குறைக்கடத்திகளுக்கான CNC இயந்திரமயமாக்கல்:
சிப் புரட்சியின் மையத்தில் துல்லிய உற்பத்தி
நவீன தொழில்நுட்பத்தின் அடித்தளம் குறைக்கடத்தித் துறையாகும். ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் முதல் செயற்கை நுண்ணறிவு அமைப்புகள், மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் மேம்பட்ட மருத்துவ சாதனங்கள் வரை, இன்று ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் (ICs) இல்லாமல் எதுவும் செயல்படுவதில்லை. இந்தத் துறையின் மையத்தில் மைக்ரோமீட்டர்களிலும் நானோமீட்டர்களிலும் கூட அளவிடப்படும் துல்லியத்திற்கான சமரசமற்ற தேவை உள்ளது.
மக்கள் சிப் தயாரிப்பைப் பற்றிப் பேசும்போது, ஒளிக்கல் வரைவியல், மெல்லிய-படலப் படிவு மற்றும் செதுக்குதல் ஆகியவை தலைப்புச் செய்திகளில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் அதே வேளையில், திரைக்குப் பின்னால் பெரும்பாலும் குறைவாகப் பாராட்டப்படும் ஆனால் முற்றிலும் முக்கியமான ஒரு செயல்படுத்தி உள்ளது: கணினி எண் கட்டுப்பாடு (CNC) இயந்திரம். உயர்-துல்லிய CNC இயந்திரம் குறைக்கடத்தி உற்பத்தி உபகரணங்களை சாத்தியமாக்கும் அல்ட்ரா-பிளாட், வெப்ப ரீதியாக நிலையான மற்றும் வடிவியல் ரீதியாக சரியான கூறுகளை உருவாக்குகிறது.
குறைக்கடத்தி சுற்றுச்சூழல் அமைப்பில் CNC எந்திரம் ஏன் இன்றியமையாததாக உள்ளது, எந்த கூறுகள் அதைச் சார்ந்துள்ளது, சம்பந்தப்பட்ட பொருட்கள் மற்றும் சகிப்புத்தன்மை, இயந்திர கருவிகள் மற்றும் செயல்முறைகளின் பரிணாமம் மற்றும் ஆங்ஸ்ட்ரோம்-சகாப்த உற்பத்தியை நோக்கி தொழில் நகரும்போது எதிர்கால சவால்கள் ஆகியவற்றை இந்தக் கட்டுரை ஆராய்கிறது.
குறைக்கடத்தியில் CNC இயந்திரமயமாக்கல் ஏன் இன்றியமையாததாக உள்ளது
உபகரணங்கள்குறைக்கடத்தி உற்பத்தி ஆலைகள் (ஃபேப்கள்) நூற்றுக்கணக்கான செயல்முறை கருவிகளைக் கொண்டுள்ளன, ஒவ்வொன்றும் $10 மில்லியனிலிருந்து $400 மில்லியனுக்கும் அதிகமான விலையைக் கொண்டுள்ளன (ASML இன் உயர்-NA EUV அமைப்புகளைப் பொறுத்தவரை). இந்தக் கருவிகளில் கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொன்றிலும் நூற்றுக்கணக்கான அல்லது ஆயிரக்கணக்கான துல்லியமான-இயந்திர பாகங்கள் உள்ளன.CNC எந்திரத்தை முழுமையாக மாற்ற முடியாததற்கான முக்கிய காரணங்கள்:
- தீவிர வடிவியல் சிக்கலானது: பல கூறுகள் சிக்கலான உள் குளிரூட்டும் சேனல்கள், உயர்-நோக்க-விகித துளைகள், மெல்லிய சுவர்கள் மற்றும் சிக்கலான 3D வரையறைகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை வார்ப்பு, மோசடி அல்லது தூய சேர்க்கை முறைகள் மூலம் உருவாக்குவது கடினம் அல்லது சாத்தியமற்றது.
- பொருள் பன்முகத்தன்மை: குறைக்கடத்தி உபகரணங்கள் அலுமினியம், துருப்பிடிக்காத எஃகு (300-தொடர், 316L, 17-4PH), டைட்டானியம், தாமிரம், மட்பாண்டங்கள் (Al₂O₃, AlN, SiC), இன்வார் மற்றும் சூப்பர்அலாய்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. CNC இவற்றையெல்லாம் கையாள முடியும்.
- மிகவும் இறுக்கமான சகிப்புத்தன்மைகள்: 450 மிமீ விட்டம் முழுவதும் 1–5 µm தட்டையானது, துளை நிலை ±2 µm, மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை Ra < 0.1 µm, மற்றும் இணைநிலை < 2 µm ஆகியவை பொதுவானவை.
