יישום של קרמיקה מסיליקון קרביד בתחום המוליכים למחצה

החומר המועדף לחלקים מדויקים של מכונות פוטוליתוגרפיה

בתחום המוליכים למחצה,סיליקון קרביד קרמיחומרים משמשים בעיקר בציוד מפתח לייצור מעגלים משולבים, כגון שולחן עבודה מסיליקון קרביד, מסילות מדריך,מחזירי אור, צ'אק יניקה קרמי, זרועות, דיסקיות השחזה, מתקני ריתוך וכו' עבור מכונות ליתוגרפיה.

חלקי קרמיקה מסיליקון קרבידעבור ציוד מוליכים למחצה ואופטי

● דיסק השחזה קרמי מסיליקון קרביד. אם דיסק השחזה עשוי מברזל יצוק או פלדת פחמן, חיי השירות שלו קצרים ומקדם ההתפשטות התרמית שלו גדול. במהלך עיבוד פרוסות סיליקון, במיוחד במהלך השחזה או ליטוש במהירות גבוהה, הבלאי והעיוות התרמי של דיסק השחזה מקשים על הבטחת השטיחות והמקבילות של פרוסות הסיליקון. לדיסק השחזה העשוי מסיליקון קרביד קרמי יש קשיות גבוהה ובלאי נמוך, ומקדם ההתפשטות התרמית זהה בעצם לזה של פרוסות סיליקון, כך שניתן ללטש וללטש אותו במהירות גבוהה.
● מתקן קרמי מסיליקון קרביד. בנוסף, כאשר פרוסות סיליקון מיוצרות, הן צריכות לעבור טיפול בחום בטמפרטורה גבוהה ולעתים קרובות מועברות באמצעות מתקן סיליקון קרביד. הן עמידות בחום ואינן הרסניות. ניתן למרוח 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 לדוגמה את שולחן העבודה במכונת הליתוגרפיה, שולחן העבודה אחראי בעיקר על השלמת תנועת החשיפה, הדורשת תנועה ננו-מדויקת במיוחד במהירות גבוהה, משיכת תנועה גדולה, ושש דרגות חופש. לדוגמה, עבור מכונת ליתוגרפיה עם רזולוציה של 100 ננומטר, דיוק שכבה של 33 ננומטר ורוחב קו של 10 ננומטר, דיוק המיקום של שולחן העבודה נדרש להגיע ל-10 ננומטר, מהירויות הצעד והסריקה הסימולטניות של המסכה-פרוסת הסיליקון הן 150 ננומטר/שנייה ו-120 ננומטר/שנייה בהתאמה, ומהירות סריקת המסכה קרובה ל-500 ננומטר/שנייה, ושולחן העבודה נדרש להיות בעל דיוק תנועה ויציבות גבוהים מאוד.

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

● מראה מרובעת מקרמיקה מסיליקון קרביד. רכיבים מרכזיים בציוד מעגלים משולבים מרכזי, כגון מכונות ליתוגרפיה, הם בעלי צורות מורכבות, ממדים מורכבים ומבנים חלולים וקלים, מה שמקשה על הכנת רכיבים קרמיים כאלה מסיליקון קרביד. כיום, יצרני ציוד מעגלים משולבים בינלאומיים מרכזיים, כגון ASML בהולנד, NIKON ו-CANON ביפן, משתמשים בכמות גדולה של חומרים כגון זכוכית מיקרו-קריסטלית וקורדריט כדי להכין מראות מרובעות, המרכיבים המרכזיים של מכונות ליתוגרפיה, ומשתמשים בקרמיקה מסיליקון קרביד כדי להכין רכיבים מבניים אחרים בעלי ביצועים גבוהים וצורות פשוטות. עם זאת, מומחים ממכון המחקר לחומרי בניין של סין השתמשו בטכנולוגיית הכנה קניינית כדי להשיג הכנת מראות מרובעות מקרמיקה מסיליקון קרביד גדולות בגודלן, בעלות צורה מורכבת, קלות משקל במיוחד, סגורות לחלוטין ורכיבים אופטיים מבניים ופונקציונליים אחרים עבור מכונות ליתוגרפיה.