เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์: วัสดุส่วนประกอบที่มีความแม่นยำซึ่งขาดไม่ได้มากขึ้นในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

เนื่องจากเป็นวัสดุเซรามิกโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) จึงมีลักษณะความหนาแน่นสูง ค่าการนำความร้อนสูง มีความแข็งแรงในการดัดงอสูง โมดูลัสยืดหยุ่นสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ทนต่ออุณหภูมิสูง ฯลฯ ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเกิดการดัดงอ การเสียรูปของความเค้นและความเครียดจากความร้อน และสามารถปรับให้เข้ากับการกัดกร่อนที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษของแผ่นเวเฟอร์ epitaxy การกัด และการเชื่อมโยงการผลิตอื่นๆ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เช่น การบดและการขัดเงา การรักษาความร้อนแบบเอปิแอกเซียล/ออกซิเดชัน/การแพร่กระจาย การพิมพ์หิน การสะสม การกัด และการฝังไอออน

กระบวนการบด

เมื่อลิ่มโลหะถูกตัดเป็นแผ่นเวเฟอร์ มันมักจะทำให้เกิดขอบคม โดยมีขอบ เสี้ยน การบิ่น รอยแตกเล็กๆ หรือข้อบกพร่องอื่นๆ เพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของการแตกร้าวที่ขอบต่อความแข็งแรงของเวเฟอร์ ความเสียหายต่อพื้นผิวของเวเฟอร์ และนำอนุภาคมลพิษมาสู่ขั้นตอนหลังกระบวนการ เวเฟอร์จะต้องได้รับการขัดด้วยกระบวนการบด ลดความหนาของเวเฟอร์ ปรับปรุง ความขนานของพื้นผิวเวเฟอร์และขจัดความเสียหายของพื้นผิวที่เกิดจากกระบวนการตัดลวด ปัจจุบันวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดคือการใช้แผ่นเจียรสำหรับการเจียรแบบสองด้าน และเพื่อปรับปรุงคุณภาพของแผ่นเจียรโดยการปรับปรุงกระบวนการเจียร (วัสดุแผ่นเจียร ความดันการเจียร และความเร็วการเจียร ฯลฯ )

ในอดีต จานเจียรส่วนใหญ่จะใช้กับเหล็กหล่อหรือวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอน ซึ่งมีอายุการใช้งานสั้นและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง ในกระบวนการแปรรูปเวเฟอร์ซิลิคอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการบดหรือการขัดด้วยความเร็วสูง ความเรียบและความขนานของเวเฟอร์ซิลิกอนเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันได้เนื่องจากการสึกหรอและการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของแผ่นเจียร ด้วยการพัฒนาวัสดุที่ทนต่อการสึกหรอเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์และการพัฒนากระบวนการเผาผนึก แผ่นเจียรเหล็กหล่อและเหล็กกล้าคาร์บอนจะค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยแผ่นเจียรซิลิกอนคาร์ไบด์ ความแข็งสูง ลักษณะการสึกหรอต่ำ และด้วยแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนโดยพื้นฐานแล้วการขยายตัวทางความร้อนเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การใช้งานในกระบวนการขัดเงาด้วยความเร็วสูงมีข้อดีที่โดดเด่น

การอบชุบด้วยความร้อนและกระบวนการอื่นๆ

การผลิตแผ่นเวเฟอร์ไม่สามารถแยกออกจากกระบวนการออกซิเดชั่น การแพร่กระจาย การหลอม โลหะผสม และกระบวนการบำบัดความร้อนอื่นๆ โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ รวมถึงแขนเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ใช้ในการขนส่งเวเฟอร์ระหว่างกระบวนการและชิ้นส่วนในห้องปฏิกิริยาของอุปกรณ์บำบัดความร้อน

· แขนเซรามิก

ในการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอน จำเป็นต้องผ่านการบำบัดความร้อนที่อุณหภูมิสูง และมักใช้แขนกลเพื่อเคลื่อนย้าย ขนส่ง และจัดตำแหน่งเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องสะอาดและรวดเร็วในกระบวนการจัดการ และกระบวนการส่วนใหญ่ดำเนินการในสภาวะสุญญากาศ อุณหภูมิสูง และก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน พวกเขาจำเป็นต้องมีความแข็งแรงเชิงกลสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ สูง ความแข็ง ฉนวนและอื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับอลูมินา แขนเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้ดีกว่า แต่ข้อบกพร่องด้านราคาที่สูงและการประมวลผลที่ยากจะจำกัดการใช้งานในระดับหนึ่ง

