Καθώς οι διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών κινούνται προς τους κόμβους-νανομέτρων, ο βασικός εξοπλισμός διεργασιών, όπως τα συστήματα εναπόθεσης χαρακτικών και λεπτών-μεμβρανών, αντιμετωπίζουν ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις για ακρίβεια επεξεργασίας, καθαρότητα και απόδοση. Σε αυτό το πλαίσιο, τα κεραμικά εξαρτήματα ακριβείας έχουν γίνει το κλειδί για τη διασφάλιση της σταθερότητας της διαδικασίας. Μεταξύ αυτών, τα κεραμικά δομικά μέρη αλουμίνας αντιπροσωπεύουν περίπου το 45% της αγοράς κεραμικών εξαρτημάτων ακριβείας, καθιστώντας τα τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Πώς, λοιπόν, το κεραμικό αλουμίνας, φαινομενικά βασικό υλικό, γίνεται απαραίτητο «τυπικό υλικό» για πολυάριθμο εξοπλισμό ημιαγωγών;
Βασικές Απαιτήσεις Κατασκευής Ημιαγωγών για Κεραμικά Αλουμίνας
Η κατασκευή ημιαγωγών είναι μια «λεπτή εργασία που εκτελείται υπό ακραίες συνθήκες», που περιλαμβάνει υψηλές θερμοκρασίες, ισχυρή διάβρωση, υψηλή τάση και τριβή ακριβείας. Τα κεραμικά δομικά μέρη αλουμίνας ξεχωρίζουν λόγω του συνδυασμού ιδιοτήτων τους που είναι σκληρές-{-, όπως αντοχή στη διάβρωση, υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία, υψηλή καθαριότητα και υψηλή μόνωση, που ευθυγραμμίζονται απόλυτα με τις αυστηρές απαιτήσεις της βιομηχανίας ημιαγωγών:
Αντοχή στη διάβρωση του πλάσματος: Στις διαδικασίες χάραξης, αντιστέκεται στο εξαιρετικά διαβρωτικό πλάσμα, αποφεύγοντας τη μόλυνση από σωματίδια.
Αντοχή σε θερμικό σοκ και σταθερότητα διαστάσεων: Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών εναπόθεσης που περιλαμβάνουν συχνές αλλαγές θερμοκρασίας, διατηρεί την ακρίβεια σε επίπεδο μικρών-, διασφαλίζοντας την ακριβή τοποθέτηση του πλακιδίου.
Υψηλή Καθαριότητα: Σε εξαιρετικά-καθαρά περιβάλλοντα όπως η φωτολιθογραφία και η επιθεώρηση, δεν απελευθερώνει σχεδόν κανένα σωματίδιο, διασφαλίζοντας την απόδοση.
Επί του παρόντος, η καθαρότητα των κεραμικών αλουμίνας που χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό ημιαγωγών είναι γενικά πάνω από 99,5%, με τα κεραμικά αλουμίνας ποιότητας χάραξης- να φτάνουν σε καθαρότητα άνω του 99,8% και ακόμη και να επιτυγχάνουν βαθμό 4Ν (99,99%). Αυτά τα υλικά φαίνονται διαφανή ή ημι{6}}διαφανή, με δείκτες απόδοσης συγκρίσιμους με το μονό-ζαφείρι. Επιπλέον, λόγω της λεπτής δομής των κόκκων τους, ορισμένες ιδιότητες, όπως η αντοχή στην κάμψη και η αντοχή σε θλίψη, μπορεί να ξεπερνούν ακόμη και αυτές του μονοκρυστάλλου ζαφείριου.
Διαδικασίες προετοιμασίας και αναπτυξιακές τάσεις
Η προετοιμασία των κεραμικών εξαρτημάτων αλουμίνας είναι μια διεπιστημονική διαδικασία μηχανικής συστημάτων που περιλαμβάνει κυρίως την προετοιμασία σκόνης, το σχηματισμό, τη σύντηξη, τη μηχανική κατεργασία ακριβείας, την επιθεώρηση ποιότητας και την επεξεργασία επιφανειών. Μεταξύ αυτών, οι διαδικασίες σχηματισμού και πυροσυσσωμάτωσης έχουν καθοριστικό αντίκτυπο στη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες των κεραμικών υλικών αλουμίνας, καθιστώντας τα δύο κρίσιμα στάδια στην παραγωγή κεραμικών αλουμίνας.
