Keramik silikon karbida: bahan komponen presisi yang semakin diperlukan dalam proses manufaktur semikonduktor

Sebagai bahan keramik struktural dengan kinerja yang sangat baik, silikon karbida (SiC) memiliki karakteristik kepadatan tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, kekuatan lentur yang tinggi, modulus elastisitas yang tinggi, ketahanan korosi yang kuat, ketahanan suhu tinggi, dll. deformasi tegangan dan regangan termal, dan dapat beradaptasi dengan korosi yang kuat dan lingkungan reaksi suhu sangat tinggi dari epitaksi wafer, etsa, dan tautan manufaktur lainnya. Oleh karena itu, telah banyak digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor seperti penggilingan dan pemolesan, perlakuan panas epitaksi/oksidasi/difusi, litografi, deposisi, etsa, dan implantasi ion.

Proses penggilingan

Ketika ingot dipotong menjadi wafer, biasanya membentuk tepi yang tajam, dengan pinggiran, gerinda, terkelupas, retakan kecil atau cacat lainnya. Untuk menghindari pengaruh retak tepi pada kekuatan wafer, kerusakan pada permukaan wafer, dan membawa partikel polusi ke pasca proses, wafer perlu dipoles dengan proses penggilingan, mengurangi ketebalan wafer, meningkatkan kualitas wafer. paralelisme permukaan wafer, dan menghilangkan kerusakan permukaan yang disebabkan oleh proses pemotongan kawat. Saat ini, metode yang paling umum digunakan adalah dengan menggunakan cakram gerinda untuk penggilingan dua sisi, dan untuk meningkatkan kualitas cakram gerinda dengan meningkatkan proses penggilingan (bahan cakram gerinda, tekanan gerinda dan kecepatan gerinda, dll.).

Di masa lalu, cakram gerinda banyak digunakan pada material besi tuang atau baja karbon, yang memiliki masa pakai pendek dan koefisien muai panas yang besar. Dalam proses pemrosesan wafer silikon, terutama saat penggilingan atau pemolesan berkecepatan tinggi, kerataan dan paralelisme wafer silikon sulit dipastikan karena keausan dan deformasi termal pada cakram gerinda. Dengan berkembangnya bahan tahan aus keramik silikon karbida dan berkembangnya proses sintering, cakram gerinda besi cor dan baja karbon secara bertahap digantikan oleh cakram gerinda silikon karbida, kekerasannya tinggi, karakteristik keausan rendah dan dengan wafer silikon pada dasarnya ekspansi termal yang sama koefisien, penerapan proses pemolesan penggilingan berkecepatan tinggi memiliki keunggulan luar biasa.

Perlakuan panas dan proses lainnya

Pembuatan wafer tidak dapat dipisahkan dari proses oksidasi, difusi, anil, paduan, dan perlakuan panas lainnya, terutama yang terlibat dalam produk keramik silikon karbida termasuk lengan keramik silikon karbida yang digunakan untuk mengangkut wafer antara proses dan bagian dalam ruang reaksi peralatan perlakuan panas.

· Lengan keramik

Dalam produksi wafer silikon, perlu dilakukan perlakuan panas suhu tinggi, dan lengan mekanis sering digunakan untuk memindahkan, mengangkut, dan memposisikan wafer semikonduktor. Karena wafer semikonduktor harus bersih dan cepat dalam proses penanganannya, dan sebagian besar proses dilakukan dalam ruang hampa, suhu tinggi, dan lingkungan gas korosif, wafer tersebut harus memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan terhadap korosi, ketahanan suhu tinggi, ketahanan aus, tinggi kekerasan, isolasi dan sebagainya. Dibandingkan dengan alumina, lengan keramik silikon karbida dapat memenuhi persyaratan ini dengan lebih baik, namun kekurangan dari harga tinggi dan pemrosesan yang sulit membatasi penerapannya sampai batas tertentu.

· Komponen dalam ruang reaksi

Peralatan semikonduktor yang digunakan dalam proses perlakuan panas memiliki tungku oksidasi (yang dibagi menjadi tungku horizontal dan tungku vertikal), peralatan perlakuan panas cepat (RTP, RapidThermalProcessing), dll. Karena suhu pengoperasian yang tinggi, persyaratan kinerja komponen dalam ruang reaksi juga tinggi. Bagian silikon karbida sinter dengan kemurnian tinggi memiliki karakteristik kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, modulus elastisitas tinggi, kekakuan spesifik tinggi, konduktivitas termal tinggi, koefisien muai panas rendah, dll., dan merupakan bagian yang sangat diperlukan dalam ruang reaksi perlakuan panas sirkuit terpadu peralatan. Ini terutama mencakup perahu vertikal (VerticalBoat), Pedestal (Pedestal), LinerTubes (LinerTubes), ban dalam (InnerTubes) dan BafflePlates insulasi panas.

