半導体装置においてNEXCERAがZerodurに取って代わる理由

近年、半導体装置メーカーの間でNEXCERAへの関心が高まっており、多くのケースで従来Zerodur製だった部品の代替として使用されています。その理由は熱膨張係数だけではないと考えています。なぜなら、両材料ともすでにゼロに近いCTE値を有しているからです。 Zerodur. We believe the reason goes beyond just the coefficient of thermal expansion—since both materials already have CTE values that are close to zero.

真の違いは、これらの材料が動的条件下でどのように性能を発揮するかにあります。

NEXCERAは、Krosaki Harima Corporationが開発した多結晶セラミックスであり、一方、 SCHOTT AGのZerodurはガラスセラミックスです。この構造の違いが剛性と振動特性に直接影響します。

半導体用途において、Zerodurは静的光学系には優れた材料です。しかし、高速運動系では、その比剛性が比較的低いため、微小振動が発生し、整定時間の長期化や効率低下を招く可能性があります。対照的に、NEXCERAはZerodurの 1.5倍以上 の剛性を、同等のCTEを維持しながら提供します。

これが、半導体装置メーカーがNEXCERAに注目する主な理由です。とはいえ、これはZerodurが時代遅れになったことを意味するわけではなく、単に性能要件が高速・高ダイナミクスシステムへと移行していることを反映しています。

主要性能比較表

半導体デバイスにおいてNEXCERAがZerodurの代替としてますます使用されている理由をより深く理解していただくために、以下の表に両材料の主要特性を比較しています。

もちろん、多くの半導体デバイスは依然としてZerodurを好ましい材料として使用しています。材料選定は決して「高ければ良い」や「性能が高ければ良い」というものではなく、ニーズ、コスト、リスクに基づいた選択が必要です。

コストと加工効率の比較

実際の加工とコストの面では、Zerodurは比較的加工が容易です。原材料費は高いものの、SCHOTT AGによる長年の開発により製造プロセスは確立されています。

対照的に、NEXCERAは大幅に高価であり、Krosaki Harima Corporationによる生産のため供給が比較的限られています。この材料を採用するには、検証、寿命試験、システムレベルの調整に追加の労力が必要となることがよくあります。

しかし、私の見解では、動的性能と精度が重要なハイエンド半導体アプリケーションでは、これらの追加コストと労力は性能向上によって正当化され得ます。

これは特に次世代装置に当てはまり、より高速な応答、振動の低減、高い位置決め精度が、スループットとプロセス安定性の向上に直接結びつきます。

最終的に、材料選定は方程式の一部に過ぎず、これらの材料を高精度部品に加工する能力も同様に重要です。

当社は、NEXCERAやZerodurを含む超低膨張材料の精密加工において豊富な経験を有し、半導体、光学、先端工学アプリケーションのお客様を支援しています。

材料の専門知識と高度な加工能力を組み合わせることで、材料特性を実際の性能に変換するお手伝いをします。