SiC керамика: незаменлив материјал за високопрецизни компоненти во производството на полупроводници

SiC поседува уникатна комбинација на пожелни својства, вклучувајќи висока густина, висока топлинска спроводливост, висока јачина на свиткување, висок модул на еластичност, силна отпорност на корозија и одлична стабилност на висока температура. Неговата отпорност на деформација на стресот на свиткување и термички напрегање го прави исклучително добро прилагоден за суровите, корозивни и ултра високи средини со кои се среќаваме во критичните производни процеси како што се епитаксијата на нафора и офорт. Следствено, SiC најде широки примени во различни фази на производство на полупроводници, вклучувајќи мелење и полирање, термичка обработка (жарење, оксидација, дифузија), литографија, таложење, офорт и имплантација на јони.

1. Мелење и полирање: Сензицептори за мелење SiC

По сечењето на ингот, наполитанките често покажуваат остри рабови, бруси, чипсување, микропукнатини и други несовршености. За да се спречат овие дефекти да ја загрозат јачината на обландата, квалитетот на површината и последователните чекори на обработка, се користи процес на мелење. Мелењето ги измазнува рабовите на обландата, ги намалува варијациите во дебелината, го подобрува паралелизмот на површината и ја отстранува штетата предизвикана од процесот на сечење. Двостраното мелење со помош на мелење плочи е најчестиот метод, со тековен напредок во материјалот на плочата, притисокот на мелење и брзината на ротација кои постојано го подобруваат квалитетот на нафората.

Двострано мелење механизам

Традиционално, плочите за мелење беа првенствено направени од леано железо или јаглероден челик. Сепак, овие материјали страдаат од краток век на траење, високи коефициенти на термичка експанзија и подложност на абење и термичка деформација, особено за време на брусење или полирање со голема брзина, што го прави предизвик да се постигне доследна плошност и паралелизам на обландата. Појавата на SiC керамичко брусење плочи, со нивната исклучителна цврстина, ниска стапка на абење и коефициент на термичка експанзија блиску одговара на силициумот, доведе до постепена замена на леано железо и јаглероден челик. Овие својства ги прават плочите за мелење SiC особено поволни за процесите на брусење и полирање со голема брзина.

2. Термичка обработка: SiC обланди носачи и компоненти на комората за реакција

Чекорите на термичка обработка како оксидација, дифузија, жарење и легирање се составен дел на производството на нафора. SiC керамичките компоненти се клучни во овие процеси, првенствено како носачи на обланди за транспорт помеѓу фазите на обработка и како компоненти во реакционите комори на опремата за термичка обработка.

(1)Керамички краен ефектори (краци):

За време на производството на силиконски нафора, често е потребна обработка на висока температура. Механичките краци опремени со специјализирани крајни ефектори најчесто се користат за транспорт, ракување и позиционирање на полупроводнички наполитанки. Овие краци мора да работат во средини за чиста просторија, често под вакуум, високи температури и амбиент со корозивни гасови, кои бараат висока механичка сила, отпорност на корозија, стабилност на високи температури, отпорност на абење, цврстина и електрична изолација. Иако се поскапи и предизвикувачки за производство, SiC керамичките краци ги надминуваат алтернативите на алумина во исполнувањето на овие строги барања.

Керамички краен ефектор Semicorex SiC

(2) Компоненти на комората за реакција:

Опремата за термичка обработка, како што се печките за оксидација (хоризонтални и вертикални) и системите за брза термичка обработка (RTP), работат на покачени температури, поради што се потребни материјали со високи перформанси за нивните внатрешни компоненти. Синтерираните SiC компоненти со висока чистота, со нивната супериорна цврстина, цврстина, модул на еластичност, вкочанетост, топлинска спроводливост и низок коефициент на термичка експанзија, се неопходни за изградба на реакционите комори на овие системи. Клучните компоненти вклучуваат вертикални чамци, постаменти, лагер цевки, внатрешни цевки и преградни плочи.

Компоненти на комората за реакција

3. Литографија: SiC фази и керамички огледала

Литографијата, критичен чекор во производството на полупроводници, користи оптички систем за фокусирање и проектирање на светлината на површината на обландата, пренесувајќи ги обрасците на кола за последователно офортување. Прецизноста на овој процес директно ги диктира перформансите и приносот на интегрираните кола. Како едно од најсофистицираните парчиња опрема во производството на чипови, машината за литографија се состои од стотици илјади компоненти. За да се гарантираат перформансите и прецизноста на колото, се поставуваат строги барања за точноста и на оптичките елементи и на механичките компоненти во системот за литографија. SiC керамиката игра витална улога во оваа област, првенствено во фазите на нафора и керамичките огледала.

