腔體是半導體設備關鍵零部件，主要用于刻蝕、薄膜沉積設備中。腔體通常由高純度、耐腐蝕的材料制成，主要為不銹鋼和鋁合金。腔體為晶圓生產(chǎn)提供耐腐蝕、潔凈和高真空環(huán)境，用于承載并控制芯片制造過程中的化學反應和物理反應過程，主要應用于刻蝕、薄膜沉積設備，也少量用于離子注入、高溫擴散等設備。腔體所需核心技術為高精密多工位復雜型面制造技術和表面處理特種工藝技術，以保證反應過程中腔體的真空環(huán)境、潔凈程度和耐腐蝕性能。

腔體按使用功能可分為過渡腔、傳輸腔和反應腔：

• 過渡腔：是設備中晶圓真空環(huán)境入口，晶圓從外部運輸至設備入口，經(jīng)過前端模塊（EFEM）后進入過渡腔，方從大氣環(huán)境轉換為真空環(huán)境，后續(xù)再進入真空環(huán)境的傳輸腔、反應腔進行工藝反應。過渡腔以鋁合金為主，技術相對簡單。
• 傳輸腔：是晶圓在過渡腔和反應腔之間進行轉移的中間平臺。傳輸腔材料主要是不銹鋼，腔體需要保證密封性和真空度，同時由于傳輸腔需要與不同工藝的反應腔連接，也需要采用不同的表面處理工藝來保證潔凈度和耐腐蝕性。傳輸腔主要由腔體、中央的真空機械手、傳輸腔與反應腔連接處的門閥，以及各種真空密封件組成。
• 反應腔：是晶圓加工和生產(chǎn)的工作空間，由于多種工藝氣體會流入反應腔內(nèi)發(fā)生化學反應，其對潔凈度和耐腐蝕性要求較高，尤其是先進制程對于潔凈度要求更高。反應腔中包括內(nèi)襯、勻氣盤等核心零部件，對性能要求更為嚴苛。

反應腔內(nèi)部又有多種機械件，按不同材料及作用可分為金屬工藝件、金屬結構件及非金屬機械件：

• 金屬工藝件：在設備中與晶圓直接接觸或直接參與晶圓反應。以勻氣盤為例，在薄膜沉積及刻蝕過程中，特種工藝氣體通過勻氣盤上的小孔后均勻沉積在晶圓表面，以確保膜層的均勻性，其加工與表面處理為技術難點。金屬工藝件一般需要經(jīng)過高精密機械制造和復雜的表面處理特種工藝過程，具備高精密、高潔凈、超強耐腐蝕、耐擊穿電壓等特點，工藝制程復雜。
• 金屬結構件：結構件一般起連接、支撐和冷卻等作用，對平面度和平行度有較高的要求，部分結構零部件同樣需要具備高潔凈、強耐腐蝕能力和耐擊穿電壓等性能。代表產(chǎn)品包括托盤、鑄鋼平臺、流量計底座、冷卻板等，不同產(chǎn)品差異較大，難點包括不銹鋼的高精密加工、超高光潔度制造、表面處理等技術。
• 非金屬機械件：包括石英制品、陶瓷產(chǎn)品等，技術門檻極高。以靜電卡盤（E-Chuck）為例，它是在晶圓制造過程中為防止晶圓變形，利用靜電吸附原理對超薄晶圓片進行平整均勻夾持的零部件，被廣泛用于刻蝕、沉積、離子注入等設備中。目前現(xiàn)有的靜電卡盤以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料，并且進行分區(qū)溫度控制，層次較多結構復雜，通常采用陶瓷與電極高溫共燒而成，技術難度高。

來源：晶格半導體

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