光刻机需要半导体陶瓷吗

碳化硅陶瓷—光刻机用精密陶瓷部件的首选材料

jensoil

道法自然

来自专栏半导体产业和投融资

本文来自中国粉体网

近几年，光刻机的确是个热词，不论业内业外，都对其非常关注，“有井水处即有光刻机”说的毫不夸张。据说有位半导体领域的专家去理发时，理发小哥也会滔滔不绝的和他交流光刻机。

而在材料领域，碳化硅的“火”有过之而无不及，其本身作为一种优良的陶瓷材料，性能与应用不断地被的开发，尤其是随着集成电路的快速发展，碳化硅作为第三代半导体材料更是一跃成为最受瞩目的材料之一。

光刻机和碳化硅之间又有什么神秘关系呢？

这还要从刚才讲到的集成电路说起。集成电路产业(即IC产业)是关乎国家经济、政治和国防安全的战略产业，在IC产业中，集成电路制造装备具有极其重要的战略地位。集成电路关键装备的发展除先进设计、精密控制技术外，关键零部件制备技术制约也是严重影响集成电路先进制造装备国产化进程的一大问题。

12英寸硅片用碳化硅真空吸盘

关键零部件具有举足轻重的作用，要求结构件材料具有高纯度、高致密度、高强度、高d性模量、高导热系数及低热膨胀系数等特点，且结构件要具有极高的尺寸精度和结构复杂性。例如在高端光刻机中，为实现高制程精度，需要广泛采用具有良好的功能复合性、结构稳定性、热稳定性、尺寸精度的陶瓷零部件，如E-chuck、Vacumm-chuck、Block、磁钢骨架水冷板、反射镜、导轨等。

碳化硅陶瓷正是光刻机用精密陶瓷部件的首选材料！

碳化硅陶瓷具有高的d性模量和比刚度，不易变形，并且具有较高的导热系数和低的热膨胀系数，热稳定性高，因此碳化硅陶瓷是一种优良的结构材料，目前已经广泛应用于航空、航天、石油化工、机械制造、核工业、微电子工业等领域。

但是，由于碳化硅是Si-C键很强的共价键化合物，具有极高的硬度和显著的脆性，精密加工难度大；此外，碳化硅熔点高，难以实现致密、近净尺寸烧结。因此，大尺寸、复杂异形中空结构的精密碳化硅结构件的制备难度较高，限制了碳化硅陶瓷在诸如集成电路这类的高端装备制造领域中的广泛应用。目前只有日本、美国等少数几个发达国家的少数企业(如日本的Kyocera、美国的CoorsTek等)成功地将碳化硅陶瓷材料应用于集成电路制造关键装备中，如光刻机用碳化硅工件台、导轨、反射镜、陶瓷吸盘、手臂等。

碳化硅工件台

光刻机中工件台主要负责完成曝光运动，要求实现高速、大行程、六自由度的纳米级超精密运动，如对于100nm分辨率、套刻精度为33nm和线宽为10nm的光刻机，其工件台定位精度要求达到10nm，掩模硅片同时步进和扫描速度分别达到150nm/s和120nm/s，掩模扫描速度接近500nm/s，并且要求工件台具有非常高的运动精度和平稳性。故需满足以下要求：

工件台及微动台(局部剖面)示意图

(1)高度轻量化：为降低运动惯量，减轻电机负载，提高运动效率、定位精度和稳定性，结构件普遍采用轻量化结构设计，其轻量化率为60%~80%，最高可达到90%；

(2)高形位精度：为实现高精度运动和定位，要求结构件具有极高的形位精度，平面度、平行度、垂直度要求小于1μm，形位精度要求小于5μm；

(3)高尺寸稳定性：为实现高精度运动和定位，要求结构件具有极高的尺寸稳定性，不易产生应变，且导热系数高、热膨胀系数低，不易产生大的尺寸变形；

(4)清洁无污染：要求结构件具有极低的摩擦系数，运动过程中动能损失小，且无磨削颗粒的污染。

碳化硅陶瓷方镜

光刻机等集成电路关键装备中的关键部件具有形状复杂、外形尺寸复杂以及中空轻量化结构等特点，制备此类碳化硅陶瓷零部件难度较大。目前国际主流集成电路装备制造商，如荷兰ASML，日本NIKON、CANON等公司大量采用微晶玻璃、堇青石等材料制备光刻机核心部件——方镜，而采用碳化硅陶瓷制备其他简单形状的高性能结构部件。中国建筑材料科学研究总院的专家们却采用专有制备技术，实现了大尺寸、复杂形状、高度轻量化、全封闭光刻机用碳化硅陶瓷方镜及其他结构功能光学零部件的制备。

