Kompleksowy przegląd zaawansowanej ceramiki stosowanej w sprzęcie półprzewodnikowym
Precyzyjne elementy ceramiczne są niezbędnymi elementami w podstawowym sprzęcie do kluczowych procesów produkcji półprzewodników, takich jak fotolitografia, etycja, osadzenie cienkich folii, implantacja jonów i CMP.Części łącznie z łożyskami, szyny przewodnicze, wyściółki komory, czoki elektrostatyczne i ramiona robotyczne są szczególnie ważne wewnątrz komór procesowych, gdzie pełnią one funkcje takie jak wsparcie, ochrona i kontrola przepływu.
Niniejszy artykuł zawiera systematyczny przegląd zastosowania ceramiki precyzyjnej w głównych urządzeniach do wytwarzania półprzewodników.
Procesy Front-End: Ceramika precyzyjna w sprzęcie do produkcji płytek
1Sprzęt do fotolitografii
Aby zapewnić wysoką dokładność procesu w zaawansowanych systemach fotolitografii, szeroki zakres elementów ceramicznych o doskonałej wielofunkcyjności, stabilności konstrukcyjnej, odporności termicznej,i precyzja wymiarowa są stosowaneObejmują one: przewody elektrostatyczne, przewody próżniowe, bloki, wodnie schłodzone magnesowe podstawy, odblaski, szyny przewodnicze, etapy i uchwyciciele masek.
Kluczowe elementy ceramiczne:Elektro-statyczny chuck, etap ruchu
Główne materiały:Wyroby z tworzyw sztucznych:Alumina (Al2O3), azotyn krzemu (Si3N4),Etapy ruchu:Ceramika kordieritowa, węglik krzemowy (SiC)
Wyzwania techniczne:Kompleksowe konstrukcje, kontrola surowców i sintering, zarządzanie temperaturą i ultra precyzyjne obróbki.
System materiałowy etapów ruchowych litografii ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia wysokiej dokładności i prędkości skanowania.Materiały muszą charakteryzować się wysoką sztywnością specyficzną i niskim rozszerzeniem termicznym, aby wytrzymać ruchy dużych prędkości z minimalnym zniekształceniem, dzięki czemu poprawi się przepustowość i zachowa precyzję.
2. Sprzęt do grafowania
Główne elementy ceramiczne używane w narzędziach do etsu obejmują komorę, okno widokowe, płytę dystrybucyjną gazu, dysze,pierścienie izolacyjne, płytki pokrywające, pierścienie ostrości i elektrostatyczne czoki.
Kluczowe elementy ceramiczne:Elektro-statyczny kołownik, pierścień ostrości, tablica dystrybucyjna gazu
Główne materiały ceramiczne:Kwarc, SiC, AlN, Al2O3, Si3N4, Y2O3
Komora do grafowania:
W przypadku zmniejszających się geometrii urządzeń wymagane są bardziej rygorystyczne kontrole zanieczyszczeń.
Wymagania dotyczące materiałów:
Wysoka czystość, minimalne zanieczyszczenie metali
Pozostałe, o masie przekraczającej 1 kg
Wysoka gęstość, minimalna porowatość
Ograniczona zawartość ziaren drobnych i niskich ziaren
Dobra mechaniczna obróbczalność
Specyficzne właściwości elektryczne lub termiczne, w razie potrzeby
Płytka dystrybucyjna gazu:
Płyty te, wyposażone w setki lub tysiące precyzyjnie wierconych mikrodur, równomiernie rozprowadzają gazy procesowe, zapewniając spójne osadzanie/grzybowanie.
Wyzwania:
Wymagania dotyczące jednorodności średnicy otworu i bezbłędnych ścian wewnętrznych są niezwykle wysokie.
Główne materiały:CVD SiC, Alumina, Azotyn krzemu
/Pierścień ostrości:
W porównaniu z tradycyjnym przewodzącym krzemieniem (który reaguje z plazmą fluoru tworząc lotny SiF4),SiC oferuje podobną przewodność i wyższą odporność plazmy, co pozwala na wydłużenie życia.
Materiał:Karbid krzemowy (SiC)
- Nie.
3Sprzęt do osadzania cienkich folii (CVD / PVD)
W systemach CVD i PVD kluczowe części ceramiczne obejmują przewody elektrostatyczne, płyty dystrybucyjne gazu, grzejniki i wyświetlacze komory.
Kluczowe elementy ceramiczne:Elektro-statyczna prętnica, podgrzewacz ceramiczny
Główne materiały: Ogrzewacze:Azotany aluminium (AlN), Alumina (Al2O3)
Gotowiec ceramiczny:
Komponent krytyczny znajdujący się wewnątrz komory procesowej, bezpośrednio w kontakcie z płytką, który podtrzymuje płytkę i zapewnia jednolite, stabilne temperatury procesu na całej jej powierzchni.
- Nie.
Procesy back-end: ceramika precyzyjna w sprzęcie do pakowania i testowania
1. CMP (chemiczna płaskość mechaniczna)
Sprzęt CMP wykorzystuje ceramiczne płyty polerowe, ramiona obsługujące, platformy wyrównujące i szczury próżniowe do precyzyjnego wyrównania powierzchni.
2. Sprzęt do cięcia i pakowania płytek
Kluczowe elementy ceramiczne:
Ostrzy do cięcia:Kompozyty diamentowo-ceramiczne, prędkość cięcia ~ 300 mm/s, szczelinowanie krawędzi < 1 μm
Głowy wiązające termokompresyjne:Ceramika AlN o przewodności cieplnej 220 W/m·K; jednolitość temperatury ±2°C
LTCC Substraty:dokładność szerokości linii do 10 μm; obsługuje transmisję 5G mmWave
Wyroby z ceramiki do tworzenia włosów:Używane do wiązania drutów, zwykle wykonane z Al2O3 lub aluminiowego węglanu utwardzonego cyrkonem
3Stacje sondy.
Kluczowe elementy ceramiczne:
Substraty wstawiennicze:Tlenek berilu (BeO), azotan aluminium (AlN)
Urządzenia do badań o wysokiej częstotliwości:Ceramika AlN dla stabilnej wydajności RF
Systemy wsparcia: obsługa płytek i zastosowania w pomieszczeniach czystej
1Roboty do przenoszenia płytek
Kluczowe elementy i materiały:
Robocze ramiona:Alumina, węglik krzemowy
Głowice łożyska w stawach:Zirkonia, współczynnik tarcia < 0.001, żywotność > 10 milionów cykli w próżni
Wpływ końcowy:SiC, gotowy do pieczenia do 150°C, wytwarzanie cząstek