Seramik SiC: Bahan yang sangat diperlukan untuk Komponen Ketepatan Tinggi dalam Pembuatan Semikonduktor

SiC mempunyai gabungan unik sifat yang diingini, termasuk ketumpatan tinggi, kekonduksian terma yang tinggi, kekuatan lenturan yang tinggi, modulus keanjalan yang tinggi, rintangan kakisan yang kuat, dan kestabilan suhu tinggi yang sangat baik. Ketahanannya terhadap ubah bentuk tegasan lentur dan terikan terma menjadikannya sangat sesuai untuk persekitaran suhu yang keras, menghakis dan ultra-tinggi yang ditemui dalam proses pembuatan kritikal seperti epitaksi wafer dan etsa. Akibatnya, SiC telah menemui aplikasi yang meluas dalam pelbagai peringkat pembuatan semikonduktor, termasuk pengisaran dan penggilap, pemprosesan haba (penyepuhlindapan, pengoksidaan, resapan), litografi, pemendapan, etsa dan implantasi ion.

1. Mengisar dan Menggilap: SiC Pengisar Susceptors

Selepas penghirisan jongkong, wafer sering mempamerkan tepi tajam, burr, serpihan, retakan mikro dan ketidaksempurnaan lain. Untuk mengelakkan kecacatan ini daripada menjejaskan kekuatan wafer, kualiti permukaan, dan langkah pemprosesan seterusnya, proses pengisaran digunakan. Pengisaran melicinkan tepi wafer, mengurangkan variasi ketebalan, meningkatkan keselarian permukaan, dan menghilangkan kerosakan yang disebabkan oleh proses penghirisan. Pengisaran dua belah menggunakan plat pengisar ialah kaedah yang paling biasa, dengan kemajuan berterusan dalam bahan plat, tekanan pengisaran, dan kelajuan putaran sentiasa meningkatkan kualiti wafer.

Mekanisme Pengisaran Dua Sebelah

Secara tradisinya, plat pengisar terutamanya diperbuat daripada besi tuang atau keluli karbon. Walau bagaimanapun, bahan ini mengalami jangka hayat yang pendek, pekali pengembangan haba yang tinggi, dan mudah terdedah kepada haus dan ubah bentuk haba, terutamanya semasa pengisaran atau penggilap berkelajuan tinggi, menjadikannya mencabar untuk mencapai kerataan wafer yang konsisten dan keselarian. Kemunculan plat pengisar seramik SiC, dengan kekerasannya yang luar biasa, kadar haus yang rendah, dan pekali pengembangan haba yang hampir padan dengan silikon, telah membawa kepada penggantian secara beransur-ansur besi tuang dan keluli karbon. Ciri-ciri ini menjadikan plat pengisar SiC sangat berfaedah untuk proses pengisaran dan penggilapan berkelajuan tinggi.

2. Pemprosesan Terma: Pembawa Wafer SiC dan Komponen Kebuk Tindak Balas

Langkah pemprosesan terma seperti pengoksidaan, resapan, penyepuhlindapan dan pengaloian adalah penting untuk fabrikasi wafer. Komponen seramik SiC adalah penting dalam proses ini, terutamanya sebagai pembawa wafer untuk pengangkutan antara langkah pemprosesan dan sebagai komponen dalam ruang tindak balas peralatan pemprosesan haba.

(1)Pengesan Akhir Seramik(Lengan):

Semasa pengeluaran wafer silikon, pemprosesan suhu tinggi selalunya diperlukan. Lengan mekanikal yang dilengkapi dengan pengesan akhir khusus biasanya digunakan untuk mengangkut, mengendalikan dan meletakkan wafer semikonduktor. Senjata ini mesti beroperasi dalam persekitaran bilik bersih, selalunya di bawah vakum, suhu tinggi, dan ambien gas menghakis, menuntut kekuatan mekanikal yang tinggi, rintangan kakisan, kestabilan suhu tinggi, rintangan haus, kekerasan dan penebat elektrik. Walaupun lebih mahal dan mencabar untuk dikeluarkan, lengan seramik SiC mengatasi alternatif alumina dalam memenuhi keperluan ketat ini.