碳化硅光罩薄膜

日前在韩国的一场半导体交流活动中，ASML韩国营销经理MyoungKuyLee透露，公司将开始供应透光率超90%的薄膜，以提升EUV光刻机的效率。ASML2016年首次开发出光罩薄膜，当时的透光率是78%。随后在2018年，薄膜透光率提升到80%，去年提升到85%。

薄膜用于保护光罩免受污染，单价2.6万美元左右（约合人民币16.78万元）。

另外，韩国企业FST、S&STech也都在紧张开发EUV光刻机所需的薄膜，FST此前预期上半年开始供应90%透光率的碳化硅薄膜。

碳化硅陶瓷精密结构部件制备工艺

中国建材总院在近净尺寸成型工艺——凝胶注模成型的基础上，开发出用于制备新型大尺寸、复杂形状、高精度碳化硅陶瓷部件的工艺技术。

碳化硅陶瓷部件制备工艺流程图

该制备流程中的关键工艺包括凝胶注模成型工艺、陶瓷素坯加工工艺和陶瓷素坯连接工艺。其中，凝胶注成型工艺是制备碳化硅陶瓷部件的基础，该工艺是一种精细的胶态成型工艺(Colloidalprocessing)，可实现大尺寸、复杂结构坯体的高强度、高均匀性、近净尺寸成型，自上世纪90年代以来在特种陶瓷材料制备领域获得了广泛的研究。陶瓷素坯加工工艺可以实现复杂形状陶瓷部件的快速、低成本、精密制造，有效提高陶瓷部件的尺寸精度及表面光洁度。陶瓷素坯连接工艺则可以实现中空陶瓷部件的制备，主要采用陶瓷粘结剂将陶瓷单体部件进行连接获得整体中空部件。

产业竞争格局

目前国外在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面走在前列的公司有日本京瓷、美国CoorsTek、德国BERLINERGLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占据了集成电路核心装备用高端精密陶瓷结构件市场份额的70%。

京瓷及CoorsTek制造的高端陶瓷零部件具有材料体系齐全、性能优异、结构复杂、加工精度高等特点，所制造的精密陶瓷结构件几乎涵盖了现有结构陶瓷材料体系，如氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化铝等；结构件的应用领域也几乎覆盖了全部集成电路核心装备，形成了一系列型号齐全、品种多样的精密陶瓷结构件产品，如美国CoorsTek公司能够提供光刻机专用组件、等离子刻蚀设备专用组件、PVD/CVD专用组件、离子注入设备专用组件、晶片吸附固定传输专用组件等一系列产品；京瓷能够提供光刻机、晶圆制造设备、刻蚀机、沉积设备（CVD、溅射）、LCD等装备用精密陶瓷结构件。我国在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面起步较晚，在大尺寸、高精度、中空、闭孔、轻量化结构的结构陶瓷零部件的制备领域有诸多关键技术问题有待突破。

结束语

碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能(如高强度、高硬度、高d性模量等)、优异的高温稳定性(如高导热系数、低热膨胀系数等)以及良好的比刚度和光学加工性能，特别适合用于制备光刻机等集成电路装备用精密陶瓷结构件，如用于光刻机中的精密运动工件台、骨架、吸盘、水冷板以及精密测量反射镜、光栅等陶瓷结构件等。

一般正常情况下PTC半导体陶瓷发热体的电暖风对人体的危害是可以忽略不计的，相当于没有危害的，使用时放置地方离人体有一定距离即可。

ptc陶瓷暖风机采用PTC陶瓷发热元件，只发热，不发光，所以只有热辐射而没有电磁辐射。因为电暖气是一个电热转化的过程，没有产生电磁辐射的可能。

而且几乎所有带电的东西都有或多或少的辐射，只要在使用的使用尽量避免就行了，比如说暖风机一定不要对着头部吹，适合放在房间角落。PTC暖风机具有极高的安全性，因为当PTC工作温度达到居里点时，其阻值随温度升高而急剧增加，迫使输出功率迅速下降。

扩展资料：

PTC陶瓷暖风的特点介绍如下：

PTC暖风机节能效果十分显著。这是因为输出功率会随环境温度的升高而明显降低。在一定程度上起到了功率自动调节的作用，也可以理解为室温越低，PTC输出功率越大，加温也就越迅速。反之，随着室温升高，PTC输出功率逐步下降，升温速度也就越趋缓慢。

PTC暖风机具有0.5～7.5小时的定时关机、摆叶送风、单送冷风、高热送风等功能。遥控接收、振荡电路、蜂鸣器、定时 *** 作和显示部分与前述风扇电路完全一样，摆叶送风同步电机的工作原理也与前述转叶步电机完全一样。

