半导体制程

由于担心微粒污染纳米级电路的拓扑结构，以及所使用材料的放气和化学或等离子侵蚀的负面影响，这些应用的材料选择受到了驱动。 这与真空室中的应用尤为相关。 这种环境的工艺条件异常苛刻，要求超高性能聚合物能够抵御侵蚀性化学物质和各种等离子环境，最大限度地降低废气和微粒污染的风险。

在许多情况下，晶圆处理和夹具应用还必须在高加工温度下保持其刚度和尺寸。 随着行业追求新的设计和更高的生产率，涉及更高水平的等离子能量和更具侵蚀性的化学品，对性能的要求也在不断提高。

Polywel可为满足这些要求的机加工部件提供一系列高性能的毛坯形状。 与可能考虑的其他材料相比，它们还具有一些优势。 例如，与陶瓷相比，这些超高性能聚合物更易于加工，而且更加耐用，不易破损。 Polywel的产品系列还可根据具体的应用要求提供具有成本效益的性能选择：

Torlon4203L(也被命名为 4203）是一种未增强的二氧化钛颜料聚酰胺-酰亚胺，具有韧性和耐磨性。 多年来，它已成功用于晶圆处理和腔室硬件（包括腔室探头）。

Polywel 4200PAI 的二氧化钛含量为零。 4200 的物理性能与 4203L 相似，消除了等离子蚀刻过程中二氧化钛颗粒释放可能污染当今微电路纳米级形貌的问题。

Torlon5030 玻璃纤维含量为 30% 的增强型 Torlon 5030 还广泛用于在等离子蚀刻过程中必须稳固晶片的卡环。 这种材料在等离子环境中的寿命比聚酰亚胺更长，因此释放到腔体内的离子杂质更少。

PEEK 450 CA30和 KT-820 CF30都有 30% 的碳纤维增强，在所有 PEEK 聚合物中具有最高的强度和刚度。 对各种化学物质的惰性使所有 PEEK 牌号都非常适合用于半导体加工中的湿法工艺。

PEEK 具有良好的化学惰性，适用于在清洗过程中处理和固定晶片的工具。 它还可用于温度高达 150°C 的应用中。 PEEK 的固有纯度最大限度地减少了生产过程中接触化学品时的离子污染，尤其是在半导体制造领域。 此外，聚醚醚酮在等离子气体中的侵蚀极低，可最大限度地减少工艺污染。

随着半导体技术的不断发展，对于材料的性能要求也越来越高。在整个半导体制程中，塑料的作用主要是包装和传送，连接每一个加工制程，防止污染和损坏，优化污染控制，提高关键半导体制程的良率。

所用到塑料材料包括PEEK、PPS、PP、ABS、PVC、PBT、PC、氟塑料、PAI、COP等。本文重点介绍下特种工程塑料PEEK在半导体制造中的应用。

晶圆盒 

1、晶圆载具

晶圆载具顾名思义就是用来装载晶圆，有晶圆承载盒、晶圆传送盒、晶舟等。晶圆存放在运输盒内的时间在整个生产过程中占比很高，晶圆盒本身的材质、质量和干净与否都可能会对晶圆质量产生或大或小的影响。

晶圆在制造过程中需要经过：切割、抛光、清洗、光刻等多道工序。这个过程中存在许多有腐蚀性的化学液体。因此，晶圆载具的材料要求：耐高温、耐磨、耐腐蚀、防静电、高纯度、兼具刚性和韧性等特点。

PEEK材料是制作晶圆载具的理想材料：一般采用抗静电PEEK。

晶圆盒 

• 耐磨性、耐高温

耐磨性非常突出长期使用温度可达240°C

制成的晶圆载具拥有更长的使用寿命

• 不易产生磨削污染

有助于防止颗粒污染并提高晶圆搬运、存储和转移的可靠性

不会因摩擦而对晶圆、硅片产生划痕或残留物

晶圆花篮 

2、CMP固定环

化学机械研磨（CMP）是晶圆生产过程中一项关键性制程技术，CMP固定环是用来在研磨过程中固定硅片、晶圆，选择的材料应具有良好的耐磨性、尺寸稳定、耐化学腐蚀、易加工，避免晶硅片/圆表面刮伤、污染。

CMP固定环是用来在研磨过程中用来固定晶圆的，选择的材料应避免晶圆表面刮伤、污染等，通常使用标准型PPS制作。

PEEK具有较高的尺寸稳定性、易于加工性、良好的机械性能、良好的耐化学腐蚀性以及良好的耐磨性，与PPS环相比，采用PEEK制成的CMP固定环耐磨性更强，使用寿命延长一倍，从而减少故障停机时间，提高晶圆产能。

常用材料：PEEK、PPS

图  CMP固定环，威格斯

3、光罩盒

光罩是芯片制造中光刻工艺使用的图形母版，以石英玻璃为基板并涂布铬金属遮光，利用曝光原理，光源通过光罩投影至硅晶圆可曝光显示特定图案。

任何附着于光罩上的尘埃或刮伤皆会导致投影成像的质量劣化，因此需避免光罩的污染，以及避免因碰撞或摩擦等产生微粒影响光罩的洁净度。

为避免光罩起雾、摩擦或位移造成损伤，光罩盒因此一般采用抗静电、低脱气、坚固耐用的材料。

抗静电ABS 

PEEK 高硬度、极少的颗粒产生量、高洁净度、抗静电、耐化学腐蚀性、耐磨损性、耐水解性、非常优异的电介质强度及出色的耐辐射性能等特性，在生产、传送以及处理光罩过程中，可使光罩片存储在低脱气和低离子污染的环境中。

常用材料：抗静电PEEK、抗静电PC、抗静电ABS等。

4、晶圆工具

用来夹取晶圆或硅片的工具，如晶片夹、真空吸笔等，夹取晶片时，所采用的的材料不会对晶圆的表面产生划痕，无残留物，保证晶圆的表面洁净度。

PEEK晶片夹

PEEK具有耐高温、耐磨性、尺寸稳定好、低释气性以及低吸湿性等特性，用PEEK晶片夹夹取晶圆、硅片的时候，不会对晶圆、硅片的表面产生划痕不会因摩擦而对晶圆、硅片产生残留物，从而提高了晶圆、硅片的表面洁净度。

材料：PEEK

5、半导体封装测试插座

测试插座是将各半导体元件的直接回路电气性连接到测试仪器上的装置，不同的测试插座被用于测试集成电路设计人员所指定的各种微芯片。

测试插座用材料应满足大温度范围内的具有良好的尺寸稳定性、机械强度、毛刺形成量少，经久耐用，易加工等要求。

常用材料：PEEK、PPS、PAI、PI、PEI。

图  半导体测试插座