CN116120056A - 一种半导体蚀刻机导轨的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，涉及半导体设备制备领域，其技术方案要点是：一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，包括以下步骤：S1、备料：选用纯度为99.9％的氧化锆造粒粉料；S2、填充粉料：先制备模具，模具采用敞开式水平模具，将粉料填充到模具中，启动振动平台进行水平振动，振动之后进行塑封成型；S3、冷等静压：将成型好的生坯移至冷等静压作业区域进行压制，设置最高压力为200兆帕；S4、烧结：将压制后的坯件进行烧结，烧结时将坯件呈倾斜放置，其坡度夹角为15‑30°。本发明的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，能够制取组织结构均匀的半导体蚀刻机的导轨。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备制备领域，更具体地说，它涉及一种半导体蚀刻机导轨的制备方法。
背景技术
近几年来半导体制造设备向精密化，复杂化演变，高精密关键部件的技术要求也越来越高。而我国半导体行业要实现高质量发展，就必须拥有自己的关键核心技术和关键核心精密部件制造，随着大规模集成电路集成度的不断提高以及半导体特征尺寸不断缩小，刻蚀机设备关键部件面临了许多新的挑战。大尺寸导轨经性能测试分析看，结构均匀，精度高耐磨性能好绝缘性能好。但价格昂贵不利于半导体装备实行国产化。
因此需要提出一种可以实施的半导体蚀刻机导轨的制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，通过粉料填充冷等静压以及烧结工艺来制备结构均匀稳定的半导体蚀刻机的导轨。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、备料：选用纯度为99.9％的氧化锆造粒粉料；
S2、填充粉料：先制备模具，模具采用敞开式水平模具，将粉料填充到模具中，启动振动平台进行水平振动，振动之后进行塑封成型；
S3、冷等静压：将成型好的生坯移至冷等静压作业区域进行压制，设置最高压力为200兆帕；
S4、烧结：将压制后的坯件进行烧结，烧结时将坯件呈倾斜放置，其坡度夹角为15-30°
本发明进一步设置为：在S4步骤中，在烧结时，坯件底部还放置有若干刚玉空心球。
本发明进一步设置为：在刚玉空心球的周围还洒有一圈刚玉砂。
本发明进一步设置为：在S2步骤中，模具选用1200*500*500mm的均打孔φ5微米的塑胶板用合页连接成槽，上下部同样采用打孔的塑胶板用塑料焊枪与三面焊接好，上下面穿入4只φ15的螺栓用螺母固定好，用聚乙烯气垫膜依模具内腔尺寸裁剪铺展好，然后用0.1微米PE高压膜按设计图纸放入铺展好的模具内腔中计三层，把安装好的模具水平放在无尘成型室振动平台上，把称量好的粉料倒入已经铺展好的PE高压膜内。
本发明进一步设置为：粉料填充完成后启动振动平台调节振动频率22Hz，振动时间240S，然后用刮板把粉料调整平整然后用移动式塑封机塑封PE高压膜。
本发明进一步设置为：塑封之后在PE高压膜的角上留有一开口插入管用纱布过滤接通真空管抽真空，真空度-0.1MPa保持600S，如无泄压然后用移动封包机夹住PE高压膜一边抽管迅速封包。
本发明进一步设置为：封包完成后用聚乙烯气垫膜盖好，然后用塑封胶带粘牢，把上层塑胶板扣合在合页上打上螺丝。
本发明进一步设置为：在S3步骤中，在升压过程中进行保温，泄压时进行分级泄压。
本发明进一步设置为：在S4步骤中，将烧结室内的承烧板调整其呈15-30°的倾斜角度，下面用耐火砖筑起，用水平仪调整其水平状态，并且在其一侧用承烧板顶住坯件。
综上所述，本发明至少具有以下有益效果：本发明适用于半导体刻蚀机大尺寸导轨制备过程中的粉料的选择，填充成型工艺，装放工艺及烧结制度；其中水平填充成型工艺可有效避免竖直填充工艺中造成的上下密度差，保持产品的整体均匀性和微域均匀性；并且采用夹角坡放的导轨生坯及底部用刚玉空心球可有效避免烧结过程中产生的阻力，防止收缩应力产生，从而制备能够复合要求的蚀刻机的导轨。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、备料：选用纯度为99.9％的氧化锆造粒粉料；
