Kernkeramische componenten in de etsmachine

Als een chip vergeleken wordt met een vlakke gravure, dan is de fotolithografiemachine het penseel om te schetsen, de etsmachine het graveermes en de afgezette film het materiaal dat gebruikt wordt om te graveren. De precisie van de fotolithografie bepaalt direct de grootte van het geëtste component, terwijl de precisie van het etsen en de dunnefilmdepositie bepalen of de grootte van de fotolithografie daadwerkelijk verwerkt kan worden. Het etsproces is een belangrijke schakel om het chipcircuitdiagram van het masker naar de wafer over te brengen en zo de vooraf bepaalde chipfunctie te realiseren. In de chipfabricage zijn fotolithografie en etsen twee nauw met elkaar verbonden stappen. Het voorafgaande proces is fotolithografie, waarbij het circuitpatroon via fotolak op de wafer wordt aangebracht. Vervolgens wordt de etsmethode gebruikt om de delen van de filmlaag die niet bedekt zijn met fotolak te verwijderen, waarmee de overdracht van het patroon van het masker naar de wafer wordt voltooid en de weg wordt vrijgemaakt voor volgende stappen zoals ionenimplantatie.

Het principe van etsen is een proces waarbij onnodig materiaal selectief wordt verwijderd met behulp van chemische of fysische methoden. Het etsproces wordt uitgevoerd na het coaten, het aanbrengen van een hechtlaag, fotolithografie en de ontwikkeling. Door te etsen wordt het overtollige filmmateriaal dat op het waferoppervlak is blootgesteld verwijderd, waardoor alleen het gewenste deel overblijft. Vervolgens wordt de overtollige fotolak verwijderd. Door deze stappen vele malen te herhalen, kan een complexe geïntegreerde schakeling worden verkregen. Omdat het materiaalverwijdering met zich meebrengt, wordt etsen een "subtractief proces" genoemd.

Fountyl Technologies Pte Ltd. Wij zijn een van de toonaangevende fabrikanten van precisiekeramische onderdelen in Singapore. We integreren R&D, productie, precisiebewerking en verkoop en hebben ruime ervaring met geavanceerde technologieën voor het vormen, sinteren, precisiebewerken en testen van keramische materialen. We beschikken over een complete set precisiebewerkings- en testapparatuur, voornamelijk voor de halfgeleider- en lcd-paneelindustrie.

Op basis van hun werkingsprincipes worden etsen het meest gangbaar onderverdeeld in droog etsen en nat etsen. Het verschil tussen de twee zit hem in het gebruik van oplosmiddelen of vloeistoffen. Droog etsen heeft een marktaandeel van meer dan 95%.

INet etsen

Onderdompeling in een chemische oplossing voor corrosieverwijdering heeft als voordelen lage kosten, een hoge etssnelheid en een hoge productiviteit. Dit zorgt er echter voor dat het masker en de oxidefilm na het etsen niet volledig op elkaar aansluiten, waardoor het moeilijk wordt om de fijnheid van de proceslijnbreedte te garanderen en de opbrengst afneemt.

Droog etsen

Droog etsen, ook wel plasma-etsen genoemd, is de meest gebruikte etstechniek voor halfgeleiders.

Plasma-etsmachines worden grofweg in twee hoofdcategorieën verdeeld op basis van de verschillen in plasmageneratie- en besturingstechnologieën: capacitief gekoppelde plasma-etsmachines (CCP) en inductief gekoppelde plasma-etsmachines (ICP). CCP-etsmachines worden voornamelijk gebruikt voor het etsen van diëlektrische materialen, terwijl ICP-etsmachines vooral worden gebruikt voor het etsen van silicium en metalen, ook wel geleider-etsmachines genoemd. De objecten die geëtst worden met diëlektrische materialen zijn siliciumoxide, siliciumnitride en hafniumdioxide, terwijl de objecten die geëtst worden met geleiders siliciummaterialen (monokristallijn silicium, polykristallijn silicium en siliciden, enz.) en metaalmaterialen (aluminium, wolfraam, enz.) omvatten.

