Mae prosesau ysgythru a glanhau plasma yn gamau craidd mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion. Wrth i nodau proses symud ymlaen i 7nm, 5nm, a thu hwnt, mae dwysedd egni plasma yn parhau i gynyddu, ac mae gweithgaredd cemegol nwyon halogen (seiliedig ar fflworin a chlorin) yn dod yn fwyfwy ymosodol. Wrth ysgythru wafferi, plasmas hyn hefyd yn ddiwahân ac yn barhaus cyrydu holl gydrannau agored y tu mewn i'r siambr, gan gynnwys y waliau siambr, leinin, cylchoedd ffocws, platiau dosbarthu nwy, gwylfannau, ac ati Mae hyn nid yn unig yn arwain at garwhau wyneb, colli deunydd, ac amlder cynyddol o amser segur offer ar gyfer cynnal a chadw, ond hefyd yn achosi halogiad wafferi a cholli cynnyrch oherwydd gronynnau datgysylltiedig. Felly, mae chwilio am ddeunyddiau ag ymwrthedd uwch i gyrydiad plasma wedi dod yn angen brys ym maes deunyddiau offer lled-ddargludyddion. Mae Yttrium ocsid (Y₂O₃) yn chwarae rhan anadferadwy yn y parth hwn.
Pam mae yttrium ocsid yn anadferadwy mewn offer lled-ddargludyddion?
Mewn offer lled-ddargludyddion, alwminiwm ocsid (Al₂O₃) yw'r deunydd ceramig strwythurol a ddefnyddir amlaf. Mae ganddo bwynt toddi o 2050 gradd, cryfder mecanyddol uchel, ymwrthedd gwisgo uchel, inswleiddio trydanol rhagorol, a sefydlogrwydd cemegol da. Fodd bynnag, mae egni bond y bond Al-O tua 498 kJ/mol. Er ei fod yn gwrthsefyll y rhan fwyaf o ymosodiadau cemegol, o dan amodau plasma ynni uchel mae'n adweithio'n rhwydd â fflworin i ffurfio haen fflworid fflawiog, hawdd ei asglodi (AlF₃). Mae'r haen hon yn dyddodi ac yn crisialu ar yr wyneb, gan greu gronynnau sy'n datgysylltu ac yn halogi wafferi, tra'n bwyta'r haen amddiffynnol yn barhaus.
Mewn cyferbyniad, mae gan yttrium ocsid (Y₂O₃) system grisial ciwbig a phwynt toddi mor uchel â 2430 gradd. Yn ogystal ag inswleiddio trydanol rhagorol a thryloywder optegol, mae ei egni bond Y-O mor uchel â 780 kJ / mol. Mae'n arddangos adweithedd cemegol hynod o isel gyda halogenau (yn enwedig F a Cl). Pan fydd yn adweithio â fflworin, mae'n ffurfio haen YF₃ llawer mwy sefydlog a dwys nad yw'n dueddol o asglodi. Mae hyn nid yn unig yn lleihau cynhyrchu gronynnau yn fawr ond hefyd yn atal ymosodiad pellach gan plasma fflworin ar gydrannau offer (fel waliau siambr ysgythru, pennau cawod, ac ati), gan ymestyn bywyd gwasanaeth cydrannau. Mewn amgylcheddau plasma dwysedd uchel nodweddiadol neu sy'n seiliedig ar glorin, mae cyfradd ysgythru Y₂O₃ yn nodweddiadol dim ond 1/20 i 1/50 cyfradd Al₂O₃. Ar ben hynny, mae gan Y₂O₃ bwynt toddi o 2430 gradd a gall gynnal cywirdeb strwythurol ar dymheredd uchel uwchlaw 1750 gradd heb anweddoli neu ddadffurfio, gan addasu i amodau tymheredd eithafol prosesau plasma. Mae ei wrthedd cyfaint yn fwy na 10¹² Ω·cm, gyda cholled dielectrig isel, gan sicrhau sefydlogrwydd meysydd RF amledd uchel ac osgoi gwyriadau proses a achosir gan briodweddau dielectrig gwael deunyddiau.
