Composants céramiques centraux à l'intérieur de la machine de gravure

Si l'on compare une puce à une gravure plane, la machine de photolithographie est le pinceau servant à dessiner, la machine de gravure est le couteau et le film déposé est le matériau utilisé pour la gravure. La précision de la photolithographie détermine directement la taille de la gravure du composant, tandis que la précision de la gravure et du dépôt de couches minces détermine la faisabilité de la photolithographie. Le transfert du schéma du circuit de la puce du masque à la plaquette, afin d'obtenir la fonction prédéterminée de la puce, repose sur le processus de gravure. Dans la fabrication des puces, la photolithographie et la gravure sont deux étapes étroitement liées. La photolithographie, étape préalable à la gravure, consiste à développer le motif du circuit sur la plaquette grâce à une résine photosensible. La gravure permet ensuite d'éliminer les parties de la couche de film non recouvertes par la résine, achevant ainsi le transfert du motif du masque à la plaquette et préparant les étapes suivantes, telles que l'implantation ionique.

Le principe de la gravure est un procédé qui élimine sélectivement les matériaux superflus par des méthodes chimiques ou physiques. Ce procédé est mis en œuvre après le dépôt de couches minces, l'application d'adhésif, la photolithographie et le développement. La gravure permet d'éliminer le matériau superflu exposé à la surface de la plaquette, ne laissant apparaître que la partie souhaitée, puis d'éliminer l'excédent de résine photosensible. La répétition de ces étapes permet d'obtenir un circuit intégré à structure complexe. Du fait de l'élimination de matière, la gravure est qualifiée de « procédé soustractif ».

Fountyl Technologies Pte Ltd. Figurant parmi les principaux fabricants de pièces céramiques de précision à Singapour, nous intégrons la R&D, la fabrication, le traitement de précision et la vente. Nous possédons une riche expérience dans le formage, le frittage, le traitement de précision et les technologies de test de précision des matériaux céramiques avancés, et disposons d'un ensemble complet d'équipements de traitement et de test de précision, principalement destinés aux secteurs des semi-conducteurs et des panneaux LCD.

Selon leur principe de fonctionnement, les techniques de gravure les plus courantes sont la gravure sèche et la gravure humide. La différence entre les deux réside dans l'utilisation de solvants ou de solutions. La gravure sèche représente plus de 95 % du marché.

DANSgravure

L'immersion dans une solution chimique pour l'élimination de la corrosion présente l'avantage d'un faible coût, d'une vitesse de gravure rapide et d'une productivité élevée. Cependant, ce procédé peut entraîner un défaut d'alignement entre le masque et le film d'oxyde après gravure, ce qui complique le contrôle de la finesse des lignes de procédé et diminue le rendement.

gravure à sec

La gravure sèche, également connue sous le nom de gravure plasma, est la méthode dominante dans la gravure des semi-conducteurs.

Les machines de gravure plasma se divisent en deux grandes catégories selon leurs technologies de génération et de contrôle du plasma : les machines à plasma à couplage capacitif (CCP) et les machines à plasma à couplage inductif (ICP). Les machines CCP sont principalement utilisées pour la gravure de matériaux diélectriques, tandis que les machines ICP servent principalement à la gravure du silicium et des métaux (également appelées machines de gravure de conducteurs). La gravure de diélectriques concerne des matériaux tels que l’oxyde de silicium, le nitrure de silicium et le dioxyde d’hafnium, tandis que la gravure de conducteurs concerne des matériaux à base de silicium (silicium monocristallin, silicium polycristallin, siliciures, etc.) et des matériaux métalliques (aluminium, tungstène, etc.).

La structure d'une machine de gravure se divise en deux parties principales : le corps principal et les équipements auxiliaires. Le corps principal comprend trois modules principaux : l'EFEM (partie avant de la machine), le TM (module de transmission) et le PM (module de traitement). Les équipements auxiliaires assurent le bon fonctionnement et le support de ces trois modules principaux et leur disposition est relativement indépendante de celle du corps principal de la machine.

cavité de la machine à graver

L'environnement plasma corrosif utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs est principalement constitué des procédés de nettoyage et de gravure plasma. De plus, les plasmas halogénés employés dans le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) présentent également une forte corrosivité. Avec la miniaturisation croissante des composants semi-conducteurs, les exigences relatives aux défauts des plaquettes sont devenues de plus en plus strictes. Afin de prévenir la contamination par des impuretés et des particules métalliques, des exigences plus rigoureuses ont été imposées concernant les cavités des équipements de fabrication de semi-conducteurs et les matériaux des composants internes. Actuellement, les matériaux céramiques sont privilégiés pour les cavités des machines de gravure.

Les principales caractéristiques des matériaux céramiques gravés au plasma dans la cavité de la machine de gravure sont :

• Haute pureté et faible teneur en impuretés métalliques ;
• Composants principaux : Il possède des propriétés chimiques stables, notamment une vitesse de réaction chimique plus faible avec les gaz corrosifs halogénés ;
• Haute densité, peu de pores ouverts ;
• Les grains sont fins et la teneur en phases aux joints de grains est faible ;
• Doté d'excellentes propriétés mécaniques, facile à produire et à traiter ;
• Certains composants peuvent avoir d'autres exigences de performance, telles que de bonnes propriétés diélectriques, une conductivité électrique ou thermique, etc.

