Comptabilisation des applications des céramiques d'alumine en tant que composants d'équipement de semi-conducteurs

Au cours des dernières années, les ajustements des politiques nationales ont accéléré le développement de l'industrie des semi-conducteurs, entraînant une croissance rapide de l'échelle et des avancées dans l'équipement de fabrication. Alors que les processus de fabrication des semi-conducteurs deviennent de plus en plus précis et complexes, les céramiques avancées ont gagné en importance en raison de leurs propriétés exceptionnelles, notamment une grande dureté, un module d'élasticité élevé, une excellente résistance à l'usure, des capacités d'isolation, une résistance à la corrosion et une faible dilatation thermique.

Ces caractéristiques font des céramiques des matériaux essentiels pour les composants des équipements tels que les machines de polissage de plaquettes, les systèmes de traitement thermique pour l'épitaxie, l'oxydation et la diffusion, les machines de lithographie, les équipements de dépôt, les outils de gravure et les implanteurs ioniques. Parmi les matériaux disponibles, l'alumine (Al₂O₃) s'est imposée comme le matériau céramique de précision le plus populaire, trouvant une application étendue dans la fabrication de semi-conducteurs.

La gravure est une étape critique dans la fabrication de semi-conducteurs, de microélectronique et de micro-nano. Pendant le processus de gravure dans les machines de gravure et l'équipement PECVD, les interactions plasma peuvent causer une usure et des dommages importants à la surface des composants de la machine. Ces interactions entraînent:

Corrosion: Durée de vie des composants raccourcie et performance de l'équipement réduite.

Contamination: Les sous-produits de réaction se volatilisent et se détachent, créant des particules qui compromettent la propreté de la chambre de processus.

Les revêtements d'alumine de haute pureté (Al₂O₃) sont couramment utilisés comme matériaux de protection pour les chambres de gravure et leurs composants.

Matériaux de chambre traditionnels:

Les premières chambres de gravure utilisaient des alliages d'aluminium, qui étaient sujets à la contamination par des particules métalliques. Pour remédier à cela, des couches d'alumine anodisée dense ont été appliquées sur les surfaces des alliages, améliorant la résistance à la corrosion. Cependant, ces couches anodisées développaient souvent des microfissures en raison des impuretés dans l'alliage, limitant leur efficacité.

Progrès dans les revêtements d'alumine de haute pureté.

Les revêtements en Al₂O₃ de haute pureté sont désormais standard dans les chambres de gravure. Cependant, les différences de coefficients de dilatation thermique entre le revêtement et le substrat peuvent entraîner des fissures, ce qui réduit la résistance à la corrosion.

Les céramiques d'alumine en vrac denses et de haute pureté offrent une résistance au plasma supérieure par rapport aux revêtements. Ces céramiques ont généralement une pureté dépassant 99 %, avec des impuretés d'oxydes métalliques contrôlées (par exemple, MgO, CaO, SiO₂) comprises entre 0,05 % et 0,8 % pour améliorer la résistance au plasma tout en maintenant les performances de frittage.

Les dispositifs semi-conducteurs exigent des tranches presque parfaites pour éviter les défauts électriques et mécaniques nuisibles. Pendant le traitement des tranches, qui comprend le façonnage, la découpe, le meulage et le nettoyage, les tranches doivent être positionnées et stabilisées de manière sécurisée. Cela est réalisé en utilisant des mandrins sous vide en céramique.

Propriétés des matériaux et structure:

Les mandrins sous vide sont généralement fabriqués en alumine ou en carbure de silicium. Ces céramiques présentent des structures poreuses ou creuses obtenues par frittage à haute température. Un effet de vide est généré en appliquant une pression négative sur la matrice céramique poreuse, fixant solidement les plaquettes, les substrats en verre ou d'autres pièces à usiner.

Applications des mandrins sous vide en céramique:

• Dispositifs pour les processus d'amincissement de plaquettes tels que le meulage, le polissage et la planarisation mécanique chimique (CMP).

Supports pour les dispositifs de mesure et d'inspection.

Outils de serrage pour le traitement de films minces, feuilles et substrats métalliques.

La production de ces céramiques à structure creuse intégrée nécessite des techniques de fabrication avancées, reflétant leur rôle crucial dans la précision et la fiabilité de l'équipement des semi-conducteurs.

À mesure que l'industrie des semi-conducteurs progresse, la demande de matériaux de précision tels que les céramiques d'alumine ne cesse de croître. De l'amélioration de la résistance au plasma dans les chambres de gravure à la fourniture de stabilité dans le traitement des plaquettes, les céramiques d'alumine sont indispensables pour atteindre la précision et les performances requises dans la fabrication moderne de semi-conducteurs. Grâce à la recherche continue et à l'innovation technologique, le potentiel des céramiques d'alumine dans la conduite de l'avenir de la fabrication de semi-conducteurs est illimité.