Ứng dụng gốm silicon carbide trong lĩnh vực bán dẫn

Vật liệu được ưa chuộng cho các bộ phận chính xác của máy quang khắc.

Trong lĩnh vực bán dẫn,gốm cacbua silicCác vật liệu này chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị quan trọng cho sản xuất mạch tích hợp, chẳng hạn như bàn làm việc bằng silicon carbide, thanh dẫn hướng,gương phản xạ, mâm cặp hút bằng gốmCác loại tay đỡ, đĩa mài, đồ gá, v.v. dành cho máy in thạch bản.

các bộ phận gốm cacbua silicdành cho thiết bị bán dẫn và quang học

● Đĩa mài gốm cacbua silic. Nếu đĩa mài được làm bằng gang hoặc thép cacbon, tuổi thọ của nó ngắn và hệ số giãn nở nhiệt lớn. Trong quá trình gia công tấm silicon, đặc biệt là trong quá trình mài hoặc đánh bóng tốc độ cao, sự mài mòn và biến dạng nhiệt của đĩa mài khiến việc đảm bảo độ phẳng và song song của tấm silicon trở nên khó khăn. Đĩa mài làm bằng gốm cacbua silic có độ cứng cao và độ mài mòn thấp, hệ số giãn nở nhiệt về cơ bản giống với tấm silicon, do đó có thể được mài và đánh bóng ở tốc độ cao.
● Giá đỡ bằng gốm silicon carbide. Ngoài ra, khi sản xuất tấm silicon, chúng cần trải qua quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao và thường được vận chuyển bằng các giá đỡ silicon carbide. Chúng có khả năng chịu nhiệt và không bị hư hại. Lớp phủ carbon giống kim cương (DLC) và các lớp phủ khác có thể được phủ lên bề mặt để tăng cường hiệu suất, giảm thiểu hư hại tấm wafer và ngăn ngừa sự lây lan của chất gây ô nhiễm.
● Bàn làm việc bằng silicon carbide. Lấy bàn làm việc trong máy khắc quang học làm ví dụ, bàn làm việc chủ yếu chịu trách nhiệm hoàn thành chuyển động phơi sáng, đòi hỏi tốc độ cao, hành trình lớn, chuyển động siêu chính xác ở cấp độ nano với sáu bậc tự do. Ví dụ, đối với máy khắc quang học có độ phân giải 100nm, độ chính xác chồng phủ 33nm và chiều rộng đường kẻ 10nm, độ chính xác định vị của bàn làm việc cần đạt 10nm, tốc độ bước và quét đồng thời của mặt nạ và tấm silicon lần lượt là 150nm/s và 120nm/s, và tốc độ quét mặt nạ gần 500nm/s, do đó bàn làm việc cần có độ chính xác và ổn định chuyển động rất cao.

Sơ đồ cấu tạo bàn làm việc và bàn chuyển động vi mô (một phần mặt cắt)

● Gương vuông gốm cacbua silic. Các linh kiện quan trọng trong các thiết bị mạch tích hợp trọng yếu như máy khắc quang học có hình dạng phức tạp, kích thước phức tạp và cấu trúc rỗng nhẹ, khiến việc chế tạo các linh kiện gốm cacbua silic như vậy trở nên khó khăn. Hiện nay, các nhà sản xuất thiết bị mạch tích hợp hàng đầu quốc tế, như ASML ở Hà Lan, NIKON và CANON ở Nhật Bản, sử dụng một lượng lớn vật liệu như thủy tinh vi tinh thể và cordierit để chế tạo gương vuông, các linh kiện cốt lõi của máy khắc quang học, và sử dụng gốm cacbua silic để chế tạo các linh kiện cấu trúc hiệu suất cao khác có hình dạng đơn giản. Tuy nhiên, các chuyên gia từ Viện Nghiên cứu Vật liệu Xây dựng Trung Quốc đã sử dụng công nghệ chế tạo độc quyền để đạt được việc chế tạo gương vuông gốm cacbua silic kích thước lớn, hình dạng phức tạp, trọng lượng siêu nhẹ, hoàn toàn khép kín và các linh kiện quang học cấu trúc và chức năng khác cho máy khắc quang học.