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精密热控赋能国产光刻设备突破:坂口电热与上海宇量昇技术交流侧记


一、国产光刻设备的热控技术挑战

上海宇量昇科技有限公司作为国资控股的新型高科技企业,自 2022 年成立以来便专注于光刻设备及其核心系统的研发制造,是国家半导体设备国产化战略的重要力量。公司汇聚了行业顶尖人才,研发人员占比超过 90%,硕士博士比例达 60% 以上,在深紫外 (DUV) 和极紫外 (EUV) 光刻技术领域持续攻坚,致力于突破国外技术,打造自主可控的半导体制造核心装备。
在光刻设备的研发与制造过程中,精密热控技术是决定设备性能与工艺精度的关键因素之一。纳米级的曝光精度要求设备内部温度波动必须控制在 ±0.1℃甚至更低的范围内,任何微小的温度变化都可能导致光学组件变形、工件台位移、光刻胶固化不均等问题,最终影响芯片的良率与性能。特别是对于 EUV 光刻设备而言,其光源系统产生的巨大热量以及对光学组件洁净度的要求,更是对热控技术提出了的挑战。

二、坂口电热在光刻设备领域的技术优势

日本坂口电热 (SAKAGUCHI DENNETSU) 创立于 1923 年,是工业加热与热控解决方案提供商,拥有百年电热技术积淀。公司在半导体设备热控领域深耕多年,凭借其在材料科学、热工设计和精密控制方面的核心技术,为全球多家半导体设备厂商提供定制化的热控解决方案,产品广泛应用于晶圆热处理、光刻胶固化、设备腔体恒温等关键工艺环节。 
坂口电热产品的核心技术优势体现在:
  • 纳米级温控精度:搭配自研 SCR-SHQ-A 温控器,实现 10ms 高速采样,控温精度可达 ±0.1℃,满足光刻工艺对温度稳定性的严苛要求

  • 高洁净度设计:采用全无机材质,高温运行无有机物析出,符合 Class 10 洁净室标准,杜绝光学元件污染与晶圆杂质残留

  • 超薄柔性设计:聚酰亚胺加热膜厚度可低至 0.1mm,能够贴合各种异形表面,适应光刻设备紧凑的内部空间

  • 快速响应能力:单端卤素灯加热器可实现毫秒级升温与降温,热惯性极小,适合脉冲加热与瞬时加热场景

  • 全定制化服务:支持非标尺寸、电压、引线长度及封装形式定制,能够快速响应客户的特殊需求 


三、坂口电热产品在宇量昇光刻设备中的潜在应用场景

近期,坂口电热与上海宇量昇科技有限公司就光刻设备热控技术进行了多轮深入的技术交流,双方围绕宇量昇在研设备的具体工况与热控需求,探讨了坂口电热产品在多个关键环节的应用可能性。

1. 高精度工件台与晶圆传输系统恒温控制

光刻设备的工件台承载着晶圆进行高速、高精度的运动,其温度稳定性直接影响曝光精度。坂口电热超薄型聚酰亚胺加热膜可贴合于工件台内部,配合 T35 高精度热电偶形成闭环控温系统,将工件台温度精准稳定在 ±0.5℃以内,有效消除温度波动导致的微位移,保障纳米级曝光精度。
同时,柔性加热膜还可应用于晶圆传输机械手及传输轨道的曲面保温,对晶圆进行全程预热保温,防止晶圆因环境温度差产生热应力变形,确保晶圆传输过程中的位置精度,提升高产率光刻工艺的连续性。

2. 投影物镜与光学组件温度补偿

投影物镜是光刻设备的 "眼睛",由数十片精密光学镜片组成,温度的微小变化会导致镜片折射率改变和热变形,进而影响成像质量。坂口电热微型陶瓷加热元件体积小、功率密度高、热响应快,可安装在光学镜筒的关键位置,对不同镜片进行独立的温度补偿,抵消环境温度变化和设备自身发热带来的影响,保持光学系统的稳定性。
此外,坂口电热的低应力加热设计能够避免因局部过热导致的光学组件应力集中,延长光学元件的使用寿命,降低设备维护成本。

3. 工艺腔室精密加热与光刻胶固化

光刻工艺中的软烘、后烘等工序对加热均匀性要求,温度不均会导致光刻胶固化程度不一致,进而影响线条宽度和图形精度。坂口电热高均匀性陶瓷加热板采用精密嵌入式烧结工艺,发热体均匀埋入陶瓷内层,面状均匀发热,无局部热点,全域温差可控制在 ±2℃以内。
该加热板可实现阶梯式升温和恒温稳压控制,能够根据不同光刻胶的特性精确调整加热曲线,有效提升微纳图形成型精度,适配先进制程的精细工艺要求。

4. EUV 光源系统关键部件热管理

EUV 光刻设备的 LPP (激光产生等离子体) 光源系统工作时会产生的热量,同时对系统的洁净度和稳定性有着严格要求。坂口电热的高纯度氮化铝和碳化硅陶瓷加热器具有优异的耐高温性能和导热性能,可长期稳定工作在 1000℃以上的高温环境中,且耐腐蚀性强、无杂质挥发,非常适合用于 EUV 光源系统中收集器、靶材输送装置等关键部件的热管理。
此外,坂口电热的单端卤素灯加热器升温速度快、功率密度高,可用于靶材的快速加热与熔化,提高光源的转换效率和稳定性。

5. SiC 陶瓷精密部件热处理工艺

宇量昇在光刻设备精密部件的研发中大量使用了 SiC 陶瓷材料,这种材料具有高硬度、高耐磨性、高导热性和优异的高温力学性能,但其加工和热处理工艺难度极大。坂口电热的超导热加热空洞炉采用 SiC 陶瓷作为炉腔材料,耐温可达 800~1000℃,热导率为 80~120W/(m・K),能够为 SiC 陶瓷部件提供均匀、稳定的热处理环境。

该加热炉采用双层一体烧结结构,无拼接、无泄漏、抗热震,内壁镜面抛光,洁净无粉尘,能够有效提升 SiC 陶瓷部件的致密度和力学性能,满足光刻设备对精密部件的严苛要求。 



四、技术交流与未来展望

通过多轮技术交流,坂口电热与上海宇量昇科技有限公司在光刻设备热控技术领域达成了广泛的共识。双方一致认为,精密热控技术是国产光刻设备实现性能突破的重要支撑,坂口电热在加热元件设计、制造和热控系统集成方面的丰富经验,能够为宇量昇的设备研发提供有力的技术支持。
未来,双方将继续深化技术交流,针对宇量昇在研设备的具体需求,开展定制化热控解决方案的联合研究与测试。坂口电热将充分发挥其在半导体热控领域的技术优势,为宇量昇提供高品质、高可靠性的加热产品和专业的技术服务,助力国产光刻设备早日实现产业化突破,为中国半导体产业的自主可控发展贡献力量。


在全球半导体产业竞争日益激烈的背景下,国产半导体设备的突破离不开产业链上下游的协同创新。上海宇量昇科技有限公司作为国产光刻设备领域的新锐力量,正以坚定的决心和扎实的技术实力,向着光刻技术的高峰不断攀登。坂口电热作为热控解决方案提供商,将持续深耕半导体热控技术,与中国半导体企业携手合作,共同推动中国半导体产业的高质量发展。

 


我司深圳电商商业股份有限公司,是坂口电热品牌在中国区域的正规授权代理商。企业长期专注精密加热元器件供应链服务,熟悉半导体、精密制造等多领域工艺应用场景,积累了丰富的产品配套经验。

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