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集積回路製造の主要装置、例えば炭化ケイ素作業台、ガイドレールなどに使用されます。反射板, セラミック製吸引チャックリソグラフィー機用のアーム、研削ディスク、治具など。

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という欠点があります。シリコンウェハの加工、特に高速研削や研磨の際、研削ディスクの摩耗や熱変形によって、シリコンウェハの平面度や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ハとほぼ同じであるため、高速での研削や研磨が可能です。
● 炭化ケイ素セラミック治具。また、シリコンウェハーの製造時には高温熱処理が必要となり、搬送には炭化ケイ素製の治具がよく用いられます。耐熱性と非破壊性を備えています。表面には、性能向上、ウェハー損傷の軽減、汚染の拡散防止のために、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ができます。
● 炭化ケイ素製ワークテーブル。リソグラフィ装置のワークテーブルを例にとると、ワークテーブルは主に露光動作を完了させる役割を担い、高速かつ大ストロークで、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、重ね合わせ精度33nm、線幅10nmのリソグラフィ装置の場合、ワークテーブルの位置決め精度は10nmに達する必要があり、マスクとシリコンウェ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、マスクのスキャン速度は500nm/s近くになるため、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。

作業台およびマイクロモーションテーブルの概略図（部分断面図）

● 炭化ケイ素セラミック正方形ミラー。リソグラフィ装置などの主要集積回路装置の主要部品は、複雑な形状、複雑な寸法、中空軽量構造を持つため、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、キヤノンなどの主要な国際集積回路装置メーカーは、リソグラフィ装置のコア部品である正方形ミラーの製造に微結晶ガラスやコーディエライトなどの材料を大量に使用し、単純な形状の他の高性能構造部品の製造に炭化ケイ素セラミックを使用しています。しかし、中国建材研究所の専門家は、独自の製造技術を使用して、大型で複雑な形状、非常に軽量で完全に密閉された炭化ケイ素セラミック正方形ミラーや、リソグラフィ装置用のその他の構造的および機能的な光学部品の製造を実現しました。