เหตุใดใบพัดแบบคานยื่น SiC จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการเตาหลอม LPCVD สมัยใหม่

เนื่องจากการผลิตเซมิคอนดักเตอร์พัฒนาไปสู่ขนาดอุปกรณ์ที่เล็ลง อัตราการผลิตเวเฟอร์ที่สูงขึ้น และมาตรฐานการควบคุมการปนเปื้อนที่เข้มงวดมากขึ้น อุปกรณ์การประมวลผลด้วยความร้อนจึงเผชิญกับความท้าทายทางวิศวกรรมที่ไม่เคยมีมาก่อน กระบวนการต่างๆ เช่น LPCVD การออกซิเดชันด้วยความร้อน การแพร่กระจายของสารเจือปน และการอบอ่อนที่อุณหภูมิสูง ไม่เพียงแต่ต้องการความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่เข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังต้องการเวลาการทำงานของอุปกรณ์ที่ยาวนานขึ้น การสร้างอนุภาคที่น้อยลง และความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการที่ดีขึ้นด้วย

แม้ว่ามักจะถูกมองข้ามเมื่อเทียบกับก๊าซในกระบวนการผลิต ท่อเตาเผา หรือสารเคมีที่ใช้ในการตกตะกอน แต่แผ่นใบพัดแบบคานยื่นนั้นเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมของแผ่นเวเฟอร์ภายในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงอย่างแท้จริง ในโรงงานผลิตชิปขั้นสูงหลายแห่ง แผ่นใบพัดแบบคานยื่นไม่ได้ถูกมองว่าเป็นเพียงชิ้นส่วนสิ้นเปลืองอีกต่อไป แต่เป็นวัสดุสำคัญที่ช่วยให้กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มีความเสถียรและทำซ้ำได้

SiC Cantilever Paddle คืออะไร?

แผ่นคานยื่น SiC (SiC Cantilever Paddle) เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ความบริสุทธิ์สูง ใช้เป็นหลักในเตาเผาแบบแพร่กระจายสำหรับสารกึ่งตัวนำและระบบ LPCVD โดยทั่วไปจะออกแบบเป็นโครงสร้างคานยื่นยาวที่สามารถรองรับเรือใส่แผ่นเวเฟอร์ควอตซ์หรือ SiC ในระหว่างกระบวนการที่อุณหภูมิสูง

โดยทั่วไปแล้วชิ้นส่วนนี้ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการดังต่อไปนี้:

● ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่ (RSiC)

● ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกตะกอนด้วยไอสารเคมี (CVD SiC)

● วัสดุ SiC ที่ยึดติดด้วยปฏิกิริยาความหนาแน่นสูง

จากข้อมูลวัสดุที่เผยแพร่โดย CoorsTek และ Saint-Gobain Performance Ceramics วัสดุ SiC ที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติดังนี้:

● ค่าการนำความร้อน: ประมาณ 120–200 วัตต์/เมตร·เคลวิน ที่อุณหภูมิห้อง

● อุณหภูมิใช้งานสูงสุดในบรรยากาศเฉื่อย: สูงกว่า 1600°C

● ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE): ประมาณ 4.0–4.5×10⁻⁶/K

● ทนทานต่อ HCl, NH₃, O₂ และสารเคมีในกระบวนการผลิตที่มีคลอรีนได้ดีเยี่ยม

บทบาทของใบพัดคานยื่น SiC ในกระบวนการ LPCVD

ในบรรดาการใช้งานทั้งหมด ระบบ LPCVD ถือเป็นหนึ่งในกรณีการใช้งานที่สำคัญที่สุดสำหรับแผ่นพายคานยื่น SiC

กระบวนการต่างๆ เช่น:

● การตกตะกอนของโพลีซิลิคอน

● ซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄)

● การตกตะกอนออกไซด์ที่ความดันต่ำ

โดยทั่วไปจะทำงานที่อุณหภูมิระหว่าง 500 ถึง 900 องศาเซลเซียส บ่อยครั้งภายใต้รอบการทำงานที่ยาวนานและสภาพแวดล้อมทางเคมีที่มีปฏิกิริยาสูง

ภายในระบบเหล่านี้ ใบพัดแบบคานยื่นทำหน้าที่สำคัญหลายอย่างพร้อมกัน

ประการแรก ระบบนี้ช่วยให้การลำเลียงถาดเวเฟอร์เข้าและออกจากท่อเตาเผาเป็นไปอย่างมีเสถียรภาพ เนื่องจากเตาเผาแนวตั้งสมัยใหม่สามารถลำเลียงเวเฟอร์ได้หลายร้อยแผ่นต่อชุด การเสียรูปของใบพัดเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เวเฟอร์วางไม่ตรงแนว ระยะห่างไม่คงที่ หรือเกิดการสะสมของความเครียดทางกลได้

ประการที่สอง ใบพัดมีบทบาทสำคัญในการกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอ ค่าการนำความร้อนสูงของ SiC ช่วยให้ความร้อนกระจายตัวได้สม่ำเสมอมากขึ้นตามโครงสร้างรองรับ ลดความแตกต่างของอุณหภูมิเฉพาะจุดที่อาจส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการตกตะกอน

ประการที่สาม การเกิดอนุภาคในปริมาณต่ำเป็นสิ่งสำคัญ อนุภาคในสารกึ่งตัวนำเป็นตัวทำลายผลผลิตโดยตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตสารกึ่งตัวนำเชิงตรรกะและกำลังไฟฟ้าขั้นสูง เนื่องจากโครงสร้างเซรามิกที่หนาแน่นและความต้านทานการกัดกร่อนสูง ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงจึงช่วยลดความเสี่ยงของการหลุดร่วงของอนุภาคได้อย่างมากเมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม

ในสายการผลิต LPCVD ขั้นสูง ความเสถียรของขนาดในระยะยาวของใบพัดส่งผลโดยตรงต่อ:

● ความสม่ำเสมอของความหนาฟิล์ม

● ความสม่ำเสมอในการผลิตแผ่นเวเฟอร์แต่ละแผ่น

● ระยะเวลาการทำงานของเตาหลอม

Ningbo VET Energy เชี่ยวชาญด้านกราไฟต์ขั้นสูง เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ และชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์เคลือบ CVD ที่ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ต้องการความแม่นยำสูง

ผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์หลักประกอบด้วย:

● ใบพายแบบคานยื่น SiC

● ตัวรับกราไฟท์เคลือบ SiC

● ตัวยึดเวเฟอร์เคลือบ SiC

● ชิ้นส่วนรูปครึ่งวงกลมเคลือบ SiC

● เบ้าหลอมคอมโพสิตคาร์บอน-คาร์บอน

● แผ่นสักหลาดกราไฟต์แบบนุ่มและแผ่นสักหลาดกราไฟต์แบบแข็ง

ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ดังนี้:

● ระบบเอพิแท็กซี

● เครื่องปฏิกรณ์ LPCVD

● เตาเผาแบบแพร่กระจาย

● ระบบการเจริญเติบโตของผลึก SiC

● อุปกรณ์แปรรูปความร้อนอุณหภูมิสูง

ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของ SiC และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงขั้นสูง ความต้องการชิ้นส่วนเตาหลอมที่มีความบริสุทธิ์สูงและเสถียรภาพสูงจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในบริบทนี้ เทคโนโลยี SiC Cantilever Paddle จะยังคงเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานที่สนับสนุนกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์รุ่นต่อไป