יישום של קרמיקה סיליקון קרביד בתחום המוליכים למחצה

החומר המועדף לחלקים מדויקים של מכונות פוטוליתוגרפיה

בתחום המוליכים למחצה,קרמיקה סיליקון קרבידחומרים משמשים בעיקר בציוד מפתח לייצור מעגלים משולבים, כגון שולחן עבודה מסיליקון קרביד, מסילות הדרכה,מחזירי אור, צ'אק יניקה קרמי, זרועות, דיסקיות השחזה, מתקנים וכו' למכונות ליטוגרפיה.

חלקי קרמיקה סיליקון קרבידעבור מוליכים למחצה וציוד אופטי

● דיסק השחזה קרמי סיליקון קרביד. אם דיסק השחזה עשוי מברזל יצוק או פלדת פחמן, חיי השירות שלו קצרים ומקדם ההתפשטות התרמית שלו גדול. במהלך עיבוד פרוסות סיליקון, במיוחד בזמן השחזה או ליטוש במהירות גבוהה, הבלאי והעיוות התרמי של דיסק ההשחזה מקשים על הבטחת השטיחות וההקבלה של פרוסות הסיליקון. לדיסק השחזה העשויה קרמיקה סיליקון קרביד יש קשיות גבוהה ובלאי נמוך, ומקדם ההתפשטות התרמית זהה בעצם לזה של פרוסות סיליקון, כך שניתן לטחון ולהבריק במהירות גבוהה.
● מתקן קרמי סיליקון קרביד. בנוסף, כאשר מייצרים פרוסות סיליקון, הן צריכות לעבור טיפול בחום בטמפרטורה גבוהה ולעיתים קרובות מועברות באמצעות מתקני סיליקון קרביד. הם עמידים בחום ולא הרסניים. ניתן ליישם פחמן דמוי יהלום (DLC) וציפויים אחרים על פני השטח כדי לשפר את הביצועים, להקל על נזקי פרוסות ולמנוע התפשטות זיהום.
● שולחן עבודה מסיליקון קרביד. אם ניקח לדוגמא את שולחן העבודה במכונת הליטוגרפיה, שולחן העבודה אחראי בעיקר על השלמת תנועת החשיפה, המצריך תנועה מהירה, מהלך גדול, שש דרגות חופש ברמת ננו מדויקת במיוחד. לדוגמה, עבור מכונת ליטוגרפיה עם רזולוציה של 100 ננומטר, דיוק שכבת-על של 33 ננו-מטר ורוחב קו של 10 ננו-מטר, דיוק מיקום שולחן העבודה נדרש להגיע ל-10 ננו-מטר, מהירות ההליכה והסריקה בו-זמנית של מסכת-סיליקון היא 150 ננומטר/שניה. ו-120nm/s בהתאמה, ומהירות סריקת המסכה היא קרוב ל-500nm/s, ושולחן העבודה נדרש לרמת דיוק ויציבות תנועה גבוהים מאוד.

תרשים סכמטי של שולחן העבודה ושולחן מיקרו-תנועה (חתך חלקי)

● מראה מרובעת קרמית סיליקון קרביד. לרכיבים מרכזיים בציוד מפתח מעגלים משולבים כגון מכונות ליטוגרפיה יש צורות מורכבות, ממדים מורכבים ומבנים קלים חלולים, מה שמקשה על הכנת רכיבים קרמיים מסוג סיליקון קרביד כאלה. נכון לעכשיו, יצרני ציוד מעגלים משולבים בינלאומיים מהמיינסטרים, כמו ASML בהולנד, NIKON ו-CANON ביפן, משתמשים בכמות גדולה של חומרים כמו זכוכית מיקרו-גבישית וקורדרייט להכנת מראות מרובעות, מרכיבי הליבה של מכונות ליתוגרפיה, ומשתמשים בסיליקון קרביד. קרמיקה להכנת רכיבים מבניים בעלי ביצועים גבוהים אחרים עם צורות פשוטות. עם זאת, מומחים מהמכון לחקר חומרי הבניין של סין השתמשו בטכנולוגיית הכנה קניינית כדי להשיג הכנת מראות מרובעות מרובעות בגודל גדול, בעל צורה מורכבת, קלת משקל, סגורה במלואה, ורכיבים אופטיים מבניים ופונקציונליים אחרים עבור מכונות ליתוגרפיה.