Cymwysiadau yttrium ocsid mewn offer lled-ddargludyddion
Yn seiliedig ar briodweddau craidd yttrium ocsid ac wedi'i gyfuno â gofynion penodol gwahanol gydrannau offer lled-ddargludyddion, mae ei gymwysiadau yn y maes lled-ddargludyddion wedi'u rhannu'n bedwar categori yn bennaf:
01 haenau Yttrium ocsid
Oherwydd bod yttrium ocsid, fel deunydd daear prin, yn gymharol ddrud, nid yw'r rhan fwyaf o siambrau neu gydrannau offer ysgythru yn defnyddio cerameg Y₂O₃ pur. Yn lle hynny, mae gorchudd Y₂O₃ trwchus gyda thrwch o tua 100-300 μm yn cael ei ddyddodi ar wyneb aloi alwminiwm neu swbstradau Al₂O₃ (fel leinin siambr, cylchoedd ffocws, platiau dosbarthu nwy, ac ati) gan ddefnyddio technegau fel chwistrellu plasma neu ddyddodiad anwedd corfforol (PVD). Ar hyn o bryd dyma'r math o orchudd yttrium ocsid a ddefnyddir fwyaf mewn offer lled-ddargludyddion. Mae'r dull hwn yn cydbwyso cryfder strwythurol y deunydd sylfaen â gwrthiant cyrydiad arwyneb Y₂O₃, tra'n lleihau costau. Mewn nodau proses uwch o 7nm ac is, mae haenau yttrium ocsid wedi dod yn gyfluniad amddiffynnol safonol y diwydiant yn raddol, gan ymestyn y cylch cynnal a chadw mawr o siambrau offer ysgythru o ychydig gannoedd o oriau i dros fil o oriau, gan leihau halogiad gronynnau a gwella'n sylweddol uptime offer a chynnyrch wafferi.
02 Golygfeydd yttrium ocsid tryloyw
Mae porthladdoedd gwylio ar offer plasma lled-ddargludyddion yn gydrannau hanfodol ar gyfer monitro amodau prosesau a sicrhau cywirdeb prosesau. Mae arnynt angen nid yn unig ymwrthedd cyrydiad plasma rhagorol ond hefyd tryloywder optegol da i ganiatáu i weithredwyr arsylwi'n glir ar brosesu wafferi y tu mewn i'r siambr. Mae deunyddiau tryloyw traddodiadol fel gwydr cwarts ac alwmina yn cael eu cyrydu'n hawdd mewn amgylcheddau plasma sy'n seiliedig ar fflworin, gan arwain at arwhau arwyneb, llai o drosglwyddiad, ac anallu i fodloni gofynion defnydd hirdymor. Mae gan serameg yttrium ocsid tryloyw ystod drawsyrru sy'n cwmpasu uwchfioled i isgoch (0.29–8 μm), gyda thua 80% o drosglwyddiad llinol hyd yn oed yn y rhanbarth isgoch pell. Ynghyd â'u gwrthiant cyrydiad plasma rhagorol, maent yn cynnal wyneb glân a thryloywder sefydlog hyd yn oed ar ôl defnydd tymor hir mewn amgylcheddau plasma sy'n seiliedig ar fflworin a chlorin, gan gynhyrchu dim malurion cyrydol nac amhureddau crisialog, gan sicrhau ansawdd arsylwi ac osgoi halogiad wafferi.
03 Cydrannau ceramig cyfansawdd Yttrium ocsid
Oherwydd cryfder mecanyddol cymharol isel, anhawster sintro uchel, a chost uchel cerameg yttrium ocsid pur, mae'r diwydiant yn defnyddio cerameg gyfansawdd wedi'i seilio ar doped yttrium ocsid yn bennaf i gydbwyso gofynion perfformiad ac effeithiolrwydd cost. Er enghraifft, mae garnet alwminiwm yttrium (YAG), a ffurfiwyd trwy ddopio yttrium ocsid gyda chyfran benodol o alwminiwm ocsid, hefyd â strwythur crisial ciwbig a phriodweddau cemegol sefydlog. Nid yw'n hawdd cael adweithiau cemegol treisgar gyda nwyon gweithredol mewn plasmas (fel fflworin, clorin, a halogenau eraill). Mewn -amgylcheddau plasma sy'n cynnwys fflworin, o gymharu â deunyddiau fel Al₂O₃, mae'n cynhyrchu llai o sgil-gynhyrchion fflworid, gan leihau halogiad gronynnau a chorydiad arwyneb i bob pwrpas. Ar yr un pryd, o'i gymharu â serameg yttrium ocsid pur, mae gan YAG galedwch uwch (caledwch Mohs 8-8.5) a chryfder mecanyddol rhagorol, gan ei gwneud yn addas ar gyfer cydrannau â rhai gofynion cryfder mecanyddol mewn ysgythrwyr, a gellir ei ddefnyddio hefyd fel golygfan dryloyw.