سرامیک سیلیکون کاربید: اجزای دقیق لازم برای فرآیندهای نیمه هادی

فناوری فوتولیتوگرافی عمدتاً بر استفاده از سیستم‌های نوری برای نمایش الگوهای مدار بر روی ویفرهای سیلیکونی تمرکز دارد. دقت این فرآیند مستقیماً بر عملکرد و بازده مدارهای مجتمع تأثیر می گذارد. به عنوان یکی از تجهیزات برتر برای تولید تراشه، دستگاه لیتوگرافی شامل صدها هزار قطعه است. هم اجزای نوری و هم اجزای درون سیستم لیتوگرافی به دقت بسیار بالایی برای اطمینان از عملکرد و دقت مدار نیاز دارند.سرامیک SiCاستفاده شده اند درویفر چاکو آینه های مربع سرامیکی.

ویفر چاکویفر چاک در دستگاه لیتوگرافی ویفر را در طول فرآیند نوردهی تحمل می کند و حرکت می دهد. تراز دقیق بین ویفر و چاک برای تکرار دقیق الگوی روی سطح ویفر ضروری است.ویفر SiCچاک ها به دلیل سبک وزن، پایداری ابعادی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین خود شناخته می شوند که می تواند بارهای اینرسی را کاهش دهد و راندمان حرکت، دقت موقعیت و پایداری را بهبود بخشد.

آینه مربع سرامیکی در دستگاه لیتوگرافی، همگام سازی حرکت بین چاک ویفر و مرحله ماسک بسیار مهم است، که مستقیماً بر دقت و بازده لیتوگرافی تأثیر می گذارد. بازتابنده مربعی جزء کلیدی سیستم اندازه گیری بازخورد موقعیت یابی اسکن چاک ویفر است و مواد مورد نیاز آن سبک و سختگیرانه است. اگرچه سرامیک های کاربید سیلیکون دارای خواص سبک وزن ایده آل هستند، اما ساخت چنین اجزایی چالش برانگیز است. در حال حاضر، تولید کنندگان پیشرو بین المللی تجهیزات مدار مجتمع عمدتاً از موادی مانند سیلیس ذوب شده و کوردیریت استفاده می کنند. با این حال، با پیشرفت تکنولوژی، متخصصان چینی به ساخت آینه‌های مربعی سرامیکی سرامیکی کاربید سیلیکون با اندازه بزرگ، پیچیده شکل، بسیار سبک و کاملاً محصور و سایر اجزای نوری کاربردی برای ماشین‌های فوتولیتوگرافی دست یافته‌اند. ماسک نوری که به نام دیافراگم نیز شناخته می شود، نور را از طریق ماسک عبور می دهد تا الگویی را روی مواد حساس به نور ایجاد کند. با این حال، هنگامی که نور EUV به ماسک تابش می کند، گرما ساطع می کند و دما را به 600 تا 1000 درجه سانتیگراد افزایش می دهد که ممکن است باعث آسیب حرارتی شود. بنابراین، معمولاً لایه‌ای از فیلم SiC روی ماسک نوری قرار می‌گیرد. بسیاری از شرکت‌های خارجی مانند ASML اکنون فیلم‌هایی با ضریب عبور بیش از 90 درصد را برای کاهش تمیز کردن و بازرسی در طول استفاده از ماسک نوری و بهبود کارایی و بازده محصول دستگاه‌های فوتولیتوگرافی EUV ارائه می‌کنند.

