گرانیت به دلیل خواص مکانیکی عالی، پایداری حرارتی و ضریب انبساط حرارتی پایین، ماده‌ای رایج در صنعت نیمه‌رساناها بوده است. با این حال، با افزایش روزافزون تقاضا برای دقت و بهره‌وری بالاتر، مواد جایگزین به عنوان گزینه‌های مناسبی برای ساخت قطعات تجهیزات نیمه‌رسانا ظهور کرده‌اند. در این مقاله، برخی از مواد جایگزین برای قطعات گرانیتی در تجهیزات نیمه‌رسانا را بررسی کرده و مزایا و معایب آنها را مقایسه خواهیم کرد.
مواد جایگزین برای قطعات گرانیتی
۱. مواد شیشه-سرامیک
مواد شیشه-سرامیک، مانند Zerodur و Cervit، به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایین خود که نزدیک به سیلیکون است، کاربرد گسترده‌ای در صنعت نیمه‌رساناها پیدا کرده‌اند. در نتیجه، این مواد می‌توانند پایداری حرارتی بهتر و دقت بیشتری را در فرآیند ساخت نیمه‌رساناها فراهم کنند. Zerodur، به ویژه، از درجه همگنی و پایداری بالایی برخوردار است و آن را برای ساخت تجهیزات لیتوگرافی مناسب می‌سازد.
مزایا:
- ضریب انبساط حرارتی پایین
- دقت و پایداری بالا
- مناسب برای کاربردهای با دمای بالا
معایب:
- هزینه بالاتر در مقایسه با گرانیت
- نسبتاً شکننده، ممکن است در ماشینکاری و جابجایی چالش‌هایی ایجاد کند
۲. سرامیک
مواد سرامیکی مانند اکسید آلومینیوم (Al2O3)، کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید سیلیکون (Si3N4) دارای خواص مکانیکی عالی، مقاومت در برابر دمای بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین هستند. این خواص، سرامیک‌ها را برای قطعات تجهیزات نیمه‌هادی که نیاز به پایداری حرارتی و دقت بالا دارند، مانند مراحل ویفر و چاک‌ها، ایده‌آل می‌کند.
مزایا:
- پایداری حرارتی و استحکام بالا
- ضریب انبساط حرارتی پایین
- مقاومت سایشی بالا و بی‌اثر بودن شیمیایی
معایب:
- می‌تواند شکننده و مستعد ترک خوردن باشد، به خصوص در هنگام ماشینکاری و جابجایی
- ماشینکاری و صیقل دادن سرامیک‌ها می‌تواند چالش برانگیز و زمان‌بر باشد.
۳. فلزات
مواد پایه فلزی، مانند فولاد ضد زنگ و تیتانیوم، به دلیل قابلیت ماشینکاری عالی و استحکام بالا، برای برخی از قطعات تجهیزات نیمه‌هادی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. آنها معمولاً در کاربردهایی که پایداری حرارتی بالا مورد نیاز نیست، مانند قطعات محفظه، کوپلینگ‌ها و تغذیه‌کننده‌ها، استفاده می‌شوند.
مزایا:
- قابلیت ماشینکاری و جوشکاری خوب
- استحکام و شکل‌پذیری بالا
- هزینه پایین در مقایسه با برخی از مواد جایگزین
معایب:
- ضریب انبساط حرارتی بالا
- به دلیل مشکلات انبساط حرارتی برای کاربردهای با دمای بالا مناسب نیست
- مستعد خوردگی و آلودگی
نتیجه‌گیری:
به طور خلاصه، در حالی که گرانیت یک انتخاب محبوب برای قطعات تجهیزات نیمه‌هادی بوده است، مواد جایگزین نیز ظهور کرده‌اند که هر کدام مزایا و معایب منحصر به فردی دارند. مواد شیشه-سرامیک بسیار دقیق و پایدار هستند اما می‌توانند شکننده باشند. سرامیک‌ها قوی هستند و پایداری حرارتی عالی دارند اما می‌توانند شکننده نیز باشند و ساخت آنها را چالش برانگیزتر می‌کنند. فلزات ارزان، قابل ماشینکاری و شکل‌پذیر هستند، اما ضریب انبساط حرارتی بالاتری دارند و مستعد خوردگی و آلودگی هستند. هنگام انتخاب مواد برای تجهیزات نیمه‌هادی، در نظر گرفتن الزامات خاص کاربرد و انتخاب موادی که هزینه، عملکرد و قابلیت اطمینان را متعادل می‌کنند، بسیار مهم است.
زمان ارسال: ۱۹ مارس ۲۰۲۴