В последние годы национальные корректировки политики ускорили развитие полупроводниковой промышленности, что привело к быстрому росту масштабов и совершенствованию производственного оборудования. Поскольку процессы изготовления полупроводников становятся все более точными и сложными, продвинутые керамика приобретают значение благодаря своим исключительным свойствам, включая высокую твердость, высокий модуль упругости, отличную износостойкость, изоляционные способности, устойчивость к коррозии и низкое тепловое расширение.

Эти характеристики делают керамику неотъемлемым материалом для компонентов в оборудовании, таком как машины для полировки подложек, системы термической обработки для эпитаксии, окисления и диффузии, литографические машины, оборудование для нанесения покрытий, травильные инструменты и ионные имплантеры. Среди доступных материалов алюминий (Al₂O₃) выделяется как наиболее популярный материал для точной керамики, находя широкое применение в производстве полупроводников.

Травление является критическим этапом в производстве полупроводников, микроэлектроники и микро-нанофабрикации. Во время процесса травления в травильных машинах и оборудовании PECVD плазменные взаимодействия могут привести к значительному износу и повреждению поверхности деталей машин. Эти взаимодействия приводят к:

Коррозия: Сокращенный срок службы компонентов и снижение производительности оборудования.

Загрязнение: Побочные продукты реакции испаряются и отслаиваются, образуя частицы, которые нарушают чистоту камеры процесса.

Высокочистые алюминиевые (Al₂O₃) покрытия часто используются в качестве защитных материалов для травильных камер и их компонентов.

Традиционные материалы для камер:

Ранние травильные камеры использовали алюминиевые сплавы, которые подвержены загрязнению металлическими частицами. Для решения этой проблемы на поверхности сплавов наносили плотные анодированные слои алюминия, улучшающие устойчивость к коррозии. Однако эти анодированные слои часто развивали микротрещины из-за примесей в сплаве, что ограничивало их эффективность.

Преимущества покрытий из высокочистого алюминия:

Высокочистые покрытия Al₂O₃ стали стандартом в травильных камерах. Однако различия в коэффициентах теплового расширения между покрытием и подложкой могут привести к трещинам, что снижает устойчивость к коррозии.

Плотные керамические изделия высокой степени очистки из алюминия обладают превосходной устойчивостью к плазме по сравнению с покрытиями. Эти керамические изделия обычно имеют чистоту более 99%, с контролируемыми примесями металлических оксидов (например, MgO, CaO, SiO₂) в пределах 0,05%–0,8% для улучшения устойчивости к плазме при сохранении производительности спекания.

Полупроводниковые устройства требуют практически идеальных кремниевых подложек, чтобы избежать негативных электрических и механических дефектов. Во время обработки подложки, включающей формование, нарезку, шлифовку и очистку, подложки должны быть надежно закреплены и стабилизированы. Для этого используются керамические вакуумные присоски.

Свойства материала и структура:

Вакуумные патроны обычно изготавливаются из алюминия или карбида кремния. Эти керамические материалы имеют пористую или полую структуру, достигаемую путем высокотемпературного спекания. Вакуумный эффект создается путем применения отрицательного давления к пористой керамической матрице, надежно фиксируя подложки, стеклянные подложки или другие заготовки.

Применение керамических вакуумных присосок:

Оборудование для процессов тонкого шлифования пластин, таких как шлифование, полировка и химико-механическое планаризирование (CMP).

Крепления для измерительных и инспекционных устройств.

Зажимные инструменты для обработки тонких пленок, листов и металлических подложек.

Производство этих интегрированных керамических изделий с полостями требует применения передовых технологий производства, что отражает их важную роль в точности и надежности оборудования для полупроводников.

По мере развития полупроводниковой промышленности растет спрос на точные материалы, такие как алюминиевая керамика. От улучшения сопротивления плазме в травильных камерах до обеспечения стабильности в процессе обработки подложек, алюминиевая керамика является неотъемлемым элементом для достижения требуемой точности и производительности в современном производстве полупроводников. Благодаря постоянным исследованиям и технологическим инновациям потенциал алюминиевой керамики в развитии будущего производства полупроводников безграничен.