· ส่วนประกอบในห้องปฏิกิริยา

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในกระบวนการบำบัดความร้อนมีเตาออกซิเดชั่น (ซึ่งแบ่งออกเป็นเตาแนวนอนและเตาแนวตั้ง) อุปกรณ์รักษาความร้อนอย่างรวดเร็ว (RTP, RapidThermalProcessing) เป็นต้น เนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานสูง ความต้องการประสิทธิภาพของส่วนประกอบใน ห้องปฏิกิริยาก็สูงเช่นกัน ชิ้นส่วนซิลิกอนคาร์ไบด์เผาที่มีความบริสุทธิ์สูงมีลักษณะของความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง โมดูลัสยืดหยุ่นสูง ความแข็งจำเพาะสูง การนำความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ฯลฯ และเป็นชิ้นส่วนที่ขาดไม่ได้ในห้องปฏิกิริยาของการรักษาความร้อนวงจรรวม อุปกรณ์. โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยเรือแนวตั้ง (VerticalBoat), ฐาน (ฐาน), LinerTubes (LinerTubes), ยางใน (InnerTubes) และ BafflePlates ฉนวนกันความร้อน

ปัจจุบันส่วนแบ่งการตลาดส่วนใหญ่ของตลาดซิลิกอนคาร์ไบด์เผาที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ถูกครอบงำโดยบริษัทต่างประเทศ เช่น Japan Kyokera Group และ United States Quastai ด้วยการสะสมทางเทคโนโลยีและนวัตกรรมในระยะยาว พวกเขาได้พัฒนาไม่เพียงแต่ผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเทคโนโลยีการประมวลผลคุณสมบัติของวัสดุ ความแม่นยำ และโครงสร้างที่ซับซ้อนจนก้าวขึ้นสู่ระดับชั้นนำของอุตสาหกรรม โดยสามารถจัดหาส่วนประกอบพิเศษสำหรับอุปกรณ์แกนวงจรรวม เช่น เครื่องถ่ายภาพหิน อุปกรณ์แกะสลักพลาสม่า อุปกรณ์สะสมฟิล์ม และอุปกรณ์ปลูกฝังไอออน ในทางตรงกันข้าม จีนเริ่มต้นในช่วงท้ายของการวิจัยและพัฒนาและการประยุกต์ใช้ชิ้นส่วนซิลิกอนคาร์ไบด์ซินเทอร์สำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และยังคงเผชิญกับปัญหาคอขวดทางเทคนิคและความท้าทายในด้านการเตรียมชิ้นส่วนซิลิกอนคาร์ไบด์ซินเทอร์ที่มีความแม่นยำสูง ขนาดใหญ่ น้ำหนักเบา และโครงสร้างพิเศษ (เช่น เซลล์กลวง เซลล์ปิด)

กระบวนการแกะสลักด้วยแสง

การพิมพ์หินด้วยแสงส่วนใหญ่ใช้ระบบออปติคัลเพื่อโฟกัสลำแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงและฉายลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเพื่อให้ได้รูปแบบวงจรและอำนวยความสะดวกในการแกะสลักในภายหลัง ซึ่งความแม่นยำจะกำหนดประสิทธิภาพและผลผลิตของวงจรรวมโดยตรง ในฐานะหนึ่งในอุปกรณ์ชั้นนำสำหรับการผลิตชิป เครื่องพิมพ์หินประกอบด้วยชิ้นส่วนมากถึง 100,000 ชิ้น และเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความแม่นยำของวงจร ทั้งส่วนประกอบทางแสงและความแม่นยำของส่วนประกอบในระบบการพิมพ์หินจึงมีข้อกำหนดที่สูงมาก . การใช้เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: โต๊ะชิ้นงาน กระจกสี่เหลี่ยมเซรามิก และอื่นๆ

