سيراميك كربيد السيليكون: مكونات دقيقة ضرورية لعمليات أشباه الموصلات

تركز تقنية الطباعة الضوئية بشكل أساسي على استخدام الأنظمة البصرية لعرض أنماط الدوائر على رقائق السيليكون. وتؤثر دقة هذه العملية بشكل مباشر على أداء وإنتاجية الدوائر المتكاملة. وباعتبارها من أهم معدات تصنيع الرقائق، تحتوي آلة الطباعة الضوئية على مئات الآلاف من المكونات. ويتطلب كل من المكونات البصرية والمكونات داخل نظام الطباعة الضوئية دقة عالية للغاية لضمان أداء الدوائر ودقتها.سيراميك كربيد السيليكونتم استخدامها فيقطع رقائق الويفروالمرايا المربعة المصنوعة من السيراميك.

قطعة رقائق الويفريقوم حامل الرقاقة في آلة الطباعة الحجرية بحمل الرقاقة وتحريكها أثناء عملية التعريض. ويُعدّ التوافق الدقيق بين الرقاقة والحامل أمرًا بالغ الأهمية لنسخ النمط بدقة على سطح الرقاقة.رقاقة كربيد السيليكونتُعرف الظروف بخفة وزنها، وثبات أبعادها العالي، ومعامل التمدد الحراري المنخفض، مما يقلل من أحمال القصور الذاتي ويحسن كفاءة الحركة ودقة تحديد المواقع والاستقرار.

المرآة المربعة الخزفية: في آلة الطباعة الحجرية، يُعدّ تزامن الحركة بين حامل الرقاقة ومنصة القناع أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر بشكل مباشر على دقة الطباعة الحجرية وإنتاجيتها. يُعتبر العاكس المربع عنصرًا أساسيًا في نظام قياس التغذية الراجعة لتحديد موضع حامل الرقاقة، وتتطلب متطلبات المواد الخاصة به خفة الوزن ودقة عالية. على الرغم من أن سيراميك كربيد السيليكون يتمتع بخصائص مثالية من حيث خفة الوزن، إلا أن تصنيع مثل هذه المكونات يُمثل تحديًا. حاليًا، تستخدم الشركات العالمية الرائدة في تصنيع معدات الدوائر المتكاملة موادًا مثل السيليكا المنصهرة والكوردييريت. مع ذلك، ومع التقدم التكنولوجي، تمكن الخبراء الصينيون من تصنيع مرايا مربعة خزفية من كربيد السيليكون كبيرة الحجم، ذات أشكال معقدة، وخفيفة الوزن للغاية، ومغلقة بالكامل، بالإضافة إلى مكونات بصرية وظيفية أخرى لآلات الطباعة الحجرية الضوئية. يقوم القناع الضوئي، المعروف أيضًا بالفتحة، بنقل الضوء من خلاله لتشكيل نمط على المادة الحساسة للضوء. ولكن، عندما يُسلط ضوء الأشعة فوق البنفسجية الشديدة على القناع، فإنه يُصدر حرارة، مما يرفع درجة حرارته إلى ما بين 600 و1000 درجة مئوية، وهو ما قد يُسبب تلفًا حراريًا. لذا، عادةً ما تُرسّب طبقة من أغشية كربيد السيليكون على قناع الطباعة الضوئية. وتقدم العديد من الشركات الأجنبية، مثل ASML، أغشية ذات نفاذية تزيد عن 90% لتقليل عمليات التنظيف والفحص أثناء استخدام قناع الطباعة الضوئية، وتحسين كفاءة آلات الطباعة الضوئية بتقنية الأشعة فوق البنفسجية القصوى وزيادة إنتاجيتها.