Saat ini, sebagian besar pangsa pasar pasar silikon karbida sinter dengan kemurnian tinggi untuk peralatan semikonduktor terutama didominasi oleh perusahaan asing seperti Japan Kyokera Group dan United States Quastai. Melalui akumulasi dan inovasi teknologi jangka panjang, mereka telah mengembangkan tidak hanya rangkaian produk yang lengkap, tetapi juga teknologi pemrosesan sifat material, presisi, dan struktur kompleks telah mencapai tingkat terdepan di industri. Ini dapat menyediakan komponen khusus untuk peralatan inti sirkuit terpadu seperti mesin fotolitografi, peralatan etsa plasma, peralatan deposisi film, dan peralatan implantasi ion. Sebaliknya, Tiongkok terlambat memulai penelitian dan pengembangan serta penerapan komponen silikon karbida sinter untuk peralatan semikonduktor, dan masih menghadapi hambatan teknis dan tantangan dalam bidang persiapan komponen silikon karbida sinter dengan presisi tinggi, ukuran besar, ringan, dan struktur khusus. (seperti sel berongga dan tertutup).

Proses ukiran ringan

Fotolitografi terutama menggunakan sistem optik untuk memfokuskan berkas cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya dan memproyeksikannya ke wafer silikon untuk mencapai paparan pola sirkuit dan memfasilitasi pengetsaan berikutnya, yang keakuratannya secara langsung menentukan kinerja dan hasil sirkuit terpadu. Sebagai salah satu peralatan terbaik untuk pembuatan chip, mesin litografi berisi hingga 100.000 bagian, dan untuk memastikan kinerja dan keakuratan rangkaian, baik komponen optik maupun keakuratan komponen dalam sistem litografi memiliki persyaratan yang sangat tinggi. . Penerapan keramik silikon karbida terutama meliputi: meja benda kerja, cermin persegi keramik dan sebagainya.

· Meja benda kerja

Meja mesin litograf terutama membawa wafer dan melengkapi pergerakan eksposur. Dalam proses ini, wafer silikon dan meja benda kerja harus disejajarkan sebelum setiap pemaparan, lalu masker cahaya dan meja benda kerja disejajarkan untuk mencapai keselarasan masker cahaya dan wafer silikon, sehingga grafik disalin secara akurat ke area yang perlu litograf, yang memerlukan meja benda kerja untuk mencapai kontrol otomatis ultra-presisi skala nano yang berkecepatan tinggi, halus, dan presisi gerakan tinggi. Untuk mencapai tujuan pengendalian ini, meja benda kerja litograf umumnya digunakan dengan bobot yang ringan dan stabilitas dimensi yang sangat tinggi, koefisien muai panas yang rendah, dan tidak mudah menghasilkan deformasi, untuk mengurangi inersia gerak, mengurangi beban motor, dan meningkatkan efisiensi gerakan, akurasi posisi, dan stabilitas.

· Cermin persegi keramik

Salah satu teknologi utama mesin litografi adalah kontrol gerakan sinkron dari meja benda kerja dan meja topeng, yang presisinya secara langsung mempengaruhi keakuratan litografi dan hasil mesin litografi. Sistem pengukuran pertama-tama menggunakan interferometer untuk mengirimkan sinar pengukur yang datang pada cermin persegi di sisi meja benda kerja, dan kemudian memantulkannya kembali ke penerima interferometer. Perubahan posisi meja benda kerja dihitung dengan prinsip Doppler dan diumpankan kembali ke sistem kontrol gerak secara real time untuk memastikan gerakan sinkron antara meja benda kerja dan meja masker. Keramik silikon karbida memiliki karakteristik ringan, dapat memenuhi persyaratan penggunaan cermin persegi keramik, namun persiapan bagian keramik silikon karbida tersebut lebih sulit, produsen peralatan sirkuit terpadu arus utama internasional saat ini terutama menggunakan keramik kaca, cordierite dan bahan lainnya. Namun, seiring dengan kemajuan teknologi, para ahli dari Institut Umum Sains dan Penelitian Bahan Bangunan China telah merealisasikan persiapan cermin persegi keramik silikon karbida berukuran besar, berbentuk kompleks, sangat ringan, tertutup sepenuhnya, serta komponen optik struktural dan fungsional lainnya untuk mesin litografi.

