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炭化ケイ素セラミックス SiC
炭化ケイ素

炭化ケイ素セラミックス SiC

主な特徴: 高温強度、高い耐薬品性、優れた熱伝導性。

主な用途:耐食部品、シール部品、耐高温部品、ガイドレール、角梁。

炭化ケイ素(SiC)は、強い共有結合を持つ人工鉱物で、アルミナや窒化ケイ素を超える硬度を有します。特に炭化ケイ素セラミックスは、耐摩耗性に優れた材料で、高温下でも強度を維持し、優れた耐食性を発揮します。

    炭化ケイ素セラミックスは、常温で高強度、高硬度、高弾性率などの優れた機械的特性、高熱伝導率、低熱膨張係数、良好な比剛性、光学加工特性などの優れた高温安定性を備えており、特にフォトリソグラフィー装置などの集積回路装置の精密セラミック構造部品の製造に適しています。フォトリソグラフィー装置の精密移動ワークテーブル、スケルトン、吸盤、水冷プレートや精密測定ミラー、グレーティングなどのセラミック構造部品に使用される、Fountylの新素材は、長年の技術研究を経て、大型、薄肉、中空などの複雑な構造の炭化ケイ素構造部品の精密加工と製造の問題を解決し、この種の精密炭化ケイ素構造部品の製造技術の技術的ボトルネックを突破しました。集積回路製造装置に使用される重要な構造部品の国産化を大幅に促進しました。


    ● 炭化ケイ素セラミックスには、主に常圧焼結炭化ケイ素(SSiC)、反応焼結炭化ケイ素(RBSC)、化学蒸着炭化ケイ素(CVD-SiC)が含まれます。

    ● 炭化ケイ素は、超硬度、耐摩耗性、高熱伝導性、機械的強度、低熱膨張係数、優れた熱安定性、低密度、高比剛性、非磁性など、さまざまな優れた特性を備えています。

    ● 現在、炭化ケイ素セラミックスは、炭化ケイ素セラミック反射板やIC集積回路製造用のハイエンド機器のセラミック部品、熱交換器、極限条件下での防弾材料など、航空、宇宙、原子力産業などさまざまな産業に応用されています。


    集積回路製造のキーテクノロジーと設備には、主にリソグラフィー技術とリソグラフィー装置、薄膜成長技術と装置、化学機械研磨技術と装置、高密度後処理技術と装置などがあり、いずれも高効率、高精度、高安定性を備えたモーションコントロール技術と駆動技術を駆使しており、構造部品の精度と構造材料の性能に対して極めて高い要求が求められています。リソグラフィー機のワークピーステーブルを例に挙げると、ワークピース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の実現が求められます。


    集積回路製造装置用精密セラミック構造部品の特徴:

    ① 軽量:運動慣性を減らし、モーター負荷を軽減し、運動効率、位置決め精度、安定性を向上させるために、構造部品は一般的に軽量構造設計を採用しており、軽量率は60~80%、最大90%です。

    ② 高い形状位置精度:高精度な移動と位置決めを実現するために、構造部品には非常に高い形状と位置精度が求められ、平面度、平行度、垂直度は1μm未満、形状と位置精度は5μm未満が求められます。

    ③ 高い寸法安定性:高精度な動作と位置決めを実現するために、構造部品には極めて高い寸法安定性が求められ、歪みが生じず、熱伝導率が高く、熱膨張係数が低く、大きな寸法変形が生じにくいことが必要です。

    ④ クリーンで無公害。構造部品には、摩擦係数が極めて低く、運動時の運動エネルギー損失が小さく、研削粒子による汚染がないことが求められます。シリコンカーバイド材料は、弾性率、熱伝導率、熱膨張係数が非常に高く、曲げ応力変形や熱歪みが生じにくく、研磨性に優れ、優れた鏡面に加工できます。そのため、シリコンカーバイドをフォトリソグラフィー装置などの集積回路の主要機器の精密構造材料として使用することは大きな利点があります。シリコンカーバイドは、化学的安定性、機械的強度、熱伝導率、熱膨張係数のいずれも優れており、高温、高圧、腐食、放射線などの極限環境にも適用できます。

    炭化ケイ素は、化学的安定性、機械的強度、熱伝導率、熱膨張係数が優れているなどの利点があり、高温、高圧、腐食、放射線などの極限環境にも適用できます。

    集積回路の主要機器では、構成材料に軽量、高強度、高熱伝導率、低熱膨張率といった特性を備え、緻密で均一で欠陥がないことが求められます。機器の超精密な動作と制御を確保するため、部品には極めて高い寸法精度と寸法安定性が求められます。炭化ケイ素セラミックスは、高い弾性率と比剛性を有し、変形しにくく、高熱伝導率と低熱膨張率、高い熱安定性を兼ね備えているため、優れた構造材料となっています。現在、集積回路製造の主要機器において、炭化ケイ素加工台、ガイドレール、リフレクター、セラミックチャック、セラミックエンドエフェクターなど、幅広い用途に使用されています。

    Fountyl は、大型、中空薄壁、複雑な構造、精密シリコンカーバイド構造部品製造技術を備えた集積回路製造の主要設備の代表として、シリコンカーバイド真空チャック、ガイドレール、リフレクター、作業テーブル、およびフォトリソグラフィー機用の一連の精密シリコンカーバイド構造部品などのフォトリソグラフィー機に対応できます。

    プロパティ ファウンティル
    密度(g/cm3) 2.98-3.02
    ヤング率(GPa) 368
    曲げ強度(MPa) 334
    ワイブル 8.35
    熱膨張係数(×10-6/℃) 100℃ 2.8×10-6
    400℃ 3.6×10-6
    800℃ 4.2×10-6
    1000℃ 4.6×10-6
    熱伝導率(W/m·k) (20 ºC) 160-180
    ポアソン比 0.187
    せん断弾性率(GPa) 155