VETEK-AMAT tuščiaviduris kėlimo kaiščio sprendimas: didelio grynumo grafito substratas su CVD SiC danga

1 paveikslas: AMAT 0200-03201 tuščiaviduris keliamasis kaištis fizinis produktas (skirtas 300 mm silicio epitaksijos sistemoms)

Puslaidininkinių plokštelių perdavimo procesuose tuščiaviduris pakeliamasis kaištis (Wafer Lift Pin) atlieka svarbias plokštelių laikymo ir perdavimo užduotis. Aukštos temperatūros proceso aplinkose, tokiose kaip MOCVD ir epitaksinis augimas, kėlimo kaiščiai turi vienu metu atitikti kelis reikalavimus, įskaitant aukštą grynumą, atsparumą korozijai, atsparumą šiluminiam smūgiui ir mažą užterštumą dalelėmis.

Šiuo metu rinkoje esantys pagrindiniai kėlimo kaiščiai naudojami grafito substrato ir CVD SiC dangos tirpalu. Tačiau daugumos tiekėjų dengimo technologija gali padengti tik išorinį paviršių – tuščiavidurėms konstrukcijoms,vidinė siena tikrai yra „techninė niekieno žemė“.

I. Trys pagrindiniai iššūkiai, su kuriais susiduria vidinės sienos danga

1. Nekontroliuojamas nusėdimo vienodumas

Tuščiavidurės konstrukcijos turi didelį kraštinių santykį. CVD reaguojančios dujos stengiasi tolygiai pasklisti giliai į vidinę angą, todėl vidinės sienelės dangos storis mažėja gradientu nuo prievado iki gilaus vidaus, o vietinėse vietose net matomos atviros zonos.

2. Nepakankamas sąsajos sukibimo stiprumas

Išlenktas vidinės sienos paviršius riboja nusodinimo proceso parametrų optimizavimo erdvę. Sukibimo stiprumas tarp dangos ir grafito pagrindo sunkiai pasiekia tokį patį lygį kaip išorinis paviršius, o terminio ciklo metu gali lengvai atsirasti mikro įtrūkimų ar net nulupti.

3. Nekontroliuojama vidinė gręžinio švara

Jei grafito pagrindo porėtos struktūros danga nėra visiškai užsandarinta, aukštoje temperatūroje išsiskirs anglies dalelės ir metalinės priemaišos. Kai nešvarumai atsiskiria, jie tiesiogiai sukelia spalvų skirtumus ir dalelių defektus plokštelės paviršiuje, todėl labai sumažėja gamybos išeiga.

Panaudodama savo gilias technines žinias, sukauptas CVD dangų srityje, VETEK sėkmingai įveikė vienodo CVD SiC dangos nusodinimo ir sąsajos klijavimo ant tuščiavidurių konstrukcijų sienelių iššūkius – nuo dujų srauto lauko modeliavimo iki tikslaus nusodinimo temperatūros lauko valdymo, sukuriant pilną vidinės sienelės dangos proceso sprendimą, užtikrinantį nuoseklų vidinės sienelės dengimo procesą ir dangos vientisumą, nuo angos iki gilios dangos storio. standartus atitinkanti švara.

Šiame straipsnyje bus pateikta nuodugni analizė: techniniai sunkumai, susiję su tuščiavidurių kėlimo kaiščių vidinės sienelės dangomis, kaip vidinės sienelės dangos vienodumas turi įtakos plokštelių išeigai, ir pagrindiniai valdymo mazgai nuo proceso projektavimo iki kokybės kontrolės ir pristatymo.

II. Kas yra AMAT tuščiaviduris pakėlimo kaištis?

AMAT tuščiaviduris kėlimo kaištis yra tikslus plokštelių tvarkymo komponentas, naudojamas puslaidininkių proceso įrangoje. Jo pagrindinė funkcija yra pakelti ir išdėstyti plokšteles pakraunant, iškraunant ir apdorojant.

Skirtingai nuo įprastų kietų kėlimo kaiščių, tuščiaviduris dizainas turi vidinę ertmę. Ši konstrukcija sumažina bendrą medžiagos tūrį ir šiluminę masę išlaikant reikiamą mechaninę geometriją. Tačiau puslaidininkių gamybai tuščiavidurių kėlimo kaiščių gamyba yra daug sudėtingesnė nei įprastų kietų komponentų apdirbimas. Tiek vidinių, tiek išorinių paviršių matmenų tikslumas turi būti griežtai kontroliuojamas, o koncentriškumas tarp vidinės ir išorinės geometrijos yra ypač svarbus. Todėl ir medžiagos parinkimas, ir dengimo procesai yra svarbūs galutiniam kėlimo kaiščio veikimui.