- வெற்றிடம் மற்றும் பிளாஸ்மா இணக்கத்தன்மை: பாகங்கள் ஆக்ரோஷமான ஃப்ளோரின் அல்லது குளோரின் பிளாஸ்மாக்கள், மிக உயர்ந்த வெற்றிடம் (10⁻⁹ mbar), மற்றும் −100 °C முதல் >800 °C வரையிலான வெப்பநிலைகளை வாயு வெளியேற்றம் அல்லது துகள் உருவாக்கம் இல்லாமல் தாங்க வேண்டும்.
- பழுதுபார்ப்பு மற்றும் புதுப்பித்தல்: பல கூறுகள் (எ.கா., நிலைமின்சார சக் புதுப்பித்தல்) மீண்டும் மீண்டும் இயந்திரமயமாக்கப்பட்டு, மீண்டும் பூசப்பட்டு, சேவைக்குத் திரும்புகின்றன - கழித்தல் செயல்முறைகளால் மட்டுமே சாத்தியமாகும் ஒரு சுழற்சி.
CNC இயந்திரத்தால் தயாரிக்கப்பட்ட முக்கிய கூறுகள்
1. வெற்றிட அறைகள் மற்றும் பெரிய கட்டமைப்பு சட்டங்கள்
நவீன 300 மிமீ மற்றும் வளர்ந்து வரும் 450 மிமீ வேஃபர் கருவிகள் அலுமினியம் அல்லது துருப்பிடிக்காத எஃகு வெற்றிட அறைகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை பல டன் எடையுள்ளதாக இருக்கும், ஆனால் சுவர் இணையான தன்மையையும் விளிம்பு தட்டையையும் < 10 µm வரை பராமரிக்க வேண்டும். இந்த அறைகள் பொதுவாக 6061-T6 அலுமினிய ஃபோர்ஜிங்ஸ் அல்லது 316L துருப்பிடிக்காத எஃகு தகடுகளிலிருந்து பெரிய 5-அச்சு கேன்ட்ரி ஆலைகளில் ஹைட்ரோஸ்டேடிக் வழிகாட்டிகளுடன் இயந்திரமயமாக்கப்படுகின்றன.
2. வேஃபர் நிலைகள் மற்றும் ரெட்டிகல் நிலைகள்
EUV மற்றும் DUV லித்தோகிராஃபி கருவிகளின் இதயம் வேஃபர் நிலை ஆகும், இது நானோமீட்டர்-நிலை நிலை துல்லியத்தை பராமரிக்கும் அதே வேளையில் முடுக்கம் > 8g இல் ப்ரொஜெக்ஷன் ஒளியியலுக்கு அடியில் 300 மிமீ சிலிக்கான் வேஃபர்களை நகர்த்தும். இந்த நிலைகள் பீங்கான் (SiSiC, Zerodur, ULE கண்ணாடி) அல்லது அலுமினிய பாகங்களின் சிக்கலான கூட்டங்களாகும், அவை துணை-மைக்ரான் சகிப்புத்தன்மைக்கு இயந்திரமயமாக்கப்பட்டு பின்னர் கையால் மடிக்கப்பட்ட அல்லது வைரத்தால் இறுதி வடிவவியலுக்கு மாற்றப்படுகின்றன.
3. மின்னியல் சக்ஸ் (ESC)
லித்தோகிராஃபி, பொறித்தல் மற்றும் படிவு ஆகியவற்றின் போது எலக்ட்ரோஸ்டேடிக் சக்குகள் செதில்களை சரியாக தட்டையாக வைத்திருக்கின்றன. மின்கடத்தா மேற்பரப்பு (பொதுவாக அலுமினியம் அல்லது மாலிப்டினம் அடித்தளத்தில் தெளிக்கப்படும் Al2O3 அல்லது AlN பீங்கான்) 300 மிமீ குறுக்கே 1 µm க்கும் அதிகமான உச்சத்திலிருந்து பள்ளத்தாக்கு தட்டையான தன்மைக்கு இயந்திரமயமாக்கப்பட்டு மெருகூட்டப்பட வேண்டும். அடித்தளத்திற்கு அதிவேக CNC மில்லிங் அல்லது கம்பி EDM மூலம் இயந்திரமயமாக்கப்பட்ட சிக்கலான உள் குளிரூட்டும் சேனல்கள் தேவைப்படுகின்றன.