De structuur van een etsmachine kan worden onderverdeeld in twee hoofdonderdelen: de hoofdeenheid en de hulpapparatuur. De hoofdeenheid van de etsmachine omvat drie belangrijke modules: EFEM (front-end van de apparatuur), TM (transmissiemodule) en PM (procesmodule). De hulpapparatuur biedt ondersteuning aan deze drie modules en is relatief onafhankelijk van de hoofdeenheid van de machine.

Etsmachineholte

De corrosieve plasmaomgeving in het halfgeleiderproductieproces bestaat hoofdzakelijk uit plasmareiniging en plasma-etsen. Daarnaast hebben de halogeenhoudende plasma's die worden gebruikt bij plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) ook een sterk corrosieve werking. Naarmate de minimale afmetingen van halfgeleidercomponenten steeds kleiner worden, worden de eisen aan waferdefecten steeds strenger. Om contaminatie door metaalverontreinigingen en -deeltjes te voorkomen, worden er strengere eisen gesteld aan de holte van halfgeleiderapparatuur en de materialen van de componenten in die holte. Momenteel zijn keramische materialen de belangrijkste materialen voor de holtes van etsmachines.

De belangrijkste kenmerken van de door plasma-etsen bewerkte keramische materialen in de etsmachineholte zijn:

• Hoge zuiverheid en een laag gehalte aan metaalverontreinigingen;
• Belangrijkste componenten: Het heeft stabiele chemische eigenschappen, met name is de reactiesnelheid met halogeenhoudende corrosieve gassen lager;
• Hoge dichtheid, weinig open poriën;
• De korrels zijn fijn en het gehalte aan korrelgrensfasen is laag;
• Met uitstekende mechanische eigenschappen, gemakkelijk te produceren en te verwerken;
• Sommige componenten kunnen andere prestatie-eisen hebben, zoals goede diëlektrische eigenschappen, elektrische geleidbaarheid of thermische geleidbaarheid, enzovoort.

Momenteel omvatten deze keramische materialen voornamelijk kwarts, siliciumcarbide, aluminiumnitride, aluminiumoxide, siliciumnitride, yttriumoxide, enzovoort.

Elektrostatische spankop 

De gelijkmatigheid van de temperatuurverdeling op de wafer is een belangrijke factor die de etssnelheid en de etsuniformiteit beïnvloedt. Elektrostatische houders spelen een cruciale rol bij het beheersen van de wafertemperatuur. De interne structuur van een elektrostatische houder bestaat hoofdzakelijk uit een diëlektrische laag, een verwarmingslaag en een basis. Zowel AlN als SiC kunnen worden gebruikt voor de diëlektrische laag van elektrostatische houders vanwege hun hoge thermische geleidbaarheid. Hoewel AlN een betere etsweerstand heeft dan SiC in een fluorhoudend plasma, is het fluoride dat ontstaat door de reactie tussen SiC en het fluorhoudende plasma vluchtig en kan het via een vacuümsysteem worden verwijderd zonder etsverontreiniging op de chip te veroorzaken.

Foccuserende ring

De functie van de focusring is het creëren van een gebalanceerd plasma, dat een vergelijkbare elektrische geleidbaarheid moet hebben als de siliciumwafer. In het verleden werd hiervoor voornamelijk geleidend silicium gebruikt. Fluorhoudende plasmonen reageren echter met silicium en vormen vluchtig siliciumfluoride, wat de levensduur aanzienlijk verkort, frequente vervanging van componenten vereist en de productie-efficiëntie vermindert. SiC heeft een vergelijkbare elektrische geleidbaarheid als eenkristallijn silicium en een betere weerstand tegen plasma-etsing, waardoor het geschikt is als materiaal voor focusringen.

