سيراميك كربيد السيليكون: مكونات دقيقة ضرورية لعمليات أشباه الموصلات

تركز تقنية الطباعة الضوئية بشكل رئيسي على استخدام الأنظمة البصرية لعرض أنماط الدوائر على رقائق السيليكون. تؤثر دقة هذه العملية بشكل مباشر على أداء وإنتاجية الدوائر المتكاملة. تُعد آلة الطباعة الضوئية من أفضل المعدات المستخدمة في تصنيع الرقائق، وتحتوي على مئات الآلاف من المكونات. تتطلب كل من المكونات البصرية ومكونات نظام الطباعة الضوئية دقة عالية للغاية لضمان أداء الدوائر ودقتها.سيراميك SiCوقد تم استخدامها فيرؤوس الرقاقاتوالمرايا المربعة المصنوعة من السيراميك.

رقاقة الوافريحمل ظرف الرقاقة في آلة الطباعة الحجرية الرقاقة ويحركها أثناء عملية التعريض. المحاذاة الدقيقة بين الرقاقة والظرف ضرورية لتكرار النمط بدقة على سطح الرقاقة.رقاقة SiCتتميز الأجزاء المعدنية بخفة وزنها وثباتها الأبعادي العالي ومعامل التمدد الحراري المنخفض، مما يمكن أن يقلل من الأحمال بالقصور الذاتي ويحسن كفاءة الحركة ودقة التموضع والاستقرار.

مرآة مربعة سيراميكية في آلة الطباعة الحجرية، يُعد تزامن الحركة بين ظرف الرقاقة ومرحلة القناع أمرًا بالغ الأهمية، مما يؤثر بشكل مباشر على دقة الطباعة الحجرية وإنتاجيتها. يُعد العاكس المربع مكونًا رئيسيًا في نظام قياس ردود الفعل لتحديد موضع مسح ظرف الرقاقة، ومتطلباته المادية خفيفة الوزن وصارمة. على الرغم من أن سيراميك كربيد السيليكون يتميز بخصائص خفيفة الوزن مثالية، إلا أن تصنيع هذه المكونات يمثل تحديًا. حاليًا، يستخدم كبار مصنعي معدات الدوائر المتكاملة الدوليين بشكل أساسي مواد مثل السيليكا المنصهرة والكورديريت. ومع ذلك، ومع تقدم التكنولوجيا، حقق الخبراء الصينيون تصنيع مرايا مربعة سيراميكية كبيرة الحجم ومعقدة الشكل وخفيفة الوزن للغاية ومغلقة بالكامل من كربيد السيليكون ومكونات بصرية وظيفية أخرى لآلات الطباعة الضوئية. ينقل القناع الضوئي، المعروف أيضًا باسم الفتحة، الضوء عبر القناع لتشكيل نمط على المادة الحساسة للضوء. ومع ذلك، عندما يشع ضوء الأشعة فوق البنفسجية القصوى القناع، فإنه ينبعث منه حرارة، مما يرفع درجة الحرارة إلى 600 إلى 1000 درجة مئوية، مما قد يسبب تلفًا حراريًا. لذلك، عادةً ما تُرسَب طبقة من فيلم SiC على قناع الصورة. تُقدّم العديد من الشركات الأجنبية، مثل ASML، الآن أفلامًا بنفاذية تزيد عن 90% لتقليل التنظيف والفحص أثناء استخدام قناع الصورة، ولتحسين كفاءة وإنتاجية آلات الطباعة الضوئية EUV.

