SiC keramika: nepakeičiama medžiaga didelio tikslumo komponentams puslaidininkių gamyboje

SiC turi unikalų pageidaujamų savybių derinį, įskaitant didelį tankį, aukštą šilumos laidumą, didelį lenkimo stiprumą, didelį elastingumo modulį, stiprų atsparumą korozijai ir puikų stabilumą aukštoje temperatūroje. Dėl atsparumo lenkimo įtempių deformacijoms ir šiluminiam įtempimui jis puikiai tinka atšiaurioms, korozinėms ir itin aukštos temperatūros aplinkoms, kurios susiduriama su svarbiais gamybos procesais, tokiais kaip plokštelių epitaksija ir ėsdinimas. Todėl SiC buvo plačiai pritaikytas įvairiuose puslaidininkių gamybos etapuose, įskaitant šlifavimą ir poliravimą, terminį apdorojimą (atkaitinimą, oksidaciją, difuziją), litografiją, nusodinimą, ėsdinimą ir jonų implantavimą.

1. Šlifavimas ir poliravimas: SiC šlifavimo susceptoriai

Po luitų pjaustymo plokštelės dažnai turi aštrių briaunų, įtrūkimų, įtrūkimų, mikroįtrūkimų ir kitų trūkumų. Kad šie defektai nepakenktų plokštelės stiprumui, paviršiaus kokybei ir tolesniems apdorojimo etapams, naudojamas šlifavimo procesas. Šlifavimas išlygina plokštelių kraštus, sumažina storio svyravimus, pagerina paviršiaus lygiagretumą ir pašalina pjaustymo proceso padarytą žalą. Dvipusis šlifavimas naudojant šlifavimo plokštes yra labiausiai paplitęs metodas, nuolat tobulinant plokštelių medžiagą, šlifavimo slėgį ir sukimosi greitį, nuolat gerinant plokštelių kokybę.

Dvipusis šlifavimo mechanizmas

Tradiciškai šlifavimo plokštės daugiausia buvo gaminamos iš ketaus arba anglinio plieno. Tačiau šios medžiagos turi trumpą eksploatavimo trukmę, didelius šiluminio plėtimosi koeficientus ir jautrumą dilimui bei šiluminei deformacijai, ypač šlifuojant ar poliruojant dideliu greičiu, todėl sunku pasiekti pastovų plokštelių plokštumą ir lygiagretumą. SiC keraminių šlifavimo plokščių atsiradimas, pasižymintis išskirtiniu kietumu, mažu dėvėjimosi greičiu ir šiluminio plėtimosi koeficientu, artimu siliciui, paskatino laipsnišką ketaus ir anglinio plieno pakeitimą. Dėl šių savybių SiC šlifavimo plokštės yra ypač naudingos greito šlifavimo ir poliravimo procesams.

2. Terminis apdorojimas: SiC plokštelių nešikliai ir reakcijos kameros komponentai

Terminio apdorojimo etapai, tokie kaip oksidacija, difuzija, atkaitinimas ir legiravimas, yra neatsiejami nuo plokštelių gamybos. SiC keramikos komponentai yra labai svarbūs šiuose procesuose, pirmiausia kaip plokštelių laikikliai, skirti transportuoti tarp apdorojimo etapų ir kaip komponentai terminio apdorojimo įrangos reakcijos kamerose.

(1)Keraminiai galiniai efektai (rankos):

Gaminant silicio plokšteles, dažnai reikia apdoroti aukštoje temperatūroje. Mechaninės svirties su specializuotais galiniais įtaisais dažniausiai naudojamos puslaidininkinių plokštelių transportavimui, tvarkymui ir padėties nustatymui. Šios rankos turi veikti švarioje patalpoje, dažnai vakuume, aukštoje temperatūroje ir ėsdinančių dujų aplinkoje, reikalaujančios didelio mechaninio stiprumo, atsparumo korozijai, stabilumo aukštoje temperatūroje, atsparumo dilimui, kietumo ir elektros izoliacijos. Nors SiC keramikos ginklai yra brangesni ir sudėtingesni, jie lenkia aliuminio oksido alternatyvas pagal šiuos griežtus reikalavimus.

