เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์: ส่วนประกอบที่แม่นยำซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์

เทคโนโลยีการพิมพ์หินโดยเน้นไปที่การใช้ระบบออปติคัลเพื่อแสดงรูปแบบวงจรบนเวเฟอร์ซิลิคอนเป็นหลัก ความแม่นยำของกระบวนการนี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและผลผลิตของวงจรรวม ในฐานะหนึ่งในอุปกรณ์ชั้นนำสำหรับการผลิตชิป เครื่องพิมพ์หินประกอบด้วยส่วนประกอบนับแสนชิ้น ทั้งส่วนประกอบทางแสงและส่วนประกอบภายในระบบการพิมพ์หินจำเป็นต้องมีความแม่นยำสูงมากเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความแม่นยำของวงจรเซรามิก SiCถูกนำมาใช้ในเวเฟอร์เชยและกระจกทรงสี่เหลี่ยมเซรามิก

เวเฟอร์เชยหัวจับแผ่นเวเฟอร์ในเครื่องพิมพ์หินจะรับและเคลื่อนแผ่นเวเฟอร์ในระหว่างกระบวนการเปิดรับแสง การจัดตำแหน่งที่แม่นยำระหว่างเวเฟอร์และหัวจับถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจำลองรูปแบบบนพื้นผิวของเวเฟอร์อย่างแม่นยำเวเฟอร์ SiCหัวจับมีชื่อเสียงในด้านน้ำหนักเบา มีความเสถียรในมิติสูงและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ซึ่งสามารถลดแรงเฉื่อยและปรับปรุงประสิทธิภาพการเคลื่อนที่ ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง และความเสถียร

กระจกสี่เหลี่ยมเซรามิก ในเครื่องพิมพ์หิน การซิงโครไนซ์การเคลื่อนไหวระหว่างหัวเวเฟอร์และระยะมาส์กเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำและผลผลิตของการพิมพ์หิน แผ่นสะท้อนแสงทรงสี่เหลี่ยมเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบการวัดผลป้อนกลับการวางตำแหน่งการสแกนหัวจับเวเฟอร์ และข้อกำหนดด้านวัสดุมีน้ำหนักเบาและเข้มงวด แม้ว่าเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์จะมีคุณสมบัติน้ำหนักเบาในอุดมคติ แต่การผลิตส่วนประกอบดังกล่าวถือเป็นเรื่องท้าทาย ปัจจุบัน ผู้ผลิตอุปกรณ์วงจรรวมชั้นนำระดับนานาชาติส่วนใหญ่ใช้วัสดุ เช่น ซิลิกาหลอมละลายและคอร์เดียไรต์ อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ผู้เชี่ยวชาญชาวจีนประสบความสำเร็จในการผลิตกระจกสี่เหลี่ยมเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์แบบปิดขนาดใหญ่ รูปทรงที่ซับซ้อน น้ำหนักเบาสูง และส่วนประกอบทางแสงอื่นๆ ที่ใช้งานได้สำหรับเครื่องถ่ายภาพหิน โฟโตมาสก์หรือที่เรียกว่ารูรับแสง จะส่งแสงผ่านมาส์กเพื่อสร้างลวดลายบนวัสดุที่ไวต่อแสง อย่างไรก็ตาม เมื่อแสง EUV ฉายรังสีหน้ากาก หน้ากากจะปล่อยความร้อน ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 600 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนได้ ดังนั้นชั้นของฟิล์ม SiC มักจะถูกสะสมไว้บนโฟโตมาสก์ บริษัทต่างชาติหลายแห่ง เช่น ASML นำเสนอฟิล์มที่มีการส่งผ่านมากกว่า 90% เพื่อลดการทำความสะอาดและการตรวจสอบระหว่างการใช้โฟโตมาสก์ และปรับปรุงประสิทธิภาพและผลผลิตของเครื่องจักรถ่ายภาพหิน EUV

