SiC सिरेमिक: सेमीकंडक्टर विनिर्माण में उच्च परिशुद्धता घटकों के लिए अपरिहार्य सामग्री

SiC में वांछनीय गुणों का एक अनूठा संयोजन है, जिसमें उच्च घनत्व, उच्च तापीय चालकता, उच्च झुकने की ताकत, लोच का उच्च मापांक, मजबूत संक्षारण प्रतिरोध और उत्कृष्ट उच्च तापमान स्थिरता शामिल है। झुकने वाले तनाव विरूपण और थर्मल तनाव के प्रति इसका प्रतिरोध इसे वेफर एपिटैक्सी और नक़्क़ाशी जैसी महत्वपूर्ण विनिर्माण प्रक्रियाओं में आने वाले कठोर, संक्षारक और अति-उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए असाधारण रूप से उपयुक्त बनाता है। नतीजतन, SiC को पीसने और पॉलिश करने, थर्मल प्रोसेसिंग (एनीलिंग, ऑक्सीकरण, प्रसार), लिथोग्राफी, जमाव, नक़्क़ाशी और आयन प्रत्यारोपण सहित विभिन्न अर्धचालक विनिर्माण चरणों में व्यापक अनुप्रयोग मिला है।

1. ग्राइंडिंग और पॉलिशिंग: SiC ग्राइंडिंग ससेप्टर्स

पिंड काटने के बाद, वेफर्स अक्सर तेज किनारों, गड़गड़ाहट, छिलने, सूक्ष्म दरारें और अन्य खामियों को प्रदर्शित करते हैं। इन दोषों को वेफर की ताकत, सतह की गुणवत्ता और बाद के प्रसंस्करण चरणों से समझौता करने से रोकने के लिए, पीसने की प्रक्रिया को नियोजित किया जाता है। पीसने से वेफर किनारे चिकने हो जाते हैं, मोटाई में भिन्नता कम हो जाती है, सतह की समानता में सुधार होता है और काटने की प्रक्रिया से होने वाली क्षति दूर हो जाती है। ग्राइंडिंग प्लेटों का उपयोग करके दो तरफा ग्राइंडिंग सबसे आम तरीका है, प्लेट सामग्री में चल रही प्रगति, ग्राइंडिंग दबाव और घूर्णी गति के साथ वेफर गुणवत्ता में लगातार सुधार हो रहा है।

दो तरफा पीसने का तंत्र

परंपरागत रूप से, पीसने वाली प्लेटें मुख्य रूप से कच्चा लोहा या कार्बन स्टील से बनी होती थीं। हालाँकि, ये सामग्रियां कम जीवनकाल, उच्च तापीय विस्तार गुणांक, और पहनने और थर्मल विरूपण की संवेदनशीलता से ग्रस्त हैं, विशेष रूप से उच्च गति पीसने या चमकाने के दौरान, जिससे लगातार वेफर समतलता और समानता प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। असाधारण कठोरता, कम घिसाव दर और सिलिकॉन से निकटता से मेल खाने वाले थर्मल विस्तार गुणांक के साथ SiC सिरेमिक ग्राइंडिंग प्लेटों के आगमन ने कच्चा लोहा और कार्बन स्टील के क्रमिक प्रतिस्थापन को जन्म दिया है। ये गुण SiC ग्राइंडिंग प्लेटों को उच्च गति वाली ग्राइंडिंग और पॉलिशिंग प्रक्रियाओं के लिए विशेष रूप से लाभप्रद बनाते हैं।

2. थर्मल प्रोसेसिंग: SiC वेफर्स कैरियर और रिएक्शन चैंबर घटक

ऑक्सीकरण, प्रसार, एनीलिंग और मिश्रधातु जैसे थर्मल प्रसंस्करण चरण वेफर निर्माण के अभिन्न अंग हैं। इन प्रक्रियाओं में SiC सिरेमिक घटक महत्वपूर्ण हैं, मुख्य रूप से प्रसंस्करण चरणों के बीच परिवहन के लिए वेफर वाहक के रूप में और थर्मल प्रसंस्करण उपकरण के प्रतिक्रिया कक्षों के भीतर घटकों के रूप में।

