Yarimo'tkazgichli gofret ishlab chiqarishda silliqlash asosiy, ammo muhim jarayondir. Kremniy ingotlarini tilimlagandan keyin orqa tomonni yupqalashdan tortib, substrat materiallaridan sirt shikastlangan qatlamlarni olib tashlashgacha, materiallarni olib tashlash va qalinligini nazorat qilishning har bir misoli osongina e'tibordan chetda qoladigan, ammo muhim keramik qismlar-keramika silliqlash plitalari sinfiga tayanadi. Ular litografiya mashinalari kabi diqqat markazida bo'lmasligi mumkin va ular-etcher sifatida ham tanilgan emas, lekin ular silliqlash paytida gofretlarni olib yuradigan asosiy platforma bo'lib xizmat qiladi. Ularning aniqligi, barqarorligi va tozaligi gofretlarning ishlov berish sifati va yakuniy hosildorligini bevosita aniqlaydi.
I. Nima uchun silliqlash plitalari "keramifikatsiyalangan" bo'lishi kerak?
Silliqlash jarayonining asosiy vazifalari quyidagilardan iborat: kesilgan gofret yuzasidan arra izlari va zarar qatlamlarini olib tashlash, gofret qalinligining bir xilligini nazorat qilish va kesish natijasida yuzaga kelgan deformatsiyani tuzatish. Chip jarayoni tugunlari qisqarishda davom etar ekan, gofret yuzasi tekisligiga bo'lgan talablar nanometr diapazoniga kirdi; bir vaqtning o'zida sanoatning keng miqyosda{1}}8 dyuymli gofretdan 12 dyuymga o'tishi ishlov berish qiyinligini sezilarli darajada oshirdi.
An'anaviy silliqlash plitalari asosan quyma temir yoki metall materiallardan tayyorlanadi. Silliqlash jarayonida ular erkin metall ionlarini chiqarishga moyil bo'lib, gofretlarning sirtini ifloslanishiga olib keladi. Bundan tashqari, metall plitalarning eskirish darajasi yuqori va aniqligi past bo'lib, ular katta diametrli gofretlarning ultra-aniq ishlov berish talablariga javob bera olmaydi. Metall silliqlash plitalari bilan solishtirganda, keramik silliqlash plitalari muhim afzalliklarga ega:
01 Ultra{1}}qattiqlik va aşınma qarshilik
Keramikaning qattiqligi an'anaviy metall materiallardan ancha yuqori. Ushbu yuqori qattiqlik uzoq vaqt davomida ishlaganda juda kam plastinka yuzasi yo'qotilishini ta'minlaydi, bu esa plastinkaning sirt holatini va ishlov berish aniqligini barqaror saqlashga imkon beradi, sarf materiallarini almashtirish davrini samarali uzaytiradi.
02 Erkin metall ionining ifloslanishi yo'q
Yuqori{0}}soflikdagi alumina oksidi, kremniy nitridi va boshqa keramika oksid yoki nitridli matritsalarga asoslangan. Silliqlash jarayonida ular erkin metall ionlarini chiqarmaydi, bu esa metall plitalar bilan bog'liq gofret bilan ifloslanish muammolarini samarali ravishda oldini oladi. Bu nafaqat keyingi tozalash bosqichlarini soddalashtiradi, balki mahsulot unumdorligini oshirishga ham hissa qo'shadi.
03 Ajoyib termal o'lchov barqarorligi
Taşlama operatsiyalari sezilarli ishqalanishli issiqlik hosil qiladi. Keramika materiallari past issiqlik kengayish koeffitsientlariga va yuqori elastik modullarga ega, bu ularni yuqori tezlikda silliqlash sharoitida termal deformatsiyaga chidamli qiladi. Ular gofret qalinligi bir xilligini ta'minlab, uzoq vaqt davomida yuqori plastinka tekisligini saqlab turishi mumkin.
04 Juda yuqori ishlov berish tekisligini ta'minlaydi
Keramika materiallarining yuqori qat'iyligi va ilg'or aniq ishlov berish texnologiyalaridan foydalangan holda, yuqori-sopol silliqlash plitalarining tekisligi mikron yoki hatto mikrondan past-mikro-da nazorat qilinishi mumkin, bu gofretni yupqalashdan keyin mukammal sirt tekisligiga erishishning muhim kafolatidir.
II. Plitkalarni silliqlash uchun asosiy keramik materiallar va ularni qo'llash stsenariylari
Turli xil silliqlash sharoitlari (gofret o'lchami, substrat materiali, ishlov berishning aniqligi va boshqalar) silliqlash plitalari materiallariga turli talablarni qo'yadi. Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgich sohasida asosan to'rt turdagi keramik materiallar qo'llaniladi:
01 Alumina keramika
Balanslangan umumiy ishlash va boshqariladigan narxni taklif qiluvchi alumina eng ko'p ishlatiladigan silliqlash plastinka materiali bo'lib, asosan 8 dyuymli va undan kichikroq kremniy gofretlarida qo'pol va nozik silliqlash jarayonlari uchun javob beradi. Uning Vickers qattiqligi taxminan 15-18 GPa, egilish kuchi 300-450 MPa va termal kengayish koeffitsienti taxminan 7 × 10⁻⁶/K.