S2、填充粉料：先制备模具，模具采用敞开式水平模具，将粉料填充到模具中，启动振动平台进行水平振动，振动之后进行塑封成型；
S3、冷等静压：将成型好的生坯移至冷等静压作业区域进行压制，设置最高压力为200兆帕；
S4、烧结：将压制后的坯件进行烧结，烧结时将坯件呈倾斜放置，其坡度夹角为15-30°
通过采用上述技术方案，
在S4步骤中，在烧结时，坯件底部还放置有若干刚玉空心球；并且在刚玉空心球的周围还洒有一圈刚玉砂。
在步骤2中，模具选用1200*500*500mm的均打孔φ5微米的塑胶板用合页连接成槽，上下部同样采用打孔的塑胶板用塑料焊枪与三面焊接好，上下面穿入4只φ15的螺栓用螺母固定好，用聚乙烯气垫膜依模具内腔尺寸裁剪铺展好，然后用0.1微米PE高压膜按设计图纸放入铺展好的模具内腔中计三层，把安装好的模具水平放在无尘成型室振动平台上，把称量好的粉料倒入已经铺展好的PE高压膜内；在粉料填充完成后启动振动平台调节振动频率22HZ，振动时间240S，然后用刮板把粉料调整平整然后用移动式塑封机塑封PE高压膜，然后在PE高压膜的角上留有一开口插入管用纱布过滤接通真空管抽真空，真空度-0.1MPa保持600S，如无泄压然后用移动封包机夹住PE高压膜一边抽管迅速封包，封包完成后用聚乙烯气垫膜盖好，然后用塑封胶带粘牢，把上层塑胶板扣合在合页上打上螺丝。
并且在S3步骤中，在升压过程中进行保温，泄压时进行分级泄压，然后在S4步骤中，将烧结室内的承烧板调整其呈15-30°的倾斜角度，下面用耐火砖筑起，用水平仪调整其水平状态，并且在其一侧用承烧板顶住坯件。
以下对本方案结合原理进行阐述：
由于蚀刻机的导轨部件结构尺寸比较大，为了保证性能整体均匀性，制备工艺过程中的各环节都有一定的难度，如果某一环节出现缺陷就会导致整个工艺过程的失败。为此本发明从粉体的选择，特别是成型工艺创新性的采用了水平振动填充工艺，减少了由竖直振动填充带来的上下密度差造成的收缩不均匀，保证了制品的整体均匀性和微域均匀性。对于大尺寸导轨的生坯成型，我们选择球形度好的高纯99.9％的氧化锆造粒粉。
对于大尺寸生坯的成型微观均匀性和整体均匀性都要得到一定的保证。在以往成型过程中一般采用竖直振动填充大尺寸的坯体，振动过程中下部由于粉料的重力作用填充较密实，而上部会出现‘巴西果’现象，导致上部填充密度差，即使上部增加载荷物由于载荷物在振动过程中对粉料的作用力分布不均匀，靠近载荷物区域填充密度大，会出现密度梯度，导致在等静压成型过程中内应力产生，泄压时会出现弹性后效(弹性后效现象就是对物体施加的压力超过物体的极限，等载荷卸除后极力恢复原来的形状的现象)，出现层裂开裂现象，严重影响坯体的整体与微观均匀性，为此本发明采用敞开式水平振动填充粉料方式制备大尺寸导轨生坯。材料选用1200*500*500mm的均打孔φ5微米的塑胶板用合页连接成三面体，上下部同样采用打孔的塑胶板用塑料焊枪与三面焊接好，上下面穿入4只φ15的螺栓用螺母固定好，用聚乙烯气垫膜依模具内腔尺寸裁剪铺展好，然后用0.1微米PE高压膜按设计图纸放入铺展好的内腔中计三层(长，宽度留有一定的余量)。把安装好的模具水平放在无尘成型室振动平台上(规格1500*1500)，把称量好的粉料一次倒入已经铺展好的PE高压膜内，启动振动平台调节振动频率22Hz，振动时间240S，用刮板把粉料调整平整然后用移动式塑封机塑封PE高压膜，最后在上边角留有一小开口插入小管用纱布过滤接通真空管抽真空，真空度-0.1MPa，保持600S，如无泄压然后用移动封包机夹住PE高压膜一边抽管迅速封包。另外两层也按同样的方法进行操作。封好后用聚乙烯气垫膜盖好然后用塑封胶带粘牢，把上层塑胶板扣好在合页上打上螺丝，为了保证坯体的整体性用U形螺栓上紧(上下共四组)。成型好的生坯移至冷等静压作业区域进行压制，设定最高压力200兆帕，由于生坯结构尺寸大，升压过程中进行适当的保温利于空气的排除，泄压时分级泄压避免出现弹性后效现象。压制好的坯体拆卸完毕后经检测完全符合图纸规定的尺寸。
