Una panoramica completa delle ceramiche avanzate utilizzate nelle apparecchiature per semiconduttori

I componenti in ceramica di precisione sono elementi essenziali delle attrezzature di base per i principali processi di produzione di semiconduttori come la fotolitografia, l'incisione, la deposizione di film sottile, l'impianto ionico e la CMP.Parti e accessori, compresi i cuscinetti, rotaie di guida, rivestimenti della camera, mandrini elettrostatici e braccia robotiche sono particolarmente critici all'interno delle camere di processo, dove svolgono funzioni come supporto, protezione e controllo del flusso.

Questo articolo fornisce una panoramica sistematica di come le ceramiche di precisione sono applicate nelle principali apparecchiature di fabbricazione di semiconduttori.

Processi front-end: ceramiche di precisione nelle attrezzature per la fabbricazione di wafer

1Apparecchiature per la fotolitografia

Per garantire un'elevata precisione di processo nei sistemi di fotolitografia avanzati, una vasta gamma di componenti ceramici con eccellente multifunzionalità, stabilità strutturale, resistenza termica,e precisione dimensionale sono utilizzatiQuesti includono i collettori elettrostatici, i collettori a vuoto, i blocchi, le basi magnetiche raffreddate ad acqua, i riflettori, i binari di guida, gli stadi e i supporti per le maschere.

Componenti ceramici chiave:Scala elettrostatica

 

Materiali principali:per la produzione di energia elettricaAlumina (Al2O3), nitruro di silicio (Si3N4),Stadio di movimento:Ceramiche di cordierite, carburo di silicio (SiC)

 

Sfide tecniche:Progettazione di strutture complesse, controllo delle materie prime e sinterizzazione, gestione della temperatura e lavorazione ad alta precisione.

Il sistema materiale delle tappe di movimento della litografia è fondamentale per ottenere un'elevata precisione e velocità di scansione.I materiali devono avere un'elevata rigidità specifica e una bassa espansione termica per resistere a movimenti ad alta velocità con una distorsione minima, migliorando così il throughput e mantenendo la precisione.

2- Attrezzature per l'incisione

L'incisione è fondamentale per il trasferimento dei modelli di circuito dalla maschera al wafer.anelli isolanti, piastre di copertura, anelli di messa a fuoco e mandrini elettrostatici.

Componenti ceramici chiave:Scavo elettrostatico, anello di messa a fuoco, piastra di distribuzione del gas

 

Materiali ceramici principali:Quarzo, SiC, AlN, Al2O3, Si3N4, Y2O3

 

• Camera di incisione:

Con le geometrie dei dispositivi di riduzione, sono richiesti controlli di contaminazione più rigorosi.

• Requisiti materiali:

Alta purezza, minima contaminazione da metalli

Altri gas di incisione a base di alogene

Alta densità, minima porosità

Grano fine, contenuto limite di grano basso

Buona lavorabilità meccanica

Proprietà elettriche o termiche specifiche, se necessario

• Piastra di distribuzione del gas:

Con centinaia o migliaia di microfori perforati con precisione, queste piastre distribuiscono uniformemente i gas di processo, garantendo una costante deposizione/incisione.

• Sfide:

Le esigenze per l'uniformità del diametro del foro e per le pareti interne prive di foratura sono estremamente elevate.

• Materiali principali:CVD SiC, allumina, nitruro di silicio

• Anello di messa a fuoco:

Progettato per bilanciare l'uniformità del plasma e corrispondere alla conduttività della wafer di silicio.Il SiC offre una conduttività simile e una resistenza al plasma superiore, consentendo una vita più lunga.

• Materiale:Carburo di silicio (SiC)

- Sì.

3. attrezzature per la deposizione di film sottili (CVD / PVD)

Nei sistemi CVD e PVD, le parti ceramiche chiave includono cerniche elettrostatiche, piastre di distribuzione del gas, riscaldatori e rivestimenti della camera.

Componenti ceramici chiave:Caldaia elettrostatica, caldaia in ceramica

 

Materiali principali: Scaldaie:Nitruro di alluminio (AlN), allumina (Al2O3)

• Caldaia ceramica:

Un componente critico situato all'interno della camera di processo, direttamente a contatto con il wafer.

- Sì.

Processi di back-end: ceramiche di precisione nelle attrezzature di imballaggio e di prova

1. CMP (pianificazione chimica meccanica)

L'attrezzatura CMP utilizza piastre di lucidatura in ceramica, braccia di movimentazione, piattaforme di allineamento e mandrini a vuoto per una pianificazione superficiale di alta precisione.

2. attrezzature per il taglio e l'imballaggio di wafer

Componenti ceramici chiave:

• Scavi di taglio:Composti di diamanti-ceramica, velocità di taglio ~ 300 mm/s, frantumi di bordo < 1 μm
• Capi di legame per termocompressione:AlN ceramica con conducibilità termica di 220 W/m·K; uniformità di temperatura ±2°C
• LTCC Substrati:Accuratezza della larghezza della linea fino a 10 μm; supporta la trasmissione 5G mmWave
• Strumenti per capillari in ceramica:Utilizzato per il legame di fili, comunemente realizzato in Al2O3 o allumina rinforzata con zirconia

 

3Stazioni di sonda.

Componenti ceramici chiave:

• Sottostrati di interpositori:Ossido di berilio (BeO), nitruro di alluminio (AlN)
• Impianti di prova ad alta frequenza:Ceramiche AlN per prestazioni RF stabili

 

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