
प्रमुख पसलहरूले अब सयौं किलोग्राम तौल भएका कम्पोनेन्टहरूमा नियमित रूपमा "सब-माइक्रोन" वा "१००-न्यानोमिटर" यान्त्रिक शुद्धता प्राप्त गर्छन्।

अर्धचालक कार्यको लागि सीएनसी मेसिन उपकरणहरूको विकास

१. १९९०-२००० को युग
हेइडेनहेन स्केल र गिलास-स्केल प्रतिक्रिया भएका ठूला ग्यान्ट्री मिलहरू (वाल्ड्रिच कोबर्ग, पार्पास, एफपीटी) ले प्रभुत्व जमायो। हाइड्रोस्टेटिक बियरिङ र तेल वर्षाले थर्मल स्थिरता प्रदान गर्‍यो।
२. २०१० को दशक: एयर-बेयरिङ र चुम्बकीय उत्सर्जन चरणहरू
एरोटेक, फिजिक इन्स्ट्रुमेन्ट (PI), र ALIO इन्डस्ट्रीज जस्ता कम्पनीहरूले १० एनएम भन्दा कम रिपिटेबिलिटी भएको एयर-बेयरिङ रेखीय मोटर स्टेजहरू प्रस्तुत गरे। यी दोस्रो पुस्ताको प्रेसिजन मेसिनिङ केन्द्रहरूको मेरुदण्ड बने।
३. वर्तमान अवस्था (२०२०-२०२५)
  • EUV मिरर सब्सट्रेटहरूको लागि मूर नानोटेक्नोलोजी र प्रिसिटेक सिंगल-पोइन्ट डायमंड टर्निङ मेसिनहरू
  • १०० एनएम फारम शुद्धता हासिल गर्दै केर्न माइक्रोटेक्निक र यास्दा माइक्रोमेसिनिङ केन्द्रहरू
  • सिरेमिकको लागि DMG मोरी अल्ट्रासोनिक श्रृंखला
  • Fanuc ROBONANO α-NMiA: ०.१ nm प्रोग्रामिङ रिजोल्युसन र १ nm पोजिसनिङ रिजोल्युसन
  • सक्रिय कम्पन आइसोलेसन फाउन्डेसनहरू सहित ±०.०१ °C मा राखिएको तापक्रम-नियन्त्रित पसलहरू

सामग्री चुनौती र चयन

1. एल्युमिनियम मिश्र
६०६१-T6 र ५०८३ उत्कृष्ट मेशिनेबिलिटी र एनोडाइजेसन प्रतिक्रियाको कारणले काम गर्ने घोडाहरू हुन्। हार्ड एनोडाइजिंग (प्रकार III) ले २५-५० µm Al₂O₃ तह सिर्जना गर्दछ जसले प्लाज्मा आक्रमणको प्रतिरोध गर्दछ। यद्यपि, एनोडाइजिंगमा माइक्रोपोरहरूले कणहरूलाई फसाउन सक्छन् — आधुनिक पसलहरूले बहु-चरण सील र स्वामित्व कोटिंगहरू प्रयोग गर्छन् (जस्तै, ट्विन वायर आर्क स्प्रे Al₂O₃ वा Y₂O₃ प्लाज्मा स्प्रे)।
१. स्टेनलेस स्टील्स
NF₃ र Cl₂ प्लाज्मा विरुद्ध जंग प्रतिरोधको लागि 316L छनोट गरिएको छ। कण आसंजन कम गर्न Ra < 0.2 µm मा इलेक्ट्रोपोलिसिङ अनिवार्य छ।
Ce. सिरेमिक्स
एल्युमिना (९९.८%), एल्युमिनियम नाइट्राइड, र सिलिकन कार्बाइडलाई हीरा उपकरणहरू प्रयोग गरेर "हरियो" अवस्थामा मेसिन गरिन्छ, त्यसपछि सिन्टर गरिन्छ। सिन्टरिङ पछि सहनशीलता १८-२२% संकुचित हुन्छ, परिष्कृत संकुचन क्षतिपूर्ति मोडेलहरू आवश्यक पर्दछ।
४. कम-CTE मिश्र धातुहरू
Invar 36 र Super Invar EUV र DUV लिथोग्राफी चरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ जहाँ १०-४० °C तापक्रमको उतारचढावमा न्यानोमिटर स्थिरता आवश्यक हुन्छ।
५. रिफ्रेक्टरी धातुहरू
मोलिब्डेनम र टंगस्टन उच्च-तापमान इलेक्ट्रोडहरूको लागि मेसिन गरिन्छ। यी सामग्रीहरू अत्यन्तै घर्षणशील हुन्छन् र उच्च-दबाव शीतलक (७०-१०० बार) भएका कठोर मेसिनहरू आवश्यक पर्दछ।