4. எரிவாயு விநியோக ஷவர்ஹெட்ஸ் மற்றும் எட்ஜ் ரிங்க்ஸ்
பிளாஸ்மா எட்ச் மற்றும் படிவு கருவிகள், சீரான செயல்முறை வாயுக்களை வழங்க ஆயிரக்கணக்கான துல்லியமான அளவு மற்றும் நிலைநிறுத்தப்பட்ட துளைகள் (50–500 µm விட்டம்) கொண்ட ஷவர்ஹெட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இவை பொதுவாக உயர்-தூய்மை அலுமினியம், சிலிக்கான் அல்லது குவார்ட்ஸிலிருந்து இயந்திரமயமாக்கப்படுகின்றன, பெரும்பாலும் மீயொலி அல்லது லேசர் உதவியுடன் துளையிடும் திறன்களைக் கொண்ட பல-அச்சு CNC இயந்திர மையங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
5. ஆப்டிகல் கூறுகள் மற்றும் மவுண்ட்கள்
EUV லித்தோகிராஃபி 13.5 nm அலைநீளத்தில் இயங்குகிறது மற்றும் பிரதிபலிப்பு மாலிப்டினம்-சிலிக்கான் பல அடுக்கு கண்ணாடிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. கண்ணாடி அடி மூலக்கூறுகள் (பொதுவாக Zerodur அல்லது ULE கண்ணாடி) முதலில் ஒற்றை-புள்ளி வைர திருப்பம் அல்லது துல்லியமான அரைத்தல் மூலம் தோராயமாக இயந்திரமயமாக்கப்படுகின்றன, பின்னர் ஒளியியல் ரீதியாக மெருகூட்டப்படுகின்றன. வெப்ப சிதைவைக் குறைக்க இந்த கண்ணாடிகளை வைத்திருக்கும் இயக்கவியல் ஏற்றங்கள் இன்வார் அல்லது சூப்பர் இன்வாரில் இருந்து CNC-இயந்திரமாக்கப்பட வேண்டும்.
குறைக்கடத்தி CNC இயந்திரத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள்
1. அலுமினிய உலோகக்கலவைகள்
சிறந்த இயந்திரமயமாக்கல், ஒழுக்கமான வலிமை மற்றும் குறைந்த செலவு காரணமாக 6061-T6 தொடர்ந்து சிறந்த வேலைப்பாட்டாளராக உள்ளது. அதிக விறைப்பு மற்றும் குறைந்த வெப்ப விரிவாக்கத்திற்கு, Al 6061-RAM2, RSA-6061, அல்லது Cearun™ (பீங்கான்-வலுவூட்டப்பட்ட அலுமினியம்) போன்ற தனியுரிம அலுமினிய உலோகக் கலவைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
2. குறைந்த விரிவாக்க உலோகக்கலவைகள்
இன்வார் 36 மற்றும் சூப்பர் இன்வார் (கோபால்ட் சேர்க்கப்பட்டது) < 1 பிபிஎம்/°C வெப்ப விரிவாக்கத்தை வழங்குகின்றன, மேலும் அவை ரெட்டிகல் மற்றும் வேஃபர் நிலை கூறுகளுக்கு முக்கியமானவை.
3. மட்பாண்டங்கள் மற்றும் தொழில்நுட்ப கண்ணாடிகள்
- சிலிக்கான்-ஊடுருவப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு (SiSiC)
- வினை-பிணைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு (RBSC)
- Zerodur® (Schott) மற்றும் ULE® (Corning) மிகக் குறைந்த விரிவாக்கக் கண்ணாடி
- நிலைமின்சார சக்ஸுக்கு அலுமினிய நைட்ரைடு (AlN) மற்றும் அலுமினா (Al2O3)
இந்த உடையக்கூடிய பொருட்களுக்கு சிறப்பு CNC செயல்முறைகள் தேவைப்படுகின்றன: மீயொலி இயந்திரம், நீர்த்துப்போகும்-ஆட்சி அரைத்தல் அல்லது லேசர் உதவியுடன் இயந்திரம்.
4. உயர் தூய்மை உலோகங்கள்
மாலிப்டினம், டங்ஸ்டன் மற்றும் டைட்டானியம் ஆகியவை ஃப்ளோரின் பிளாஸ்மாக்களுக்கு வெளிப்படும் கூறுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த பயனற்ற உலோகங்களுக்கு திடமான, அதிக முறுக்குவிசை கொண்ட CNC இயந்திரங்கள் மற்றும் பாலிகிரிஸ்டலின் வைரம் (PCD) கருவிகள் தேவைப்படுகின்றன.
