Пористые керамические материалы и их вакуумные присоски в полупроводниковом производстве: назначение и применение

I. Обзор характеристик пористых керамических материалов

Пористая керамика представляет собой неорганический неметаллический материал, полученный с помощью специальных процессов. Они содержат в своей структуре большое количество пор правильной или неправильной формы, причем эти поры могут быть связаны между собой или независимо закрываться. Пористость этого материала обычно составляет от 20% до 90%, а размер пор может варьироваться от нанометрового до миллиметрового масштаба. Причина, по которой пористая керамика так высоко ценится в производстве полупроводников, связана главным образом с ее уникальной пористой структурой, а также превосходной термостойкостью, химической стойкостью и электроизоляционными свойствами самого материала. Эти характеристики позволяют ему играть значительную роль на различных этапах полупроводникового производства, помогая повысить точность управления технологическим процессом, обеспечить выход продукции, а также способствовать повышению долгосрочной эксплуатационной стабильности оборудования.

II. Вакуумные присоски – типичное применение пористой керамики в полупроводниковом оборудовании

Пористая керамика находит разнообразное применение в полупроводниковой технике. Вакуумные присоски – один из наиболее представительных видов. В этих присосках пористая керамика используется в качестве ключевого несущего компонента и играет незаменимую роль в таких процессах, как обработка, позиционирование и фиксация пластин.

III. Структура и принцип работы пористых керамических вакуумных присосок

В процессе производства полупроводников фиксация и поддержка заготовок часто требуют использования вакуумных присосок. Пористая керамическая вакуумная присоска – типичный представитель такого оборудования. В этой присоске в качестве среды, проводящей вакуум, используется пористая керамическая пластина. Пластина заделана в углубления основания, а ее периферия уплотнена и плотно соединена с основанием. Основание точно обработано из керамических или металлических материалов. С точки зрения практического использования, традиционные присоски при адсорбции заготовок пленочного типа из-за большого размера поверхностных отверстий материал пленки легко захватываются в отверстиях во время вакуумной откачки, тем самым вызывая морщины, разрушение или деформацию напряжения и другие дефекты. Однако присоска из пористой керамики имеет поверхность с мелкой и однородной структурой микропор. Он может обеспечить достаточную адгезию, одновременно формируя равномерную опору на поверхности заготовки, тем самым эффективно подавляя проблемы с качеством, вызванные местным напряжением или деформацией. Кроме того, пористая керамическая вакуумная присоска также отличается отсутствием образования статического электричества, выделением пыли и износостойкостью. Он имеет очевидные преимущества в производстве полупроводников с чрезвычайно высокими требованиями к чистоте.

IV. Основные технические параметры микропористых керамических вакуумных присосок

Судя по техническим параметрам, диаметр пор микропористой керамической вакуумной присоски обычно можно регулировать в диапазоне от 5 до 200 мкм, пористость составляет примерно от 30% до 50%, однородность адсорбции может достигать уровня перепада давления ± 3 кПа на площади 10×10 мм, а плоскостность и параллельность можно контролировать с точностью до микрона. Эти присоски можно адаптировать к основным размерам пластин от 2 до 12 дюймов, а объекты обработки охватывают полупроводниковые материалы, такие как пластины на основе кремния, сапфировые подложки и пластины арсенида галлия. В некоторых продуктах также используется конструкция зонального контроля вакуума, разделяющая присоску на несколько независимых зон адсорбции. Пользователи могут гибко выбирать активацию воздушного пути соответствующей области в зависимости от размера заготовки. Эта технология зонной адсорбции значительно повышает эффективность смены линий при многосортном и мелкосерийном производстве. Кроме того, многопористая керамическая присоска имеет возможность двунаправленного использования: за счет вакуумной экстракции можно добиться адсорбции заготовки; и наоборот, создавая положительное давление, можно добиться бесконтактной подвесной передачи, избегая повреждения поверхности заготовки из-за прямого контакта. В сценариях, связанных с процессами литографии, использование многопористых керамических присосок черного цвета имеет такое же положительное значение для уменьшения отражения света от поверхности оборудования и минимизации негативного влияния рассеянного света на эффект экспонирования. Черная многопористая керамика из оксида алюминия обычно состоит в основном из Al₂O₃, и за счет добавления оксидов переходных металлов (таких как Fe₂O₃, CoO, NiO, MnO₂ и т. д.) в качестве красителей ее спекают при высоких температурах, чтобы обеспечить цветовой эффект, а также удовлетворить требования механической прочности и пористости.