महत्वपूर्ण मेसिनिङ प्रक्रियाहरू

१. आल्मुनियमको उच्च-गतिको मेसिनिङ (HSM)

Sपिन्डल गति २०,०००–४२,००० आरपीएम, सन्तुलित पीसीडी वा एकल-क्रिस्टल डायमंड उपकरणहरू, धुंध शीतलन, र लुक-अहेड एल्गोरिदमहरूले एकल पासमा मिरर-जस्तो फिनिश (Ra < ४ एनएम) लाई अनुमति दिन्छ।

२. सिरेमिकको डक्टाइल-रेजिम मेसिनिङ

कटको गहिराईलाई महत्वपूर्ण थ्रेसहोल्ड (सामान्यतया < 1 µm) भन्दा कम राखेर, भंगुर सामग्रीहरूलाई अल्ट्रा-शार्प हीरा उपकरणहरू प्रयोग गरेर डक्टाइल मोडमा मेसिन गर्न सकिन्छ, जसले गर्दा क्र्याक नगरी अप्टिकल-गुणस्तरको सतहहरू उत्पादन हुन्छन्।

१. सिंगल-पोइन्ट डायमण्ड टर्निङ (SPDT)
एस्फेरिक EUV मिरर सब्सट्रेटहरूको लागि आवश्यक। मेसिनहरू सब-न्यानोमिटर प्रतिक्रियाको साथ तेल-धुंध वा भ्याकुम वातावरणमा सञ्चालन हुन्छन्।
६.४ तार EDM र सिङ्कर EDM
कडा सामग्रीहरूमा गहिरो शीतलन च्यानलहरू र जटिल सुविधाहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ। आधुनिक जेनेरेटरहरूले एकल स्किम कटमा सतह फिनिश <रा ०.१ µm प्राप्त गर्छन्।
५. योजक + घटाउ हाइब्रिड उत्पादन
उदीयमान प्रवृत्ति: थ्रीडी-प्रिन्ट इन्भर वा टाइटेनियम नजिकैको नेट आकारहरू, त्यसपछि एउटै प्लेटफर्ममा फिनिश-मेसिन (जस्तै, हर्मले एमपीए वा लेजरटेक डीईडी हाइब्रिडहरू)।

प्रेसिजन र अल्ट्रा-प्रिसिजन सीएनसी आवश्यकताहरू

अर्धचालक भागहरूको नियमित माग:
  • स्थितिगत शुद्धता: ५००–२००० मिमी यात्रामा ±२–५ µm
  • दोहोरिने क्षमता: < १ µm
  • सतह समाप्त: प्लाज्मा-फेसिंग सतहहरूमा Ra ०.०२५–०.१ µm
  • समतलता: Ø३००–४५० मिमी माथि १–३ µm
  • समानान्तरता/लम्बता: < ३ µm
यो हासिल गर्न, मेसिन पसलहरूले निम्न कुराहरूमा लगानी गर्छन्:
  • ५-अक्ष वा ८-अक्ष मेसिनिङ केन्द्रहरू (जस्तै, यास्दा, माकिनो, डीएमजी मोरी, केर्न, लिच्टी)
  • २०,०००-६०,००० आरपीएममा चल्ने हाइड्रोस्टेटिक वा हावा-वाहक स्पिन्डलहरू
  • मेसिनको तापक्रम ±०.१ डिग्री सेल्सियस भित्र राख्ने थर्मल स्थिरीकरण प्रणालीहरू
  • ०.१ माइक्रोमिटर रिजोल्युसनको साथ मेसिनमा प्रोबिङ र लेजर टूल सेटरहरू
  • सक्रिय कम्पन अलगाव भएको ग्रेनाइट वा पोलिमर-कंक्रिट आधारहरू
उदाहरण: बक्स-इन-बक्स संरचना र ०.०५ µm रिजोल्युसन स्केलको कारणले गर्दा Yasda YBM-950V ले ९००×५००×४०० मिमी भन्दा बढी १ µm भोल्युमेट्रिक शुद्धता प्राप्त गर्न सक्छ।

।।।।।,,,,,।।।।।।।।।।।।।।। सबै भन्दा माथि बताइएको छ, ल्युक्टस नेक उल्लामकर्पर म्याटिस, पुल्विनार डिप्बस लियो।

