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3D打印轻巧的“晶片卡盘”使ASML光刻机更加出色

时间:2020-12-19 10:07 来源:3D科学谷 作者:中国3D打印网 阅读:

      荷兰3D打印公司-Additive Industries,Mi-Partners,TUDelft和ASML Research融合了最先进的创成式设计,先进的系统控制和大尺寸金属3D打印,增材制造了晶片卡盘,可以提高定位速度,降低半导体行业的成本。

Part_Additive Industries

Additive Industries

让“飞毯”更轻

block 增材制造可动人工颈椎

      总部位于荷兰费尔德霍芬(Veldhoven)的ASML公司占据了全世界光刻机80%以上的市场份额,2019年ASML的净销售额为118.2亿欧元,是飞利浦与 ASMI于 1984年合资创立。根据3D科学谷的市场了解,目前全世界能够生产最先进的7nm制程的EUV光刻机是荷兰阿斯麦公司-ASML。在芯片工艺提升到5nm之后,就只有极紫外光刻机能满足需求,阿斯麦是目前全球唯一一家能生产极紫外光刻机的厂商。EUV的核心技术集中在三大领域:顶级的光源(激光系统)、高精度的镜头(物镜系统)、精密仪器制造技术(工作台)。

      晶片在蚀刻的整个过程中是被下电极系统中的静电卡盘(ESC)吸附固定住的,并且向静电卡盘通入射频RF,这样射频RF会在晶片上形成DC bias(直流偏压)。这样促成等离子体对晶片的蚀刻反应。同时,静电卡盘会对晶片实现温度控制,以促进晶片蚀刻的均匀性。静电卡盘的上下均为绝缘层,中部设有电极层。当对电极层施加直流电压时,就会在电极层和晶片上出现不同的电荷,从而在电极层和晶片之间产生库仑引力,将晶片吸附在静电卡盘表面。

     业界将ASML芯片机中的晶圆台称为“飞毯”,因为它是一个浮动的平台,在磁场中以闪电般的速度运动。每轮机器人会在该平台上放置一块晶圆。随着运动,芯片上的图案被照亮了数百次,而精确度是头发丝的十分之一。十多年来,MI Partners工程公司一直致力于使该“飞毯”更好,更轻。当MI Partners公司计划将晶片从30厘米扩大到45厘米时,就开始了这一工作。这将使晶圆台变得庞大和沉重,以至于难以快速移动,MI Partners工程公司的任务是研究如何使它尽可能轻。

      随着Additive Industries加入这个阵营,团队最近制作了这种卡盘的前两个原型。已经实现了30%的重量减轻,并且平台仅重约8公斤。Additive Industries刚刚宣布了其最新的3D金属打印机MetalFab-600,该打印机使大型物体的打印更加轻松。可以通过Additive Industries的设备很好地打印晶圆卡盘和机器的其他零件。

       这是在荷兰科学研究组织NWO的财政支持下完成的,目的总是要减小移动晶片台所需的力。对于ASML公司来说,每小时可以移动的晶圆数量非常重要。晶片台越轻,加速越容易,因此生产率越高,这对ASML来说具有很高的价值。在次之前,ASML已经具备3D打印的经验。ASML对3D打印的尝试开始于塑料领域,目前也开始在金属加以尝试。

       亚洲首台大型超级金属3D打印机MetalFAB1于2019年落户江科大海装院,为学校增添了新的“神器”。Additive Industries 的MetalFAB1打印设备,产品具有明显优势,打印生产流程一体化,自动化程度高,配备先进的管理系统,产品制造品质好,特别是模块化架构设计让一台设备可同时使用多种材料,提高了生产效率,拓展了功能配置。而2020年11月,formnext展会期间,Additive Industries推出了新的旗舰型号MetalFAB-600

     MetalFAB-600的制造尺寸为600x600mm,高度为1000mm,是业内最大的成型体积之一,构建体积比Additive Industries当前的MetalFAB1(已提供420x420x400)大5倍。使用10个1kW激光,MetalFAB-600大幅提升了高生产率,沉积速率高达1000cc /小时。

     MetalFAB-600基于MetalFAB1在稳定性和关键生产流程自动化方面的知识和经验。从粉末处理,对准和校准方面实现自动化,以确保获得最高的产量。MetalFAB-600旨在实现最低的零件制造成本,从而替代部分高附加值铸造等加工工艺。MetalFAB-600对增材制造行业的发展至关重要,较大的构建体积为更多的应用领域和更高的生产率打开了大门。

       现有的MetalFAB1(420×420)将会在简化操作和激光功率方面得到进一步发展,MetalFAB1的大型平台不仅可以制造大型零件,而且可以制造批量的小型零件,从而有助于进一步降低成本。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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