Het materiaal van het kijkglas in de etsmachine voor kijkglazen vereist een hoge lichtdoorlatendheid. Aanvankelijk werd kwartsglas gebruikt, maar dit was gevoelig voor corrosie en werd troebel. Later werd het vervangen door Al2O3. Door de toepassing van fluorhoudende plasma's voldeed de corrosiebestendigheid van Al2O3 echter geleidelijk niet meer aan de eisen voor massaproductie. Dit komt doordat het aluminium in Al2O3 reageert met fluoride-ionen en Al-F-verbindingen vormt. Deze verbindingen slaan neer en kristalliseren tot korrelige onzuiverheden die de wafers gemakkelijk verontreinigen. Transparante Y2O3-keramiek vertoont een uitstekende corrosiebestendigheid in fluorhoudend plasma, maar heeft slechte sintereigenschappen, hoge productiekosten en relatief slechte mechanische eigenschappen, waardoor het moeilijk te verwerken is en de praktische toepasbaarheid beperkt is. Transparante YAG-keramiek heeft een hoge lichtdoorlatendheid en een corrosiebestendigheid tegen fluorhoudend plasma die vergelijkbaar is met die van yttriumoxide. Bovendien zijn de mechanische eigenschappen nog beter, waardoor het een relatief ideaal alternatief materiaal is.

Als essentieel verbruiksartikel in het plasma-etsen van halfgeleidermaterialen, stellen SiC-etsringen extreem hoge eisen aan de zuiverheid. Over het algemeen kan alleen het CVD-proces worden gebruikt om dikke lagen SiC-blokken te laten groeien, die vervolgens nauwkeurig worden bewerkt om de etsringen te verkrijgen. Ze worden voornamelijk gebruikt in de voorbereidingsfase van halfgeleideretsingsprocessen. De ontwikkeling van halfgeleiders en de bijbehorende materialen is lange tijd een zwakke schakel geweest in het Chinese productieproces. Vanwege de hoge technische drempels zijn ze echter lange tijd gemonopoliseerd door de Verenigde Staten, Japan, Duitsland en andere landen, en zijn ze altijd een van de belangrijkste materialen geweest die "verstikt" werden.

Keramische isolatieringen zijn in de meeste gevallen uitstekende isolatoren. Vooral siliciumnitridekeramiek heeft de eigenschappen van isolatie, hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid en een lange levensduur. Daarom kunnen er isolatieringen van worden gemaakt die onder zware omstandigheden aan hoge isolatie-eisen voldoen. In vergelijking met isolatieringen van aluminiumoxidekeramiek hebben isolatieringen van siliciumnitridekeramiek een hogere temperatuurbestendigheid, grotere sterkte, sterke thermische stabiliteit en een levensduur die tot wel tien keer of meer kan worden verlengd. Dit leidt tot een aanzienlijke verlaging van de productiekosten en een kortere operationele tijd. Bij het plasmareinigingsproces van gasmondstukken worden corrosieve gassen gebruikt die zeer reactieve halogeenverbindingen bevatten, zoals fluor en chloor. Gasmondstukken worden doorgaans gemaakt van aluminiumoxidekeramiek en moeten een hoge ionenweerstand, diëlektrische sterkte en sterke corrosiebestendigheid tegen procesgassen en bijproducten hebben. Tegelijkertijd moeten ze een nauwkeurige interne poriënstructuur hebben om de gasstroom nauwkeurig te kunnen regelen.

Fountyl Technologies Pte Ltd. is gevestigd in Singapore en produceert voornamelijk: keramische spankoppen van siliciumcarbide, poreuze keramische spankoppen, luchtgeveerde tafels, keramische eindeffectoren, keramische geleiderails en precisiekeramische onderdelen. Deze worden op maat gemaakt om aan de specifieke behoeften van de gebruiker te voldoen. Dankzij geavanceerde productietechnologie en strenge testmethoden wordt de hoge kwaliteit van de producten gewaarborgd. Fountyl Technologies Pte Ltd. streeft ernaar klanten te voorzien van geavanceerde keramische toepassingsoplossingen.