AMAT epitaksijos sistemoms VETEK Semiconductor teikia pritaikytus AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių sprendimus, pagrįstus didelio grynumo grafito substratais ir tankiomis CVD silicio karbido (SiC) dangomis. Tuščiavidurė konstrukcija padeda sumažinti nereikalingą medžiagos masę išlaikant mechaninę struktūrą, reikalingą plokštelių kėlimui; CVD silicio karbido danga užtikrina aukštą grynumą, cheminį atsparumą ir stabilumą aukštoje temperatūroje. VETEK AMAT 0200-03201 kėlimo kaištis yra specialiai sukurtas 300 mm silicio epitaksijos reikmėms ir gali būti pagamintas pagal kliento brėžinius, matmenis ir proceso reikalavimus.

III. VETEK AMAT tuščiavidurio kėlimo kaiščio konstrukcija

Šiuo metu VETEK daugiausia dėmesio skiria didelio grynumo grafito + CVD silicio karbido dangos struktūrai, skirtai AMAT tuščiaviduriams kėlimo kaiščiams. Pagrindinis statybos procesas yra toks:

Labai grynas grafito substratas → Tikslus CNC apdirbimas → CVD silicio karbido danga → Tikslus patikrinimas

Grafitinis pagrindas suteikia konstrukcinį pagrindą ir tinka tiksliai apdirbti plonasienes ir tuščiavidures geometrijas. VETEK paprastai naudoja importuotas puslaidininkines grafito medžiagas, įskaitant SGL Carbon ir Toyo Tanso medžiagas, priklausomai nuo klientų reikalavimų. Tada ant grafito paviršiaus nusodinama tanki CVD silicio karbido danga, kad susidarytų apsauginis puslaidininkinio lygio darbinis paviršius.

Kodėl verta rinktis grafitą kaip substratą?

Tuščiavidurių kėlimo kaiščių atveju pagrindo medžiaga turi išlaikyti pusiausvyrą tarp apdirbamumo, šiluminių savybių, mechaninio stabilumo ir suderinamumo su dengimo procesu. Labai grynas grafitas yra ypač tinkamas, nes pasižymi šiomis savybėmis:

• Geras stabilumas aukštoje temperatūroje

• Mažas šiluminis plėtimasis

• Geras šilumos laidumas

• Santykinai mažas tankis

• Puikus apdirbamumas sudėtingoms geometrijoms

• Suderinamumas su CVD silicio karbido dengimo procesu

Grafito naudojimas taip pat leidžia labai tiksliai gaminti sudėtingas tuščiavidures ir plonasienes konstrukcijas. VETEK turi tikslaus puslaidininkinio grafito ir silicio karbido komponentų CNC apdirbimo galimybes, o apdirbimo procesai optimizuoti matmenų kontrolei ir paviršiaus kokybei.

IV. CVD silicio karbido danga: svarbus apsauginis sluoksnis

CVD silicio karbido danga yra viena iš svarbiausių VETEK AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių savybių. Ši danga sudaro tankų silicio karbido paviršių ant grafito pagrindo, padedantį apsaugoti pagrindinį grafitą nuo proceso aplinkos.

Standartinis CVD silicio karbido dangos storis tokiems VETEK komponentams yra apytikslis100±20 μm. Dangos grynumas yra apytikslis6 N / 99,99995 %.

VETEK platesnės CVD silicio karbido techninės galimybės apima didelio grynumo dangas, kontroliuojamą dangos storį ir partijos storio vienodumą. Techniniai duomenys rodo, kad CVD silicio karbido dangos grynumas yra 6N–7N. Konkrečių AMAT kėlimo kaiščių projektams dangos specifikacijos gali būti koreguojamos pagal kliento brėžinius ir proceso reikalavimus.

2 pav. Pagrindinės fizinės CVD SiC dangos savybės

Kodėl vidinės sienos danga yra svarbi?

Vienas iš techniškai sudėtingiausių AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių aspektų yra ne tik išorinio paviršiaus padengimas, bet ir stabilios ir vienodos tuščiavidurės konstrukcijos vidinės sienelės dangos pasiekimas.