Semicorex SiC keraminis galo efektorius

(2) Reakcijos kameros komponentai:

Šiluminio apdorojimo įranga, tokia kaip oksidacijos krosnys (horizontalios ir vertikalios) ir greitojo terminio apdorojimo (RTP) sistemos, veikia aukštesnėje temperatūroje, todėl jų vidiniams komponentams reikia aukštos kokybės medžiagų. Didelio grynumo sukepinto SiC komponentai, pasižymintys puikiu stiprumu, kietumu, elastingumo moduliu, standumu, šilumos laidumu ir mažu šiluminio plėtimosi koeficientu, yra būtini konstruojant šių sistemų reakcijos kameras. Pagrindiniai komponentai yra vertikalios valtys, pjedestalai, įdėklų vamzdžiai, vidiniai vamzdžiai ir pertvaros.

Reakcijos kameros komponentai

3. Litografija: SiC scenos ir keraminiai veidrodžiai

Litografija, svarbus puslaidininkių gamybos žingsnis, naudoja optinę sistemą, kad sufokusuotų ir projektuotų šviesą ant plokštelės paviršiaus, perduodant grandinės modelius tolesniam ėsdinimui. Šio proceso tikslumas tiesiogiai lemia integrinių grandynų našumą ir našumą. Litografijos mašiną, kaip vieną iš sudėtingiausių lustų gamybos įrenginių, sudaro šimtai tūkstančių komponentų. Siekiant užtikrinti grandinės veikimą ir tikslumą, litografijos sistemoje taikomi griežti optinių elementų ir mechaninių komponentų tikslumo reikalavimai. SiC keramika atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį šioje srityje, visų pirma plokštelių scenose ir keraminiuose veidrodžiuose.

Litografijos sistemos architektūra

(1)Vaflių etapai:

Litografijos etapai yra atsakingi už plokštelės laikymą ir tikslių judesių atlikimą ekspozicijos metu. Prieš kiekvieną ekspoziciją plokštelė ir scena turi būti sulygiuotos nanometrų tikslumu, o po to sulygiuoti fotokaukę ir sceną, kad būtų užtikrintas tikslus rašto perkėlimas. Tam reikalingas greitas, sklandus ir labai tikslus automatinis scenos valdymas nanometrų tikslumu. Siekiant patenkinti šiuos poreikius, litografijos etapuose dažnai naudojama lengva SiC keramika, pasižyminti išskirtiniu matmenų stabilumu, mažu šiluminio plėtimosi koeficientu ir atsparumu deformacijai. Tai sumažina inerciją, sumažina variklio apkrovą ir padidina judėjimo efektyvumą, padėties nustatymo tikslumą ir stabilumą.

(2)Keraminiai veidrodžiai:

Sinchronizuotas judesių valdymas tarp plokštelės ir tinklelio stadijos yra labai svarbus litografijoje, tiesiogiai veikiantis bendrą proceso tikslumą ir našumą. Scenos veidrodžiai yra neatsiejami scenos nuskaitymo ir padėties nustatymo grįžtamojo ryšio matavimo sistemos komponentai. Ši sistema naudoja interferometrus, kad išspinduliuotų matavimo spindulius, kurie atsispindi nuo scenos veidrodžių. Analizuodama atspindėtus pluoštus pagal Doplerio principą, sistema realiu laiku apskaičiuoja scenos padėties pokyčius, teikdama grįžtamąjį ryšį judesio valdymo sistemai, kad būtų užtikrintas tikslus plokštelės ir tinklelio stadijos sinchronizavimas. Nors lengva SiC keramika yra tinkama šiam pritaikymui, tokių sudėtingų komponentų gamyba kelia didelių iššūkių. Šiuo metu pagrindiniai integrinių grandynų įrangos gamintojai šiam tikslui pirmiausia naudoja stiklo keramiką arba kordieritą. Tačiau tobulėjant medžiagų mokslui ir gamybos technologijoms, Kinijos statybinių medžiagų akademijos mokslininkai sėkmingai pagamino didelio dydžio, sudėtingos formos, lengvus, visiškai uždarus SiC keraminius veidrodžius ir kitus struktūrinius funkcinius optinius komponentus, skirtus litografijos reikmėms.