Actuellement, ce type de matériaux céramiques comprend principalement le quartz, le carbure de silicium, le nitrure d'aluminium, l'alumine, le nitrure de silicium, l'oxyde d'yttrium, etc.

mandrin électrostatique 

L'uniformité de la répartition de la température sur la plaquette est un facteur important qui influe sur la vitesse et l'uniformité de la gravure. Les plateaux électrostatiques jouent un rôle clé dans le contrôle de la température de la plaquette. La structure interne d'un plateau électrostatique comprend principalement une couche diélectrique, une couche chauffante et un socle. L'AlN et le SiC peuvent tous deux être utilisés pour la couche diélectrique des plateaux électrostatiques en raison de leur conductivité thermique élevée. Bien que l'AlN présente une meilleure résistance à la gravure plasma que le SiC dans un plasma fluoré, le fluorure généré par la réaction entre le SiC et le plasma fluoré est volatil et peut être éliminé par un système de vide sans contaminer la puce lors de la gravure.

Fanneau d'ocus

La fonction de l'anneau de focalisation est de fournir un plasma équilibré, ce qui requiert une conductivité électrique similaire à celle de la plaquette de silicium. Auparavant, le silicium conducteur était le matériau principal utilisé. Cependant, les plasmons fluorés réagissaient avec le silicium pour former du fluorure de silicium volatil, réduisant considérablement sa durée de vie, nécessitant des remplacements fréquents de composants et diminuant la productivité. Le SiC, présentant une conductivité électrique comparable à celle du silicium monocristallin et une meilleure résistance à la gravure plasma, est un matériau idéal pour les anneaux de focalisation.

Le matériau utilisé pour la vitre de la fenêtre de visée sur la machine de gravure de ces vitres doit présenter une transmittance lumineuse élevée. Initialement, le verre de quartz était employé, mais sa sensibilité à la corrosion entraînait un voile. Il a ensuite été remplacé par l'alumine (Al₂O₃). Cependant, avec l'utilisation de plasmas fluorés, la résistance à la corrosion de l'Al₂O₃ est devenue insuffisante pour la production de masse. En effet, l'aluminium contenu dans l'Al₂O₃ réagit avec les ions fluorure pour former des composés Al-F, qui se déposent et cristallisent pour former des impuretés granulaires, contaminant facilement les plaquettes. Les céramiques transparentes en Y₂O₃ présentent une excellente résistance à la corrosion dans les plasmas fluorés, mais leurs performances de frittage sont médiocres, leurs coûts de production élevés et leurs propriétés mécaniques relativement faibles, ce qui rend leur mise en œuvre difficile et limite leur utilisation pratique. Les céramiques transparentes en YAG possèdent une transmittance lumineuse élevée et une résistance à la corrosion par plasma fluoré similaire à celle de l'oxyde d'yttrium. De plus, leurs propriétés mécaniques sont encore plus remarquables, ce qui en fait un matériau alternatif relativement idéal.

Composant essentiel du procédé de gravure plasma des semi-conducteurs, les anneaux de gravure en SiC exigent une pureté extrêmement élevée. Généralement, seul le procédé CVD permet la croissance de couches épaisses de blocs de SiC, qui sont ensuite usinés avec précision. Ils sont principalement utilisés lors de la phase de préparation des procédés de gravure des semi-conducteurs. Le développement des semi-conducteurs et de leurs matériaux de support a longtemps constitué un point faible du processus de fabrication chinois. Cependant, en raison des barrières technologiques importantes qu'ils représentent, ces matériaux ont longtemps été monopolisés par les États-Unis, le Japon, l'Allemagne et d'autres pays, et ont toujours figuré parmi les matériaux clés dont l'accès au marché est fortement restreint.

Les matériaux céramiques pour anneaux isolants sont d'excellents isolants dans la plupart des cas. Les céramiques en nitrure de silicium, en particulier, présentent des caractéristiques d'isolation, de résistance aux hautes températures et à la corrosion, ainsi qu'une longue durée de vie. Elles peuvent donc être utilisées pour fabriquer des anneaux isolants répondant à des exigences d'isolation élevées, même dans des conditions de travail difficiles. Comparées aux anneaux isolants en céramique d'alumine, les bagues en céramique de nitrure de silicium offrent une résistance thermique supérieure, une plus grande robustesse, une excellente stabilité thermique et une durée de vie multipliée par dix, voire plus. Elles permettent ainsi de réduire considérablement les coûts de production et les temps d'opération. Lors du nettoyage plasma des buses à gaz, des gaz corrosifs contenant des halogènes très réactifs, tels que le fluor et le chlore, sont utilisés. Les buses à gaz sont généralement fabriquées en céramique d'alumine et doivent présenter une résistance ionique et une rigidité diélectrique élevées, ainsi qu'une forte résistance à la corrosion, afin de résister aux gaz de traitement et aux sous-produits. Elles possèdent également une structure poreuse interne précise permettant un contrôle précis du débit de gaz.

Fountyl Technologies Pte Ltd., située à Singapour, propose une gamme complète de produits : mandrins en carbure de silicium et en céramique poreuse, tables flottantes à air, effecteurs en céramique, rails de guidage en céramique et pièces de précision en céramique. Ces produits sont fabriqués sur mesure pour répondre aux besoins spécifiques de chaque client. Grâce à une technologie de production avancée et des méthodes de contrôle rigoureuses, Fountyl Technologies Pte Ltd. garantit la haute qualité de ses produits et s'engage à fournir à ses clients des solutions d'application céramique de pointe.