CVD dengimo proceso metu sunku pasiekti vidinį paviršių. Palyginti su išoriniu paviršiumi, vidinė geometrija kelia papildomų problemų dėl dujų srauto, nusodinimo vienodumo, dangos storio kontrolės ir proceso nuoseklumo. Todėl vidinės sienos dangos kokybė gali tapti svarbiu tiekėjų skirtingu veiksniu.

VETEK turi patirties tuščiavidurių konstrukcijų dengimo CVD silicio karbidu srityje ir ypatingą dėmesį skiria vidiniam paviršiui. Gerai valdoma vidinės sienos danga padeda išlaikyti apsauginį silicio karbido sluoksnį visoje tuščiavidurėje konstrukcijoje, o ne palikti vidinį grafitą veikiamą proceso aplinkos. Tai ypač svarbu, kai kėlimo kaištis veikia aukštos temperatūros ir chemiškai agresyviose puslaidininkių proceso kamerose.

3 pav. CVD silicio karbido dangos mikroskopinė kristalinė struktūra

V. Pagrindiniai tuščiavidurių kėlimo kaiščių VETEK AMAT privalumai

Aukšto grynumo medžiagų sistema:Didelio grynumo grafito ir didelio grynumo CVD silicio karbido derinys sukurtas puslaidininkių aplinkai, kur užterštumo kontrolė yra labai svarbi. Priklausomai nuo pasirinktos specifikacijos, CVD silicio karbido dangos grynumas yra 6N.

Standartinė 100±20 μm silicio karbido danga:Standartinis VETEK dangos storis yra apytiksliai 100±20 μm, todėl puslaidininkių proceso komponentams suteikiamas praktiškas dangos storis, o galima pritaikyti pagal kliento reikalavimus.

Puiki vidinės sienos dengimo galimybė:Tuščiavidurių komponentų vidinės sienelės dengimas yra viena iš sunkesnių gamybos proceso dalių. VETEK sukūrė dengimo procesus, galinčius pasiekti aukštos kokybės dangos vidinę tuščiavidurių kėlimo kaiščių sienelę, nuo dujų srauto lauko modeliavimo iki temperatūros lauko valdymo, užtikrinant pastovų dangos storį ir tvirtą sukibimą.

Stabilumas aukštoje temperatūroje:Tiek grafito substratas, tiek CVD silicio karbido danga yra tinkami aukštos temperatūros puslaidininkių proceso aplinkai. CVD silicio karbido sluoksnis suteikia papildomą apsaugą nuo cheminio poveikio ir paviršiaus degradacijos. VETEK CVD silicio karbido plėvelės duomenys rodo didelį šilumos laidumą, mažą šiluminį plėtimąsi ir maždaug 2700 °C sublimacijos temperatūrą, o tai rodo, kad medžiaga yra tinkama naudoti aukštoje temperatūroje.

Atsparumas chemijai ir korozijai:Tankus CVD silicio karbido paviršius pasižymi geresniu atsparumu korozijai nei plikas grafitas ir gali atlaikyti agresyvias proceso dujas bei cheminio valymo aplinką. Tai padeda sumažinti substrato degradaciją ir išlaiko stabilesnį komponento paviršių per pakartotinius proceso ciklus.

Tikslus apdirbimas ir pritaikymas:Tuščiaviduriams kėlimo kaiščiams reikia tiksliai valdyti išorinį skersmenį, vidinį skersmenį, sienelės storį, ilgį ir koncentriškumą. VETEK sujungia CNC precizinį apdirbimą su CVD dengimo procesais, kad pagamintų sudėtingus puslaidininkinius komponentus pagal klientų brėžinius. Kėlimo kaiščiai gali būti gaminami pagal:

• Klientų brėžiniai

• Pavyzdiniai komponentai

• Matmenų specifikacijos

• Reikalingas dangos storis

• Reikalinga grafito klasė

• Specifiniai proceso reikalavimai

4 pav. CVD silicio karbido dangos GDMS grynumo bandymo ataskaita

VI. Tipinės programos

Silicio epitaksė:Kėlimo kaiščiai naudojami plokštelių pakėlimui, padėties nustatymui ir perkėlimui į epitaksinę įrangą. Esamas VETEK AMAT 0200-03201 produktas yra specialiai pritaikytas 300 mm silicio epitaksijos programoms.

