Cerámica de carburo de silicio: componentes de precisión esenciales para procesos de semiconductores (Parte 2)
Proceso de litografía
• Mandril de oblea de carburo de silicio, espejo cuadrado de cerámica, películas de fotomáscara
La litografía se centra principalmente en exponer patrones de circuitos en obleas de silicio mediante sistemas ópticos. La precisión de este proceso afecta directamente el rendimiento y el rendimiento de los circuitos integrados. Como uno de los dispositivos de primer nivel en la fabricación de chips, las máquinas de litografía contienen hasta cientos de miles de componentes. Tanto los elementos ópticos como los componentes dentro del sistema de litografía requieren una precisión extrema para garantizar el rendimiento y la precisión del circuito. Cerámica de SiC Encuentre aplicaciones en mandriles de oblea y espejos cuadrados de cerámica.
Estructura de la máquina de litografía
Mandril de oblea
El plato de oblea de las máquinas de litografía sostiene y mueve las obleas durante la exposición. La alineación precisa entre la oblea y el mandril es esencial para una replicación precisa de los patrones en la superficie de la oblea. Los mandriles de oblea de SiC, conocidos por su naturaleza liviana, alta estabilidad dimensional y bajos coeficientes de expansión térmica, reducen las cargas inerciales, mejoran la eficiencia del movimiento, la precisión del posicionamiento y la estabilidad.
Espejo cuadrado de cerámica
La sincronización del movimiento entre el plato de oblea y la etapa de la máscara es crucial en las máquinas de litografía, ya que influye directamente en la precisión y el rendimiento de la litografía. El espejo cuadrado, una parte crucial del sistema de medición de retroalimentación para el escaneo y posicionamiento del plato de oblea, exige materiales ligeros con requisitos estrictos. Si bien las cerámicas de SiC poseen las características de ligereza deseadas, fabricar dichos componentes es un desafío. Actualmente, los principales fabricantes internacionales de equipos de circuitos integrados utilizan predominantemente materiales como sílice fundida y cordierita.
Sin embargo, los avances en tecnología han llevado a los expertos chinos a lograr la fabricación de espejos cuadrados de cerámica de SiC completamente cerrados, de gran tamaño, de formas complejas, muy livianos y otros componentes ópticos funcionales para máquinas de litografía. Películas de fotomáscara Las fotomáscaras, también conocidas como retículas, Transmitir luz a través de máscaras para formar patrones en materiales fotosensibles. Sin embargo, cuando la luz EUV irradia las fotomáscaras, se emite calor, lo que eleva las temperaturas entre 600 y 1000 grados Celsius, lo que podría causar daños térmicos. Por lo tanto, normalmente se deposita una capa de película de SiC sobre las fotomáscaras. Muchas empresas extranjeras, como ASML, ahora suministran películas con más del 90% de transmitancia para reducir la limpieza y la inspección durante el uso de fotomáscaras, mejorando la eficiencia y el rendimiento del producto de las máquinas de litografía EUV.
Grabado y deposición de plasma
La fotomáscara, también conocida como retícula, funciona principalmente para transmitir luz a través de una máscara y formar patrones en materiales fotosensibles. Sin embargo, cuando la luz EUV (ultravioleta extrema) irradia la fotomáscara, emite calor, elevando las temperaturas entre 600 y 1000 grados Celsius, lo que podría causar daños térmicos. Por lo tanto, es común depositar una capa de película de carburo de silicio (SiC) sobre la fotomáscara para mitigar este problema. Actualmente, muchas empresas extranjeras, como ASML, han comenzado a suministrar películas con más del 90% de transparencia para reducir la necesidad de limpieza e inspección durante el uso de fotomáscaras, mejorando así la eficiencia y el rendimiento del producto de las máquinas de litografía EUV.
Grabado y deposición de plasma
• Anillos de enfoque y otros
En la fabricación de semiconductores, el proceso de grabado utiliza grabadores líquidos o gaseosos (como gases que contienen flúor) ionizados en plasma para bombardear obleas, eliminando selectivamente materiales no deseados hasta que los patrones de circuito deseados permanezcan en la superficie de la oblea. Por el contrario, la deposición de películas es similar al reverso del grabado, que utiliza métodos de deposición para apilar materiales aislantes entre capas metálicas, formando películas delgadas. Como ambos procesos emplean tecnología de plasma, son propensos a producir efectos corrosivos en la cámara y los componentes. Por lo tanto, los componentes internos del equipo requieren buena resistencia al plasma, baja reactividad a los gases de grabado con flúor y baja conductividad.
Los componentes tradicionales de los equipos de grabado y deposición (como los anillos de enfoque) suelen estar fabricados de materiales como el silicio o el cuarzo. Sin embargo, con el avance de la miniaturización de los circuitos integrados, la demanda y la importancia de los procesos de grabado en la fabricación de circuitos integrados siguen aumentando. Se necesita plasma de alta energía para grabar con precisión obleas de silicio a nivel microscópico, lo que permite anchos de línea más pequeños y estructuras de dispositivos más complejas. En consecuencia, el carburo de silicio (SiC) por deposición química de vapor (CVD) se ha convertido gradualmente en el material de recubrimiento preferido para equipos de grabado y deposición debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas, alta pureza y uniformidad. Actualmente, los componentes de carburo de silicio CVD en equipos de grabado incluyen anillos de enfoque, cabezales de ducha de gas, bandejas y anillos de borde. En los equipos de deposición, hay tapas de cámara, revestimientos de cámara y placas base de grafito recubiertas de SiC.
Anillos de enfoque, placas base de grafito recubiertas de SiC
Debido a la baja reactividad y conductividad del carburo de silicio CVD frente a los gases de grabado con cloro y flúor, se ha convertido en el material ideal para componentes como anillos de enfoque en equipos de grabado por plasma. Los componentes de carburo de silicio CVD en equipos de grabado incluyen anillos de enfoque, cabezales de ducha de gas, bandejas, anillos de borde y más. Tomando como ejemplo los anillos de enfoque, son componentes cruciales colocados fuera de la oblea y directamente en contacto con ella. Al aplicar voltaje al anillo, el plasma que pasa a través del anillo se enfoca en la oblea, lo que mejora la uniformidad del procesamiento. Tradicionalmente, los anillos de enfoque estaban hechos de silicio o cuarzo. Sin embargo, con el avance de la miniaturización de los circuitos integrados, la demanda y la importancia de los procesos de grabado en la fabricación de circuitos integrados siguen aumentando. Los requisitos de energía y potencia de grabado con plasma continúan aumentando, especialmente en equipos de grabado con plasma acoplado capacitivamente (CCP), donde se necesita mayor energía de plasma. Como resultado, está aumentando el uso de anillos de enfoque fabricados con material de carburo de silicio.
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