(1)सिरेमिक अंत प्रभावक (हथियार):

सिलिकॉन वेफर उत्पादन के दौरान, अक्सर उच्च तापमान प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। विशेष अंत प्रभावकों से सुसज्जित यांत्रिक हथियारों का उपयोग आमतौर पर सेमीकंडक्टर वेफर्स के परिवहन, हैंडलिंग और स्थिति निर्धारण के लिए किया जाता है। इन हथियारों को साफ-सुथरे वातावरण में काम करना चाहिए, अक्सर वैक्यूम, उच्च तापमान और संक्षारक गैस परिवेश के तहत, उच्च यांत्रिक शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान स्थिरता, पहनने के प्रतिरोध, कठोरता और विद्युत इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है। निर्माण के लिए अधिक महंगा और चुनौतीपूर्ण होने के बावजूद, SiC सिरेमिक हथियार इन कठोर आवश्यकताओं को पूरा करने में एल्यूमिना विकल्पों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।

सेमीकोरेक्स SiC सिरेमिक एंड इफ़ेक्टर

(2) प्रतिक्रिया कक्ष घटक:

थर्मल प्रोसेसिंग उपकरण, जैसे ऑक्सीकरण भट्टियां (क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर) और रैपिड थर्मल प्रोसेसिंग (आरटीपी) सिस्टम, ऊंचे तापमान पर काम करते हैं, जिससे उनके आंतरिक घटकों के लिए उच्च प्रदर्शन सामग्री की आवश्यकता होती है। उच्च शुद्धता वाले सिंटर्ड SiC घटक, अपनी बेहतर ताकत, कठोरता, लोच के मापांक, कठोरता, तापीय चालकता और कम तापीय विस्तार गुणांक के साथ, इन प्रणालियों के प्रतिक्रिया कक्षों के निर्माण के लिए अपरिहार्य हैं। मुख्य घटकों में ऊर्ध्वाधर नावें, पेडस्टल, लाइनर ट्यूब, आंतरिक ट्यूब और बाफ़ल प्लेट शामिल हैं।

प्रतिक्रिया कक्ष घटक

3. लिथोग्राफी: SiC चरण और सिरेमिक दर्पण

लिथोग्राफी, सेमीकंडक्टर निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम, वेफर सतह पर प्रकाश को केंद्रित करने और प्रोजेक्ट करने के लिए एक ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग करता है, बाद में नक़्क़ाशी के लिए सर्किट पैटर्न को स्थानांतरित करता है। इस प्रक्रिया की सटीकता सीधे एकीकृत सर्किट के प्रदर्शन और उपज को निर्धारित करती है। चिप निर्माण में उपकरणों के सबसे परिष्कृत टुकड़ों में से एक के रूप में, एक लिथोग्राफी मशीन में सैकड़ों हजारों घटक शामिल होते हैं। सर्किट प्रदर्शन और परिशुद्धता की गारंटी के लिए, लिथोग्राफी प्रणाली के भीतर ऑप्टिकल तत्वों और यांत्रिक घटकों दोनों की सटीकता पर कठोर आवश्यकताएं रखी गई हैं। SiC सिरेमिक इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, मुख्य रूप से वेफर चरणों और सिरेमिक दर्पणों में।

लिथोग्राफी सिस्टम आर्किटेक्चर

(1)वेफर चरण:

