中國粉體網(wǎng)訊  裝備制造業(yè)是制造業(yè)的核心組成部分，在某種意義上裝備的先進(jìn)程度可以代表整個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平，因此建立強(qiáng)大的裝備制造業(yè)是提高我國綜合國力的途徑之一。隨著加工技術(shù)的進(jìn)步，精密陶瓷作為第三代新興材料，已經(jīng)被引入到各種裝備之中，充當(dāng)著重要的角色，這為精密陶瓷的應(yīng)用提供了廣闊的用武之地。

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在集成電路產(chǎn)業(yè)中，制造裝備具有極其重要的戰(zhàn)略地位。以光刻機(jī)為代表的集成電路核心裝備是現(xiàn)代技術(shù)高度集成的產(chǎn)物，涉及光學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科，其設(shè)計(jì)和制造過程均能體現(xiàn)出相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最高水平，該設(shè)備對(duì)精密結(jié)構(gòu)件也提出了極高的要求。在集成電路核心裝備中，關(guān)鍵零部件具有舉足輕重的作用，要求結(jié)構(gòu)件材料具有高純度、高致密度、高強(qiáng)度、高彈性模量、高導(dǎo)熱系數(shù)及低熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)件要具有極高的尺寸精度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。針對(duì)這一系列的性能要求，陶瓷材料足以勝任。

中空、封閉碳化硅陶瓷部件

在眾多陶瓷材料中，碳化硅（SiC）是一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量、高比剛度、高導(dǎo)熱系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械制造、核工業(yè)、微電子工業(yè)等領(lǐng)域。

此外，碳化硅具有極佳的可拋光性，可加工成優(yōu)質(zhì)的鏡面，且不易產(chǎn)生變形和熱應(yīng)變。通過特殊的減重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的高度輕量化。

碳化硅水冷骨架

但是，由于碳化硅是 Si—C 鍵很強(qiáng)的共價(jià)鍵化合物，具有極高的硬度和顯著的脆性，精密加工難度大；此外，碳化硅熔點(diǎn)高，難以實(shí)現(xiàn)致密、近凈尺寸燒結(jié)。因此，大尺寸、復(fù)雜異形中空結(jié)構(gòu)的精密碳化硅結(jié)構(gòu)件的制備難度較高，限制了碳化硅陶瓷在諸如集成電路這類的高端裝備制造領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。目前國外在集成電路核心裝備用精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和應(yīng)用方面走在前列的公司有日本京瓷、美國CoorsTek、德國 BERLINER GLAS 等，其中，京瓷和CoorsTek 公司占據(jù)了集成電路核心裝備用高端精密陶瓷結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)份額的 70%。

在國內(nèi)，中國建筑材料科學(xué)研究總院率先開展了極大規(guī)模集成電路制造裝備用精密碳化硅結(jié)構(gòu)件的制備工藝研究，攻克了以光刻機(jī)為代表的集成電路制造關(guān)鍵裝備用大尺寸、中空薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、精密碳化硅結(jié)構(gòu)件制備的技術(shù)難關(guān)，形成一系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，制備出了諸如碳化硅真空吸盤、導(dǎo)軌、反射鏡、工件臺(tái)等一系列光刻機(jī)用精密碳化硅結(jié)構(gòu)件，滿足了光刻機(jī)等集成電路制造關(guān)鍵裝備用精密結(jié)構(gòu)件的使用要求，推動(dòng)了我國集成電路關(guān)鍵裝備的獨(dú)立自主健康發(fā)展。

表：中國建筑材料科學(xué)研究總院研制的碳化硅產(chǎn)品性能與外企產(chǎn)品性能對(duì)比

目前來看，我國在集成電路核心裝備用精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的研發(fā)和應(yīng)用方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美日，在大尺寸、高精度、中空、閉孔、輕量化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)陶瓷零部件的制備領(lǐng)域有諸多關(guān)鍵技術(shù)問題有待突破。

在此背景下，中國粉體網(wǎng)將在山東濟(jì)南舉辦第一屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)，屆時(shí)，來自中國建材總院的劉海林所長將帶來題為《半導(dǎo)體制造裝備用精密碳化硅陶瓷部件及制備技術(shù)》的報(bào)告。本報(bào)告主要圍繞我國高端裝備對(duì)陶瓷部件的需求展開，介紹我國精密碳化硅陶瓷部件制造技術(shù)，碳化硅部件制造水平、碳化硅陶瓷部件在關(guān)鍵裝備的配套應(yīng)用，以及我國碳化硅陶瓷未來重點(diǎn)發(fā)展方向。

專家介紹：

劉海林，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料的研發(fā)，在大尺寸、復(fù)雜形狀碳化硅凈尺寸成型技術(shù)、鋁基碳化硅材料、SiC陶瓷基復(fù)合材料、高純CVDSiC膜及體材料、特種陶瓷3D打印成型技術(shù)等領(lǐng)域開展了深入系統(tǒng)的研究，研發(fā)的新材料、新產(chǎn)品成功應(yīng)用于空間遙感、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、集成電路制造裝備等重點(diǎn)工程，填補(bǔ)國內(nèi)空白，整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。先后承擔(dān)國防重點(diǎn)配套項(xiàng)目8項(xiàng)，科技部 “十三五”“十四五”重點(diǎn)研發(fā)劃項(xiàng)目4項(xiàng)。獲建材聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、建材集團(tuán)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，發(fā)表論文20余篇，授權(quán)專利10余項(xiàng)。

參考來源：

[1]劉海林等.光刻機(jī)用精密碳化硅陶瓷部件制備技術(shù)

[2]胡傳奇.聚焦集成電路核心裝備用精密碳化硅結(jié)構(gòu)件

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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