실리콘 카바이드 세라믹: 반도체 제조 공정에서 점점 더 없어서는 안 될 정밀 부품 소재

우수한 성능을 지닌 구조용 세라믹 소재인 탄화규소(SiC)는 고밀도, 고열 전도성, 고굴곡 강도, 고탄성률, 강한 내식성, 고온 저항 등의 특성을 가지고 있습니다. 굴곡을 생성하는 것은 쉽지 않습니다. 응력 변형 및 열 변형은 웨이퍼 에피택시, 에칭 및 기타 제조 링크의 강한 부식 및 초고온 반응 환경에 적응할 수 있습니다. 따라서 연삭 및 연마, 에피택셜/산화/확산 열처리, 리소그래피, 증착, 에칭, 이온 주입 등 반도체 제조 공정에 널리 사용되어 왔습니다.

연삭 공정

잉곳을 웨이퍼로 절단할 때 일반적으로 모서리, 버, 칩핑, 작은 균열 또는 기타 결함이 있는 날카로운 모서리를 형성합니다. 웨이퍼 강도에 대한 가장자리 균열의 영향, 웨이퍼 표면 마무리의 손상 및 오염 입자를 후공정으로 가져오기 위해 웨이퍼는 연삭 공정을 통해 연마되어야 하며, 웨이퍼의 두께를 줄이고, 웨이퍼 표면의 평행성을 높이고 와이어 절단 공정으로 인한 표면 손상을 제거합니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 방법은 양면 연삭에 연삭 디스크를 사용하고 연삭 공정 (연삭 디스크 재료, 연삭 압력 및 연삭 속도 등)을 개선하여 연삭 디스크의 품질을 향상시키는 것입니다.

과거에는 연삭 디스크가 주철이나 탄소강 재료에 주로 사용되었는데, 이는 수명이 짧고 열팽창 계수가 큽니다. 실리콘 웨이퍼를 가공하는 과정에서, 특히 고속 연삭 또는 연마 시 연삭 디스크의 마모 및 열 변형으로 인해 실리콘 웨이퍼의 평탄도 및 평행도를 보장하기가 어렵습니다. 탄화 규소 세라믹 내마모성 재료의 개발과 소결 공정의 발전으로 주철 및 탄소강 연삭 디스크는 점차적으로 탄화 규소 연삭 디스크로 대체되며 경도가 높고 마모 특성이 낮으며 기본적으로 열팽창이 동일한 실리콘 웨이퍼와 같습니다. 계수, 고속 연삭 연마 공정에 적용하면 탁월한 장점이 있습니다.

열처리 및 기타 공정

웨이퍼 제조는 산화, 확산, 어닐링, 합금 및 기타 열처리 공정과 분리될 수 없습니다. 주로 열처리 장비의 반응 챔버 내 공정과 부품 간에 웨이퍼를 운반하는 데 사용되는 탄화규소 세라믹 암을 포함한 탄화규소 세라믹 제품에 관련됩니다.

· 세라믹 암

실리콘 웨이퍼를 생산하려면 고온의 열처리가 필요하며, 반도체 웨이퍼를 이동, 운반, 배치하는 데 기계 암이 사용되는 경우가 많습니다. 반도체 웨이퍼는 취급 공정에서 깨끗하고 빠른 것이 요구되며, 대부분의 공정이 진공, 고온, 부식성 가스 환경에서 이루어지기 때문에 높은 기계적 강도, 내식성, 고온 저항성, 내마모성, 높은 내구성을 갖추어야 합니다. 경도, 절연성 등. 알루미나에 비해 탄화 규소 세라믹 암은 이러한 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있지만 가격이 비싸고 가공이 어렵다는 단점으로 인해 어느 정도 적용이 제한됩니다.

· 반응 챔버의 구성 요소

열처리 공정에 사용되는 반도체 장비에는 산화로(수평로와 수직로로 구분), 급속열처리(RTP, RapidThermalProcessing) 장비 등이 있습니다. 높은 작동 온도로 인해 부품의 성능 요구 사항이 반응실도 높습니다. 고순도 소결 탄화규소 부품은 고강도, 고경도, 고탄성률, 고비강성, 고열전도율, 저열팽창계수 등의 특성을 가지며 집적회로 열처리 반응실에 없어서는 안 될 부품입니다. 장비. 주로 수직 보트(VerticalBoat), 페데스탈(Pedestal), 라이너 튜브(LinerTubes), 내부 튜브(InnerTubes) 및 단열 BafflePlates가 포함됩니다.

