Anwendung von Siliziumkarbidkeramiken im Halbleiterbereich

Das bevorzugte Material für Präzisionsteile von Fotolithografiemaschinen

Im HalbleiterbereichSiliziumkarbidkeramikMaterialien werden hauptsächlich in Schlüsselgeräten für die Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet, wie z. B. Siliziumkarbid-Arbeitstische, Führungsschienen,Reflektoren, Keramik-Saugfutter, Arme, Schleifscheiben, Vorrichtungen usw. für Lithografiemaschinen.

Siliziumkarbid-Keramikteilefür Halbleiter- und optische Geräte

● Schleifscheibe aus Siliziumkarbidkeramik. Eine Schleifscheibe aus Gusseisen oder Kohlenstoffstahl hat eine kurze Lebensdauer und einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei der Bearbeitung von Siliziumwafern, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschleifen oder -polieren, erschweren Verschleiß und thermische Verformung der Schleifscheibe die Ebenheit und Parallelität der Siliziumwafer. Schleifscheiben aus Siliziumkarbidkeramik zeichnen sich durch hohe Härte und geringen Verschleiß aus. Ihr Wärmeausdehnungskoeffizient entspricht im Wesentlichen dem von Siliziumwafern und ermöglicht daher Hochgeschwindigkeitsschleifen und -polieren.
● Vorrichtung aus Siliziumkarbidkeramik. Bei der Herstellung von Siliziumwafern müssen diese zudem einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung unterzogen werden und werden häufig in Vorrichtungen aus Siliziumkarbid transportiert. Diese sind hitzebeständig und zerstörungsfrei. Diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) und andere Beschichtungen können auf die Oberfläche aufgetragen werden, um die Leistung zu verbessern, Waferschäden zu verringern und die Ausbreitung von Verunreinigungen zu verhindern.
● Siliziumkarbid-Arbeitstisch. Am Beispiel des Arbeitstisches einer Lithografiemaschine ist dieser hauptsächlich für die Belichtungsbewegung verantwortlich. Diese erfordert eine schnelle, weithubige und hochpräzise Bewegung mit sechs Freiheitsgraden im Nanometerbereich. Beispielsweise muss bei einer Lithografiemaschine mit einer Auflösung von 100 nm, einer Overlay-Genauigkeit von 33 nm und einer Linienbreite von 10 nm die Positioniergenauigkeit des Arbeitstisches 10 nm erreichen. Die simultane Schritt- und Scangeschwindigkeit von Maske und Siliziumwafer beträgt 150 nm/s bzw. 120 nm/s, und die Scangeschwindigkeit der Maske liegt bei knapp 500 nm/s. Der Arbeitstisch muss daher eine sehr hohe Bewegungsgenauigkeit und -stabilität aufweisen.

Schematische Darstellung des Arbeitstisches und des Mikrobewegungstisches (Teilschnitt)

● Quadratischer Spiegel aus Siliziumkarbidkeramik. Schlüsselkomponenten in wichtigen integrierten Schaltkreisgeräten wie Lithografiegeräten haben komplexe Formen, komplexe Abmessungen und hohle, leichte Strukturen, was die Herstellung solcher Siliziumkarbidkeramikkomponenten erschwert. Derzeit verwenden große internationale Hersteller integrierter Schaltkreisgeräte wie ASML in den Niederlanden sowie NIKON und CANON in Japan große Mengen an Materialien wie mikrokristallinem Glas und Cordierit, um quadratische Spiegel, die Kernkomponenten von Lithografiegeräten, herzustellen. Sie verwenden Siliziumkarbidkeramik zur Herstellung anderer hochleistungsfähiger Strukturkomponenten mit einfachen Formen. Experten des China Building Materials Research Institute haben jedoch eine proprietäre Herstellungstechnologie verwendet, um große, komplex geformte, sehr leichte, vollständig geschlossene quadratische Spiegel aus Siliziumkarbidkeramik und andere strukturelle und funktionelle optische Komponenten für Lithografiegeräte herzustellen.