(3)Fotokaukės plonos plėvelės:

Fotokaukės, taip pat žinomos kaip tinkleliai, yra naudojamos selektyviai perduoti šviesą ir kurti raštus ant šviesai jautrių medžiagų. Tačiau apšvitinimas EUV šviesa gali smarkiai įkaisti fotokaukę ir gali pasiekti 600–1000 laipsnių Celsijaus temperatūrą, o tai gali sukelti šiluminę žalą. Siekiant tai sušvelninti, ant fotokaukės dažnai nusėdama plona SiC plėvelė, kad būtų padidintas jos terminis stabilumas ir išvengta skilimo.

4. Plazminis ėsdinimas ir nusodinimas: fokusavimo žiedai ir kiti komponentai

Puslaidininkių gamyboje ėsdinimo procesuose naudojama plazma, susidaranti iš jonizuotų dujų (pvz., fluoro turinčių dujų), kad būtų galima pasirinktinai pašalinti nepageidaujamą medžiagą nuo plokštelės paviršiaus, paliekant norimus grandinės modelius. Plonos plėvelės nusodinimas, atvirkščiai, apima izoliacinių medžiagų nusodinimą tarp metalo sluoksnių, kad susidarytų dielektriniai sluoksniai, panašiai kaip atvirkštinio ėsdinimo procesas. Abiejuose procesuose naudojama plazminė technologija, kuri gali ėsdinti kameros komponentus. Todėl šiems komponentams reikalingas puikus plazmos atsparumas, mažas reaktyvumas su fluoro turinčiomis dujomis ir mažas elektros laidumas.

Tradiciškai ėsdinimo ir nusodinimo įrangos komponentai, tokie kaip fokusavimo žiedai, buvo gaminami naudojant tokias medžiagas kaip silicis ar kvarcas. Tačiau nenumaldomas siekis mažinti integrinius grandynus (IC) žymiai padidino labai tikslių ėsdinimo procesų poreikį ir svarbą. Dėl šio miniatiūrizavimo reikia naudoti didelės energijos plazmas, kad būtų galima tiksliai ėsdinti mikro masto, kad būtų pasiekti mažesni funkcijų dydžiai ir vis sudėtingesnės įrenginio struktūros.

Atsižvelgiant į šį poreikį, cheminio nusodinimo garais (CVD) silicio karbidas (SiC) tapo tinkamiausia ėsdinimo ir nusodinimo įrangos dangų ir komponentų medžiaga. Dėl puikių fizinių ir cheminių savybių, įskaitant aukštą grynumą ir vienodumą, jis yra ypač tinkamas šiam sudėtingam darbui. Šiuo metu ėsdinimo įrangos CVD SiC komponentai apima fokusavimo žiedus, dujines dušo galvutes, plokšteles ir kraštinius žiedus. Nusodinimo įrangoje CVD SiC naudojamas kamerų dangčiams, įdėklams ir SiC padengtiems grafito susceptoriams.

Fokusavimo žiedas ir SiC padengtas grafito susceptorius

Dėl mažo CVD SiC reaktyvumo su chloro ir fluoro pagrindu pagamintomis ėsdinimo dujomis, kartu su mažu elektros laidumu, jis yra ideali medžiaga komponentams, tokiems kaip fokusavimo žiedai plazminio ėsdinimo įrangoje. Fokusavimo žiedas, esantis aplink plokštelės periferiją, yra esminis komponentas, fokusuojantis plazmą į plokštelės paviršių, įjungdamas žiedą įtampą ir taip pagerindamas apdorojimo vienodumą.

Tobulėjant IC miniatiūrizavimui, ėsdinimo plazmos galios ir energijos poreikiai ir toliau didėja, ypač talpiniu būdu sujungtos plazmos (CCP) ėsdinimo įrangoje. Todėl SiC pagrindu pagaminti fokusavimo žiedai sparčiai populiarėja, nes jie gali atlaikyti šią vis agresyvesnę plazmos aplinką.**

„Semicorex“, kaip patyręs gamintojas ir tiekėjas, tiekia specialias grafito ir keramikos medžiagas puslaidininkių ir fotoelektros pramonei. Jei turite kokių nors klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com