الحفر بالبلازماوتتمثل الوظيفة الرئيسية لأقنعة الترسيب الضوئية، والمعروفة أيضًا باسم الأقنعة المتقاطعة، في تمرير الضوء عبر القناع وتشكيل نمط على المادة الحساسة للضوء. ومع ذلك، عندما يتعرض القناع الضوئي لأشعة فوق بنفسجية شديدة (EUV)، فإنه يُصدر حرارة، مما يرفع درجة حرارته إلى ما بين 600 و1000 درجة مئوية، وهو ما قد يُسبب تلفًا حراريًا. لذلك، عادةً ما يتم ترسيب طبقة من كربيد السيليكون (SiC) على القناع الضوئي للتخفيف من هذه المشكلة. في الوقت الحاضر، بدأت العديد من الشركات الأجنبية، مثل ASML، في توفير أغشية ذات شفافية تزيد عن 90% لتقليل الحاجة إلى التنظيف والفحص أثناء استخدام القناع الضوئي، وبالتالي تحسين كفاءة آلات الطباعة الحجرية بتقنية EUV وزيادة إنتاجيتها.حلقة تركيز الترسيبفي صناعة أشباه الموصلات، تستخدم عملية الحفر مواد حفر سائلة أو غازية (مثل الغازات المحتوية على الفلور) مؤينة إلى بلازما لقصف الرقاقة وإزالة المواد غير المرغوب فيها بشكل انتقائي حتى يبقى نمط الدائرة المطلوب على الرقاقة.رقاقةعلى النقيض من ذلك، يُشبه ترسيب الأغشية الرقيقة الجانب العكسي للحفر، حيث تُستخدم طريقة الترسيب لتكديس المواد العازلة بين طبقات المعدن لتشكيل غشاء رقيق. ونظرًا لأن كلتا العمليتين تستخدمان تقنية البلازما، فإنهما عرضة للتأثيرات التآكلية على الحجرات والمكونات. لذلك، يجب أن تتمتع المكونات داخل الجهاز بمقاومة جيدة للبلازما، وتفاعل منخفض مع غازات حفر الفلور، وموصلية منخفضة. عادةً ما تُصنع مكونات معدات الحفر والترسيب التقليدية، مثل حلقات التركيز، من مواد مثل السيليكون أو الكوارتز. ومع ذلك، مع تقدم تصغير الدوائر المتكاملة، يتزايد الطلب على عمليات الحفر وأهميتها في تصنيع الدوائر المتكاملة. على المستوى المجهري، يتطلب حفر رقائق السيليكون بدقة استخدام بلازما عالية الطاقة لتحقيق عرض خطوط أصغر وهياكل أجهزة أكثر تعقيدًا. لذلك، أصبح كربيد السيليكون (SiC) المُرسب بالترسيب الكيميائي للبخار (CVD) تدريجيًا مادة الطلاء المفضلة لمعدات الحفر والترسيب نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة، ونقائه العالي، وتجانسه. تتضمن مكونات كربيد السيليكون المصنعة بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) في معدات الحفر حاليًا حلقات التركيز، ورؤوس رش الغاز، والصواني، وحلقات الحواف. أما في معدات الترسيب، فتوجد أغطية الحجرات، وبطانات الحجرات، وركائز الجرافيت المطلية بـ SIC.

نظراً لانخفاض تفاعليته وتوصيله لغازات الحفر الكلورية والفلورية،كربيد السيليكون المترسب كيميائياً من البخارأصبحت مادة مثالية لمكونات مثل حلقات التركيز في معدات الحفر بالبلازما.كربيد السيليكون المترسب كيميائياً من البخارتشمل مكونات معدات الحفر حلقات التركيز، ورؤوس رش الغاز، والصواني، وحلقات الحواف، وغيرها. تُعد حلقات التركيز، على سبيل المثال، مكونات أساسية توضع خارج الرقاقة وتلامسها مباشرةً. عند تطبيق جهد كهربائي على الحلقة، يتم تركيز البلازما من خلالها على الرقاقة، مما يُحسّن من تجانس العملية. تقليديًا، تُصنع حلقات التركيز من السيليكون أو الكوارتز. مع ذلك، ومع تطور تصغير الدوائر المتكاملة، يتزايد الطلب على عمليات الحفر وأهميتها في تصنيعها. وتستمر متطلبات طاقة الحفر بالبلازما في الارتفاع، لا سيما في معدات الحفر بالبلازما المقترنة سعويًا (CCP)، التي تتطلب طاقة بلازما أعلى. ونتيجةً لذلك، يتزايد استخدام حلقات التركيز المصنوعة من مواد كربيد السيليكون.