Архитектура на системот за литографија

(1)Фази на нафора:

Фазите на литографија се одговорни за држење на нафората и извршување на прецизни движења за време на експозицијата. Пред секоја експозиција, нафората и сцената мора да се порамнат со нанометарска прецизност, проследено со порамнување помеѓу фотомаската и сцената за да се обезбеди прецизен пренос на шаблонот. Ова бара автоматска контрола на сцената со голема брзина, мазна и многу прецизна, со прецизност на ниво на нанометар. За да се исполнат овие барања, фазите на литографија често користат лесна SiC керамика со исклучителна димензионална стабилност, ниски коефициенти на термичка експанзија и отпорност на деформација. Ова ја минимизира инерцијата, го намалува оптоварувањето на моторот и ја подобрува ефикасноста на движењето, точноста на позиционирањето и стабилноста.

(2)Керамички огледала:

Синхронизираната контрола на движењето помеѓу фазата на нафора и стадиумот на ретикулата е од клучно значење во литографијата, што директно влијае на целокупната точност и принос на процесот. Огледалата на сцената се интегрални компоненти на системот за мерење на повратни информации за скенирање и позиционирање на сцената. Овој систем користи интерферометри за да емитува мерни зраци кои се рефлектираат од огледалата на сцената. Со анализа на рефлектираните зраци користејќи го принципот Доплер, системот ги пресметува промените на положбата на сцената во реално време, обезбедувајќи повратна информација до системот за контрола на движењето за да се обезбеди прецизна синхронизација помеѓу стадиумот на нафора и ретикулата. Додека лесната SiC керамика е погодна за оваа апликација, производството на такви сложени компоненти претставува значителни предизвици. Во моментов, главните производители на опрема за интегрирано коло првенствено користат стаклена керамика или кордиерит за оваа намена. Сепак, со напредокот во науката за материјали и производствените техники, истражувачите од кинеската академија за градежни материјали успешно изработија големи димензии, сложени, лесни, целосно затворени SiC керамички огледала и други структурно-функционални оптички компоненти за апликации за литографија.

(3)Тенки филмови за фотомаска:

Фотомаските, познати и како ретикули, се користат за селективно пренесување на светлината и создавање шаблони на фотосензитивни материјали. Сепак, зрачењето на светлината EUV може да предизвика значително загревање на фотомаската, потенцијално достигнувајќи температури помеѓу 600 и 1000 степени Целзиусови, што доведува до термичко оштетување. За да се ублажи ова, тенок слој SiC често се депонира на фотомаската за да се подобри нејзината термичка стабилност и да се спречи деградација.

4. Плазма офорт и таложење: Фокус прстени и други компоненти

Во производството на полупроводници, процесите на офорт користат плазма генерирана од јонизирани гасови (на пр., гасови што содржат флуор) за селективно отстранување на несаканиот материјал од површината на обландата, оставајќи ги зад себе саканите шеми на кола. Спротивно на тоа, таложењето на тенок филм вклучува депонирање на изолациони материјали помеѓу металните слоеви за да се формираат диелектрични слоеви, слични на обратен процес на офорт. И двата процеса користат плазма технологија, која може да биде корозивна за компонентите на комората. Затоа, овие компоненти бараат одлична плазма отпорност, ниска реактивност со гасови што содржат флуор и ниска електрична спроводливост.

Традиционално, компонентите во опремата за офорт и таложење, како што се прстените за фокусирање, беа фабрикувани со употреба на материјали како силикон или кварц. Сепак, немилосрдното движење кон минијатуризацијата на интегрираното коло (IC) значително ја зголеми побарувачката и важноста на високо прецизните процеси на офорт. Оваа минијатуризација бара употреба на високо-енергетски плазми за прецизно офортување во микро размери за да се постигнат помали димензии на карактеристиките и сè покомплексни структури на уредот.

Како одговор на ова барање, силициум карбид (SiC) со хемиско таложење на пареа (CVD) се појави како префериран материјал за облоги и компоненти во опремата за офорт и таложење. Неговите супериорни физички и хемиски својства, вклучувајќи висока чистота и униформност, го прават исклучително добро прилагоден за оваа напорна апликација. Во моментов, CVD SiC компонентите во опремата за офорт вклучуваат фокусни прстени, туш глави со гас, табли и прстени на рабовите. Во опремата за таложење, CVD SiC се користи за капаци на комората, облоги и графитни сензори обложени со SiC.

Фокус прстен и SiC-обложена графит суцептор

Ниската реактивност на CVD SiC со гасови за офорт базирани на хлор и флуор, заедно со неговата ниска електрична спроводливост, го прави идеален материјал за компоненти како што се фокусните прстени во опремата за офорт со плазма. Фокусниот прстен, поставен околу периферијата на обландата, е критична компонента што ја фокусира плазмата на површината на обландата со примена на напон на прстенот, а со тоа ја подобрува униформноста на обработката.

Како што напредува минијатуризацијата на IC, барањата за енергија и енергија на плазмата за офорт продолжуваат да растат, особено во опремата за офорт со капацитивно поврзана плазма (CCP). Следствено, усвојувањето на прстените за фокусирање базирани на SiC брзо се зголемува поради нивната способност да ги издржат овие сè поагресивни плазма средини.**

Семикорекс, како искусен производител и добавувач, обезбедува специјални материјали за графит и керамика за полупроводничка и фотоволтаична индустрија. Ако имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Контакт телефон +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com