(1) Παρασκευή σε σκόνη
Οι πρώτες ύλες αλουμίνας υψηλής-καθαρότητας υφίστανται κατά παρτίδες, μηχανική άλεση με σφαίρες και ξήρανση με ψεκασμό για την παραγωγή κοκκοποιημένης σκόνης με ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων και καλή ρευστότητα.
(2) Διαδικασία διαμόρφωσης
Η διαμόρφωση περιλαμβάνει τη διαμόρφωση της σκόνης αλουμίνας σε ένα κεραμικό πράσινο σώμα. Ανάλογα με το σχήμα και τις απαιτήσεις ακρίβειας του εξαρτήματος, επιλέγονται μέθοδοι όπως ξηρή πίεση, ισοστατική συμπίεση, χύτευση ταινίας ή χύτευση με έγχυση. Επί του παρόντος, η ξηρή συμπίεση σε συνδυασμό με την ψυχρή ισοστατική συμπίεση χρησιμοποιείται κυρίως για το σχηματισμό τεμαχίων αλουμίνας.
(3) Υψηλή-Ποσυσσωμάτωση σε θερμοκρασία
Η πυροσυσσωμάτωση περιλαμβάνει τη θέρμανση της σκόνης για την πρόκληση δεσμών σωματιδίων, που οδηγεί σε μετανάστευση υλικού, πύκνωση και ανακρυστάλλωση. Μέθοδοι όπως η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση, η θερμή συμπίεση ή η θερμή ισοστατική συμπίεση χρησιμοποιούνται για την πύκνωση του πράσινου σώματος. Η αλουμίνα υψηλής-καθαρότητας απαιτεί συνήθως θερμοκρασίες πυροσυσσωμάτωσης 1600–1800 βαθμών.
(4) Μηχανική Ακριβείας
Χρησιμοποιώντας τόρνους και μύλους CNC, το πυροσυσσωματωμένο σώμα κόβεται, περιστρέφεται, αλέθεται, αλέθεται και τρυπιέται για να παραχθούν τα επιθυμητά κεραμικά εξαρτήματα. Η μηχανική κατεργασία κεραμικού CNC αναφέρεται στην αφαιρετική διαδικασία κατασκευής που ελέγχεται από υπολογιστές για τη λειτουργία και το χειρισμό μηχανών και εργαλείων κοπής, επιτυγχάνοντας ακρίβεια διαστάσεων επιπέδου micron-και διασφαλίζοντας συνέπεια σε πολλά μέρη.
(5) Επεξεργασία επιφανειών και ποιοτικός έλεγχος
Η βιομηχανία ημιαγωγών επιβάλλει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις καθαριότητας. Μετά από επιθεώρηση ποιότητας, τα κεραμικά εξαρτήματα ημιαγωγών υποβάλλονται σε περαιτέρω καθαρισμό επιφανειών, συνήθως χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως καθαρισμό με οξύ, καθαρισμό με αλκάλια ή καθαρισμό με οργανικό διαλύτη. Αφού καθαριστούν και στεγνώσουν, τα προϊόντα-επιθεωρούνται εκ νέου για την ποιότητα. Στη συνέχεια, τα πιστοποιημένα προϊόντα συσκευάζονται σε καθαρό δωμάτιο.
Για κεραμικά εξαρτήματα με ειδικές απαιτήσεις, μπορούν να εφαρμοστούν πρόσθετες επιφανειακές επεξεργασίες όπως ψεκασμός τόξου, ψεκασμός πλάσματος, ηλεκτροστατικός ψεκασμός, εναπόθεση ατμών, εξαιρετικά-καθαρός καθαρισμός, ανοδίωση ή επιμετάλλωση για να πληρούνται τα λειτουργικά πρότυπα.
