花崗岩因其優異的機械性能、熱穩定性和低熱膨脹係數，一直是半導體產業常用的材料。然而，隨著對更高精度和更高生產效率的需求不斷增長，替代材料已成為半導體設備零件製造的可行選擇。本文將探討一些可用於取代半導體設備中花崗岩部件的材料，並比較它們的優缺點。
花崗岩部件的替代材料
1. 玻璃陶瓷材料
由於玻璃陶瓷材料（例如 Zerodur 和 Cervit）的熱膨脹係數接近矽，且較低，因此在半導體行業中得到了廣泛應用。這些材料能夠提供更好的熱穩定性，並在半導體製造過程中提高精度。特別是 Zerodur，具有高度的均勻性和穩定性，使其非常適合用於光刻設備的製造。
優勢：
- 低熱膨脹係數
高精度和穩定性
適用於高溫環境
缺點：
與花崗岩相比，成本更高
- 相對較脆，可能為加工和搬運帶來挑戰。
2. 陶瓷
陶瓷材料，例如氧化鋁（Al₂O₃）、碳化矽（SiC）和氮化矽（Si₃N₄），具有優異的機械性能、耐高溫性和低熱膨脹係數。這些特性使得陶瓷成為半導體設備零件的理想材料，尤其適用於對熱穩定性和精度要求較高的零件，例如晶圓台和卡盤。
優勢：
- 高熱穩定性和強度
- 低熱膨脹係數
- 高耐磨性和化學惰性
缺點：
- 質地較脆，容易開裂，尤其是在加工和搬運過程中。
陶瓷的加工和拋光可能既具有挑戰性又耗時。
3. 金屬
由於不銹鋼和鈦等金屬材料具有優異的加工性能和高強度，因此已被用於製造一些半導體設備零件。它們通常用於對熱穩定性要求不高的應用，例如腔室部件、聯軸器和饋通件。
優勢：
- 良好的加工性和焊接性
高強度和延展性
與某些替代材料相比，成本較低
缺點：
- 高熱膨脹係數
- 由於熱膨脹問題，不適用於高溫應用。
易受腐蝕及污染
結論：
總而言之，雖然花崗岩一直是半導體設備零件的常用材料，但其他替代材料也已湧現，每種材料都有其獨特的優缺點。玻璃陶瓷材質精度高、穩定性好，但可能較脆。陶瓷強度高、熱穩定性好，但也可能較脆，因此加工較為困難。金屬價格低廉、易於加工且延展性好，但熱膨脹係數較高，且易受腐蝕和污染。在選擇半導體設備材料時，必須考慮特定應用需求，並選擇在成本、性能和可靠性之間取得平衡的材料。
發佈時間：2024年3月19日