CNC இயந்திரத்தால் தயாரிக்கப்பட்ட வழக்கமான குறைக்கடத்தி கூறுகள்
கூறு | வழக்கமான பொருள் | முக்கிய தேவைகள் | சகிப்புத்தன்மை எடுத்துக்காட்டுகள் |
|---|---|---|---|
வேஃபர் சக்ஸ் (ESC) | அலுமினா, AlN | தட்டையான தன்மை < 3 µm, Ra < 0.05 µm, ஹீலியம் கசிவு < 10⁻⁹ | ±2 µm துளை நிலை |
ஷவர்ஹெட்ஸ் / கேஸ் பிளேட்டுகள் | அனோடைஸ் செய்யப்பட்ட அல், 316L SS | 5000–20,000 துளைகள் Ø0.3–1.0 மிமீ, ±5 µm நிலை | <ரா < 0.4 µm |
வெற்றிட அறை சுவர்கள் | 6061-T6, 5083 அல் | வெல்டிங் + இயந்திரமயமாக்கப்பட்டது, ஹீலியம் கசிவு-இறுக்கமானது | 2 மீட்டருக்கு மேல் 50 µm க்கும் குறைவான தட்டையானது |
மின்முனை கூட்டங்கள் | OFHC தாமிரம், மாலிப்டினம் | RF கடத்துத்திறன், குளிரூட்டும் சேனல்கள் | ±10 µm சேனல் இருப்பிடம் |
லிஃப்ட் பின் அசெம்பிளிகள் | பீங்கான் பூசப்பட்ட துருப்பிடிக்காதது | உடைகள் எதிர்ப்பு, துகள் கட்டுப்பாடு | செறிவு < 5 µm |
கட்டமைப்பு சட்டங்கள் (EUV) | இன்வார் 36, குறைந்த-CTE உலோகக் கலவைகள் | வெப்ப நிலைத்தன்மை < 50 ppb/K | நிலை துல்லியம் ±15 µm |
குவிய வளையங்கள், விளிம்பு வளையங்கள் | சிலிக்கான், குவார்ட்ஸ், SiC | பிளாஸ்மா அரிப்பு எதிர்ப்பு | சுயவிவர சகிப்புத்தன்மை ±10 µm |
இந்தப் பாகங்கள் சில மில்லிமீட்டர்கள் முதல் 2 மீட்டருக்கு மேல் அளவும், கிராம் முதல் பல டன்கள் வரை எடையும் கொண்டவை.
துல்லிய நிலைகள் மற்றும் அளவியல்
குறைக்கடத்தி உபகரண எந்திரத்தில் வழக்கமான சகிப்புத்தன்மைகள்:
வசதிகள் | வழக்கமான சகிப்புத்தன்மை | அளவீட்டு முறை |
|---|---|---|
தட்டையானது (300 மிமீ மேற்பரப்பு) | 0.5–2 µm பி.வி. | இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி (ஃபிஸோ, ஜிகோ) |
இணைச் | 1-5 .m | மின்னணு நிலைகள் + இடைச்செருகல் அளவீடு |
துளை நிலை (ஆயிரக்கணக்கான துளைகள்) | ±2–5 µமீ | ஒருங்கிணைப்பு அளவிடும் இயந்திரம் (CMM) |
மேற்பரப்பு பூச்சு | ரா 0.025–0.1 µm | வெள்ளை-ஒளி குறுக்கீடு அளவியல் |
குளிரூட்டும் சேனல் நிலை | ±10 µm | CT ஸ்கேனிங் அல்லது அல்ட்ராசவுண்ட் சோதனை |
முன்னணி கடைகள் இப்போது நூற்றுக்கணக்கான கிலோகிராம் எடையுள்ள கூறுகளில் "சப்-மைக்ரான்" அல்லது "100-நானோமீட்டர்" இயந்திர துல்லியத்தை வழக்கமாக அடைகின்றன.
குறைக்கடத்தி வேலைகளுக்கான CNC இயந்திர கருவிகளின் பரிணாமம்
1. 1990கள்–2000கள் சகாப்தம்
ஹைடன்ஹைன் செதில்கள் மற்றும் கண்ணாடி-அளவிலான பின்னூட்டங்களைக் கொண்ட பெரிய கேன்ட்ரி ஆலைகள் (வால்ட்ரிச் கோபர்க், பர்பாஸ், FPT) ஆதிக்கம் செலுத்தின. ஹைட்ரோஸ்டேடிக் தாங்கு உருளைகள் மற்றும் எண்ணெய் மழை வெப்ப நிலைத்தன்மையை வழங்கின.
2. 2010கள்: காற்று தாங்கும் மற்றும் காந்த லெவிட்டேஷன் நிலைகள்
ஏரோடெக், பிசிக் இன்ஸ்ட்ருமென்ட் (PI), மற்றும் ALIO இண்டஸ்ட்ரீஸ் போன்ற நிறுவனங்கள் < 10 nm மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய காற்று-தாங்கி நேரியல் மோட்டார் நிலைகளை அறிமுகப்படுத்தின. இவை இரண்டாம் தலைமுறை துல்லிய இயந்திர மையங்களின் முதுகெலும்பாக மாறின.
3. தற்போதைய நிலை (2020–2025)
- EUV கண்ணாடி அடி மூலக்கூறுகளுக்கான மூர் நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் பிரெசிடெக் ஒற்றை-புள்ளி வைர திருப்பு இயந்திரங்கள்.
