Συνοπτική επισκόπηση των προηγμένων κεραμικών που χρησιμοποιούνται στον εξοπλισμό ημιαγωγών

Τα εξαρτήματα ακριβείας από κεραμικό υλικό είναι απαραίτητα στοιχεία στον βασικό εξοπλισμό για βασικές διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών, όπως η φωτολιθογραφία, η χάραξη, η εναπόθεση λεπτών φιλμ, η εμφύτευση ιόντων και η CMP. Αυτά τα μέρη—συμπεριλαμβανομένων των ρουλεμάν, των οδηγών ράγας, των επενδύσεων θαλάμου, των ηλεκτροστατικών τσοκ και των ρομποτικών βραχιόνων—είναι ιδιαίτερα κρίσιμα μέσα στους θαλάμους επεξεργασίας, όπου εξυπηρετούν λειτουργίες όπως υποστήριξη, προστασία και έλεγχος ροής.

Αυτό το άρθρο παρέχει μια συστηματική επισκόπηση του τρόπου με τον οποίο τα κεραμικά ακριβείας εφαρμόζονται σε σημαντικό εξοπλισμό κατασκευής ημιαγωγών.

Διαδικασίες Front-End: Κεραμικά ακριβείας στον εξοπλισμό κατασκευής πλακιδίων

1. Εξοπλισμός φωτολιθογραφίας

Για να διασφαλιστεί η υψηλή ακρίβεια της διαδικασίας σε προηγμένα συστήματα φωτολιθογραφίας, χρησιμοποιείται ένα ευρύ φάσμα κεραμικών εξαρτημάτων με εξαιρετική πολυλειτουργικότητα, δομική σταθερότητα, θερμική αντοχή και ακρίβεια διαστάσεων. Αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτροστατικά τσοκ, τσοκ κενού, μπλοκ, βάσεις μαγνήτη με υδρόψυξη, ανακλαστήρες, οδηγούς ράγας, στάδια και θήκες μάσκας.

Βασικά κεραμικά εξαρτήματα: Ηλεκτροστατικό τσοκ, στάδιο κίνησης

 

Κύρια υλικά:Ηλεκτροστατικά τσοκ: Αλουμίνα (Al₂O₃), Νιτρίδιο του πυριτίου (Si₃N₄), Στάδια κίνησης: Κορδιερίτης κεραμικά, Καρβίδιο του πυριτίου (SiC)

 

Τεχνικές προκλήσεις: Σχεδιασμός σύνθετης δομής, έλεγχος πρώτων υλών και πυροσυσσωμάτωση, διαχείριση θερμοκρασίας και μηχανική εξαιρετικής ακρίβειας.

Το σύστημα υλικών των σταδίων κίνησης λιθογραφίας είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη υψηλής ακρίβειας και ταχύτητας σάρωσης. Τα υλικά πρέπει να διαθέτουν υψηλή ειδική ακαμψία και χαμηλή θερμική διαστολή για να αντέχουν κινήσεις υψηλής ταχύτητας με ελάχιστη παραμόρφωση—βελτιώνοντας έτσι την απόδοση και διατηρώντας την ακρίβεια.

2. Εξοπλισμός χάραξης

Η χάραξη είναι κρίσιμη για τη μεταφορά μοτίβων κυκλώματος από τη μάσκα στο πλακίδιο. Τα βασικά κεραμικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα εργαλεία χάραξης περιλαμβάνουν το θάλαμο, το παράθυρο προβολής, την πλάκα διανομής αερίου, τα ακροφύσια, τους μονωτικούς δακτυλίους, τις πλάκες κάλυψης, τους δακτυλίους εστίασης και τα ηλεκτροστατικά τσοκ.

Βασικά κεραμικά εξαρτήματα: Ηλεκτροστατικό τσοκ, δακτύλιος εστίασης, πλάκα διανομής αερίου

 

Κύρια κεραμικά υλικά: Χαλαζίας, SiC, AlN, Al₂O₃, Si₃N₄, Y₂O₃

 

• Θάλαμος χάραξης:

Με τη συρρίκνωση της γεωμετρίας των συσκευών, απαιτούνται αυστηρότεροι έλεγχοι μόλυνσης. Τα κεραμικά προτιμώνται έναντι των μετάλλων για την αποφυγή μόλυνσης από σωματίδια και ιόντα μετάλλων.

