การประยุกต์ใช้เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ในสาขาเซมิคอนดักเตอร์

วัสดุที่ต้องการสำหรับชิ้นส่วนความแม่นยำของเครื่องจักรโฟโตลิโทกราฟี

ในสาขาเซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์เซรามิกวัสดุส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์สำคัญสำหรับการผลิตวงจรรวม เช่น โต๊ะทำงานซิลิกอนคาร์ไบด์ รางนำทางแผ่นสะท้อนแสง, หัวดูดเซรามิก, แขน, จานเจียร, อุปกรณ์ติดตั้ง ฯลฯ สำหรับเครื่องพิมพ์หิน

ชิ้นส่วนเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์สำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และออปติก

● แผ่นเจียรเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ หากแผ่นเจียรทำจากเหล็กหล่อหรือเหล็กกล้าคาร์บอน อายุการใช้งานจะสั้นและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนจะสูง ในระหว่างการประมวลผลเวเฟอร์ซิลิกอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการเจียรหรือขัดด้วยความเร็วสูง การสึกหรอและการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของแผ่นเจียรทำให้ยากต่อการรับประกันความเรียบและความขนานของเวเฟอร์ซิลิกอน แผ่นเจียรที่ทำจากเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์มีความแข็งสูงและการสึกหรอต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับของเวเฟอร์ซิลิกอน ดังนั้นจึงสามารถเจียรและขัดด้วยความเร็วสูงได้
● อุปกรณ์เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ นอกจากนี้ เมื่อผลิตเวเฟอร์ซิลิกอน จะต้องผ่านการอบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูง และมักจะขนส่งโดยใช้อุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ อุปกรณ์เหล่านี้ทนความร้อนและไม่ทำลายพื้นผิว สามารถใช้คาร์บอนคล้ายเพชร (DLC) และสารเคลือบอื่นๆ บนพื้นผิวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ลดความเสียหายของเวเฟอร์ และป้องกันการแพร่กระจายของสิ่งปนเปื้อน
● โต๊ะทำงานซิลิกอนคาร์ไบด์ หากใช้โต๊ะทำงานในเครื่องพิมพ์หินเป็นตัวอย่าง โต๊ะทำงานมีหน้าที่หลักในการทำให้การเคลื่อนที่ของแสงเสร็จสมบูรณ์ ซึ่งต้องใช้การเคลื่อนไหวที่มีความแม่นยำสูงระดับนาโนที่มีความเร็วสูง ระยะชักสูง 6 องศาอิสระ ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องพิมพ์หินที่มีความละเอียด 100 นาโนเมตร ความแม่นยำของการซ้อนทับ 33 นาโนเมตร และความกว้างของเส้น 10 นาโนเมตร ความแม่นยำในการวางตำแหน่งโต๊ะทำงานจะต้องถึง 10 นาโนเมตร ความเร็วในการก้าวและการสแกนพร้อมกันของมาสก์-เวเฟอร์ซิลิกอนคือ 150 นาโนเมตร/วินาทีและ 120 นาโนเมตร/วินาที ตามลำดับ และความเร็วในการสแกนมาสก์จะใกล้เคียง 500 นาโนเมตร/วินาที และโต๊ะทำงานจะต้องมีความแม่นยำและความเสถียรในการเคลื่อนที่สูงมาก

แผนผังของโต๊ะทำงานและโต๊ะเคลื่อนที่แบบไมโคร (ส่วนบางส่วน)

● กระจกสี่เหลี่ยมเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ ส่วนประกอบหลักในอุปกรณ์วงจรรวมหลัก เช่น เครื่องตัดหิน มีรูปร่างที่ซับซ้อน มิติที่ซับซ้อน และโครงสร้างกลวงน้ำหนักเบา ทำให้ยากต่อการเตรียมส่วนประกอบเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ดังกล่าว ปัจจุบัน ผู้ผลิตอุปกรณ์วงจรรวมหลักระดับนานาชาติ เช่น ASML ในเนเธอร์แลนด์ NIKON และ CANON ในญี่ปุ่น ใช้วัสดุจำนวนมาก เช่น กระจกไมโครคริสตัลลีนและคอร์เดียไรต์ในการเตรียมกระจกสี่เหลี่ยม ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องตัดหิน และใช้เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ในการเตรียมส่วนประกอบโครงสร้างประสิทธิภาพสูงอื่นๆ ที่มีรูปร่างเรียบง่าย อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันวิจัยวัสดุก่อสร้างของจีนได้ใช้เทคโนโลยีการเตรียมที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะเพื่อเตรียมกระจกสี่เหลี่ยมเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาดใหญ่ รูปร่างซับซ้อน น้ำหนักเบามาก ปิดสนิท และส่วนประกอบออปติกโครงสร้างและฟังก์ชันอื่นๆ สำหรับเครื่องตัดหิน