半导体零部件-腔体及机械零部件

腔体是半导体设备关键零部件，主要用于刻蚀、薄膜沉积设备中。腔体通常由高纯度、耐腐蚀的材料制成，主要为不锈钢和铝合金。腔体为晶圆生产提供耐腐蚀、洁净和高真空环境，用于承载并控制芯片制造过程中的化学反应和物理反应过程，主要应用于刻蚀、薄膜沉积设备，也少量用于离子注入、高温扩散等设备。腔体所需核心技术为高精密多工位复杂型面制造技术和表面处理特种工艺技术，以保证反应过程中腔体的真空环境、洁净程度和耐腐蚀性能。

腔体按使用功能可分为过渡腔、传输腔和反应腔：

• 过渡腔：是设备中晶圆真空环境入口，晶圆从外部运输至设备入口，经过前端模块（EFEM）后进入过渡腔，方从大气环境转换为真空环境，后续再进入真空环境的传输腔、反应腔进行工艺反应。过渡腔以铝合金为主，技术相对简单。
• 传输腔：是晶圆在过渡腔和反应腔之间进行转移的中间平台。传输腔材料主要是不锈钢，腔体需要保证密封性和真空度，同时由于传输腔需要与不同工艺的反应腔连接，也需要采用不同的表面处理工艺来保证洁净度和耐腐蚀性。传输腔主要由腔体、中央的真空机械手、传输腔与反应腔连接处的门阀，以及各种真空密封件组成。
• 反应腔：是晶圆加工和生产的工作空间，由于多种工艺气体会流入反应腔内发生化学反应，其对洁净度和耐腐蚀性要求较高，尤其是先进制程对于洁净度要求更高。反应腔中包括内衬、匀气盘等核心零部件，对性能要求更为严苛。

反应腔内部又有多种机械件，按不同材料及作用可分为金属工艺件、金属结构件及非金属机械件：

• 金属工艺件：在设备中与晶圆直接接触或直接参与晶圆反应。以匀气盘为例，在薄膜沉积及刻蚀过程中，特种工艺气体通过匀气盘上的小孔后均匀沉积在晶圆表面，以确保膜层的均匀性，其加工与表面处理为技术难点。金属工艺件一般需要经过高精密机械制造和复杂的表面处理特种工艺过程，具备高精密、高洁净、超强耐腐蚀、耐击穿电压等特点，工艺制程复杂。
• 金属结构件：结构件一般起连接、支撑和冷却等作用，对平面度和平行度有较高的要求，部分结构零部件同样需要具备高洁净、强耐腐蚀能力和耐击穿电压等性能。代表产品包括托盘、铸钢平台、流量计底座、冷却板等，不同产品差异较大，难点包括不锈钢的高精密加工、超高光洁度制造、表面处理等技术。
• 非金属机械件：包括石英制品、陶瓷产品等，技术门槛极高。以静电卡盘（E-Chuck）为例，它是在晶圆制造过程中为防止晶圆变形，利用静电吸附原理对超薄晶圆片进行平整均匀夹持的零部件，被广泛用于刻蚀、沉积、离子注入等设备中。目前现有的静电卡盘以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，并且进行分区温度控制，层次较多结构复杂，通常采用陶瓷与电极高温共烧而成，技术难度高。

来源：晶格半导体

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