· Film topeng ringan

Masker cahaya disebut juga masker cahaya, peran utamanya adalah mentransmisikan cahaya melalui masker dan membentuk pola pada bahan fotosensitif. Namun, jika lampu EUV menyinari masker, masker akan mengeluarkan panas, dan suhu dapat meningkat antara 600 dan 1.000 derajat Celcius, yang dapat menyebabkan kerusakan termal. Oleh karena itu, biasanya diperlukan lapisan film silikon karbida pada lampu. Saat ini, banyak perusahaan asing, seperti ASML, telah mulai memasok film dengan transmisi cahaya lebih dari 90% untuk mengurangi pembersihan dan pemeriksaan masker yang digunakan, serta untuk meningkatkan efisiensi dan hasil produk mesin litografi EUV.

Etsa dan deposisi plasma

Proses etsa dalam pembuatan semikonduktor menggunakan plasma yang diionisasi oleh etsa cair atau gas (seperti gas berfluorinasi) untuk membombardir wafer, secara selektif menghilangkan bahan yang tidak diinginkan hingga pola sirkuit yang diinginkan tertinggal pada permukaan wafer. Deposisi film tipis mirip dengan proses kebalikan dari etsa, yang menggunakan metode deposisi untuk berulang kali menumpuk bahan isolasi dan menutupi setiap lapisan logam untuk membentuk film tipis. Karena kedua proses ini juga menggunakan teknologi plasma dan teknologi lain yang mudah menyebabkan korosi pada rongga dan komponen, maka komponen pada peralatan tersebut harus memiliki karakteristik ketahanan plasma yang baik dan reaktivitas yang rendah serta konduktivitas yang rendah terhadap gas tergores yang mengandung fluor.

Komponen peralatan etsa dan deposisi tradisional, seperti cincin pemfokusan, terbuat dari bahan seperti silikon atau kuarsa. Namun, dengan kemajuan miniaturisasi sirkuit terpadu, permintaan dan pentingnya manufaktur sirkuit terpadu untuk proses etsa semakin meningkat, dan plasma energi tinggi perlu digunakan untuk mengetsa wafer silikon secara tepat pada tingkat mikroskopis, yang memberikan kemungkinan untuk mencapai lebar garis yang lebih kecil dan struktur peralatan yang lebih kompleks. Oleh karena itu, silikon karbida deposisi uap kimia (CVD) dengan sifat fisik dan kimia yang sangat baik. Dan kemurnian tinggi, keseragaman tinggi, dan sebagainya secara bertahap menjadi pilihan pertama bahan pelapis peralatan etsa dan deposisi. Saat ini, bagian silikon karbida CVD dalam peralatan etsa meliputi cincin fokus, kepala semprotan gas, palet, cincin tepi, dll. Pada peralatan deposisi, terdapat penutup ruang, lapisan rongga, dasar grafit berlapis SiC, dll.

Karena rendahnya reaktivitas dan konduktivitas silikon karbida CVD terhadap gas etsa klorin dan fluor, ini adalah bahan yang ideal untuk cincin pemfokusan dan komponen lain dari peralatan etsa plasma. Bagian silikon karbida CVD dalam peralatan etsa meliputi cincin fokus, kepala semprotan gas, palet, cincin tepi, dll. Mengambil contoh cincin fokus, cincin fokus adalah bagian penting yang ditempatkan di bagian luar wafer, langsung bersentuhan dengan wafer, dengan menerapkan tegangan ke cincin untuk memfokuskan plasma yang melewati cincin, sehingga memfokuskan plasma pada wafer untuk meningkatkan keseragaman pemrosesan. Cincin pemfokusan tradisional terbuat dari silikon atau kuarsa. Dengan kemajuan miniaturisasi sirkuit terpadu, permintaan dan pentingnya manufaktur sirkuit terpadu untuk proses etsa semakin meningkat, dan kekuatan serta energi plasma etsa terus meningkat, terutama energi plasma yang dibutuhkan dalam peralatan etsa plasma capacitive coupled (CCP) semakin tinggi. . Oleh karena itu, tingkat penggunaan cincin pemfokusan yang dibuat dari bahan silikon karbida semakin tinggi.

Fountyl Technologies PTE Ltd, berfokus pada industri manufaktur semikonduktor, produk utama meliputi: Pin chuck, chuck keramik berpori, efektor ujung keramik, balok persegi keramik, spindel keramik, selamat datang untuk menghubungi dan negosiasi!