固体炭化シリコンの使用

ソリッド炭化物SICは、シリコン（SI）と炭素（C）で構成される高度なセラミック材料です。それは自然に広く見られる物質ではなく、通常は高温合成を必要とします。物理的特性と化学的特性のユニークな組み合わせは、極端な環境、特に半導体製造でうまく機能する重要な材料になります。

Ⅰ。固体炭化シリコンの主要な物理的特性（固体SIC）

▶硬度と耐摩耗性：

SICには、約9〜9.5のMOHS硬度があり、ダイヤモンドに次いで2番目です。これにより、優れたスクラッチと耐摩耗性が得られ、機械的なストレスや粒子侵食に耐える必要がある環境でうまく機能します。

▶優れた高温強度と安定性

1。SICは、機械的強度と構造の完全性を非常に高温で維持できます（タイプと純度に応じて、最大1600°C以下の温度でさらに高く動作します）。

2.熱膨張係数が低いことは、温度が劇的に変化する場合、変形や亀裂を起こしやすい傾向がないことを意味します。

▶熱伝導率：

他の多くのセラミック材料とは異なり、SICは比較的高い熱伝導率を持っています。これにより、熱を効率的に伝導して消散させることができます。これは、正確な温度制御と均一性を必要とするアプリケーションにとって重要です。

優れた化学的不活性と腐食抵抗：

SICは、高温であっても、半導体プロセス（フッ素ベースの塩素ベースのガスなど）で一般的に使用されるほとんどの強酸、強い塩基、腐食性ガスに対して非常に強い耐性を示します。これは、プロセスチャンバーコンポーネントが腐食または汚染されないようにするために重要です。

▶高純度の可能性：

非常に高い純度SICコーティングまたは固体SIC部品は、特定の製造プロセス（化学蒸気堆積など）を通じて生成できます。半導体製造では、材料の純度は、ウェーハの汚染レベルと最終製品の収量に直接影響します。

▶高い剛性（ヤング率）：

SICには高いヤングモジュラスがあります。つまり、負荷下で変形するのは非常に難しく、簡単ではありません。これは、正確な形状とサイズ（ウェーハキャリアなど）を維持する必要があるコンポーネントにとって非常に重要です。

▶調整可能な電気特性：

断熱材または半導体として（その結晶形とドーピングに応じて）使用されることがよくありますが、その高い抵抗率は、一部のコンポーネントアプリケーションでのプラズマの挙動を管理するか、不必要なアーク放電を防ぐのに役立ちます。

Ⅱ。半導体製造における固体シリコン（ソリッドSIC）完成製品の特定の用途と利点

上記の物理的特性に基づいて、ソリッドSICはさまざまな精度コンポーネントに製造されており、半導体フロントエンドプロセスの複数のキーリンクで広く使用されています。

1）ソリッドSICウェーハキャリア（ソリッドSICウェーハキャリア /ボート）：

応用：

高温プロセス（拡散、酸化、LPCVDなどのシリコンウェーファーを運び、移動するために使用されます。

利点分析：

1.高温の安定性：1000°Cを超えるプロセス温度では、SICキャリアはクォーツと同じくらい簡単に柔らかく、変形または垂れ下がっていないため、プロセスの均一性を確保するためにウェーハ間隔を正確に維持できます。

2。長寿命と低い粒子の生成：SICの硬度と耐摩耗性は石英をはるかに上回り、ウェーハを汚染するために小さな粒子を生成するのは容易ではありません。そのサービス寿命は通常、クォーツキャリアの数倍または数十倍であり、交換頻度とメンテナンスコストを削減します。