02 Silikon nitridli keramika
Silikon nitridi 700–1000 MPa gacha bo'lgan egilish kuchi va 6–8 MPam¹/² sinish chidamliligi bilan, kuchlanish ostida yoriqlar tarqalishiga chidamli va mukammal aşınma qarshilik ko'rsatadi. Uning termal kengayish koeffitsienti, taxminan 3,5×10⁻⁶/K kremniy gofretnikiga juda mos keladi, bu esa uni 12{8}}dyuymli katta-diametrli kremniy gofretlarni nozik yupqalash, shuningdek, uchinchi avlod yarimoʻtkazgichli substratlar va karobil qatlamlari kabi qattiq silliqlash jarayonlari uchun juda mos keladi.
03 Zirkonli keramika
7–10 MPam¹/² gacha sinish chidamliligi va mukammal kimyoviy barqarorligi bilan tsirkoniya alumina va kremniy karbididan bir oz past qattiqlikka ega. Odatda silliqlash uskunasidagi ushlab turish halqalari va bosim halqalari kabi yordamchi qismlarda qo'llaniladi. Ushbu komponentlar silliqlash shlami bilan uzoq vaqt aloqada bo'lib, ta'sirga duchor bo'lishi mumkin; zirkoniyaning yuqori qattiqligi va kimyoviy barqarorligi yorilishning oldini oladi va gofret ifloslanishini oldini oladi.
04 Silikon karbidli keramika
To'rtta material orasida silikon karbid eng yuqori qattiqlikka ega, Vickers qattiqligi 23-28 GPa va ajoyib aşınma qarshilik. Uning termal kengayish koeffitsienti taxminan 4×10⁻⁶/K ni tashkil etadi, bu asosan kremniy gofretlarnikiga mos keladi, bu esa yuqori{5}}tezlikda silliqlash paytida termal mos kelmaslik stressining yo'qligini ta'minlaydi, bu esa uni yuqori{6}}tezlikdagi silliqlash ilovalari uchun tanlangan materialga aylantiradi. Kremniy karbidli substratlar uchun-o'z-o'zidan silliqlash jarayonlarida bir xil materialning silliqlash plitalari qattiqlik va kimyoviy muvofiqlikni ta'minlaydi, bu esa o'xshash bo'lmagan materiallar tomonidan yuzaga kelishi mumkin bo'lgan ifloslanish xavfini oldini oladi va noyob jarayon muvofiqligini ta'minlaydi.
III. Asosiy texnik muammolar
Amaliy qo'llanmalarda keramik silliqlash plitalari ko'pincha vakuumli assimilyatsiya teshiklari, oluklar va joylashishni aniqlash bosqichlari kabi tuzilmalarga ega bo'lib, ular juda yuqori ishlov berish aniqligini talab qiladi. Ularni ishlab chiqarish bir nechta asosiy texnik qiyinchiliklarni o'z ichiga oladi:
01 Katta diametrlar uchun bir xillikni nazorat qilish
12-dyuymli gofretlar uchun silliqlash plitalari odatda diametri 300 mm dan oshadi, ba'zi xususiyatlar esa 800 mm ga etadi. Formalash va yuqori haroratda sinterlash jarayonida keramika kukunlari turli hududlarda-bir xil bo'lmagan qisqarishni boshdan kechiradi, bu esa egilish, deformatsiya yoki hatto yorilishga olib keladi. Hozirgi asosiy yechimlarga quyidagilar kiradi: yuqori zichlikdagi bir xil ixchamlarni olish uchun sovuq izostatik presslashdan foydalanish (differensial qisqarishga olib keladigan zichlik gradientlarini oldini olish uchun barcha yo'nalishlardan bir xilda bosim o'tkazadigan), bir xil o'sishni rag'batlantirish uchun segmentlangan harorat bilan boshqariladigan sinterlash va sinterlash vositalarini joriy qilish.
02 Ultra{1}}Aniq ishlov berish
Silliqlash plitalarining tekisligi, parallelligi va sirt pürüzlülüğü gofretni qayta ishlash sifatini bevosita belgilaydi. Keramikaning yuqori qattiqligini hisobga olgan holda, mikron yoki mikron osti-darajalarida tekislikni nazorat qilish uchun maxsus super{1}}abraziv asboblar va nozik dastgohlar talab qilinadi. Umumiy ishlov berish jarayoni quyidagilardan iborat: qoʻpol silliqlash → nozik silliqlash → silliqlash → silliqlash, asosiy uskunalar, jumladan, yuqori aniqlikdagi sirt silliqlash mashinalari va ikki-yongʻalash/sillash mashinalari.
03 Materiallar tozaligini nazorat qilish
Izlangan metall aralashmalar silliqlash paytida gofret yuzasiga o'tishi mumkin, bu nuqsonlarni keltirib chiqaradi. Kukunning tozaligi odatda 99,99% dan yuqori bo'lishi kerak. Sinterlash jarayonida yuqori-tozalik tigellardan foydalaniladi, ishlov berish bosqichida olmos asboblari va deionizatsiyalangan suv sovutgich ishlatiladi va plastinka yuzasida metall qoldiqlari muntazam tekshiriladi.
Ishlab chiqarish jarayonlariga qo'shimcha ravishda, keramik silliqlash plitalarini amalda qo'llash paytida to'g'ri parvarish qilish ham bir xil darajada muhimdir. Uzoq muddatli operatsiyadan so'ng, plitalar sirt sirlanishiga va yivlarning tiqilib qolishiga moyil bo'ladi. Sanoat tajribasiga ko'ra, plastinka yuzasini olmosli shkaflar bilan muntazam ravishda yopishtirish, yuqori bosimli deionizatsiyalangan suv yoki yivlarni ultratovush bilan tozalash bilan birgalikda keramik plitalarning xizmat qilish muddatini 30% -50% ga uzaytirishi mumkin.