उन्नत मेसिनिंग प्रविधिहरू

१. साना औजारहरू सहितको उच्च-गतिको मेसिनिङ (HSM)
शावरहेडहरूमा ०.१ मिमी माइक्रो एन्ड मिलहरू सहित ४०,००० आरपीएममा ड्रिल गरिएको Ø०.५ मिमीको १५,००० प्वालहरू हुन सक्छन्। १०० बार थ्रु-टूल कूलेन्टको साथ पेक ड्रिलिंगले चिप पुन: वेल्डिंगलाई रोक्छ।
६. अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त मेसिनिङ
सिरेमिक र क्वार्ट्जको लागि, २०-४० kHz अल्ट्रासोनिक कम्पनले काट्ने बललाई ३०-७०% ले घटाउँछ, जसले गर्दा सतहको फिनिश र उपकरणको आयु नाटकीय रूपमा सुधार हुन्छ।
१. सिंगल-पोइन्ट डायमण्ड टर्निङ (SPDT)
इन्फ्रारेड लेन्स र केही तामा इलेक्ट्रोडहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ। Ra ३-५ nm सम्मको सतह फिनिश नियमित हुन्छ।
४. जटिल ज्यामितिहरूको ५-अक्ष एकसाथ मिलिङ
१ मिमी व्यास र २०:१ पक्ष अनुपात भएका आन्तरिक शीतलन च्यानलहरूलाई लामो-पहुँच टेपर्ड उपकरणहरू र ट्रोकोइडल टूलपाथहरू प्रयोग गरेर मेसिन गरिन्छ।
५. हाइब्रिड योजक-घटाउ प्रक्रियाहरू
केही नयाँ कम्पोनेन्टहरू (जस्तै, कन्फर्मल-कूल्ड शावरहेडहरू) DMLS/LaserCusing मार्फत इन्कोनेल वा तामामा थ्रीडी प्रिन्ट गरिन्छन्, त्यसपछि उही मेसिनमा ±१० µm मा फिनिश-मेसिन गरिन्छन्।

मापन विज्ञान र गुणस्तर आश्वासन

कुनै पनि उद्योगमा अर्धचालक भागहरूको सबैभन्दा कडा निरीक्षण गरिन्छ:
  • ±०.३ µm अनिश्चितता भएका Zeiss Prismo वा Leitz PMM-C अल्ट्रा-प्रिसिजन CMM हरू
  • समतलताको लागि Zygo GPI वा 4D टेक्नोलोजी फेज-शिफ्टिङ इन्टरफेरोमिटरहरू
  • Ra भन्दा कम ५० nm सतहहरूको लागि ब्रुकर सेतो-प्रकाश इन्टरफेरोमिटरहरू
  • १०⁻¹⁰ mbar·L/s मा हेलियम मास-स्पेक्ट्रोमिटर चुहावट परीक्षण
  • १५० डिग्री सेल्सियस बेक गरेपछि अवशिष्ट ग्यास विश्लेषण (RGA) १०⁻⁹ Torr·L/s/cm² भन्दा कम ग्यास निस्कने पुष्टि गर्न
  • अल्ट्रासोनिक सफाई पछि तरल पार्टिकल काउन्टर (LPC) वा लेजर पार्टिकल स्क्यानर मार्फत कण गणना
धेरै पसलहरूले अब इन-प्रोसेस मेट्रोलोजी प्रयोग गर्छन्: ब्लम लेजर टूल सेटरहरू, रेनिशा OMP400 स्ट्रेन-गेज प्रोबहरू, र मार्पोस ध्वनिक उत्सर्जन सेन्सरहरू वास्तविक समयमा माइक्रो-चिपिङ पत्ता लगाउन।

सफा कोठा मेसिनिङ र पोस्ट-प्रशोधन

३० एनएम भन्दा बढीको कणले ३ एनएम ट्रान्जिस्टरलाई मार्न सक्ने भएकोले, धेरै उच्च-स्तरीय पसलहरूले आफ्ना परिशुद्धता मेसिनहरू वरिपरि सीधै ISO 5 (कक्षा १००) वा ISO 4 क्लिनरूमहरू स्थापना गरेका छन्।
 
उदाहरणहरू समावेश छन्:
  • बुलेन अल्ट्रासोनिक्स (संयुक्त राज्य अमेरिका)
  • टायरोलिट सीएनसी क्लिनरूम सुविधा (अस्ट्रिया)
  • क्याननको उत्सुनोमिया प्रेसिजन मेसिनिङ क्लिनरूम (जापान)
मेसिनिङ पछिको सफाई अनुक्रमहरूमा सामान्यतया समावेश हुन्छ:
  1. उच्च-दबाव DI पानी + मेगासोनिक आन्दोलन
  2. बहु-चरणीय रासायनिक सफाई (SC-1, SC-2, पिरान्हा)
  3. अल्ट्रा-प्योर N₂ ब्लो-ड्राई
  4. १५०–२०० डिग्री सेल्सियस भ्याकुम बेक
  5. N₂-शुद्धीकरण गरिएका झोलाहरूमा डबल-ब्यागिङ

