Прозрачная высоэнтропийная керамика сесквиоксида скандия оказалась физически и химически высокоустойчивой к травлению в плазме. Ее задействование в процессах обработки полупроводников в значительной степени продлит срок службы дорогостоящего оборудования.
К такому выводу пришли южнокорейские ученые, оценив диаграмму плазменного травления для керамических материалов. Вместе с экспертами «ЗУМ-СМД» рассмотрим подробнее этот научный прорыв в области полупроводниковой промышленности.
Инновация в сфере производства материалов оборудования для изготовления микросхем
Исследовательская группа ученых из Южной Кореи успешно разработала композицию материала прозрачной высокомерной керамики для плазменной обработки полупроводниковых кристаллов. Эта инновация стала, в своем роде, первой для продления срока службы высокотехнологичного оборудования. Сократился износ внутренних компонентов при полупроводниковом травлении. При этом резко снизилось загрязнение обрабатываемых материалов в процессе производства полупроводников.
Керамика применяется в более чем 90% материалов, которые нужны для операций полупроводникового травления. Одной из основных причин износа деталей устройств является высокоактивная плазма, которая используется во время процесса травления. Она непрерывно воздействует на внутренние компоненты оборудования, что приводит к образованию на них коррозии и загрязнению обрабатываемых материалов.
Для решения подобных проблем в качестве материала, контактирующего с обрабатываемым изделием, используется высококачественная керамика. По мере увеличения уровней полупроводниковой интеграции, количество процессов травления возрастает, к тому же они проводятся в достаточно суровых условиях. Это принуждает к более частым заменам существующих керамических компонентов, что отрицательно влияет на производительность изготовления полупроводников в целом.
Исследовательская команда из Южной Кореи отказалась от традиционных керамических материалов. Таких как:
- оксид иттрия (Y₂O₃);
- глинозем (Al₂O₃);
- YAG (иттриево-алюминиевый гранат, Y₃Al₅O₁₂).
Они создали новый высокоэффективный керамический состав, внедрив процесс спекания для неорганических плотных тел (твердотельных веществ большой плотности). Южнокорейским ученым удалось создать твердую керамику с плотностью 99,9%. Получилось вещество высокой консистенции, которое наилучшим образом годится для машин автоматизированного травления. При этом инновационный материал обладает очень высоким сопротивлением в плазме.
Команда южнокорейских ученых проанализировала изменения в кристаллической структуре элементов, имеющих высокую энтропию. Этот прозрачной материал способен передавать видимый и инфракрасный свет. Поэтому появилась очень удобная возможность наглядно и электронно, а значит и более эффективно, контролировать степень пористости во время производственного процесса.
Новая высокоэнтропийная керамика – это инновационный вид вещества керамического типа, который сделан методом смешивания 5 или более элементов. При этом формируется однородная структура без возникновения примесей, которые характерны для классических типов керамики. Таким образом, новый материал получил уникальные свойства, такие как высокая теплостойкость, малая теплопроводность, продолжительный срок службы.