Céramiques de carbure de silicium : composants de précision essentiels pour les processus de semi-conducteurs (partie 2)
Processus de lithographie
• Mandrin de plaquette en carbure de silicium, miroir carré en céramique, films de photomasque
SiC Wafer Chuck, Ceramic Square Mirror, Photomask Films La lithographie se concentre principalement sur l'exposition de motifs de circuits sur des tranches de silicium à l'aide de systèmes optiques. La précision de ce processus affecte directement les performances et le rendement des circuits intégrés. En tant qu’appareils de premier plan dans la fabrication de puces, les machines de lithographie contiennent jusqu’à des centaines de milliers de composants. Les éléments optiques et les composants du système de lithographie nécessitent une précision extrême pour garantir les performances et la précision du circuit. Céramique SiC trouver des applications dans les mandrins de plaquettes et les miroirs carrés en céramique.
Structure de la machine de lithographie
Mandrin à plaquettes
Le mandrin de tranche dans les machines de lithographie porte et déplace les tranches pendant l'exposition. Un alignement précis entre la plaquette et le mandrin est essentiel pour une réplication précise des motifs sur la surface de la plaquette. Les mandrins pour plaquettes SiC, connus pour leur légèreté, leur stabilité dimensionnelle élevée et leurs faibles coefficients de dilatation thermique, réduisent les charges d'inertie, améliorent l'efficacité du mouvement, la précision du positionnement et la stabilité.
Miroir carré en céramique
La synchronisation du mouvement entre le mandrin de plaquette et la platine du masque est cruciale dans les machines de lithographie, influençant directement la précision et le rendement de la lithographie. Le miroir carré, élément crucial du système de mesure par rétroaction pour le balayage et le positionnement du mandrin de tranche, exige des matériaux légers répondant à des exigences strictes. Bien que les céramiques SiC possèdent les caractéristiques de légèreté souhaitées, la fabrication de tels composants reste un défi. Actuellement, les principaux fabricants internationaux d’équipements de circuits intégrés utilisent principalement des matériaux tels que la silice fondue et la cordiérite.
Cependant, les progrès technologiques ont conduit les experts chinois à fabriquer des miroirs carrés en céramique SiC de grande taille, de forme complexe, très légers et entièrement fermés, ainsi que d'autres composants optiques fonctionnels pour les machines de lithographie. transmettre la lumière à travers des masques pour former des motifs sur des matériaux photosensibles. Cependant, lorsque la lumière EUV irradie les photomasques, de la chaleur est émise, augmentant la température entre 600 et 1 000 degrés Celsius, provoquant potentiellement des dommages thermiques. Par conséquent, une couche de film SiC est généralement déposée sur les photomasques. De nombreuses sociétés étrangères, telles qu'ASML, fournissent désormais des films avec un coefficient de transmission supérieur à 90 % pour réduire le nettoyage et l'inspection lors de l'utilisation des photomasques, améliorant ainsi l'efficacité et le rendement des machines de lithographie EUV.
Gravure et dépôt au plasma
Le photomasque, également connu sous le nom de réticule, fonctionne principalement pour transmettre la lumière à travers un masque et former des motifs sur des matériaux photosensibles. Cependant, lorsque la lumière EUV (Extreme Ultraviolet) irradie le photomasque, elle émet de la chaleur, augmentant la température entre 600 et 1 000 degrés Celsius, provoquant potentiellement des dommages thermiques. Par conséquent, il est courant de déposer une couche de film de carbure de silicium (SiC) sur le photomasque pour atténuer ce problème. Actuellement, de nombreuses sociétés étrangères, telles qu'ASML, ont commencé à fournir des films avec une transparence supérieure à 90 % pour réduire le besoin de nettoyage et d'inspection lors de l'utilisation des photomasques, améliorant ainsi l'efficacité et le rendement des machines de lithographie EUV.
Gravure et dépôt au plasma
• Bagues de mise au point et autres
Dans la fabrication de semi-conducteurs, le processus de gravure utilise des agents de gravure liquides ou gazeux (tels que des gaz contenant du fluor) ionisés en plasma pour bombarder les tranches, éliminant sélectivement les matériaux indésirables jusqu'à ce que les motifs de circuit souhaités restent sur la surface de la tranche. À l’inverse, le dépôt de film s’apparente à l’inverse de la gravure, utilisant des méthodes de dépôt pour empiler des matériaux isolants entre des couches métalliques, formant ainsi des films minces. Comme les deux procédés utilisent la technologie plasma, ils sont sujets à des effets corrosifs sur la chambre et les composants. Par conséquent, les composants à l’intérieur de l’équipement nécessitent une bonne résistance au plasma, une faible réactivité aux gaz de gravure fluorés et une faible conductivité.
Les composants traditionnels des équipements de gravure et de dépôt (tels que les bagues de mise au point) sont généralement fabriqués à partir de matériaux comme le silicium ou le quartz. Cependant, avec les progrès de la miniaturisation des circuits intégrés, la demande et l’importance des processus de gravure dans la fabrication des circuits intégrés continuent d’augmenter. Un plasma à haute énergie est nécessaire pour une gravure précise des plaquettes de silicium au niveau microscopique, permettant des largeurs de raie plus petites et des structures de dispositifs plus complexes. Par conséquent, le carbure de silicium (SiC) par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est progressivement devenu le matériau de revêtement préféré pour les équipements de gravure et de dépôt en raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques, de sa grande pureté et de son uniformité. Actuellement, les composants en carbure de silicium CVD dans les équipements de gravure comprennent des bagues de mise au point, des pommes de douche à gaz, des plateaux et des anneaux de bord. Dans les équipements de dépôt, il existe des couvercles de chambre, des revêtements de chambre et des plaques de base en graphite recouvertes de SiC.
Bagues de mise au point, plaques de base en graphite revêtues de SiC
En raison de la faible réactivité et conductivité du carbure de silicium CVD aux gaz de gravure au chlore et au fluor, il est devenu le matériau idéal pour des composants tels que les bagues de focalisation dans les équipements de gravure au plasma. Les composants en carbure de silicium CVD dans les équipements de gravure comprennent des bagues de mise au point, des pommes de douche à gaz, des plateaux, des anneaux de bord, etc. En prenant comme exemple les bagues de mise au point, ce sont des composants cruciaux placés à l’extérieur de la plaquette et directement en contact avec elle. En appliquant une tension à l'anneau, le plasma traversant l'anneau est concentré sur la tranche, améliorant ainsi l'uniformité du traitement. Traditionnellement, les bagues de mise au point étaient en silicium ou en quartz. Cependant, avec les progrès de la miniaturisation des circuits intégrés, la demande et l’importance des processus de gravure dans la fabrication des circuits intégrés continuent d’augmenter. Les besoins en puissance et en énergie de gravure au plasma continuent d'augmenter, en particulier dans les équipements de gravure à plasma à couplage capacitif (CCP) où une énergie de plasma plus élevée est nécessaire. En conséquence, l’utilisation de bagues de mise au point en carbure de silicium augmente.
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