参考资料来源：百度百科-PTC暖风机

参考资料来源：凤凰网-真好，入冬前看到了这台暖风机

微波介质陶瓷 微波介质陶瓷（MWDC）是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。这主要是适应微波移动通讯的发展需求。 微波介质陶瓷主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展，通信信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。这就使得微波材料在民用方而的需求逐渐增多，如手机、汽车电话、蜂窝无绳电话等移动通信和卫星直播电视等新的应用装置。以手机为例，2004年中国的手机年销售量为6400万部，而且中国手机市场将以每年20%的速度增长，在两三年内销售量将达到1亿部。由此可见，微波介质陶瓷在商业应用上有极大的发展空间和市场。 微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比，具有以下一些优点： (l)小型化(高介电常数r)。众所周知，微波设备实现小型化、高稳定及廉价的方式是微波电路的集成化。在微波电路集成化的进程中，金属波导实现了平面微带集成化，微波管实现了小型化。但是，微波电路中各种金属谐振腔由于体积和重量太大，难以和微带电路相集成，解决这一困难的出路在于使用微波介质陶瓷材料制作谐振器。已经知道，谐振器的尺寸和电介质材料的介电常数的平方根成反比。所以电介质材料的介电常数越大，所需要的电介质陶瓷块体就越小，谐振器的尺寸也就越小。因此，微波介质陶瓷材料的高介电常数有利于微波介质滤波器的小型化，可使滤波器同微波管、微带线一道实现微波电路混合集成化，使器件尺寸达到毫米量级，其价格也比金属谐振腔低廉得多。一般要求>1O。 (2)高稳定性(接近于零的频率温度系数f)。通信器件的工作环境温度不可能一成不变。如果微波介质材料的谐振频率随温度变化较大，滤波器的载波信号在不同的温度下就会漂移，从而影响设备的使用性能。这就要求材料的谐振频率不能随温度变化太大。温度的实际要求范围大致是－40℃-＋100℃，在这个范围内，材料的频率温度系数f不大于l0ppm/℃。目前，己实用化的微波介质陶瓷材料的频率温度系数可达0 ppm/℃，从而可以实现器件的高稳定性和高可靠性。 (3)低损耗(高品质因子Q)。滤波器的一个重要要求是插入损耗低，微波介质材料的介质损耗是影响介质滤波器插入损耗的一个主要因素。微波介质材料Q值与介质损耗tand成反比关系。Q值越大，滤波器的插入损耗就越低。 目前微波介质陶瓷已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接收器、军事雷达等方面被用来广泛制造微波介质滤波器和谐振器，在现代通信工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。 介质陶瓷专利技术集 １、贱金属电极多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法 ２、ｐｔｆｅ 陶瓷复合介质材料表面改性的方法 ３、高介电常数低损耗微波介质陶瓷 ４、高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法 ５、一种高介电常数微波介质陶瓷 ６、低损耗微波介质陶瓷 ７、高介电常数微波介质陶瓷 ８、一种低损耗微波介质陶瓷 ９、微波多层陶瓷电容器的介质及其制造方法 １０、中温烧结多层陶瓷电容器用低介微波介质材料 １１、高频用混合多相介质陶瓷材料 １２、铅基微波介质陶瓷及其制造方法 １３、陶瓷介质过滤机 １４、微波介质陶瓷 １５、涂覆于陶瓷过滤介质上抗铝熔体腐蚀的瓷釉 １６、微波炉磁控管用高压陶瓷电容器介质 １７、微波介质陶瓷及其制备方法 ２ １８、高频用介质陶瓷组成及制备工艺 １９、一种高压陶瓷电容器介质 ２０、高品质因数的微波陶瓷介质及其制造方法 ２１、高介电常数、高稳定、低损耗的陶瓷介质材料其制造方法 ２２、一种轻质发泡陶瓷介质球及其制造方法 ２３、近零频率温度系数的类钙钛矿微波介质陶瓷及其制备方法 ２４、高性能低温烧结高频点介质陶瓷 ２５、高压陶瓷电容器介质的制造方法 ２６、一种制备高介电常数微波介质陶瓷的方法 ２７、微波陶瓷介质及其制造方法 ２８、以陶瓷颗粒作为介质生产小分子团活水的生产工艺 ２９、陶瓷研磨介质微珠坯体 ３０、电介质陶瓷组合物 ２ ３１、一种高介电常数低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法 ３２、一种介质陶瓷及其制备方法 ３３、微波陶瓷介质柱谐振法测试夹具 ３４、钛酸锶钡与堇青石玻璃陶瓷复合介质材料的制备方法 ３５、一种中介电常数低温烧结微波介质陶瓷及其制备方法 ３６、微波介质陶瓷及其制备方法 ３７、一种多层电感器用堇青石基微晶玻璃陶瓷介质材料的制备方法 ３８、高频热稳定性陶瓷介质材料及其制备方法 ３９、高频高介电常数微波介质陶瓷及其加工方法 ４０、电介质陶瓷粉末、陶瓷生片和层压陶瓷电容器及其制造方法 ４１、一种低温烧结的固溶体微波介质陶瓷材料 ４２、一种微波介质陶瓷及其制备方法 ４３、微波介质陶瓷组合物 ４４、一种低温烧结多元多相复合微波介质陶瓷及其制备方法 ４５、电介质陶瓷 ４６、一种多层电感器用硅酸锌基玻璃 陶瓷介质材料的制备方法 ４７、电介质陶瓷组合物 ４８、在滤波器通带高端具有改进的电特性的介质陶瓷滤波器 ４９、陶瓷介质材料及其制备方法和用于生产陶瓷电容器的方法 ５０、电介质瓷器组合物以及使用该组合物的叠层陶瓷部件 ５１、近终形成型透明陶瓷激光介质的制备 ２ ５２、近终形成型透明陶瓷激光介质的制备 ５３、抗还原介质陶瓷粉料及其制备方法和用于制备多层陶瓷电容器的方法 ５４、高频热稳定的钛钡钕系陶瓷介质材料及多层片式陶瓷电容器 ５５、抗还原热补偿陶瓷介质材料及其制成的陶瓷电容器 ５６、介质陶瓷组成物以及使用它的电容器 ５７、钛酸钡粉末及其制法和评价方法、介质陶瓷及叠层陶瓷电容器 ５８、钛酸锌镁系陶瓷介质材料及所得的陶瓷电容器 ５９、超低温烧结的陶瓷介质材料、其制备方法及所得的电容器 ６０、一种薄介质高层数片式陶瓷电容器的制备方法 ６１、可低温烧结的电介质陶瓷组合物及使用它的多层陶瓷片状电容器 ６２、钛钡系陶瓷介质材料及其所制得的电容器 ６３、低频细晶陶瓷电容器介质材料的制备方法 ６４、介质陶瓷组合物 ６５、电介质陶瓷组合物和陶瓷电容器 ６６、细晶高介陶瓷电容器介质材料及其制备方法 ６７、可低温烧结的低损耗介质陶瓷组合物及其制备方法 ６８、介质陶瓷组合物及介质共振器 ６９、高频陶瓷介质材料、其制备方法及所得的电容器 ７０、用激光在用作磁性记录介质的玻璃－陶瓷基材上形成纹理 ７１、具有ｃｚｔ电介质的陶瓷电容器 ７２、非还原介质陶瓷和单片陶瓷电容器 ７３、片式电容器用介质陶瓷材料及其制备方法 ７４、有高介电常数和平坦温度系数的介质陶瓷 ７５、电介质陶瓷组合物、使用该组合物的电容器及其制造方法 ７６、一种多层陶瓷介质滤波器 ７７、电介质陶瓷组合物、使用该组合物的电容器及其制造方法 ２ ７８、电介质陶瓷粉末及其制造方法和复合电介质材料 ７９、可低温烧结的电介质陶瓷组合物、多层陶瓷片状电容器及陶瓷电子器件 ８０、介质陶瓷组合物与单片陶瓷电容器 ８１、含有硼硅酸钡锂助熔剂和钛酸镁锌粉末的电介质陶瓷粉末混合物 ８２、过渡金属玻璃陶瓷增益介质 ８３、纳米级陶瓷材料掺杂剂、高介抗还原多层陶瓷电容器介质材料及二者的制备方法 ８４、用于信息存储介质的玻璃陶瓷基片及其制造方法和信息存储介质盘 ８５、电介质陶瓷组合物以及电子部件 ８６、介质陶瓷组成物及其制造方法 ８７、用于信息存储介质的玻璃陶瓷基体 ８８、用于磁性信息存储介质的玻璃－陶瓷基片 ８９、介质陶瓷以及使用该介质陶瓷的谐振器 ９０、电介质陶瓷组合物和陶瓷电容器 ３ ９１、磁信息记录介质的玻璃－－陶瓷基底 ９２、电介质陶瓷组合物和陶瓷电容器 ２ ９３、生产陶瓷 金属贮热介质的方法及其制品 ９４、电介质陶瓷组合物及其电子元件 ９５、陶瓷电容器及其制造方法以及电介质叠层器件 ９６、介质陶瓷和电子元件 ９７、电介质瓷器组合物、叠层型陶瓷电容器及其制造方法 ９８、陶瓷膜及其制造方法、强电介质电容器及其制造方法 ９９、陶瓷及其制造方法、以及电介质电容器、半导体装置及元件

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