· โต๊ะวางชิ้นงาน

โต๊ะเครื่องจักรพิมพ์หินจะบรรทุกแผ่นเวเฟอร์เป็นหลักและทำให้การเคลื่อนที่ของแสงเสร็จสมบูรณ์ ในกระบวนการนี้ เวเฟอร์ซิลิกอนและตารางชิ้นงานจะต้องจัดตำแหน่งก่อนการสัมผัสแต่ละครั้ง จากนั้นมาสก์แสงและตารางชิ้นงานจะถูกจัดตำแหน่งเพื่อให้บรรลุการจัดตำแหน่งของมาส์กแสงและเวเฟอร์ซิลิกอน เพื่อให้คัดลอกกราฟิกได้อย่างถูกต้อง ไปยังพื้นที่ที่ต้องการพิมพ์หินซึ่งต้องใช้โต๊ะชิ้นงานเพื่อให้ได้การควบคุมอัตโนมัติระดับนาโนที่มีความแม่นยำสูง ราบรื่น และมีความแม่นยำสูง เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการควบคุมนี้ โดยทั่วไปจะใช้โต๊ะชิ้นงานพิมพ์หินที่มีน้ำหนักเบาและมีเสถียรภาพในมิติที่สูงมาก ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และไม่ง่ายที่จะทำให้เกิดการเสียรูป เพื่อลดความเฉื่อยในการเคลื่อนที่ ลดภาระของมอเตอร์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการเคลื่อนไหว ความแม่นยำและเสถียรภาพของตำแหน่ง

· กระจกสี่เหลี่ยมเซรามิก

หนึ่งในเทคโนโลยีที่สำคัญของเครื่องการพิมพ์หินคือการควบคุมการเคลื่อนที่แบบซิงโครนัสของโต๊ะชิ้นงานและโต๊ะมาสก์ ซึ่งความแม่นยำจะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการพิมพ์หินและผลผลิตของเครื่องการพิมพ์หิน ขั้นแรกระบบการวัดจะใช้อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์เพื่อส่งลำแสงการวัดที่ตกกระทบบนกระจกสี่เหลี่ยมด้านข้างโต๊ะชิ้นงาน จากนั้นจึงสะท้อนกลับไปยังตัวรับของอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ การเปลี่ยนตำแหน่งของโต๊ะชิ้นงานคำนวณโดยหลักการดอปเปลอร์ และป้อนกลับไปยังระบบควบคุมการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์ เพื่อให้แน่ใจถึงการเคลื่อนที่แบบซิงโครนัสของโต๊ะชิ้นงานและโต๊ะมาสก์ เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์มีลักษณะที่มีน้ำหนักเบาสามารถตอบสนองความต้องการของการใช้กระจกสี่เหลี่ยมเซรามิก แต่การเตรียมชิ้นส่วนเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ดังกล่าวนั้นยากกว่า ผู้ผลิตอุปกรณ์วงจรรวมกระแสหลักระหว่างประเทศในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้แก้วเซรามิก, cordierite และ วัสดุอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันวิทยาศาสตร์และการวิจัยวัสดุก่อสร้างทั่วไปของจีนได้ตระหนักถึงการเตรียมกระจกสี่เหลี่ยมเซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างซับซ้อน มีน้ำหนักเบาและปิดอย่างเต็มที่ และส่วนประกอบทางแสงที่มีโครงสร้างและการทำงานอื่นๆ สำหรับ เครื่องพิมพ์หิน

· ฟิล์มบังแสง

หน้ากากแสงเรียกอีกอย่างว่าหน้ากากแสง บทบาทหลักคือการส่งแสงผ่านหน้ากากและสร้างลวดลายบนวัสดุที่ไวต่อแสง อย่างไรก็ตาม เมื่อแสง EUV ส่องบนหน้ากาก จะปล่อยความร้อนออกมา และอุณหภูมิอาจสูงขึ้นถึงระหว่าง 600 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนได้ ดังนั้นจึงมักจำเป็นต้องวางฟิล์มซิลิกอนคาร์ไบด์ไว้บนแสง ในปัจจุบัน บริษัทต่างชาติจำนวนมาก เช่น ASML ได้เริ่มจัดหาฟิล์มที่มีการส่งผ่านแสงมากกว่า 90% เพื่อลดการทำความสะอาดและการตรวจสอบหน้ากากที่ใช้งานอยู่ และเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ของเครื่องจักรการพิมพ์หิน EUV