현재 반도체장비용 고순도 탄화규소 시장의 대부분의 시장점유율은 일본 교케라그룹, 미국 퀘스타이 등 외국계 기업이 주로 점유하고 있다. 장기적인 기술 축적과 혁신을 통해 완전한 제품 라인을 개발했을 뿐만 아니라 재료 특성, 정밀도 및 복잡한 구조의 가공 기술도 업계 최고의 수준에 도달했습니다. 포토리소그래피 장비, 플라즈마 에칭 장비, 필름 증착 장비, 이온 주입 장비 등 집적회로 핵심 장비에 대한 특수 부품을 제공할 수 있습니다. 이와 대조적으로 중국은 반도체 장비용 소결 탄화규소 부품의 연구 개발 및 응용을 늦게 시작했으며 여전히 고정밀, 대형, 경량 및 특수 구조를 갖춘 탄화규소 소결 부품 준비 분야에서 기술적 병목 현상과 과제에 직면해 있습니다. (예: 속이 빈 폐쇄 셀).

가벼운 조각 과정

포토리소그래피는 주로 광학 시스템을 사용하여 광원에서 방출된 광선을 집중시키고 이를 실리콘 웨이퍼에 투사하여 회로 패턴을 노출시키고 후속 에칭을 용이하게 합니다. 정확도는 집적 회로의 성능과 수율을 직접적으로 결정합니다. 칩 제조를 위한 최고의 장비 중 하나인 리소그래피 기계는 최대 100,000개의 부품을 포함하며, 회로의 성능과 정확성을 보장하기 위해 리소그래피 시스템의 광학 부품과 부품의 정밀도 모두 매우 높은 요구 사항을 갖습니다. . 탄화 규소 세라믹의 적용에는 주로 공작물 테이블, 세라믹 사각 거울 등이 포함됩니다.

· 공작물 테이블

리소그래피 기계 테이블은 주로 웨이퍼를 운반하고 노광 이동을 완료합니다. 이 공정에서는 각 노출 전에 실리콘 웨이퍼와 공작물 테이블을 정렬해야 하며, 그런 다음 라이트 마스크와 공작물 테이블을 정렬하여 라이트 마스크와 실리콘 웨이퍼의 정렬을 달성하여 그래픽이 정확하게 복사되도록 합니다. 고속, 부드러운 고속 모션 정밀도 나노스케일 초정밀 자동 제어를 구현하는 공작물 테이블이 필요한 리소그래피가 필요한 영역까지. 이러한 제어 목적을 달성하기 위해 리소그래피 공작물 테이블은 일반적으로 가볍고 치수 안정성이 매우 높으며 열팽창 계수가 낮고 변형이 발생하기 쉽지 않아 운동 관성을 줄이고 모터 부하를 줄입니다. 모션 효율성, 위치 정확도 및 안정성을 향상시킵니다.

· 세라믹 사각거울

노광기의 핵심 기술 중 하나는 공작물 테이블과 마스크 테이블의 동기식 모션 제어이며, 그 정밀도는 노광기의 정확도와 수율에 직접적인 영향을 미칩니다. 측정 시스템은 먼저 간섭계를 사용하여 공작물 테이블 측면의 사각 거울에 입사된 측정 빔을 보낸 다음 간섭계의 수신기로 다시 반사합니다. 공작물 테이블의 위치 변경은 도플러 원리에 의해 계산되고 실시간으로 모션 제어 시스템에 피드백되어 공작물 테이블과 마스크 테이블의 동기식 이동을 보장합니다. 탄화 규소 세라믹은 경량의 특성을 가지며 세라믹 사각 거울 사용 요구 사항을 충족할 수 있지만 이러한 탄화 규소 세라믹 부품을 준비하는 것은 더 어렵습니다. 현재 국제 주류 집적 회로 장비 제조업체는 주로 유리 세라믹, 근청석 및 다른 재료. 그러나 기술이 발전함에 따라 중국 건자재 과학 연구 종합 연구소의 전문가들은 대형, 복잡한 모양, 초경량, 완전 밀폐형 탄화 규소 세라믹 사각 거울 및 기타 구조적 및 기능적 광학 부품의 준비를 실현했습니다. 리소그래피 기계.