- கெர்ன் மைக்ரோடெக்னிக் மற்றும் யாஸ்டா மைக்ரோமெஷினிங் மையங்கள் 100 நானோமீட்டர் துல்லியத்தை அடைகின்றன.
- மட்பாண்டங்களுக்கான DMG MORI அல்ட்ராசோனிக் தொடர்
- ஃபனுக் ரோபோனானோ α-NMiA: 0.1 nm நிரலாக்க தெளிவுத்திறன் மற்றும் 1 nm நிலைப்படுத்தல் தெளிவுத்திறன்
- வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு கடைகள் ±0.01 °C இல் செயலில் அதிர்வு தனிமைப்படுத்தும் அடித்தளங்களுடன் நடத்தப்படுகின்றன.
பொருட்கள் சவால்கள் மற்றும் தேர்வு
1. அலுமினிய கலவைகள்
சிறந்த இயந்திரத்தன்மை மற்றும் அனோடைசேஷன் பதில் காரணமாக 6061-T6 மற்றும் 5083 ஆகியவை வேலை செய்யும் குதிரைகளாகும். கடின அனோடைசிங் (வகை III) பிளாஸ்மா தாக்குதலை எதிர்க்கும் 25–50 µm Al₂O₃ அடுக்கை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், அனோடைசிங்கில் உள்ள நுண்துளைகள் துகள்களைப் பிடிக்கலாம் - நவீன கடைகள் பல-படி சீலிங் மற்றும் தனியுரிம பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன (எ.கா., ட்வின் வயர் ஆர்க் ஸ்ப்ரே Al₂O₃ அல்லது Y₂O₃ பிளாஸ்மா ஸ்ப்ரே).
2. துருப்பிடிக்காத இரும்புகள்
NF₃ மற்றும் Cl₂ பிளாஸ்மாக்களுக்கு எதிரான அரிப்பு எதிர்ப்பிற்காக 316L தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளது. துகள் ஒட்டுதலைக் குறைக்க Ra < 0.2 µm க்கு மின் பாலிஷ் செய்வது கட்டாயமாகும்.
3. மட்பாண்டங்கள்
அலுமினா (99.8%), அலுமினியம் நைட்ரைடு மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு ஆகியவை வைரக் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி "பச்சை" நிலையில் இயந்திரமயமாக்கப்பட்டு, பின்னர் சிண்டரிங் செய்யப்படுகின்றன. சிண்டரிங் செய்த பிறகு சகிப்புத்தன்மை 18–22% சுருங்குகிறது, இதற்கு அதிநவீன சுருக்க இழப்பீட்டு மாதிரிகள் தேவைப்படுகின்றன.
4. குறைந்த-CTE உலோகக்கலவைகள்
இன்வார் 36 மற்றும் சூப்பர் இன்வார் ஆகியவை EUV மற்றும் DUV லித்தோகிராஃபி நிலைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு 10–40 °C வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களில் நானோமீட்டர் நிலைத்தன்மை தேவைப்படுகிறது.
5. பயனற்ற உலோகங்கள்
மாலிப்டினம் மற்றும் டங்ஸ்டன் ஆகியவை உயர் வெப்பநிலை மின்முனைகளுக்கு இயந்திரமயமாக்கப்படுகின்றன. இந்த பொருட்கள் மிகவும் சிராய்ப்புத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் உயர் அழுத்த குளிரூட்டி (70–100 பார்) கொண்ட உறுதியான இயந்திரங்கள் தேவைப்படுகின்றன.
முக்கியமான எந்திர செயல்முறைகள்
1. அலுமினியத்தின் அதிவேக எந்திரம் (HSM).
Sபின்டில் வேகம் 20,000–42,000 rpm, சமச்சீர் PCD அல்லது ஒற்றை-படிக வைர கருவிகள், மூடுபனி குளிர்வித்தல் மற்றும் முன்னோக்கிப் பார்க்கும் வழிமுறைகள் ஆகியவை ஒற்றை பாஸில் கண்ணாடி போன்ற பூச்சுகளை (Ra < 4 nm) அனுமதிக்கின்றன.
2. மட்பாண்டங்களின் டக்டைல்-ரெஜிம் எந்திரம்
வெட்டு ஆழத்தை ஒரு முக்கியமான வரம்பிற்குக் கீழே (பொதுவாக < 1 µm) வைத்திருப்பதன் மூலம், உடையக்கூடிய பொருட்களை மிகவும் கூர்மையான வைரக் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி நீர்த்துப்போகும் முறையில் இயந்திரமயமாக்கலாம், இதனால் விரிசல் இல்லாமல் ஒளியியல்-தரமான மேற்பரப்புகளை உருவாக்க முடியும்.