Semicorex SiC Ceramic End Effector

(2) Komponen Ruang Tindak Balas:

Peralatan pemprosesan terma, seperti relau pengoksidaan (mendatar dan menegak) dan sistem Pemprosesan Terma Pantas (RTP), beroperasi pada suhu tinggi, memerlukan bahan berprestasi tinggi untuk komponen dalamannya. Komponen SiC tersinter ketulenan tinggi, dengan kekuatan unggul, kekerasan, modulus keanjalan, kekakuan, kekonduksian terma, dan pekali pengembangan haba yang rendah, amat diperlukan untuk membina ruang tindak balas sistem ini. Komponen utama termasuk bot menegak, alas, tiub pelapik, tiub dalam dan plat penyekat.

Komponen Ruang Tindak Balas

3. Litografi: Peringkat SiC dan Cermin Seramik

Litografi, langkah kritikal dalam pembuatan semikonduktor, menggunakan sistem optik untuk memfokus dan memancarkan cahaya ke permukaan wafer, memindahkan corak litar untuk etsa berikutnya. Ketepatan proses ini secara langsung menentukan prestasi dan hasil litar bersepadu. Sebagai salah satu peralatan yang paling canggih dalam pembuatan cip, mesin litografi terdiri daripada ratusan ribu komponen. Untuk menjamin prestasi dan ketepatan litar, keperluan ketat diletakkan pada ketepatan kedua-dua elemen optik dan komponen mekanikal dalam sistem litografi. Seramik SiC memainkan peranan penting dalam bidang ini, terutamanya dalam peringkat wafer dan cermin seramik.

Seni Bina Sistem Litografi

(1)Peringkat Wafer:

Peringkat litografi bertanggungjawab untuk memegang wafer dan melakukan pergerakan yang tepat semasa pendedahan. Sebelum setiap pendedahan, wafer dan peringkat mesti diselaraskan dengan ketepatan nanometer, diikuti dengan penjajaran antara photomask dan peringkat untuk memastikan pemindahan corak yang tepat. Ini memerlukan kawalan automatik pentas berkelajuan tinggi, lancar dan sangat tepat dengan ketepatan peringkat nanometer. Untuk memenuhi permintaan ini, peringkat litografi selalunya menggunakan seramik SiC ringan dengan kestabilan dimensi yang luar biasa, pekali pengembangan haba yang rendah, dan rintangan kepada ubah bentuk. Ini meminimumkan inersia, mengurangkan beban motor, dan meningkatkan kecekapan gerakan, ketepatan kedudukan dan kestabilan.

(2)Cermin seramik:

Kawalan gerakan disegerakkan antara peringkat wafer dan peringkat reticle adalah penting dalam litografi, secara langsung memberi kesan kepada ketepatan keseluruhan dan hasil proses. Cermin pentas ialah komponen penting dalam sistem pengukuran maklum balas pengimbasan pentas dan kedudukan. Sistem ini menggunakan interferometer untuk memancarkan pancaran ukuran yang memantulkan cermin pentas. Dengan menganalisis rasuk yang dipantulkan menggunakan prinsip Doppler, sistem mengira perubahan kedudukan peringkat dalam masa nyata, memberikan maklum balas kepada sistem kawalan gerakan untuk memastikan penyegerakan yang tepat antara peringkat wafer dan peringkat reticle. Walaupun seramik SiC ringan sesuai untuk aplikasi ini, pembuatan komponen kompleks tersebut memberikan cabaran yang ketara. Pada masa ini, pengeluar peralatan litar bersepadu arus perdana menggunakan seramik kaca atau cordierite untuk tujuan ini. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan dalam sains bahan dan teknik pembuatan, penyelidik di Akademi Bahan Binaan China telah berjaya menghasilkan cermin seramik SiC bersaiz besar, berbentuk kompleks, ringan, tertutup sepenuhnya dan komponen optik berfungsi struktur lain untuk aplikasi litografi.