Vaflių tvarkymo sistemos:Kėlimo kaiščiai gali būti naudojami kaip tikslūs plokštelių tvarkymo komponentai tais atvejais, kai reikia stabilumo aukštoje temperatūroje, matmenų tikslumo ir užterštumo kontrolės. Plokščių kėlimo kaiščiai su tuščiaviduriu vamzdiniu korpusu gali veiksmingai sumažinti vietinius šilumos nuostolius, taip sumažinant kaiščio žymes, kurios dažniausiai matomos plokštelės nugarinėje dalyje aukštoje temperatūroje vykstančių procesų (pvz., epitaksinio augimo ar atkaitinimo) metu. Suformavus tuščiavidurę ertmę kėlimo kaiščio korpuso viduje, sumažėja šiluminė masė ir pagerėja plokštelės temperatūros vienodumas.

5 pav. Principo, pagal kurį tuščiaviduriai kėlimo kaiščiai sumažina šiluminę masę ir pagerina plokštelės temperatūros vienodumą, schema

Puslaidininkių proceso įranga:Remiantis klientų brėžiniais ir pavyzdžiais, panašius grafito + CVD silicio karbido komponentus galima sukurti kitoms puslaidininkinės įrangos platformoms. VETEK puslaidininkių produktų portfelis apima silicio epitaksiją, silicio karbido epitaksiją, MOCVD, RTP/RTA, ėsdinimo ir kitus puslaidininkinius procesus.

 

VII. Gamybos procesas: pagrindiniai valdymo mazgai nuo proceso projektavimo iki kokybės kontrolės ir pristatymo

AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių gamyba apima kelis svarbius etapus, kurių kiekvienas tiesiogiai veikia galutinio produkto patikimumą ir plokštelių išeigą:

1. Grafito medžiagų pasirinkimas— Pasirinkite tinkamą didelio grynumo grafito rūšį (SGL Carbon arba Toyo Tanso ir kt.), atsižvelgdami į kliento matmenų, šiluminių savybių ir grynumo reikalavimus.

2. Tikslus CNC apdirbimas— Apdorokite grafito ruošinį į reikiamą tuščiavidurę geometriją. Ypatingas dėmesys skiriamas vidiniam skersmeniui, išoriniam skersmeniui, sienelės storiui, ilgiui ir koncentriškumui.

3. Paviršiaus paruošimas— Prieš dengiant CVD, apdirbtas grafito komponentas valomas ir paruošiamas paviršius.

4. CVD silicio karbido danga— Ant grafito pagrindo uždėkite tankų CVD silicio karbido sluoksnį. Standartinis dangos storis yra maždaug 100±20 μm, o dangos grynumas 6N pagal pasirinktą specifikaciją.

5. Vidinio paviršiaus padengimas (kritinis techninis žingsnis)— Tuščiavidurių kėlimo kaiščių vidinė sienelė yra kruopščiai apdirbta, kad būtų užtikrintas stabilus silicio karbido dangos padengimas. Naudojant dujų srauto lauko modeliavimo optimizavimą ir tikslią nusodinimo temperatūros lauko valdymą, užtikrinamas pastovus dangos storis nuo angos iki gilios skylės vidaus, tvirtas sukibimas ir standartus atitinkanti vidinės angos švara.

6. Apžiūra — Prieš išsiunčiant gatavus komponentus tikrinamas matmenų tikslumas, dangos būklė ir kiti kliento nurodyti reikalavimai.

VETEK gamybos galimybės apima valymą, CNC apdirbimą, CVD dengimą ir tikrinimą, suteikdama integruotą puslaidininkinių anglies pagrindu pagamintų komponentų gamybos grandinę.

6 pav.: VETEK puslaidininkinių medžiagų gamybos ir tikslaus apdirbimo bazė

VIII. Pavyzdinis pristatymo laikas

Įprastas tinkintų AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių mėginių paruošimo laikas yra maždaug 20 dienų. Faktinis pristatymo laikas gali skirtis priklausomai nuo piešimo sudėtingumo, medžiagos pasirinkimo, dangos reikalavimų, kiekio ir tikrinimo reikalavimų. Pakartotiniams užsakymams ar jau kvalifikuotiems produktams gamybos grafikai gali būti derinami atskirai, atsižvelgiant į klientų prognozes ir reikalingas pristatymo datas.