3。化学的不活性：プロセス大気中の化学侵食に抵抗し、独自の材料の沈殿によって引き起こされるウェーハの汚染を減らすことができます。

4。熱伝導率：良好な熱伝導率は、キャリアとウェーハの迅速かつ均一な加熱と冷却を達成し、プロセスの効率と温度の均一性を改善するのに役立ちます。

5。高純度：不純物制御のための高度なノードの厳格な要件を満たすために、高純度SICキャリアを製造できます。

ユーザー値：

プロセスの安定性を改善し、製品の収穫量を増やし、コンポーネントの障害または汚染によるダウンタイムの短縮、長期的には所有権の全体的なコストを削減します。

2）ソリッドSICディスク型 /ガスシャワーヘッド：

応用：

プラズマエッチング、化学蒸気堆積（CVD）、原子層堆積（ALD）など、プラズマエッチング、化学蒸気堆積（ALD）などの装置の反応チャンバーの上部に設置されています。

アドバンテージ分析：

1。プラズマ耐性：高エネルギーの化学的に活性な血漿環境では、SICシャワーヘッドは、石英またはアルミナよりもはるかに優れた血漿砲撃と化学腐食に対して非常に強い耐性を示します。

2。均一性と安定性：精密化されたSICシャワーヘッドは、ガスの流れがウェーハ表面全体に均等に分布するようにすることができます。これは、フィルムの厚さ、組成の均一性、またはエッチング速度の均一性に重要です。長期的な安定性が良好で、変形や詰まりは容易ではありません。

3。熱管理：良好な熱伝導率は、シャワーヘッド表面の温度均一性を維持するのに役立ちます。これは、多くの熱感受性堆積またはエッチングプロセスにとって重要です。

4.低汚染：高純度と化学的不活性は、シャワーヘッド自身の材料の汚染をプロセスに減らします。

ユーザー値：

プロセス結果の均一性と再現性を大幅に改善し、シャワーヘッドのサービス寿命を延長し、メンテナンス時間と粒子の問題を減らし、より高度で厳格なプロセス条件をサポートします。

3）ソリッドSICエッチングフォーカシングリング（ソリッドSICエッチングフォーカスリング /エッジリング）：

応用：

主にプラズマエッチング機器（容量的に結合した血漿CCPまたは誘導結合プラズマICPエッチャーなど）で使用され、通常はウェーハを囲むウェーハキャリア（チャック）の端に配置されます。その機能は、チャンバーの他の成分を保護しながら、ウェーハ表面上でより均等に作用するようにプラズマを制約して導くことです。

アドバンテージ分析：

1。血漿侵食に対する強い耐性：これは、SICフォーカスリングの最も顕著な利点です。非常に攻撃的なエッチングプラズマ（フッ素または塩素含有化学物質など）では、SICは石英、アルミナ、またはYttria（酸化Yttrium）よりもはるかに遅く、非常に長い寿命を持っています。

2。臨界寸法の維持：高硬度と高い剛性により、SICがリングを集中させることで、長期にわたって正確な形状とサイズをよりよく維持することができます。これは、血漿形態を安定化し、エッチングの均一性を確保するために重要です。

3。粒子の生成が低い：耐摩耗性により、成分の老化によって生成される粒子が大幅に減少し、それにより収量が改善されます。

4。高純度：金属やその他の不純物の導入を避けてください。

ユーザー値：

コンポーネントの交換サイクルを大幅に拡張し、メンテナンスコストと機器のダウンタイムを大幅に削減します。エッチングプロセスの安定性と再現性を改善します。欠陥を軽減し、ハイエンドチップ製造の収量を改善します。

ⅲ。まとめ

固体炭化シリコンは、物理的特性のユニークな組み合わせなど、高硬度、高い融点、高い熱伝導率、優れた化学的安定性、腐食抵抗の独自の組み合わせにより、現代の半導体製造に不可欠な重要な材料の1つになりました。ウェーハを携帯するためのキャリア、ガス分布の制御のためのシャワーヘッド、またはプラズマを導くための集中リングであるかどうかにかかわらず、ソリッドSIC製品は、優れたパフォーマンスと信頼性と製品の収量を改善するために、ますます厳しいプロセスの課題に対処するのに役立ちます。

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