การกัดและการสะสมของพลาสมา

กระบวนการแกะสลักในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ใช้พลาสมาแตกตัวเป็นไอออนด้วยตัวกัดของเหลวหรือก๊าซ (เช่น ก๊าซฟลูออริเนต) เพื่อระดมยิงแผ่นเวเฟอร์ โดยคัดเลือกวัสดุที่ไม่ต้องการออกจนกว่ารูปแบบวงจรที่ต้องการจะเหลืออยู่บนพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์ การสะสมของฟิล์มบางนั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการกัดกลับแบบย้อนกลับ ซึ่งใช้วิธีการสะสมเพื่อซ้อนวัสดุฉนวนซ้ำๆ และหุ้มโลหะแต่ละชั้นเพื่อสร้างฟิล์มบาง เนื่องจากกระบวนการทั้งสองนี้ยังใช้เทคโนโลยีพลาสมาและเทคโนโลยีอื่นๆ ที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนต่อโพรงและส่วนประกอบได้ง่าย ส่วนประกอบในอุปกรณ์จึงจำเป็นต้องมีคุณลักษณะความต้านทานพลาสมาที่ดี และมีปฏิกิริยาต่ำและมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำต่อก๊าซที่กัดด้วยฟลูออรีน

ส่วนประกอบของอุปกรณ์การกัดและการสะสมแบบดั้งเดิม เช่น วงแหวนโฟกัส ทำจากวัสดุ เช่น ซิลิคอนหรือควอตซ์ อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าของการย่อขนาดวงจรรวม ความต้องการและความสำคัญของการผลิตวงจรรวมสำหรับกระบวนการแกะสลักก็เพิ่มขึ้น และจำเป็นต้องใช้พลาสมาพลังงานสูงเพื่อกัดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนอย่างแม่นยำในระดับจุลภาค ซึ่งให้ความเป็นไปได้ที่จะบรรลุเป้าหมาย ความกว้างของเส้นเล็กลงและโครงสร้างอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้นซิลิกอนคาร์ไบด์การสะสมไอสารเคมี (CVD) จึงมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ดีเยี่ยม และความบริสุทธิ์สูง ความสม่ำเสมอสูงและอื่น ๆ ค่อยๆ กลายเป็นตัวเลือกแรกของวัสดุเคลือบอุปกรณ์การแกะสลักและการสะสม ปัจจุบันชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD ในอุปกรณ์แกะสลัก ได้แก่ วงแหวนโฟกัส หัวสเปรย์แก๊ส พาเลท วงแหวนขอบ ฯลฯ ในอุปกรณ์สะสมจะมีฝาปิดห้อง ซับในโพรง ฐานกราไฟท์เคลือบ SiC เป็นต้น

เนื่องจากซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD มีปฏิกิริยาและการนำไฟฟ้าต่ำต่อคลอรีนและก๊าซกัดกรดฟลูออรีน จึงเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับวงแหวนโฟกัสและส่วนประกอบอื่นๆ ของอุปกรณ์กัดพลาสม่า ชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD ในอุปกรณ์แกะสลัก ได้แก่ วงแหวนโฟกัส หัวสเปรย์แก๊ส พาเลท วงแหวนขอบ ฯลฯ วงแหวนโฟกัสเป็นตัวอย่าง วงแหวนโฟกัสเป็นส่วนสำคัญที่วางอยู่ด้านนอกของแผ่นเวเฟอร์ โดยสัมผัสโดยตรง ด้วยเวเฟอร์โดยจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปที่วงแหวนเพื่อโฟกัสพลาสมาที่ผ่านวงแหวน จึงเน้นพลาสมาบนเวเฟอร์เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอในการประมวลผล วงแหวนปรับโฟกัสแบบดั้งเดิมทำจากซิลิคอนหรือควอทซ์ ด้วยความก้าวหน้าของการย่อขนาดวงจรรวม ความต้องการและความสำคัญของการผลิตวงจรรวมสำหรับกระบวนการแกะสลักก็เพิ่มขึ้น และพลังงานและพลังงานของการแกะสลักพลาสมายังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานพลาสมาที่ต้องการในอุปกรณ์การแกะสลักพลาสมาแบบ capacitive (CCP) ก็สูงขึ้น . ดังนั้นอัตราการใช้วงแหวนโฟกัสที่เตรียมโดยวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์จึงสูงขึ้นเรื่อยๆ

Fountyl Technologies PTE Ltd มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่: Pin chuck, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุน, เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก, คานสี่เหลี่ยมเซรามิก, แกนหมุนเซรามิก ยินดีต้อนรับสู่การติดต่อและการเจรจา！