การแกะสลักพลาสม่าและ Deposition Photomasks หรือที่เรียกว่า crosshairs มีหน้าที่หลักในการส่งแสงผ่านหน้ากากและสร้างลวดลายบนวัสดุที่ไวต่อแสง อย่างไรก็ตาม เมื่อแสง EUV (อัลตราไวโอเลตรุนแรง) ฉายรังสีโฟโตมาสก์ จะปล่อยความร้อนออกมา ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็นระหว่าง 600 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนได้ ดังนั้นชั้นของฟิล์มซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) จึงมักจะถูกสะสมไว้บนโฟโตมาสก์เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ในปัจจุบัน บริษัทต่างชาติจำนวนมาก เช่น ASML ได้เริ่มจัดหาฟิล์มที่มีความโปร่งใสมากกว่า 90% เพื่อลดความจำเป็นในการทำความสะอาดและการตรวจสอบระหว่างการใช้โฟโตมาสก์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ของเครื่องพิมพ์หิน EUV . การแกะสลักพลาสม่าและวงแหวนโฟกัสการสะสมและอื่นๆ ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการแกะสลักจะใช้สารกัดกร่อนของเหลวหรือก๊าซ (เช่น ก๊าซที่มีฟลูออรีน) แตกตัวเป็นไอออนในพลาสมาเพื่อระดมยิงแผ่นเวเฟอร์และเลือกกำจัดวัสดุที่ไม่ต้องการออกจนกว่ารูปแบบวงจรที่ต้องการจะยังคงอยู่บนเวเฟอร์พื้นผิว. ในทางตรงกันข้าม การสะสมของฟิล์มบางจะคล้ายกับด้านหลังของการกัด โดยใช้วิธีการสะสมเพื่อซ้อนวัสดุฉนวนระหว่างชั้นโลหะเพื่อสร้างฟิล์มบาง เนื่องจากทั้งสองกระบวนการใช้เทคโนโลยีพลาสมา จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนต่อห้องและส่วนประกอบต่างๆ ดังนั้นส่วนประกอบภายในอุปกรณ์จึงจำเป็นต้องมีความต้านทานพลาสมาที่ดี มีปฏิกิริยาต่อก๊าซกัดกร่อนฟลูออรีนต่ำ และมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ ส่วนประกอบของอุปกรณ์การกัดและการสะสมแบบดั้งเดิม เช่น วงแหวนโฟกัส มักจะทำจากวัสดุ เช่น ซิลิคอนหรือควอตซ์ อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าของการย่อขนาดวงจรรวม ความต้องการและความสำคัญของกระบวนการแกะสลักในการผลิตวงจรรวมจึงเพิ่มขึ้น ในระดับจุลภาค การกัดเวเฟอร์ซิลิคอนที่แม่นยำต้องใช้พลาสมาพลังงานสูงเพื่อให้ได้ความกว้างของเส้นที่เล็กลงและโครงสร้างอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) จากการสะสมไอสารเคมี (CVD) จึงค่อยๆ กลายเป็นวัสดุเคลือบที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์การกัดและการสะสม โดยมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ยอดเยี่ยม มีความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอสูง ปัจจุบัน ส่วนประกอบซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD ในอุปกรณ์แกะสลัก ได้แก่ วงแหวนโฟกัส หัวฝักบัวแก๊ส ถาด และวงแหวนขอบ ในอุปกรณ์สะสมจะมีฝาปิดห้อง สมุทรห้องและวัสดุซับสเตรตกราไฟท์เคลือบ SIC.

เนื่องจากมีปฏิกิริยาและการนำไฟฟ้าต่ำต่อก๊าซกัดกร่อนคลอรีนและฟลูออรีนซีวีดี ซิลิคอน คาร์ไบด์ได้กลายเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น วงแหวนโฟกัสในอุปกรณ์แกะสลักพลาสม่าซีวีดี ซิลิคอน คาร์ไบด์ส่วนประกอบในอุปกรณ์แกะสลัก ได้แก่ วงแหวนโฟกัส หัวฝักบัวแก๊ส ถาด วงแหวนขอบ ฯลฯ ลองใช้วงแหวนโฟกัสเป็นตัวอย่าง ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่วางอยู่ด้านนอกแผ่นเวเฟอร์และสัมผัสโดยตรงกับแผ่นเวเฟอร์ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับวงแหวน พลาสมาจะถูกโฟกัสผ่านวงแหวนไปยังแผ่นเวเฟอร์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของกระบวนการ เดิมที วงแหวนโฟกัสทำจากซิลิคอนหรือควอทซ์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความก้าวหน้าของการย่อขนาดวงจรรวม ความต้องการและความสำคัญของกระบวนการแกะสลักในการผลิตวงจรรวมยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการพลังงานและพลังงานในการแกะสลักด้วยพลาสมายังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์แกะสลักด้วยพลาสมาแบบคาปาซิทีฟคัปเปิล (CCP) ซึ่งต้องใช้พลังงานพลาสมาที่สูงขึ้น ส่งผลให้มีการใช้วงแหวนโฟกัสที่ทำจากวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์เพิ่มมากขึ้น