Die Anwendung von Beschichtungen in der Halbleiterindustrie

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Halbleiterindustrie, in der die Prozesstechnologien bis zu 3 nm und darunter fortgeschritten sind, sind die Anforderungen an Halbleiterbauteile immer strenger geworden.

- Verunreinigungen durch Nanopartikel während der Verarbeitung haben besonders gravierende Auswirkungen auf die Herstellung von Chips unter 3 nm.

Verschleiß und elektrostatische Aufladung verkürzen die Lebensdauer von Bauteilen wie Planetenrädern und Wafer-Chucks erheblich, was häufige Stillstandszeiten zur Reinigung erforderlich macht und die Produktionseffizienz stark beeinträchtigt.

- Herkömmliche Metall- oder Keramikbeschichtungen neigen dazu, aufgrund von Reibung Partikel zu erzeugen, wodurch die aktuellen Präzisionsanforderungen nicht erfüllt werden und die Spanausbeute sinkt.

DLC-Beschichtungen mit einer Dicke von 2–3 μm, hergestellt mittels PECVD-Technologie, bieten entscheidende Vorteile:

- Niedrige Abscheidungstemperatur minimiert die thermische Verformung des Substrats.

- Hohe Härte (2.200–2.700 HV) und Zähigkeit gewährleisten Beständigkeit in sauren/alkalischen Umgebungen.

- Die glatte, verschleißfeste Oberfläche verhindert die Entstehung von Ablagerungen und Partikeln bei Reibung.

- Hoher spezifischer Widerstand (10⁶–10⁸ Ω·cm) sorgt für antistatische Eigenschaften.

Der Ersatz herkömmlicher Beschichtungen durch verschleißfeste, hochohmige DLC-Beschichtungen führt zu grundlegenden Verbesserungen:

1. Nanopartikelkontrolle

- Magnetron-gesputterte DLC-Beschichtungen erzielen eine überlegene Oberflächenrauheit und Reibungskoeffizienten (CoF), wodurch der Verschleiß bei der Waferbearbeitung reduziert wird.

- Die Partikelverunreinigung wird innerhalb der **Klasse-1-Standards** kontrolliert.

2. Langlebigkeit der Komponenten

- Der Reibungskoeffizient der Planetenräder sinkt **unter 0,12**, wodurch die Lebensdauer um das **4- bis 6-Fache** verlängert wird.

3. Elektrostatische Entlastung

- Der optimierte spezifische Widerstand (10⁶–10⁸ Ω·cm) minimiert die elektrostatische Aufladung.

- Verringert die Adsorption von Partikeln aus der Luft und ESD-Schäden und verbessert so die Produktausbeute.

4. Thermische Stabilität

- Die Niedertemperaturabscheidung beim PECVD-Verfahren verhindert thermische Verformungen in dünnen Halbleiterbauteilen (z. B. Planetenrädern).