Siliziumkarbidkeramik: zunehmend unverzichtbare Präzisionsbauteilwerkstoffe in Halbleiterfertigungsprozessen

Siliciumcarbid (SiC) ist ein hervorragender keramischer Strukturwerkstoff mit folgenden Eigenschaften:

(1) Hohe Dichte

(2) Hohe Wärmeleitfähigkeit

(3) Hohe Biegefestigkeit

(4) Großer Elastizitätsmodul

(5) Hohe Korrosionsbeständigkeit

(6) Hohe Temperaturbeständigkeit und sonstige Eigenschaften

(7) Es ist nicht einfach, Biegespannungsverformungen und thermische Dehnungen zu erzeugen, und es kann an die Wafer-Epitaxie angepasst werden

(8) Ätzung und andere Fertigungsverbindungen mit starker Korrosion

(9) Extrem hohe Temperaturen und raue Reaktionsbedingungen, daher beim Schleifen und Polieren

(10) Epitaxiale/Oxidations-/Diffusionswärmebehandlung, Fotolithografie, Abscheidung, Ätzen, Ionenimplantation und andere Halbleiterprozesse wurden weit verbreitet eingesetzt.

Siliziumkarbid-Schleifscheibe Kristall

Beim Schneiden eines Ingots zu einem Wafer entstehen üblicherweise scharfe Kanten mit Graten, Ausbrüchen, kleinen Rissen oder anderen Defekten. Um die Auswirkungen von Kantenrissen auf die Waferfestigkeit, die Oberflächenbeschaffenheit und die Verunreinigung der Weiterverarbeitung durch Partikel zu vermeiden, ist ein Schleifprozess erforderlich. Dieser reduziert die Waferdicke, verbessert die Parallelität der Oberfläche und beseitigt die durch das Drahtschneiden entstandenen Oberflächenschäden. Am häufigsten wird hierfür eine Schleifscheibe beidseitig verwendet. Die Qualität der Schleifscheibe lässt sich durch Optimierung des Schleifprozesses verbessern.

Die Gewährleistung der Planheit und Parallelität von Siliziumwafern ist aufgrund des Verschleißes und der thermischen Verformung der Schleifscheibe schwierig, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschleifen oder -polieren. Mit der Entwicklung verschleißfester Siliziumkarbid-Keramiken und des Sinterverfahrens werden Schleifscheiben aus Gusseisen und Kohlenstoffstahl zunehmend durch Siliziumkarbid-Schleifscheiben ersetzt. Aufgrund ihrer hohen Härte, des geringen Verschleißes und des im Wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Siliziumwafer bietet Siliziumkarbid herausragende Vorteile beim Hochgeschwindigkeitsschleifen und -polieren.

Siliziumkarbid-Vorrichtung, Teile in der Reaktionskammer usw.

• Keramikarm

Bei der Herstellung von Siliziumwafern ist eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung erforderlich, und zum Bewegen, Transportieren und Positionieren der Halbleiterwafer wird häufig ein mechanischer Arm verwendet.

 

• Komponenten in der Reaktionskammer

Die in der Wärmebehandlung eingesetzten Halbleiteranlagen umfassen Oxidationsöfen (die in horizontale und vertikale Öfen unterteilt werden), Anlagen zur schnellen Wärmebehandlung (RTP, Rapid Thermal Processing) usw.

 

Derzeit wird der Markt für hochreines Sintersiliziumcarbid für Halbleiteranlagen größtenteils von ausländischen Unternehmen wie der japanischen Kyokera Group und dem US-amerikanischen Unternehmen Quastai dominiert. Dank langjähriger technologischer Erfahrung und Innovation haben diese nicht nur ein umfassendes Produktsortiment entwickelt, sondern auch die Verarbeitungstechnologie hinsichtlich Materialeigenschaften, Präzision und komplexer Strukturen auf branchenführendes Niveau gebracht. Sie liefern Spezialkomponenten für Kernanlagen der integrierten Schaltungstechnik wie Fotolithografieanlagen, Plasmaätzanlagen, Schichtbeschichtungsanlagen und Ionenimplantationsanlagen. China hingegen begann erst spät mit der Forschung, Entwicklung und Anwendung von Sintersiliziumcarbid-Bauteilen für Halbleiteranlagen und steht weiterhin vor technischen Herausforderungen bei der Herstellung von hochpräzisen, großflächigen, leichten und speziell strukturierten Sintersiliziumcarbid-Bauteilen (z. B. Hohl- oder geschlossenzellig).

 

 

Werkstücktisch aus Siliziumkarbid, quadratischer Keramikspiegel, Lichtmaskenfolie

Die Fotolithografie nutzt ein optisches System, um den von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahl zu fokussieren und auf den Siliziumwafer zu projizieren. Dadurch wird das Schaltkreismuster belichtet und das nachfolgende Ätzen ermöglicht. Die Genauigkeit dieses Prozesses bestimmt direkt die Leistung und Ausbeute des integrierten Schaltkreises. Als eine der wichtigsten Anlagen in der Chipfertigung besteht die Lithografieanlage aus bis zu 100.000 Teilen. Um die Leistung und Genauigkeit des Schaltkreises zu gewährleisten, werden sowohl an die optischen Komponenten als auch an die Präzision der Komponenten im Lithografiesystem extrem hohe Anforderungen gestellt. Siliziumkarbidkeramik findet unter anderem in folgenden Bereichen Anwendung: Werkstücktisch, quadratischer Keramikspiegel usw.

 

• Werkstücktisch
Der Lithographiemaschinentisch trägt hauptsächlich den Wafer und führt die Belichtungsbewegung aus.

 

• Lichtmaskierungsfolie
Die Hauptfunktion der Maske besteht darin, Licht durchzulassen und ein Muster auf dem lichtempfindlichen Material zu erzeugen. Wenn EUV-Licht auf die Maske trifft, erzeugt diese jedoch Wärme, die auf 600 bis 1000 Grad Celsius ansteigen und dadurch thermische Schäden verursachen kann. Daher ist es üblicherweise notwendig, eine Siliziumkarbidschicht auf die Maske aufzubringen.

 

 

• Quadratischer Keramikspiegel

Eine der Schlüsseltechnologien der Lithographiemaschine ist die synchrone Bewegungssteuerung des Werkstücktisches und des Maskentisches, deren Präzision sich direkt auf die Lithographiegenauigkeit und die Ausbeute der Lithographiemaschine auswirkt.

 

Fokussierring

Derzeit umfassen CVD-Siliziumkarbid-Teile in Ätzanlagen Fokussierringe, Gassprühköpfe, Paletten, Kantenringe usw. In den Beschichtungsanlagen gibt es Kammerabdeckungen, Hohlraumauskleidungen, SiC-beschichtete Graphitbasen usw.

 

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. mit Sitz in Singapur ist spezialisiert auf die Formgebung, das Sintern und die Bearbeitung von Keramikmaterialien und bedient Anwender in der Halbleiterindustrie. Zu den Produkten gehören Siliziumkarbid-Spannfutter, poröse Keramik-Vakuumspannfutter, Luftschwimmtische, Keramik-Endeffektoren und Keramik-Führungsschienen. Kontaktieren Sie uns gerne für weitere Informationen zu einer möglichen Geschäftspartnerschaft.