3. ஒற்றை-புள்ளி டயமண்ட் டர்னிங் (SPDT)
ஆஸ்பெரிக் EUV கண்ணாடி அடி மூலக்கூறுகளுக்கு இன்றியமையாதது. இயந்திரங்கள் எண்ணெய்-மூடுபனி அல்லது வெற்றிட சூழல்களில் துணை-நானோமீட்டர் பின்னூட்டத்துடன் இயங்குகின்றன.
6.4 வயர் EDM மற்றும் சிங்கர் EDM
கடினப்படுத்தப்பட்ட பொருட்களில் ஆழமான குளிரூட்டும் சேனல்கள் மற்றும் சிக்கலான அம்சங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நவீன ஜெனரேட்டர்கள் ஒற்றை ஸ்கிம் வெட்டில் <Ra 0.1 µm மேற்பரப்பு பூச்சுகளை அடைகின்றன.
5. கூட்டல் + கழித்தல் கலப்பின உற்பத்தி
வளர்ந்து வரும் போக்கு: 3D-அச்சு இன்வார் அல்லது டைட்டானியம் நியர்-நெட் வடிவங்கள், பின்னர் அதே தளத்தில் பூச்சு-இயந்திரம் (எ.கா., ஹெர்ம்லே MPA அல்லது லேசர்டெக் DED கலப்பினங்கள்).
துல்லியம் மற்றும் மிகத் துல்லியமான CNC தேவைகள்
குறைக்கடத்தி பாகங்கள் வழக்கமாகக் கோருகின்றன:
- நிலை துல்லியம்: 500–2000 மிமீ பயணத்திற்கு மேல் ±2–5 µm
- மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய தன்மை: < 1 µm
- மேற்பரப்பு பூச்சு: பிளாஸ்மா எதிர்கொள்ளும் மேற்பரப்புகளில் Ra 0.025–0.1 µm
- தட்டையானது: Ø300–450 மிமீக்கு மேல் 1–3 µm
- இணைத்தன்மை/செங்குத்துத்தன்மை: < 3 µm
- 5-அச்சு அல்லது 8-அச்சு இயந்திர மையங்கள் (எ.கா., யஸ்டா, மக்கினோ, டிஎம்ஜி மோரி, கெர்ன், லிச்டி)
- 20,000–60,000 rpm வேகத்தில் இயங்கும் ஹைட்ரோஸ்டேடிக் அல்லது காற்று தாங்கும் சுழல்கள்
- இயந்திர வெப்பநிலையை ±0.1°C க்குள் வைத்திருக்கும் வெப்ப நிலைப்படுத்தல் அமைப்புகள்
- 0.1 µm தெளிவுத்திறன் கொண்ட ஆன்-மெஷின் ஆய்வு மற்றும் லேசர் கருவி செட்டர்கள்
- செயலில் அதிர்வு தனிமைப்படுத்தலுடன் கூடிய கிரானைட் அல்லது பாலிமர்-கான்கிரீட் தளங்கள்
லோரெம் இப்சம் டோலர் சிட் அமெட், கான்செக்டூர் அடிப்சிங் உயரடுக்கு. யூட் எலைட் டெல்லஸ், லக்டஸ் நெக் உல்லாம்கார்பர் மேட்டிஸ், புல்வினார் டாபிபஸ் லியோ.
மேம்பட்ட இயந்திர நுட்பங்கள்
1. சிறிய கருவிகள் மூலம் அதிவேக இயந்திரமயமாக்கல் (HSM).
ஷவர்ஹெட்களில் 0.1 மிமீ மைக்ரோ எண்ட் மில்களைப் பயன்படுத்தி 40,000 rpm இல் துளையிடப்பட்ட Ø0.5 மிமீ 15,000 துளைகள் இருக்கலாம். 100 பார் த்ரூ-டூல் கூலண்ட் மூலம் பெக் துளையிடுதல் சிப் ரீ-வெல்டிங்கைத் தடுக்கிறது.
2. மீயொலி உதவியுடன் இயந்திரமயமாக்கல்
மட்பாண்டங்கள் மற்றும் குவார்ட்ஸுக்கு, 20–40 kHz மீயொலி அதிர்வு வெட்டு விசைகளை 30–70% குறைக்கிறது, இது மேற்பரப்பு பூச்சு மற்றும் கருவி ஆயுளை வியத்தகு முறையில் மேம்படுத்துகிறது.
3. ஒற்றை-புள்ளி டயமண்ட் டர்னிங் (SPDT)
அகச்சிவப்பு லென்ஸ்கள் மற்றும் சில செப்பு மின்முனைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. Ra 3–5 nm வரை மேற்பரப்பு முடிவு வழக்கமானது.