(3)Filem Nipis Photomask:

Photomasks, juga dikenali sebagai retikel, digunakan untuk menghantar cahaya secara selektif dan mencipta corak pada bahan fotosensitif. Walau bagaimanapun, penyinaran cahaya EUV boleh menyebabkan pemanasan yang ketara pada topeng foto, yang berpotensi mencapai suhu antara 600 dan 1000 darjah Celsius, yang membawa kepada kerosakan haba. Untuk mengurangkan ini, filem nipis SiC sering didepositkan pada topeng foto untuk meningkatkan kestabilan terma dan mengelakkan degradasi.

4. Goresan dan Pemendapan Plasma: Gelang Fokus dan Komponen Lain

Dalam pembuatan semikonduktor, proses etsa menggunakan plasma yang dihasilkan daripada gas terion (cth., gas yang mengandungi fluorin) untuk secara selektif mengeluarkan bahan yang tidak diingini daripada permukaan wafer, meninggalkan corak litar yang diingini. Pemendapan filem nipis, sebaliknya, melibatkan penyimpanan bahan penebat di antara lapisan logam untuk membentuk lapisan dielektrik, serupa dengan proses goresan terbalik. Kedua-dua proses menggunakan teknologi plasma, yang boleh menghakis komponen kebuk. Oleh itu, komponen ini memerlukan rintangan plasma yang sangat baik, kereaktifan rendah dengan gas yang mengandungi fluorin, dan kekonduksian elektrik yang rendah.

Secara tradisinya, komponen dalam peralatan etsa dan pemendapan, seperti cincin fokus, dibuat menggunakan bahan seperti silikon atau kuarza. Walau bagaimanapun, pemacu tanpa henti ke arah pengecilan litar bersepadu (IC) telah meningkatkan permintaan dan kepentingan proses goresan yang sangat tepat dengan ketara. Pengecilan ini memerlukan penggunaan plasma bertenaga tinggi untuk goresan skala mikro yang tepat untuk mencapai saiz ciri yang lebih kecil dan struktur peranti yang semakin kompleks.

Sebagai tindak balas kepada permintaan ini, Pemendapan Wap Kimia (CVD) silikon karbida (SiC) telah muncul sebagai bahan pilihan untuk salutan dan komponen dalam peralatan etsa dan pemendapan. Sifat fizikal dan kimianya yang unggul, termasuk ketulenan dan keseragaman yang tinggi, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi yang menuntut ini. Pada masa ini, komponen CVD SiC dalam peralatan etsa termasuk gelang fokus, kepala pancuran mandian gas, plat dan gelang tepi. Dalam peralatan pemendapan, CVD SiC digunakan untuk penutup ruang, pelapik, dan susceptor grafit bersalut SiC.

Cincin Fokus dan Susceptor Grafit Bersalut SiC

Kereaktifan rendah CVD SiC dengan gas etsa berasaskan klorin dan fluorin, ditambah dengan kekonduksian elektriknya yang rendah, menjadikannya bahan yang ideal untuk komponen seperti cincin fokus dalam peralatan etsa plasma. Cincin fokus, diletakkan di sekeliling pinggir wafer, ialah komponen kritikal yang memfokuskan plasma pada permukaan wafer dengan menggunakan voltan pada gelang, dengan itu meningkatkan keseragaman pemprosesan.

Apabila pengecilan IC berkembang, keperluan kuasa dan tenaga bagi plasma etsa terus meningkat, terutamanya dalam peralatan etsa Plasma Berganding Kapasitif (CCP). Akibatnya, penggunaan cincin fokus berasaskan SiC meningkat dengan pesat disebabkan keupayaannya untuk menahan persekitaran plasma yang semakin agresif ini.**

Semicorex, sebagai pengilang dan pembekal berpengalaman, menyediakan Grafit Khas dan Bahan Seramik untuk industri Semikonduktor dan Fotovoltaik. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Hubungi # telefon +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com