लिथोग्राफी चरण वेफर को पकड़ने और एक्सपोज़र के दौरान सटीक गति करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। प्रत्येक एक्सपोज़र से पहले, वेफर और स्टेज को नैनोमीटर परिशुद्धता के साथ संरेखित किया जाना चाहिए, इसके बाद सटीक पैटर्न ट्रांसफर सुनिश्चित करने के लिए फोटोमास्क और स्टेज के बीच संरेखण किया जाना चाहिए। इसके लिए नैनोमीटर-स्तर की सटीकता के साथ चरण के उच्च गति, सुचारू और अत्यधिक सटीक स्वचालित नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इन मांगों को पूरा करने के लिए, लिथोग्राफी चरण अक्सर असाधारण आयामी स्थिरता, कम तापीय विस्तार गुणांक और विरूपण के प्रतिरोध के साथ हल्के SiC सिरेमिक का उपयोग करते हैं। यह जड़ता को कम करता है, मोटर लोड को कम करता है, और गति दक्षता, स्थिति सटीकता और स्थिरता को बढ़ाता है।

(2)सिरेमिक दर्पण:

वेफर चरण और रेटिकल चरण के बीच सिंक्रनाइज़ गति नियंत्रण लिथोग्राफी में महत्वपूर्ण है, जो सीधे प्रक्रिया की समग्र सटीकता और उपज को प्रभावित करता है। स्टेज दर्पण स्टेज स्कैनिंग और पोजिशनिंग फीडबैक माप प्रणाली के अभिन्न अंग हैं। यह प्रणाली मंच दर्पणों से परावर्तित होने वाली माप किरणें उत्सर्जित करने के लिए इंटरफेरोमीटर का उपयोग करती है। डॉपलर सिद्धांत का उपयोग करके परावर्तित किरणों का विश्लेषण करके, सिस्टम वास्तविक समय में चरण की स्थिति में बदलाव की गणना करता है, वेफर चरण और रेटिकल चरण के बीच सटीक सिंक्रनाइज़ेशन सुनिश्चित करने के लिए गति नियंत्रण प्रणाली को फीडबैक प्रदान करता है। जबकि हल्के SiC सिरेमिक इस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं, ऐसे जटिल घटकों का निर्माण महत्वपूर्ण चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। वर्तमान में, मुख्यधारा के एकीकृत सर्किट उपकरण निर्माता इस उद्देश्य के लिए मुख्य रूप से ग्लास सिरेमिक या कॉर्डिएराइट का उपयोग करते हैं। हालाँकि, सामग्री विज्ञान और विनिर्माण तकनीकों में प्रगति के साथ, चाइना बिल्डिंग मटेरियल अकादमी के शोधकर्ताओं ने लिथोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए बड़े आकार, जटिल आकार, हल्के, पूरी तरह से संलग्न SiC सिरेमिक दर्पण और अन्य संरचनात्मक-कार्यात्मक ऑप्टिकल घटकों का सफलतापूर्वक निर्माण किया है।

(3)फोटोमास्क पतली फिल्में:

फोटोमास्क, जिसे रेटिकल्स के रूप में भी जाना जाता है, का उपयोग चयनात्मक रूप से प्रकाश संचारित करने और प्रकाश संवेदनशील सामग्रियों पर पैटर्न बनाने के लिए किया जाता है। हालाँकि, ईयूवी प्रकाश विकिरण फोटोमास्क के महत्वपूर्ण ताप का कारण बन सकता है, संभावित रूप से तापमान 600 और 1000 डिग्री सेल्सियस के बीच पहुंच सकता है, जिससे थर्मल क्षति हो सकती है। इसे कम करने के लिए, इसकी थर्मल स्थिरता को बढ़ाने और गिरावट को रोकने के लिए फोटोमास्क पर अक्सर एक SiC पतली फिल्म जमा की जाती है।

4. प्लाज्मा नक़्क़ाशी और जमाव: फोकस रिंग और अन्य घटक

सेमीकंडक्टर निर्माण में, नक़्क़ाशी प्रक्रियाएं वांछित सर्किट पैटर्न को पीछे छोड़ते हुए, वेफर सतह से अवांछित सामग्री को चुनिंदा रूप से हटाने के लिए आयनित गैसों (जैसे, फ्लोरीन युक्त गैसों) से उत्पन्न प्लाज़्मा का उपयोग करती हैं। इसके विपरीत, पतली फिल्म जमाव में रिवर्स नक़्क़ाशी प्रक्रिया के समान, ढांकता हुआ परत बनाने के लिए धातु की परतों के बीच इन्सुलेट सामग्री जमा करना शामिल होता है। दोनों प्रक्रियाएं प्लाज्मा तकनीक का उपयोग करती हैं, जो चैम्बर घटकों के लिए संक्षारक हो सकती है। इसलिए, इन घटकों को उत्कृष्ट प्लाज्मा प्रतिरोध, फ्लोरीन युक्त गैसों के साथ कम प्रतिक्रियाशीलता और कम विद्युत चालकता की आवश्यकता होती है।