اچ پلاسماو Deposition PhotoMask که به عنوان crosshair نیز شناخته می شود، وظیفه اصلی انتقال نور از طریق ماسک و تشکیل الگوی روی مواد حساس به نور را دارد. با این حال، هنگامی که نور EUV (فرابنفش شدید) به ماسک نوری تابش می کند، گرما ساطع می کند و دما را بین 600 تا 1000 درجه سانتیگراد افزایش می دهد که ممکن است باعث آسیب حرارتی شود. بنابراین، معمولاً یک لایه از فیلم کاربید سیلیکون (SiC) روی ماسک نوری برای رفع این مشکل قرار می‌گیرد. در حال حاضر بسیاری از شرکت های خارجی مانند ASML شروع به ارائه فیلم هایی با شفافیت بیش از 90 درصد کرده اند تا نیاز به تمیز کردن و بازرسی در هنگام استفاده از ماسک نوری را کاهش دهند و در نتیجه کارایی و بازده محصول دستگاه های لیتوگرافی EUV را بهبود بخشند. . اچینگ پلاسما وحلقه تمرکز رسوبو سایر موارد در تولید نیمه هادی، فرآیند اچ از اچ های مایع یا گاز (مانند گازهای حاوی فلوئور) یونیزه شده به پلاسما برای بمباران ویفر و حذف انتخابی مواد ناخواسته استفاده می کند تا زمانی که الگوی مدار مورد نظر روی مدار باقی بماند.ویفرسطح در مقابل، رسوب لایه نازک شبیه به سمت معکوس اچ است، با استفاده از روش رسوب گذاری برای انباشتن مواد عایق بین لایه های فلزی برای تشکیل یک لایه نازک. از آنجایی که هر دو فرآیند از فناوری پلاسما استفاده می کنند، مستعد اثرات خورنده بر روی محفظه ها و اجزا هستند. بنابراین، اجزای داخل تجهیزات باید دارای مقاومت پلاسمایی خوب، واکنش پذیری کم در برابر گازهای حکاکی فلوئور و رسانایی کم باشند. اجزای تجهیزات حکاکی و رسوب گذاری سنتی، مانند حلقه های فوکوس، معمولاً از موادی مانند سیلیکون یا کوارتز ساخته می شوند. با این حال، با پیشرفت کوچک سازی مدارهای مجتمع، تقاضا و اهمیت فرآیندهای اچینگ در تولید مدارهای مجتمع در حال افزایش است. در سطح میکروسکوپی، حکاکی دقیق ویفر سیلیکونی به پلاسمای پرانرژی برای دستیابی به عرض خطوط کوچکتر و ساختار دستگاه پیچیده تر نیاز دارد. بنابراین، رسوب شیمیایی بخار (CVD) کاربید سیلیکون (SiC) با خواص فیزیکی و شیمیایی عالی، خلوص و یکنواختی بالا به تدریج به ماده پوشش ترجیحی برای تجهیزات اچ و رسوب تبدیل شده است. در حال حاضر، اجزای کاربید سیلیکون CVD در تجهیزات اچینگ شامل حلقه های فوکوس، سر دوش گاز، سینی ها و حلقه های لبه است. در تجهیزات رسوب دهی، پوشش های محفظه، آستر محفظه وبسترهای گرافیتی با پوشش SIC.

به دلیل واکنش پذیری و رسانایی کم آن در برابر گازهای حکاکی کلر و فلوئور،کاربید سیلیکون CVDبه یک ماده ایده آل برای قطعاتی مانند حلقه های فوکوس در تجهیزات اچ پلاسما تبدیل شده است.کاربید سیلیکون CVDاجزای موجود در تجهیزات اچ شامل حلقه های فوکوس، سر دوش گاز، سینی ها، حلقه های لبه و غیره هستند. حلقه های فوکوس را به عنوان مثال در نظر بگیرید، آنها اجزای کلیدی هستند که در خارج از ویفر قرار می گیرند و در تماس مستقیم با ویفر هستند. با اعمال ولتاژ به حلقه، پلاسما از طریق حلقه روی ویفر متمرکز می شود و یکنواختی فرآیند را بهبود می بخشد. به طور سنتی، حلقه های فوکوس از سیلیکون یا کوارتز ساخته می شوند. با این حال، با پیشرفت مینیاتورسازی مدار مجتمع، تقاضا و اهمیت فرآیندهای اچینگ در تولید مدارهای مجتمع همچنان در حال افزایش است. قدرت اچ پلاسما و نیاز به انرژی همچنان در حال افزایش است، به ویژه در تجهیزات اچ پلاسما جفت شده خازنی (CCP) که به انرژی پلاسما بیشتری نیاز دارد. در نتیجه، استفاده از حلقه های فوکوس ساخته شده از مواد کاربید سیلیکون در حال افزایش است.