A cosa serve il quarzo nei semiconduttori?

Nel campo della produzione di semiconduttori, i passaggi dalla crescita dei cristalli di silicio alla diffusione dell'ossidazione, dall'attacco alla pulizia, i componenti strutturali del quarzo sono coinvolti nell'intero processo. Con lo sviluppo di processi avanzati, la tolleranza alla contaminazione da impurità e particelle metalliche sta diventando sempre più bassa in ogni fase.

ILquarzo di sintesiha valori come elevata purezza, assenza di bolle, assenza di particelle incluse, elevata trasmittanza UV, ecc. Lo fa sostituire gradualmente i tradizionali materiali di quarzo naturale nei processi di produzione avanzati, che possono migliorare significativamente la resa e prolungare la durata.

01 Anello per acquaforte

Sotto il bombardamento del plasma (contenente fluoro altamente reattivo e gas a base di cloro), i materiali richiedono un'inerzia chimica e una resistenza alla corrosione estremamente elevate. Allo stesso tempo, i materiali di quarzo devono possedere una purezza estremamente elevata per evitare che la contaminazione delle particelle venga incisa. Gli anelli di incisione sono componenti di consumo; attualmente, la maggior parte delle apparecchiature utilizza quarzo naturale. Tuttavia, alcuni processi avanzati (2 nm, 5 nm e altri processi inferiori a 28 nm) li hanno sostituiti con anelli di incisione al quarzo sintetico a causa dello stretto controllo su particelle e ioni metallici.

02 Cupola al quarzo

Una finestra di osservazione trasparente a forma di cupola installata nella parte superiore della camera di reazione nelle apparecchiature di incisione e deposizione di film sottile (come CVD). Non solo necessita di una purezza estremamente elevata per impedire alle impurità di contaminare la camera di processo, ma richiede anche determinate proprietà ottiche per consentire il passaggio dei segnali luminosi provenienti dal sistema di rilevamento per il monitoraggio in tempo reale del processo. Il quarzo sintetico, con la sua trasmittanza estremamente elevata ed elevata purezza, è ampiamente utilizzato nel DOME (ossidazione per diffusione).

03 Tubo del forno

Nei forni di ossidazione/diffusione ad alta temperatura, funge da contenitore tubolare centrale che contiene il wafer e svolge la reazione di processo. È richiesta una resistenza al calore estremamente elevata, che consenta il funzionamento a lungo termine a temperature superiori a 1200°C senza rammollimento o deformazione. Il quarzo naturale, grazie al suo alto contenuto di Al e al basso contenuto di idrossili, raggiunge un'elevata resistenza al calore ed è ampiamente utilizzato nei tubi dei forni. Tuttavia, poiché i processi avanzati impongono controlli sempre più rigorosi sugli ioni di impurità metalliche nella camera, i materiali di quarzo sintetico altamente resistenti al calore stanno gradualmente sostituendo i tubi dei forni di quarzo naturale.

04 Serbatoio di pulizia

Utilizzato per contenere soluzioni detergenti di elevata purezza e altamente corrosive (come SC1, SC2, acido fluoridrico, acido solforico, ecc.) per la pulizia a umido dei wafer. I materiali al quarzo hanno un'eccellente resistenza alla corrosione acida e alcalina: possono resistere all'erosione di quasi tutti gli acidi forti (eccetto acido fluoridrico e acido fosforico caldo), garantendo che il serbatoio rimanga non corroso per un uso a lungo termine. Tuttavia, con l'uso prolungato, gli ioni metallici nel serbatoio di quarzo vengono rilasciati gradualmente, causando facilmente contaminazione. Il quarzo sintetico di grado PPB riduce efficacemente la contaminazione da ioni di impurità metalliche e la sua natura priva di bolle lo rende più adatto alla lavorazione di superfici lisce e dense, riducendo l'adesione dei contaminanti.

05. Finestra di polimerizzazione UV

Installato su apparecchiature di polimerizzazione UV, funge da finestra per la trasmissione della luce UV. Tra tutti i materiali ottici, il quarzo sintetico ha la più alta trasmittanza nelle bande dell'ultravioletto profondo (DUV) e dell'ultravioletto (UV) (fino a 185 nm). La sua elevata robustezza e resistenza alle radiazioni garantiscono inoltre che le sue prestazioni non si degradino o scoloriscano in caso di irradiazione UV prolungata.

06. Trasportatore di imballaggi avanzato

Nei processi di confezionamento avanzati (come Fan-Out, 2.5D/3D IC), i wafer portanti in quarzo sintetico possono essere utilizzati come piastre portanti per supportare, fissare, trasportare e lavorare temporaneamente wafer ultrasottili o ricostruire wafer. Il materiale al quarzo sintetico può essere lavorato per ottenere planarità e rigidità eccellenti, fornendo un solido supporto per trucioli ultrasottili e garantendo l'accuratezza del processo.

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