परंपरागत रूप से, नक़्क़ाशी और जमाव उपकरण में घटक, जैसे फ़ोकस रिंग, सिलिकॉन या क्वार्ट्ज जैसी सामग्रियों का उपयोग करके निर्मित किए गए थे। हालाँकि, एकीकृत सर्किट (आईसी) लघुकरण की दिशा में निरंतर अभियान ने अत्यधिक सटीक नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं की मांग और महत्व में काफी वृद्धि की है। इस लघुकरण के लिए छोटे फीचर आकार और तेजी से जटिल डिवाइस संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए सटीक सूक्ष्म पैमाने पर नक़्क़ाशी के लिए उच्च-ऊर्जा प्लाज़्मा के उपयोग की आवश्यकता होती है।

इस मांग के जवाब में, रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) नक़्क़ाशी और जमाव उपकरण में कोटिंग्स और घटकों के लिए पसंदीदा सामग्री के रूप में उभरा है। उच्च शुद्धता और एकरूपता सहित इसके बेहतर भौतिक और रासायनिक गुण, इसे इस मांग वाले अनुप्रयोग के लिए असाधारण रूप से उपयुक्त बनाते हैं। वर्तमान में, नक़्क़ाशी उपकरण में सीवीडी SiC घटकों में फ़ोकस रिंग, गैस शॉवरहेड, प्लैटेंस और एज रिंग शामिल हैं। जमाव उपकरण में, CVD SiC का उपयोग चैम्बर ढक्कन, लाइनर और SiC-लेपित ग्रेफाइट सुसेप्टर्स के लिए किया जाता है।

फोकस रिंग और SiC-कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टर

क्लोरीन और फ्लोरीन-आधारित नक़्क़ाशी गैसों के साथ सीवीडी SiC की कम प्रतिक्रियाशीलता, इसकी कम विद्युत चालकता के साथ मिलकर, इसे प्लाज्मा नक़्क़ाशी उपकरण में फोकस रिंग जैसे घटकों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है। वेफर परिधि के चारों ओर स्थित एक फोकस रिंग, एक महत्वपूर्ण घटक है जो रिंग पर वोल्टेज लगाकर प्लाज्मा को वेफर सतह पर केंद्रित करता है, जिससे प्रसंस्करण एकरूपता बढ़ती है।

जैसे-जैसे आईसी लघुकरण आगे बढ़ता है, नक़्क़ाशी प्लाज़्मा की शक्ति और ऊर्जा आवश्यकताओं में वृद्धि जारी रहती है, विशेष रूप से कैपेसिटिवली कपल्ड प्लाज़्मा (सीसीपी) नक़्क़ाशी उपकरण में। नतीजतन, इन तेजी से आक्रामक प्लाज्मा वातावरणों का सामना करने की क्षमता के कारण SiC-आधारित फोकस रिंगों को अपनाना तेजी से बढ़ रहा है।**

सेमीकोरेक्स, एक अनुभवी निर्माता और आपूर्तिकर्ता के रूप में, सेमीकंडक्टर और फोटोवोल्टिक उद्योग के लिए विशेष ग्रेफाइट और सिरेमिक सामग्री प्रदान करता है। यदि आपके पास कोई पूछताछ है या अतिरिक्त विवरण की आवश्यकता है, तो कृपया हमसे संपर्क करने में संकोच न करें।

संपर्क फ़ोन # +86-13567891907

ईमेल: sales@samicorex.com