النقش بالبلازماأقنعة التصوير الضوئي للترسيب، والمعروفة أيضًا باسم الشعيرات المتصالبة، لها الوظيفة الرئيسية وهي نقل الضوء عبر القناع وتشكيل نمط على المادة الحساسة للضوء. ومع ذلك، عندما يُشعّ ضوء الأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV) على القناع الضوئي، فإنه يُصدر حرارة، مما يرفع درجة حرارته إلى ما بين 600 و1000 درجة مئوية، مما قد يُسبب تلفًا حراريًا. لذلك، عادةً ما تُرسب طبقة من فيلم كربيد السيليكون (SiC) على القناع الضوئي لتخفيف هذه المشكلة. في الوقت الحالي، بدأت العديد من الشركات الأجنبية، مثل ASML، في توفير أفلام بشفافية تزيد عن 90% لتقليل الحاجة إلى التنظيف والفحص أثناء استخدام القناع الضوئي، مما يُحسّن كفاءة وإنتاجية آلات الطباعة الحجرية EUV. النقش البلازمي وحلقة تركيز الترسيبوفي تصنيع أشباه الموصلات، تستخدم عملية النقش محابس سائلة أو غازية (مثل الغازات المحتوية على الفلور) مؤينة في البلازما لقصف الرقاقة وإزالة المواد غير المرغوب فيها بشكل انتقائي حتى يظل نمط الدائرة المطلوب علىرقاقةالسطح. على النقيض من ذلك، يُشبه ترسيب الأغشية الرقيقة الجانب العكسي للنقش، حيث تُستخدم طريقة ترسيب لتكديس المواد العازلة بين طبقات المعدن لتشكيل غشاء رقيق. ولأن كلتا العمليتين تستخدمان تقنية البلازما، فهما عرضة للتآكل في الغرف والمكونات. لذلك، يجب أن تتمتع المكونات داخل المعدات بمقاومة بلازما جيدة، وتفاعل منخفض مع غازات النقش بالفلور، وموصلية منخفضة. عادةً ما تُصنع مكونات معدات النقش والترسيب التقليدية، مثل حلقات التركيز، من مواد مثل السيليكون أو الكوارتز. ومع ذلك، مع تقدم تصغير الدوائر المتكاملة، يتزايد الطلب على عمليات النقش وأهميتها في تصنيع الدوائر المتكاملة. على المستوى المجهري، يتطلب نقش رقاقة السيليكون الدقيق بلازما عالية الطاقة لتحقيق عرض خطوط أصغر وهياكل أجهزة أكثر تعقيدًا. لذلك، أصبح كربيد السيليكون (SiC) بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) تدريجيًا مادة الطلاء المفضلة لمعدات النقش والترسيب بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة، ونقائه العالي، وتجانسه. حاليًا، تشمل مكونات كربيد السيليكون المُرَكَّبة بترسيب البخار الكيميائي (CVD) في معدات النقش حلقات التركيز، ورؤوس الدش الغازية، والصواني، وحلقات الحواف. أما في معدات الترسيب، فتوجد أغطية غرف، وبطانات غرف، و...ركائز الجرافيت المطلية بـ SIC.

بسبب تفاعله المنخفض وتوصيله لغازات النقش بالكلور والفلور،كربيد السيليكون الترسيب الكيميائي للبخارأصبحت مادة مثالية للمكونات مثل حلقات التركيز في معدات النقش البلازمي.كربيد السيليكون الترسيب الكيميائي للبخارتشمل مكونات معدات النقش حلقات التركيز، ورؤوس دش الغاز، والصواني، وحلقات الحافة، وغيرها. لنأخذ حلقات التركيز كمثال، فهي مكونات رئيسية توضع خارج الرقاقة وعلى اتصال مباشر بها. بتطبيق جهد كهربائي على الحلقة، يتم تركيز البلازما عبر الحلقة على الرقاقة، مما يحسن تجانس العملية. تُصنع حلقات التركيز تقليديًا من السيليكون أو الكوارتز. ومع ذلك، مع تقدم تصغير الدوائر المتكاملة، يزداد الطلب على عمليات النقش وأهميتها في تصنيع الدوائر المتكاملة. تستمر متطلبات طاقة وطاقة النقش البلازمي في الارتفاع، وخاصةً في معدات النقش البلازمي المقترن بالسعة (CCP)، والتي تتطلب طاقة بلازما أعلى. ونتيجة لذلك، يتزايد استخدام حلقات التركيز المصنوعة من مواد كربيد السيليكون.