4. சிக்கலான வடிவியல்களின் 5-அச்சு ஒரே நேரத்தில் அரைத்தல்
1 மிமீ விட்டம் மற்றும் 20:1 விகித விகிதத்தைக் கொண்ட உள் குளிரூட்டும் சேனல்கள் நீண்ட தூரத்திற்குச் செல்லும் குறுகலான கருவிகள் மற்றும் ட்ரோக்காய்டல் கருவிப்பாதைகளைப் பயன்படுத்தி இயந்திரமயமாக்கப்படுகின்றன.
5. கலப்பின கூட்டல்-கழித்தல் செயல்முறைகள்
சில புதிய கூறுகள் (எ.கா., கன்ஃபார்மல்-கூல்டு ஷவர்ஹெட்ஸ்) DMLS/LaserCusing வழியாக இன்கோனல் அல்லது தாமிரத்தில் 3D அச்சிடப்பட்டு, பின்னர் அதே இயந்திரத்தில் ±10 µm க்கு முடிக்கப்படுகின்றன.
அளவியல் மற்றும் தர உறுதிப்பாடு
எந்தவொரு தொழிற்துறையிலும் குறைக்கடத்தி பாகங்கள் மிகவும் கடுமையான ஆய்வுக்கு உட்படுகின்றன:
- ±0.3 µm நிச்சயமற்ற தன்மை கொண்ட ஜெய்ஸ் பிரிஸ்மோ அல்லது லீட்ஸ் PMM-C அல்ட்ரா-துல்லிய CMMகள்
- தட்டையான தன்மைக்கான ஜிகோ ஜிபிஐ அல்லது 4டி தொழில்நுட்ப கட்ட-மாற்றும் இடைச்செருகல் அளவீடுகள்
- Ra < 50 nm மேற்பரப்புகளுக்கான ப்ரூக்கர் வெள்ளை-ஒளி குறுக்கீட்டுமானிகள்
- ஹீலியம் நிறை-நிறமாலைமாணி கசிவு சோதனை 10⁻¹⁰ mbar·L/s
- 150 °C பேக்கிங் பிறகு மீதமுள்ள வாயு பகுப்பாய்வு (RGA) < 10⁻⁹ Torr·L/s/cm² வாயு வெளியேற்றத்தை உறுதிப்படுத்துகிறது.
- மீயொலி சுத்தம் செய்த பிறகு திரவ துகள் கவுண்டர் (LPC) அல்லது லேசர் துகள் ஸ்கேனர் வழியாக துகள் எண்ணுதல்.
சுத்தமான அறை இயந்திரமயமாக்கல் மற்றும் பிந்தைய செயலாக்கம்
30 nm க்கும் அதிகமான துகள்கள் 3 nm டிரான்சிஸ்டரைக் கொல்லக்கூடும் என்பதால், பல உயர்நிலை கடைகள் ISO 5 (வகுப்பு 100) அல்லது ISO 4 சுத்தம் செய்யும் அறைகளை அவற்றின் துல்லிய இயந்திரங்களைச் சுற்றி நேரடியாக நிறுவியுள்ளன.
எடுத்துக்காட்டுகள்:
- புல்லன் அல்ட்ராசோனிக்ஸ் (அமெரிக்கா)
- டைரோலிட் CNC சுத்தம் செய்யும் அறை வசதி (ஆஸ்திரியா)
- கேனனின் உட்சுனோமியா துல்லிய எந்திர சுத்தம் செய்யும் அறை (ஜப்பான்)
- உயர் அழுத்த DI நீர் + மெகாசோனிக் கிளர்ச்சி
- பல-படி இரசாயன சுத்தம் (SC-1, SC-2, பிரன்ஹா)
- மிகவும் தூய்மையான N₂ ஊதுகுழல்
- 150–200 °C வெற்றிட சுடுதல்
- N₂-சுத்தப்படுத்திய பைகளில் இரட்டைப் பையிடுதல்
ஆய்வு: EUV வேஃபர் ஸ்டேஜ் பேஸ்பிளேட்டை இயந்திரமயமாக்குதல்
ஒரு வழக்கமான 450 மிமீ EUV வேஃபர் நிலை அடிப்படைத் தகடு சிக்கலை விளக்குகிறது:
- பொருள்: SiSiC பீங்கான், 900 × 800 × 100 மிமீ
- தட்டையான தன்மை தேவை: முழு மேற்பரப்பு முழுவதும் < 1 µm PV
- 120 உட்பொதிக்கப்பட்ட குளிரூட்டும் சேனல்கள், 3 மிமீ விட்டம், ±15 µm நிலை
- 600 திரிக்கப்பட்ட செருகல்கள் (M4 ஹீலியம்-லைட்)
- இறுதி மேற்பரப்பு: Ra < 50 nm க்கு மடிக்கப்பட்டது
- எதிர்வினை-பிணைக்கப்பட்ட வெற்றுப் பொருளின் பச்சை எந்திரம்
- சிலிக்கான் ஊடுருவல் மற்றும் வெப்ப சிகிச்சை
- 5-அச்சு எந்திர மையத்தில் கரடுமுரடான அரைத்தல்
- 1 µm ஆழத்தில் வெட்டப்பட்ட டக்டைல்-ரெஜிம் பூச்சு அரைத்தல்
- இறுதி வடிவ திருத்தத்திற்கான காந்தவியல் பூச்சு (MRF)
- ஜைகோ வெரிஃபயர் எம்எஸ்டி 600 மிமீ துளை இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் அளவியல்
- தேவைப்பட்டால் இறுதி கை தட்டுதல்
தொழில்துறை துணை-2 nm முனைகளுக்கு நகரும்போது ஏற்படும் சவால்கள்
1. ஆங்ஸ்ட்ரோம்-நிலை நிலைத்தன்மை
எதிர்கால EUV உயர்-NA கருவிகளுக்கு 50–100 பைக்கோமீட்டர் வரம்பில் நிலை நிலைத்தன்மை தேவைப்படும். இது இயந்திர கூறுகளை அடிப்படை பொருள் வரம்புகளை நோக்கி தள்ளுகிறது.
