半導体分野における炭化ケイ素セラミックスの応用

フォトリソグラフィー装置の精密部品に最適な材料

半導体分野では、炭化ケイ素セラミック材料は主にシリコンカーバイドワークテーブル、ガイドレールなどの集積回路製造の主要機器に使用されています。反射板, セラミック吸引チャック、リソグラフィー機械用のアーム、研削ディスク、固定具など。

炭化ケイ素セラミック部品半導体および光学機器向け

● 炭化ケイ素セラミック研削ディスク。鋳鉄や炭素鋼製の研削ディスクは、耐用年数が短く、熱膨張係数が大きいため、シリコンウェーハの加工、特に高速研削・研磨加工においては、研削ディスクの摩耗や熱変形により、シリコンウェーハの平坦性・平行度を確保することが困難になります。炭化ケイ素セラミック製の研削ディスクは、硬度が高く摩耗が少なく、熱膨張係数もシリコンウェーハとほぼ同じであるため、高速研削・研磨が可能です。
● 炭化ケイ素セラミック固定具。さらに、シリコンウェーハの製造には高温熱処理が必要であり、多くの場合、炭化ケイ素固定具を使用して輸送されます。これらは耐熱性と非破壊性に優れています。表面にダイヤモンドライクカーボン（DLC）などのコーティングを施すことで、性能向上、ウェーハの損傷軽減、汚染の拡散防止が可能です。
● シリコンカーバイドワークテーブル。リソグラフィー装置のワークテーブルを例に挙げると、ワークテーブルは主に露光動作を担っており、高速、大ストローク、6自由度のナノレベルの超精密動作が求められます。例えば、解像度100nm、オーバーレイ精度33nm、線幅10nmのリソグラフィー装置の場合、ワークテーブルの位置決め精度は10nmに達し、マスクとシリコンウェーハの同時ステップ速度とスキャン速度はそれぞれ150nm/sと120nm/s、マスクスキャン速度は500nm/s近くに達し、ワークテーブルには非常に高い動作精度と安定性が求められます。

作業台と微動台の模式図（一部断面）

● 炭化ケイ素セラミック角型ミラー。リソグラフィー装置などの重要な集積回路装置のキーコンポーネントは、複雑な形状、複雑な寸法、中空軽量構造を採用しているため、このような炭化ケイ素セラミック部品の製造は困難です。現在、オランダのASML、日本のニコン、キヤノンなど、主流の国際集積回路装置メーカーは、リソグラフィー装置のコアコンポーネントである角型ミラーの製造に微結晶ガラスやコージェライトなどの大量の材料を使用し、その他の高性能構造部品は単純な形状で炭化ケイ素セラミックを使用しています。しかし、中国建築材料研究院の専門家は独自の製造技術を採用し、大型で複雑な形状、軽量、完全密閉型の炭化ケイ素セラミック角型ミラーなどのリソグラフィー装置の構造・機能光学部品の製造を実現しました。