Yarı iletken proses ekipmanları, çoğunlukla endüstriyel üretimdeki diğer her şeyle aynı metallerden - hafif yapısal parçalar için alüminyum, korozyon direncinin önemli olduğu yerlerde paslanmaz çelikten yapılıyordu. Bu durum son yirmi yılda istikrarlı bir şekilde değişti ve bunun nedeni metalin kötüleşmesi değil. Yarı iletken prosesler, metalin yapısal olarak takip edemeyeceği şekillerde daha zorlu hale gelirken, alümina ve silisyum karbür gibi seramikler, endüstrinin eskiden karşılaşmadığı problemler için zaten doğru özelliklere sahip oldu.
Metalin Tam Olarak Çözemediği Kirlenme Sorunu
Yarı iletken üretimi, proses ortamında neredeyse hiç partikül veya iyonik kirlenmeyi tolere etmez vemetal bileşenlerher ikisinin de kalıcı bir kaynağıdır. Metal yüzeyler, hatta iyi-işlenmiş olanlar bile, mekanik aşınma veya termal döngü nedeniyle iz parçacıkları saçabilir ve metalik iyonlar, modern fabrikaların çalıştığı milyarlarca seviye başına{-parça düzeyinde cihaz verimini düşürecek şekilde proses kimyalarına veya levha yüzeylerine geçebilir. Bu varsayımsal bir risk değildir - gerçek malzeme spesifikasyonu kararlarını yönlendiren, belgelenmiş, devam eden bir verim yönetimi endişesidir.
Alümina ve silisyum karbür bu sorunu büyük ölçüde ortadan kaldırır. Her ikisi de levha üretiminde kullanılan proses kimyalarının çoğuna göre kimyasal olarak inerttir ve kristal veya polikristal yapıları, aynı aşınma koşulları altında metal yüzeylerin yaptığı gibi metalik iyonları saçmaz. Bu, her iki malzemenin de levha aynalarında, tutucularda ve işlem odası bileşenlerinde - bu kadar tutarlı bir şekilde görünmesinin temel nedenidir; egzotik oldukları için değil, metalin yapısal olarak çözemediği bir kirlenme sorununu çözdükleri için.
Termal Davranış: Alümina ve Silisyum Karbürün Birbirinden Uzaklaştığı Yer
Burada spesifik olmakta yarar var çünkü "seramik" tek bir özelliğe sahip tek bir malzeme değil ve alümina ve silisyum karbür aslında farklı termal sorunları çözüyor.
Alümina (Al2O3), diğer teknik seramiklerin çoğundan daha düşük bir maliyetle, makul ısı iletkenliği ve iyi mekanik mukavemet ile birlikte sağlam elektrik yalıtımı sunar. Aşırı termal iletkenliğin birincil gereksinim olmadığı yalıtım bileşenleri, RF-şeffaf parçalar ve genel işlem odası donanımı için yaygın bir seçimdir.
Silisyum karbür (SiC) farklı bir konum alır -, bazı metallere daha yakın, alüminanınkinden önemli ölçüde daha yüksek termal iletkenlik sunar, ayrıca mükemmel sertlik ve termal şok direnci sunar. Bu, SiC'yi, bir yandan kontaminasyon ve korozyon sorunlarından kaçınırken, bir yandan da ısıyı verimli bir şekilde iletmesi gereken bileşenler için daha yaygın bir seçim haline getirir. Metalin agresif termal çevrimli süreçlerde - tutucuları ve ısıtıcı bileşenlerini tanıtması tipik bir uygulamadır.
Her iki malzeme de diğerinin yerine geçecek evrensel bir alternatif değildir ve belirli bir termal profil için yanlış olanı belirlemek yaygın ve önlenebilir bir hatadır - SiC'nin termal iletkenliğine ihtiyaç duyan bir bileşen alüminada aynı şekilde performans göstermez; her ne kadar her ikisi de gündelik konuşmada genel olarak "teknik seramikler" olarak tanımlansa da.
Agresif Proses Kimyalarında Korozyon Direnci
Yarı iletken süreçlerin çoğu, tekrarlanan döngüler boyunca metal bileşenleri sürekli olarak bozan son derece aşındırıcı gazlar ve plazma ortamları içerir -, bir aletin hizmet ömrü boyunca birleşen bir bakım ve değiştirme maliyetidir. Alümina ve silisyum karbür, bu tür kimyasal saldırılara alüminyum veya paslanmaz çelikten önemli ölçüde daha iyi direnç gösterir ve metal parçaların sık sık değiştirilmesi veya bizzat kirlenme riski oluşturan koruyucu kaplamaya ihtiyaç duyduğu aşındırma ve biriktirme süreçlerinde bileşen servis ömrünü uzatır.
Metalin Hala Anlamlı Olduğu Yer
Bunların hiçbiri seramiği evrensel bir yükseltme yapmaz ve metalin nerede daha iyi bir seçim olarak kaldığı konusunda doğrudan olmaya değer. Kaynak yapılması gereken, ekonomik olarak işlenmesi gereken karmaşık iç soğutma kanallarına ihtiyaç duyan veya kırılmadan mekanik yük altında hafifçe esnemesi gereken yapısal bileşenler genellikle metal - seramiğin kırılganlığı tarafından daha iyi karşılanır, bu da deforme olmak yerine çatlayarak başarısız olduğu anlamına gelir; bu, bazı mekanik tasarımlar için gerçek bir sınırlamadır. Maliyet de bir faktördür: Seramik bileşenler, özellikle daha büyük olanlar, eşdeğer metal parçalara göre anlamlı bir maliyet primi taşır ve bu prim yalnızca kirlenme, termal veya korozyon avantajının belirli bir uygulama için gerçekten önemli olduğu durumlarda haklı çıkar.
Maddi Kararı Çerçevelendirmenin Pratik Bir Yolu
Ekipman tasarımcıları için yararlı soru, soyut anlamda "seramik veya metal" değil - belirli bir bileşenin kirlenmeye-hassas bir bölgede olup olmadığı, aşındırıcı proses kimyasıyla karşı karşıya olup olmadığı veya metalin kaplama veya astar olmadan sağlayamayacağı bir termal profile ihtiyaç duyup duymadığıdır. Bu kriterlerden herhangi birini karşılayan bileşenler, egzotik bir yükseltme değil, standart uygulama olarak giderek daha fazla alümina veya silisyum karbür olarak belirlenmektedir. Bu kriterlerin dışındaki bileşenler (- genel yapısal donanım,-temassız muhafazalar- genellikle iyi bir nedenden dolayı metal olarak kalır, çünkü premium seramik, uygulamanın gerçekten ihtiyaç duyduğu hiçbir şeyi satın almaz.
Daha geniş hassas seramik serimizin bir parçası olarak hassas alümina ve silisyum karbür bileşenleri işliyoruz ve müşteri konuşmalarında sürekli olarak ortaya çıkan model, toptan malzeme değişimi yerine -bileşen kararıyla- tam olarak bu tür bir bileşendir - tek bir yarı iletken ekipman parçası, genellikle kirlenmenin veya termal performansın en önemli olduğu seramik bileşenleri, tamamen bir malzemeye veya diğerine bağlı kalmak yerine, başka yerlerdeki metal yapısal öğelerle karıştırır.