Zerodur 晶圆玻璃步进器

晶圆步进机 是现代半导体制造领域的核心设备。这些价值数千万美元的仪器可以在硅晶片上投影出纳米级的电路图案。它们的主要工作流程包括光源发射、掩膜图形成像、物镜聚焦以及晶圆平台(X-Y 平台)的精确对准和步进重复运动。热膨胀效应这一看似微弱的物理现象已成为制约光刻精度的基本挑战。当设备部件因温度变化而改变尺寸时,将导致对准错误和晶片报废。 Zerodur 玻璃是由德国肖特公司开发的一种高纯度非晶陶瓷玻璃,因其近乎零热膨胀的特性,已成为半导体光刻工艺的核心材料。

Zerodur 光刻玻璃

Zerodur 的主要物理特性

绩效指标数字单位
热膨胀系数(0-50°C)0±0.007×10-⁶/K
密度2.53克/立方厘米
杨氏模量9.1×10¹⁰Pa
泊松比0.24
导热系数(20°C)1.46W/(m-K)
最高工作温度600 °C

意义:

  • 确保温度波动下亚纳米级的稳定性
  • 减少运动部件的惯性,提高定位速度
  • 提供高刚性支撑平台
  • 减少多维应力耦合的影响
  • 促进温度均匀分布,减少热梯度
  • 可承受加工过程中意外的温度升高

主要功能

除了出色的热稳定性外,Zerodur 还具有以下几个关键特性

  • 三维均匀性:材料内部气泡和条纹等缺陷极少
  • 机械稳定性:断裂韧性约为 0.9 MPa-m¹/²,弯曲强度高,可精确加工成复杂形状
  • 低氦渗透性:这种能力可确保半导体设备的长期尺寸稳定性
  • 表面处理能力:可抛光至亚纳米级表面粗糙度,并可接受各种光学镀膜

核心应用

投影光学元件:用于固定和支撑多组精密光学透镜、分光镜或折射/反射镜的支撑底座
掩膜和晶片对准系统:掩膜载体、晶片平台板、对准目标板
波前校正:波前畸变补偿元件、温度梯度补偿板

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