2. 450 மிமீ மாற்றம்
பெரிய செதில்களுக்கு அதே ஒப்பீட்டு துல்லியத்துடன் இன்னும் பெரிய இயந்திர கூறுகள் தேவை - சிரமத்தில் அதிவேக அதிகரிப்பு.
3. புதிய பொருட்கள்
கார்பன் சார்ந்த பொருட்கள் (கிராஃபீன் பூச்சுகள், வைரம் போன்ற கார்பன்), உலோக-மேட்ரிக்ஸ் கலவைகள் மற்றும் ஃபோட்டானிக் கட்டமைப்புகளுக்கு முற்றிலும் புதிய எந்திர முன்னுதாரணங்கள் தேவைப்படும்.
4. நிலைத்தன்மை
இந்தத் தொழில் ஆற்றல், நீர் மற்றும் ரசாயன நுகர்வைக் குறைக்க வேண்டிய அழுத்தத்தில் உள்ளது. இயந்திரக் கடைகள் குறைந்தபட்ச அளவு உயவு (MQL), கிரையோஜெனிக் குளிர்வித்தல் மற்றும் அலுமினிய சில்லுகளை மறுசுழற்சி செய்தல் ஆகியவற்றைப் பின்பற்றுகின்றன.
தீர்மானம்
குறைக்கடத்தி செய்திகளில் கவனத்தை ஈர்ப்பது லித்தோகிராஃபி அலைநீளம் மற்றும் டிரான்சிஸ்டர் அடர்த்தி ஆகியவற்றில்தான் என்றாலும், CNC இயந்திரத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படும் அதி-துல்லியமான இயந்திர கூறுகளின் படை இல்லாமல் எந்த முன்னணி-முனை சிப்பையும் தயாரிக்க முடியாது என்பதே உண்மை. பல-டன் வெற்றிட அறைகள் தட்டையானவை முதல் ஒரு மைக்ரான் வரை நிலையான பீங்கான் வேஃபர் நிலைகள் வரை சில அணுக்கள் வரை, CNC இயந்திரத்தனமாக சாத்தியமானவற்றின் முழுமையான எல்லையில் செயல்படுகிறது.
ஆங்ஸ்ட்ரோம்-அளவிலான அம்சங்கள் மற்றும் 450 மிமீ வேஃபர்களை நோக்கி தொழில்துறை விரைந்து செல்லும்போது, துல்லியமான இயந்திரமயமாக்கலுக்கான தேவைகள் அதிகரிக்கும். மீட்டர்-அளவிலான பாகங்களில், கவர்ச்சியான பொருட்களில், சுத்தமான அறை நிலைமைகளின் கீழ், துணை-மைக்ரான் துல்லியத்தை வழங்கக்கூடிய கடைகள், ASML, அப்ளைடு மெட்டீரியல்ஸ், லாம் ரிசர்ச், டோக்கியோ எலக்ட்ரான் மற்றும் சிப்மேக்கர்களுக்கு இன்றியமையாத கூட்டாளிகளாக இருக்கும்.
இறுதியில், பிரபலமான மூரின் விதி என்பது இயற்பியல் மற்றும் வேதியியலின் கதை மட்டுமல்ல - இது ஒரு நேரத்தில் ஒரு முழுமையான இயந்திர கூறுகளை செயல்படுத்தும் இயந்திர பொறியியலின் வெற்றியாகும்.