对于大尺寸导轨的装放和烧结是制备过程中的关键，装放不合理会产生烧结缺陷，导致变形开裂现象。大尺寸导轨由于自身重量和体积比较大，不适宜进行常规装放，烧结过程中由于温度场不均匀产生温度梯度会产生烧结缺陷，为此本发明采用一种坡度装放的方式可以从根本上解决坯体烧结过程中由于装放不合理引起的烧结缺陷。把承烧板在窑车台面上调整22度夹角坡度放置，坡度在15-30°左右均可，下面用耐火砖筑起保证其安全牢固，用水平仪调整其水平状态，然后用φ3mm的刚玉空心球放入并调整其水平状态然后放入坯体，为了避免刚玉空心球的滚动，在其周围洒一圈刚玉砂进行限制，放入空心球是保证证导轨在烧结过程中减少收缩阻力，保证坯体收缩均匀无应力，在较低的一端用另一承烧板顶住，目的是为了防止坯体由于自身的重量使坯体较高的一端受到的重力作用沿坡面向下滑移，这样在烧结时一是因为将坯件倾斜设置，同时配合空心刚玉球，因为在烧结时随着坯体的收缩，空心球也一块跟着微量的移动，缓解收缩阻力，避免烧结过程中收缩不均匀产生的应力，而以往烧结坯体大部分都是用钢玉砂，由于钢玉砂形状不规则，容易在坯体烧结收缩中产生阻力，导致开裂，现在采用空心球，由于球比较规则，坯体收缩移动时跟着坯体做微移动，可以避免产生阻力。
并且坯件的烧结温度曲线参考下表：
表中的-121为停止命令，表示烧结进入结束段。
通过上述生产工艺生产的半导体蚀刻机的导轨，产品烧结后用排水法检测密度为5.86g/cm3，外观平整度好无变形现象，收缩均匀完全符合生产要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、备料：选用纯度为99.9％的氧化锆造粒粉料；
S2、填充粉料：先制备模具，模具采用敞开式水平模具，将粉料填充到模具中，启动振动平台进行水平振动，振动之后进行塑封成型；
S3、冷等静压：将成型好的生坯移至冷等静压作业区域进行压制，设置最高压力为200兆帕；
S4、烧结：将压制后的坯件进行烧结，烧结时将坯件呈倾斜放置，其坡度夹角为15-30°。
2.根据权利要求1所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：在S4步骤中，在烧结时，坯件底部还放置有若干刚玉空心球。
3.根据权利要求2所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：在刚玉空心球的周围还洒有一圈刚玉砂。
4.根据权利要求1所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，模具选用1200*500*500mm的均打孔
微米的塑胶板用合页连接成槽，上下部同样采用打孔的塑胶板用塑料焊枪与三面焊接好，上下面穿入4只
的螺栓用螺母固定好，用聚乙烯气垫膜依模具内腔尺寸裁剪铺展好，然后用0.1微米PE高压膜按设计图纸放入铺展好的模具内腔中计三层，把安装好的模具水平放在无尘成型室振动平台上，把称量好的粉料倒入已经铺展好的PE高压膜内。
5.根据权利要求4所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：粉料填充完成后启动振动平台调节振动频率22Hz，振动时间240S，然后用刮板把粉料调整平整然后用移动式塑封机塑封PE高压膜。
6.根据权利要求5所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：塑封之后在PE高压膜的角上留有一开口插入管用纱布过滤接通真空管抽真空，真空度-0.1MPa保持600S，如无泄压然后用移动封包机夹住PE高压膜一边抽管迅速封包。
7.根据权利要求6所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：封包完成后用聚乙烯气垫膜盖好，然后用塑封胶带粘牢，把上层塑胶板扣合在合页上打上螺丝。
8.根据权利要求1所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：在S3步骤中，在升压过程中进行保温，泄压时进行分级泄压。
9.根据权利要求1所述的一种半导体蚀刻机导轨的制备方法，其特征在于：在S4步骤中，将烧结室内的承烧板调整其呈15-30°的倾斜角度，下面用耐火砖筑起，用水平仪调整其水平状态，并且在其一侧用承烧板顶住坯件。
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