· 라이트 마스크 필름

라이트 마스크는 라이트 마스크라고도 하며, 주요 역할은 마스크를 통해 빛을 투과시키고 감광성 재료에 패턴을 형성하는 것입니다. 하지만 EUV 빛이 마스크에 닿으면 열이 발생해 온도가 600~1000도까지 올라가 열 손상을 일으킬 수 있다. 따라서 일반적으로 빛 위에 탄화규소 필름을 증착해야 합니다. 현재 ASML 등 많은 해외 ​​기업에서는 사용 중인 마스크의 세척 및 검사를 줄이고 EUV 노광기의 효율성과 제품 수율을 향상시키기 위해 광투과도가 90% 이상인 필름을 공급하기 시작했습니다.

플라즈마 에칭 및 증착

반도체 제조의 식각 공정에서는 액체 또는 기체 식각 장치(예: 불소화 가스)에 의해 이온화된 플라즈마를 사용하여 웨이퍼에 충격을 가하고 원하는 회로 패턴이 웨이퍼 표면에 남을 때까지 원하지 않는 물질을 선택적으로 제거합니다. 박막증착은 식각의 역공정과 유사하다. 절연물질을 반복적으로 쌓고, 금속을 각 층씩 덮어 박막을 형성하는 증착방식이다. 이 두 공정 역시 플라즈마 기술과 캐비티 및 부품에 부식을 일으키기 쉬운 기타 기술을 사용하기 때문에 장비의 부품은 우수한 플라즈마 저항 특성과 불소 함유 식각 가스에 대한 낮은 반응성 및 낮은 전도성을 가져야 합니다.

포커싱 링과 같은 전통적인 식각 및 증착 장비 구성 요소는 실리콘이나 석영과 같은 재료로 만들어집니다. 그러나 집적회로의 소형화가 진행됨에 따라 식각 공정을 위한 집적회로 제조의 수요와 중요성이 증가하고 있으며, 실리콘 웨이퍼를 미세한 수준에서 정밀하게 식각하기 위해서는 고에너지 플라즈마를 이용할 필요가 있으며, 이는 이를 달성할 수 있는 가능성을 제공합니다. 더 작은 선폭과 더 복잡한 장비 구조. 따라서 화학적 기상 증착(CVD) 실리콘 카바이드는 우수한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있습니다. 그리고 고순도, 고균일성 등이 점차 에칭, 증착 장비 코팅 재료의 첫 번째 선택이 되었습니다. 현재 에칭 장비의 CVD 실리콘 카바이드 부품에는 포커싱 링, 가스 스프레이 헤드, 팔레트, 엣지 링 등이 포함됩니다. 증착 장비에는 챔버 커버, 캐비티 라이닝, SiC 코팅 흑연 베이스 등이 있습니다.

CVD 탄화규소는 염소 및 불소 에칭 가스에 대한 반응성과 전도성이 낮기 때문에 포커싱 링 및 플라즈마 에칭 장비의 기타 구성 요소에 이상적인 재료입니다. 에칭 장비의 CVD 실리콘 카바이드 부품에는 포커싱 링, 가스 스프레이 헤드, 팔레트, 엣지 링 등이 포함됩니다. 포커스 링을 예로 들면, 포커스 링은 웨이퍼 외부에 직접 접촉되는 중요한 부품입니다. 웨이퍼의 경우, 링에 전압을 인가하여 링을 통과하는 플라즈마를 포커싱함으로써 플라즈마를 웨이퍼에 포커싱함으로써 공정의 균일성을 향상시킵니다. 전통적인 포커싱 링은 실리콘이나 석영으로 만들어졌습니다. 집적회로의 소형화가 진행됨에 따라 식각 공정을 위한 집적회로 제조의 수요와 중요성이 증가하고 있으며, 식각 플라즈마의 전력과 에너지도 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 CCP(Capacitive Coupled) 플라즈마 식각 장비에 필요한 플라즈마 에너지는 더욱 높아지고 있습니다. . 따라서 탄화규소 소재로 제조된 포커싱 링의 사용률이 점점 더 높아지고 있습니다.

Fountyl Technologies PTE Ltd는 반도체 제조 산업에 주력하고 있으며 주요 제품은 다음과 같습니다: 핀 척, 다공성 세라믹 척, 세라믹 엔드 이펙터, 세라믹 사각 빔, 세라믹 스핀들, 연락 및 협상 환영!