• Απαιτήσεις υλικού:

Υψηλή καθαρότητα, ελάχιστη μόλυνση από μέταλλα

Χημικά αδρανές, ειδικά σε αέρια χάραξης με βάση το αλογόνο

Υψηλή πυκνότητα, ελάχιστη πορώδης

Λεπτόκοκκο, χαμηλή περιεκτικότητα σε όρια κόκκων

Καλή μηχανική κατεργασιμότητα

Ειδικές ηλεκτρικές ή θερμικές ιδιότητες εάν χρειάζονται

• Πλάκα διανομής αερίου:

Διαθέτοντας εκατοντάδες ή χιλιάδες μικρο-οπές ακριβείας, αυτές οι πλάκες κατανέμουν ομοιόμορφα τα αέρια επεξεργασίας, διασφαλίζοντας σταθερή εναπόθεση/χάραξη.

• Προκλήσεις:

Οι απαιτήσεις για την ομοιομορφία της διαμέτρου της οπής και τους εσωτερικούς τοίχους χωρίς γρέζια είναι εξαιρετικά υψηλές. Ακόμη και μικρές αποκλίσεις μπορούν να προκαλέσουν διακύμανση του πάχους της μεμβράνης και απώλεια απόδοσης.

• Κύρια υλικά: CVD SiC, Αλουμίνα, Νιτρίδιο του πυριτίου

• Δακτύλιος εστίασης:

Σχεδιασμένο για να εξισορροπεί την ομοιομορφία του πλάσματος και να ταιριάζει με την αγωγιμότητα του πυριτιούχου πλακιδίου. Σε σύγκριση με το παραδοσιακό αγώγιμο πυρίτιο (το οποίο αντιδρά με το πλάσμα φθορίου για να σχηματίσει πτητικό SiF₄), το SiC προσφέρει παρόμοια αγωγιμότητα και ανώτερη αντοχή στο πλάσμα, επιτρέποντας μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

• Υλικό: Καρβίδιο του πυριτίου (SiC)

​

3. Εξοπλισμός εναπόθεσης λεπτής μεμβράνης (CVD / PVD)

Στα συστήματα CVD και PVD, τα βασικά κεραμικά μέρη περιλαμβάνουν ηλεκτροστατικά τσοκ, πλάκες διανομής αερίου, θερμαντήρες και επενδύσεις θαλάμου.

Βασικά κεραμικά εξαρτήματα: Ηλεκτροστατικό τσοκ, κεραμικός θερμαντήρας

 

Κύρια υλικά: Θερμαντήρες: Νιτρίδιο του αργιλίου (AlN), Αλουμίνα (Al₂O₃)

• Κεραμικός θερμαντήρας:

Ένα κρίσιμο εξάρτημα που βρίσκεται μέσα στον θάλαμο επεξεργασίας, σε άμεση επαφή με το πλακίδιο. Υποστηρίζει το πλακίδιο και εξασφαλίζει ομοιόμορφες, σταθερές θερμοκρασίες επεξεργασίας σε όλη την επιφάνειά του.

​

Διαδικασίες Back-End: Κεραμικά ακριβείας στον εξοπλισμό συσκευασίας & δοκιμών

1. CMP (Χημική Μηχανική Επιπεδοποίηση)

Ο εξοπλισμός CMP χρησιμοποιεί κεραμικές πλάκες στίλβωσης, βραχίονες χειρισμού, πλατφόρμες ευθυγράμμισης και τσοκ κενού για επιπεδοποίηση επιφανειών υψηλής ακρίβειας.

2. Εξοπλισμός κοπής και συσκευασίας πλακιδίων

Βασικά κεραμικά εξαρτήματα:

• Λεπίδες κοπής: Σύνθετα διαμαντιού-κεραμικού, ταχύτητα κοπής ~300 mm/s, θραύση άκρων <1 μm
• Κεφαλές συγκόλλησης θερμοπίεσης: Κεραμικά AlN με θερμική αγωγιμότητα 220 W/m·K; ομοιομορφία θερμοκρασίας ±2°C
• Υποστρώματα LTCC: Ακρίβεια πλάτους γραμμής έως 10 μm; υποστηρίζει μετάδοση 5G mmWave
• Κεραμικά τριχοειδή εργαλεία: Χρησιμοποιούνται στη συγκόλληση καλωδίων, συνήθως κατασκευασμένα από Al₂O₃ ή ζιρκονία-σκληρυμένη αλουμίνα

 

3. Σταθμοί ανίχνευσης

Βασικά κεραμικά εξαρτήματα:

• Υποστρώματα διασύνδεσης: Οξείδιο του βηρυλλίου (BeO), Νιτρίδιο του αργιλίου (AlN)
• Εξαρτήματα δοκιμών υψηλής συχνότητας: Κεραμικά AlN για σταθερή απόδοση RF

 

Τα προϊόντα μας