集成電路產業(即IC產業)是關乎國家經濟、政治和國防安全的戰略產業，在IC產業中，集成電路制造裝備具有極其重要的戰略地位。以***為代表的集成電路關鍵裝備是現代技術高度集成的產物，其設計和制造過程均能體現出包括材料科學與工程、機械加工等在內的諸多相關科學領域的最高水平。

例如，對于材料科學與工程學科而言，集成電路制造關鍵裝備要求零部件材料具有輕質高強、高導熱系數和低熱膨脹系數等特點，且致密均勻無缺陷；對于機械加工學科而言，集成電路制造關鍵裝備則要求零部件具有極高的尺寸精度和尺寸穩定性，以保證設備實現超精密運動和控制。

在國內，中國建筑材料科學研究總院率先開展了極大規模集成電路制造裝備用精密碳化硅結構件的制備工藝研究，攻克了以***為代表的集成電路制造關鍵裝備用大尺寸、中空薄壁、復雜結構、精密碳化硅結構件制備的技術難關，形成一系列自主知識產權的專利技術，制備出了諸如碳化硅真空吸盤、導軌、反射鏡、工件臺等一系列***用精密碳化硅結構件，滿足了***等集成電路制造關鍵裝備用精密結構件的使用要求，推動了我國集成電路關鍵裝備的獨立自主健康發展。

集成電路制造裝備用精密陶瓷結構件的特點 >>

集成電路制造關鍵技術及裝備主要有包括光刻技術及光刻裝備、薄膜生長技術及裝備、化學機械拋光技術及裝備、高密度后封裝技術及裝備等，均涉及高效率、高精度、高穩定性的運動控制技術和驅動技術，對結構件的精度和結構材料的性能提出了極高的要求。

以***中工件臺為例，該工件臺主要負責完成曝光運動，要求實現高速、大行程、六自由度的納米級超精密運動，如對于100nm分辨率、套刻精度為33nm和線寬為10nm的***，其工件臺定位精度要求達到10nm，掩模硅片同時步進和掃描速度分別達到150nm/s和120nm/s，掩模掃描速度接近500nm/s，并且要求工件臺具有非常高的運動精度和平穩性。

① 高度輕量化：為降低運動慣量，減輕電機負載，提高運動效率、定位精度和穩定性，結構件普遍采用輕量化結構設計，其輕量化率為60%~80%，最高可達到90%；

② 高形位精度：為實現高精度運動和定位，要求結構件具有極高的形位精度，平面度、平行度、垂直度要求小于1μm，形位精度要求小于5μm；

③ 高尺寸穩定性：為實現高精度運動和定位，要求結構件具有極高的尺寸穩定性，不易產生應變，且導熱系數高、熱膨脹系數低，不易產生大的尺寸變形；

④ 清潔無污染：要求結構件具有極低的摩擦系數，運動過程中動能損失小，且無磨削顆粒的污染。

碳化硅材料具有極高的彈性模量、導熱系數和較低的熱膨脹系數，不易產生彎曲應力變形和熱應變，并且具有極佳的可拋光性，可以通過機械加工至優良的鏡面；因此采用碳化硅作為***等集成電路關鍵裝備用精密結構件材料具有極大的優勢。但是傳統的陶瓷制備工藝如注漿、干壓等很難實現諸如***工作臺這類復雜部件的制備。為此，中國建材總院研發出一系列成型、燒結技術，解決了采用碳化硅材料制作此類部件的國產化問題。

集成電路制造裝備用精密陶瓷結構件產業格局 >>

目前全球集成電路制造裝備支出達到500億美元，其中陶瓷結構件占支出的20%以上。目前IC制造裝備用高端碳化硅陶瓷零部件70%被Kyocera、CoorsTek兩家公司壟斷，剩余部分也被歐美日企業所占據。

Kyocera和CoorsTek產品的特點是種類齊全、市場覆蓋面廣，以半導體用陶瓷組件為例，CoorsTek提供的精密陶瓷結構件涵蓋了***專用組件、等離子刻蝕設備專用組件、PVD/CVD專用組件、離子注入設備專用組件、晶片吸附固定傳輸專用組件等一系列產品；Kyocera則提供***、晶圓制造設備、刻蝕機、沉積設備(CVD、PVD)、液晶面板(LCD)制造裝備等專用的陶瓷零部件。

我國集成電路關鍵裝備用精密陶瓷結構件的自主研究和國產化應用推廣才剛剛起步，隨著我國半導體工業的蓬勃發展，市場對該類高端陶瓷結構件的需求會越來越大，碳化硅以其優異的物理化學性能，在集成電路關鍵裝備用結構件領域具有廣闊的應用前景，中國建材總院在該領域已經進行了初步的研制與探索并取得了良好的成果。

審核編輯：劉清