केस स्टडी: EUV वेफर स्टेज बेसप्लेटको मेसिनिङ

एउटा सामान्य ४५० मिमी EUV वेफर स्टेज बेसप्लेटले जटिलतालाई चित्रण गर्दछ:
  • सामग्री: SiSiC सिरेमिक, ९०० × ८०० × १०० मिमी
  • समतलता आवश्यकता: सम्पूर्ण सतहमा < १ µm PV
  • १२० वटा इम्बेडेड कूलिङ च्यानलहरू, ३ मिमी व्यास, ±१५ µm स्थिति
  • ६०० थ्रेडेड इन्सर्टहरू (M4 हेलियम-लाइट)
  • अन्तिम सतह: Ra < 50 nm मा ल्याप गरिएको
प्रक्रिया प्रवाह:
  1. प्रतिक्रिया-बन्धित खाली ठाउँको हरियो मेसिनिंग
  2. सिलिकन घुसपैठ र गर्मी उपचार
  3. ५-अक्ष मेसिनिङ केन्द्रमा रफ ग्राइन्डिङ
  4. १ µm गहिराइमा काटिएको डक्टाइल-रेजिम फिनिश ग्राइन्डिङ
  5. अन्तिम रूप सुधारको लागि चुम्बकीय परिष्करण (MRF)
  6. Zygo VeriFire MST ६०० मिमी एपर्चर इन्टरफेरोमिटरमा मेट्रोलोजी
  7. आवश्यक परेमा अन्तिम हातले ल्यापिङ
कुल मेसिनिङ समय: प्रति भाग ६-१० हप्ता। लागत: $८००,०००–$१.२ मिलियन।

उद्योग २ एनएमभन्दा कम नोडमा सर्दा चुनौतीहरू

१. एङ्गस्ट्रोम-स्तर स्थिरता
भविष्यका EUV उच्च-NA उपकरणहरूलाई ५०-१०० पिकोमिटर दायरामा स्टेज पोजिसनिङ स्थिरता आवश्यक पर्नेछ। यसले मेकानिकल कम्पोनेन्टहरूलाई आधारभूत सामग्री सीमाहरू तर्फ धकेल्छ।
२. ४५० मिमी ट्रान्जिसन
ठूला वेफरहरूलाई उही सापेक्षिक परिशुद्धताका साथ अझ ठूला मेसिन गरिएका कम्पोनेन्टहरूको माग हुन्छ - कठिनाईमा घातीय वृद्धि।
३. नयाँ सामग्रीहरू
कार्बन-आधारित सामग्रीहरू (ग्राफिन कोटिंग्स, हीरा-जस्तो कार्बन), धातु-म्याट्रिक्स कम्पोजिटहरू, र फोटोनिक संरचनाहरूलाई पूर्ण रूपमा नयाँ मेसिनिंग प्रतिमानहरू आवश्यक पर्नेछ।
Ust. दिगोपन
उद्योगमाथि ऊर्जा, पानी र रसायनको खपत घटाउन दबाब छ। मेसिनिङ पसलहरूले न्यूनतम मात्रामा लुब्रिकेशन (MQL), क्रायोजेनिक कूलिंग, र आल्मुनियम चिप्सको रिसाइक्लिंग अपनाइरहेका छन्।

निष्कर्ष

अर्धचालक समाचारमा लिथोग्राफी तरंगदैर्ध्य र ट्रान्जिस्टर घनत्वमा स्पटलाइट रहँदा, वास्तविकता यो हो कि CNC मेसिनिङद्वारा उत्पादित अल्ट्रा-सटीक मेकानिकल कम्पोनेन्टहरूको सेना बिना कुनै पनि अग्रणी-धार चिप निर्माण गर्न सकिँदैन। बहु-टन भ्याकुम चेम्बरहरू फ्ल्याटदेखि माइक्रोनदेखि सिरेमिक वेफर स्टेजहरू स्थिरदेखि केही परमाणुहरूसम्म, CNC मेसिनिङ मेकानिकल रूपमा सम्भव भएको कुराको पूर्ण सीमामा काम गर्दछ।
 
उद्योग एङ्गस्ट्रोम-स्केल सुविधाहरू र ४५० मिमी वेफरहरू तर्फ दौडँदै जाँदा, सटीक मेसिनिङको मागहरू केवल तीव्र हुनेछन्। सफा कोठाको अवस्थामा, विदेशी सामग्रीहरूमा, मिटर-स्केल भागहरूमा सब-माइक्रोन शुद्धता प्रदान गर्न सक्ने पसलहरू, ASML, एप्लाइड मटेरियल्स, लाम रिसर्च, टोकियो इलेक्ट्रोन, र चिपमेकरहरू आफैंका लागि अपरिहार्य साझेदार रहनेछन्।
 
अन्तमा, प्रसिद्ध मूरको नियम केवल भौतिक विज्ञान र रसायन विज्ञानको कथा मात्र होइन - यो एक पटकमा एउटा पूर्ण रूपमा मेसिन गरिएको घटकलाई कार्यान्वयन गरिएको मेकानिकल इन्जिनियरिङको विजय पनि हो।