7 pav.: VETEK AMAT tuščiavidurio kėlimo kaiščio gaminio pakuotė

 

IX. Kodėl verta rinktis VETEK AMAT tuščiavidurius kėlimo kaiščius?

VETEK integruoja grafito medžiagų įsigijimą, precizinį apdirbimą, CVD silicio karbido dangą ir puslaidininkių komponentų gamybą į integruotą gamybos procesą. Pagrindinės galimybės apima:

• Labai grynas grafito substratas (SGL Carbon / Toyo Tanso ir kt.)

• CVD silicio karbido dangos grynumas 6N

• Standartinis dangos storis 100±20 μm

• Tuščiavidurių konstrukcijų apdirbimas

• Vidinės sienelės CVD silicio karbido danga (šerdies diferencijavimo galimybė)

• Tikslus CNC apdirbimas

• Su AMAT suderinami plokštelių pakėlimo kaiščių sprendimai

• Mėginio pristatymo laikas yra maždaug 20 dienų

VETEK apima visą techninę CVD įrangos kūrimo, CVD procesų kūrimo, CNC tikslaus apdirbimo ir valymo grandinę, kurią palaiko tam skirti MTTP centrai ir puslaidininkinių medžiagų gamybos įrenginiai.

X. Dažnai užduodami klausimai (DUK)

1 klausimas: koks yra standartinis VETEK AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių CVD silicio karbido dangos storis?

Standartinis dangos storis yra maždaug 100±20 μm. Konkretus storis gali būti koreguojamas pagal kliento brėžinius ir proceso reikalavimus.

2 klausimas: kokį grynumo lygį galima pasiekti naudojant CVD silicio karbido dangą?

Priklausomai nuo pasirinktos specifikacijos, dangos grynumas yra maždaug 6N (99,99995%). VETEK CVD silicio karbido platforma įprastai veikia 6N–7N lygiu.

3 klausimas: kodėl vidinės sienos danga yra labai svarbi tuščiaviduriams kėlimo kaiščiams?

Vidinę geometriją sunku vienodai padengti. Aukštos kokybės vidinės sienelės silicio karbido danga neleidžia grafito pagrindui patekti į aukštos temperatūros, chemiškai aktyvią proceso aplinką ir yra pagrindinis ilgalaikio patikimumo skirtumas. Vidinės sienelės dangos vienodumas yra tiesiogiai susijęs su vidinės skylės švara ir plokštelių išeiga.

4 klausimas: Ar VETEK gali gaminti pagal mano OEM brėžinius ar pavyzdžius?

Taip. VETEK gali gaminti pagal klientų brėžinius, OEM dalių numerius (pvz., AMAT 0200-03201), komponentų pavyzdžius, matmenų specifikacijas, reikalingą grafito rūšį ir dangos reikalavimus.

5 klausimas: koks yra tipiškas mėginio pateikimo laikas?

Įprastas mėginių ėmimo laikas yra maždaug 20 dienų. Faktinis pristatymas priklauso nuo piešimo sudėtingumo, medžiagų pasirinkimo, dangos reikalavimų, kiekio ir tikrinimo poreikių.

XI. Santrauka

Nors AMAT tuščiaviduris keltuvas yra palyginti mažas puslaidininkinis komponentas, jo gamybos reikalavimai toli gražu nėra paprasti. Plonasienių geometrija, griežti koncentriškumo reikalavimai, veikimas aukštoje temperatūroje, užterštumo kontrolė ir vidinio paviršiaus dangos derinys daro jį specializuotu puslaidininkių proceso komponentu.

Dabartiniame VETEK sprendime naudojamas didelio grynumo grafitas su CVD silicio karbido danga, derinant grafito apdirbamumą ir šilumines charakteristikas su dideliu CVD silicio karbido grynumu, cheminiu atsparumu ir stabilumu aukštoje temperatūroje. Standartinis 100±20 μm dangos storis, grynumas iki 6N, SGL ir Toyo Tanso grafito medžiagos ir vidinės sienelės dengimo galimybė, VETEK gali pasiūlyti pritaikytus AMAT tuščiavidurių kėlimo kaiščių sprendimus puslaidininkinių plokštelių apdorojimui ir silicio epitaksijos taikymui.

Klientams, ieškantiems alternatyvių tiekėjųAMAT 0200-03201 tuščiaviduriai plokštelių kėlimo kaiščiai,arbakiti silicio karbidu dengti grafito puslaidininkiniai komponentai,VETEK gali įvertinti brėžinius ar pavyzdžius ir pateikti individualius gamybos sprendimus.