中國粉體網(wǎng)訊 繼2020年同比增長17%以及2021年同比增長39%之后，晶圓廠設(shè)備支出預(yù)計在2022將繼續(xù)保持增長。SEMI(國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會)在最新一期《世界晶圓廠預(yù)測報告》指出，2022年全球前端晶圓廠設(shè)備(不含封裝測試的前道工藝設(shè)備，一般為晶圓制造設(shè)備)支出預(yù)計將超過980億美元，達到歷史新高，連續(xù)第三年實現(xiàn)增長。
在半導(dǎo)體設(shè)備制造中，先進陶瓷作為關(guān)鍵部件材料，扮演了重要角色。在眾多陶瓷材料中，氧化鋁陶瓷具有材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，機械強度高，硬度高，熔點高，抗腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，電阻率大，電絕緣性能好等優(yōu)點，在半導(dǎo)體設(shè)備中應(yīng)用廣泛。
在半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備中，隨著大規(guī)模集成電路集成度的不斷提高以及半導(dǎo)體特征尺寸不斷縮少，等離子體刻蝕技術(shù)面臨了許多新的挑戰(zhàn)，例如等離子刻蝕晶圓帶來的污染問題、刻蝕工藝的穩(wěn)定性、刻蝕技術(shù)的應(yīng)用范圍等。刻蝕機腔室材料作為晶圓污染的主要來源，等離子刻蝕對其影響程度決定了晶圓的良率、質(zhì)量、刻蝕工藝的穩(wěn)定性等等。因此，研究和開發(fā)出一種極其耐刻蝕腔體材料成為半導(dǎo)體集成產(chǎn)業(yè)以及等離子刻蝕技術(shù)中一項極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。當(dāng)前，主要采用高純Al2O3涂層或Al2O3陶瓷作為刻蝕腔體和腔體內(nèi)部件的防護材料。除了腔體以外，等離子體設(shè)備的氣體噴嘴，氣體分配盤和固定晶圓的固定環(huán)等也需用到氧化鋁陶瓷。
再例如在晶圓拋光工藝中，氧化鋁陶瓷可被廣泛應(yīng)用于拋光板、拋光磨墊校正平臺、真空吸盤等。
（高純氧化鋁拋光板，來源：日本京瓷）
此外，陶瓷機械手臂在半導(dǎo)體設(shè)備中起到搬運作用，它相當(dāng)于半導(dǎo)體設(shè)備這個機器人的手，負責(zé)搬運晶圓硅晶片到指定位置。因為晶圓硅晶片極其容易受到其他顆粒的污染，所以一般在真空環(huán)境下進行。氧化鋁陶瓷和碳化硅陶瓷都具備致密質(zhì)、高硬度、高耐磨性的物理性質(zhì)，以及良好的耐熱性能、優(yōu)良的機械強度、高溫環(huán)境仍具有良好的絕緣性、良好的抗腐蝕性等物理性能，是用于制作半導(dǎo)體設(shè)備機械手臂的絕佳材料。從材料性質(zhì)來看，碳化硅陶瓷用于制作陶瓷機械手臂較為合適，但是從材料價格、加工難度等經(jīng)濟方面來說，氧化鋁陶瓷機械手臂的性價比更高。
（氧化鋁/碳化硅機械手臂，來源：日本京瓷）
近幾年，隨著國家政策的調(diào)整，半導(dǎo)體行業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模急速增大，半導(dǎo)體制造設(shè)備持續(xù)向精密化、復(fù)雜化演變，高精密陶瓷關(guān)鍵部件的技術(shù)要求也越來越高。目前我國有幾百家半導(dǎo)體的設(shè)計、生產(chǎn)廠家，但半導(dǎo)體設(shè)備和關(guān)鍵精密部件大都依賴進口，大大制約了國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。高精密陶瓷部件的價值約占半導(dǎo)體設(shè)備的 10％以上，全球市場約為100 億美元，幾乎完全被美國、日本、韓國等國外企業(yè)壟斷。而我國半導(dǎo)體行業(yè)要實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，就必須擁有自己的關(guān)鍵核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)資源配套，開展半導(dǎo)體設(shè)備用氧化鋁精密陶瓷產(chǎn)品的開發(fā)，經(jīng)濟價值、戰(zhàn)略價值非常重大。
在此背景下，中國粉體網(wǎng)將在山東濟南舉辦第一屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會，屆時，來自湖南大學(xué)的肖漢寧教授將帶來題為《半導(dǎo)體裝備用高性能氧化鋁陶瓷制備技術(shù)》的報告。在報告中，肖漢寧教授將針對半導(dǎo)體裝備用陶瓷零部件的應(yīng)用需求，介紹制備高性能氧化鋁陶瓷的原料特性、成型工藝、燒成技術(shù)、精密加工方法等，并分析一些典型氧化鋁陶瓷零部件在半導(dǎo)體裝備中應(yīng)用現(xiàn)狀，同時提出我國半導(dǎo)體裝備用陶瓷零部件的發(fā)展趨勢。
專家介紹：
肖漢寧，湖南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，湖南大學(xué)陶瓷研究所所長，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。1991年在湖南大學(xué)獲博士學(xué)位，1994-1995留學(xué)日本，從事博士后研究。1995年晉升為教授。現(xiàn)任中國硅酸鹽學(xué)會理事，中國機械工程學(xué)會工程陶瓷專業(yè)委員會理事長，中國電工技術(shù)學(xué)會電工陶瓷專業(yè)委員會副主任，湖南省硅酸鹽學(xué)會副理事長等。《無機材料學(xué)報》、《硅酸鹽學(xué)報》、《功能材料》等雜志編委。肖漢寧教授長期從事先進結(jié)構(gòu)陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷膜、結(jié)構(gòu)-功能一體化陶瓷、微晶玻璃等研究。先后主持國家重點基礎(chǔ)研究計劃、國家863計劃、國家自然科學(xué)基金、政府間國際科技合作和國防軍工等國家和省部級科研項目30多項。研究成果先后獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，省部科技進步一等獎1項、二等獎3項。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文280多篇，出版《高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用》專著1本，獲授權(quán)發(fā)明專利30多項。
參考來源：
[1]孟姍姍等.注漿成形氧化鋁陶瓷料漿的工藝控制
[2]譚毅成等.耐等離子刻蝕陶瓷的研究現(xiàn)狀
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除
