塗層在半導體產業的應用
2025-07-24
隨著半導體製造業的不斷進步，製程技術已經發展到 3nm 及以下，對半導體元件的要求也變得越來越嚴格。
加工過程中奈米級顆粒污染對 3nm 以下晶片製造的影響尤其嚴重。
磨損和靜電累積會顯著縮短行星齒輪和晶圓卡盤等零件的使用壽命，需要頻繁停機清潔，嚴重影響生產效率。
傳統的金屬或陶瓷塗層由於摩擦容易產生顆粒，無法滿足當前的精度要求，導致晶片良率降低。
採用PECVD技術製備的厚度為2-3μm的DLC塗層具有顯著優勢：
較低的沉積溫度可最大限度地減少基材的熱變形。
高硬度（2,200–2,700 HV）和韌性確保其在酸性/鹼性環境中的耐久性。
光滑耐磨的表面可防止摩擦過程中產生碎屑和顆粒。
高電阻率（10⁶–10⁸ Ω·cm）具有抗靜電性能。
以耐磨、高電阻率的類鑽碳（DLC）塗層取代傳統塗層，帶來變革性的性能提升：
1 奈米顆粒控制
- 磁控濺射 DLC塗層 實現優異的表面粗糙度和摩擦係數（CoF），減少晶圓加工過程中的磨損。
- 顆粒物污染控制在1級標準範圍內。
2 組件壽命
- 行星齒輪的摩擦係數降至 0.12 以下，使用壽命延長 4-6 倍。
3 靜電緩解
- 最佳化的電阻率（10⁶–10⁸ Ω·cm）可最大限度地減少靜電累積。
- 減少空氣中粒狀物的吸附和靜電放電損傷，提高產品產量。
4 熱穩定性
- PECVD 的低溫沉積可防止薄半導體元件（例如行星輪）發生熱變形。
| 塗層材料 | 塗層厚度 | 顯微硬度 | 結合力 | 摩擦係數 | 工作溫度 | 沉積溫度 | 塗層顏色 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DLC | 2-4μm（依產品要求） | ≈2500HV | HF1 | ≈0.1 | 黑色的 |