V. Сравнительные преимущества пористых керамических вакуумных присосок и металлических вакуумных присосок

По сравнению с традиционными металлическими вакуумными присосками преимущества пористых керамических вакуумных присосок более заметны. Адсорбционные отверстия традиционных металлических присосок обычно имеют размер более 200 мкм, и сила адсорбции концентрируется вблизи положений отверстий. Тонкие заготовки склонны к локальной деформации или вмятинам во время обработки. Однако диаметры пор микропористых керамических присосок находятся только на уровне микрометра, а поры трехмерно связаны между собой, что обеспечивает равномерную адсорбцию по всей поверхности, принципиально устраняя проблему концентрации напряжений. Что касается антистатических свойств, пористая керамика сама по себе является изоляционным материалом, который может эффективно предотвратить повреждение чипов, вызванное статическим электричеством; металлические присоски такой характеристикой не обладают. Кроме того, керамические материалы обладают высокой твердостью, хорошей сохраняемостью формы и значительно лучшей износостойкостью, чем металлы. Их полностью спеченная структура также обеспечивает отсутствие образования пыли во время использования, что соответствует требованиям чистоты при производстве полупроводников. Благодаря этим многочисленным преимуществам в производительности пористые керамические вакуумные присоски стали незаменимым ключевым инструментом в производстве полупроводников высокого класса.

VI. Особенности применения керамических вакуумных присосок в производстве пластин

Керамическая вакуумная присоска играет решающую роль в процессе производства пластин, удерживая и поддерживая пластину. Его основным материалом является пористая керамика с однородной и непрерывной пористой структурой внутри. После шлифования поверхности он имеет превосходную плоскостность и чистоту поверхности. Благодаря характеристикам этого материала присоска демонстрирует превосходную плоскостность и параллельность при применении, плотную структуру и надежную прочность. Он также имеет хорошую воздухопроницаемость и равномерную адгезию, а поверхность удобна для ремонта и обслуживания. Эти преимущества позволяют использовать его для различных процедур обработки пластин, таких как утончение, резка, шлифование, очистка и обработка поверхности. Он оказывает значительное влияние на предотвращение царапин на поверхности пластин, предотвращает повреждение чипов статическим электричеством и контролирует загрязнение частицами, тем самым обеспечивая высокое качество поверхности и стабильность обработки при обработке пластин. При нормальных условиях эксплуатации пористая керамическая вакуумная присоска имеет длительный срок службы благодаря высокой твердости материала, хорошему сохранению формы, длительному циклу ремонта и небольшому объему ремонта. Он не трескается, не разбивается на куски и не разваливается, и его можно в определенной степени использовать повторно после ремонта. В настоящее время этот тип присосок широко используется в процессах производства полупроводниковых материалов, таких как пластины на основе кремния, подложки сапфира и пластины арсенида галлия.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ:

Вопрос 1. Каковы ключевые структурные особенности и общие преимущества свойств пористых керамических материалов, которые делают их пригодными для производства полупроводников?

Ответ: Пористая керамика — это неорганические неметаллические материалы с пористостью обычно от 20% до 90% и размерами пор от нанометров до миллиметров. Их ключевые преимущества включают превосходную термическую стойкость, химическую стойкость и электрическую изоляцию. Эти свойства в сочетании с уникальной пористой структурой позволяют улучшить управление процессом, повысить выход продукта и повысить долгосрочную эксплуатационную стабильность при производстве полупроводников.

Вопрос 2: Чем структура пористой керамической вакуумной присоски отличается от структуры традиционных присосок и какую практическую пользу это приносит?

Ответ: В пористой керамической присоске в качестве вакуумпроводящей среды используется микропористая керамическая пластина с мелкими и однородными порами на поверхности. Напротив, традиционные присоски имеют отверстия на поверхности большего размера. Эта мелкопористая структура предотвращает застревание, сморщивание или деформацию тонкопленочных материалов во время вакуумной откачки. Он обеспечивает равномерную поддержку и адгезию по всей поверхности заготовки, эффективно подавляя дефекты, вызванные местным напряжением или деформацией.

Вопрос 3: В чем особенность «двунаправленного использования» пористых керамических присосок и почему это полезно?

Ответ: Благодаря вакуумной экстракции присоска может обеспечить адсорбцию заготовки (контактный режим). И наоборот, создавая положительное давление, можно добиться бесконтактной подвесной передачи. Этот бесконтактный режим позволяет избежать прямого контакта с поверхностью заготовки, тем самым предотвращая потенциальное повреждение, что особенно важно для хрупких или дорогостоящих полупроводниковых пластин.

Вопрос 4: Что такое «зонный вакуумный контроль» или технология зонной адсорбции, упомянутая в статье, и в чем ее преимущество?

Ответ: Эта конструкция делит присоску на несколько независимых адсорбционных зон. Пользователи могут гибко активировать только воздушный путь, соответствующий размеру заготовки. Это значительно повышает эффективность смены линии при многосортном мелкосерийном производстве, поскольку позволяет использовать одну и ту же присоску для заготовок разного размера без изменения всей установки.

Вопрос 5: В каких конкретных процессах производства пластин используются керамические вакуумные присоски и какие аспекты качества они помогают обеспечить?

Ответ: Они используются в таких процессах, как утончение, резка, шлифовка, очистка и обработка поверхности. Их преимущества помогают предотвратить появление царапин на поверхности пластин, предотвратить повреждение чипов статическим электричеством и контролировать загрязнение твердыми частицами. Это обеспечивает высокое качество поверхности и стабильность обработки. Благодаря высокой твердости и хорошему сохранению формы они также имеют длительный срок службы, их можно ремонтировать и в некоторой степени повторно использовать.

Пожалуйста, свяжитесь с нами в любое время, если вам потребуется дополнительная информация.