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芯片是信息技術產業重要的基礎性部件，如今，“缺芯”影響著全球多個科技行業的發展。芯片制造過程十分復雜，提到半導體制造，大家往往多關注硅片、電子特氣、光罩、光刻膠、靶材、化學品等材料以及相關設備，鮮少有人介紹貫穿整個半導體制程的隱形守護者——塑料。
?半導體領域的塑料應用盤點
半導體制造面臨的最大挑戰就是對污染的控制，特別是隨著半導體技術的發展，隨著電子元件越來越小，越來越復雜，它們對雜質的耐受度也就越低，生產條件苛刻，如無塵潔凈、高溫度、高侵蝕性化學品等。
半導體領域的塑料應用盤點
在整個半導體制程中，塑料的作用主要是包裝和傳送，連接每一個加工制程，防止污染和損壞，優化污染控制，提高關鍵半導體制程的良率。所用到塑料材料包括PP、ABS、PVC、PBT、PC、PPS、氟塑料、PEEK、PAI、COP等，且隨著半導體技術的不斷發展，對于材料的性能要求也越來越高。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?半導體關鍵制程，來源 Entegris
下面我們就從包括硅片化學機械拋光、晶圓清潔、光刻、刻蝕、離子注入、封裝測試和包裝等半導體關鍵制造工藝來了解一下這些塑料在半導體制造中的應用。歡迎加入艾邦半導體材料微信群：
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1、潔凈室

半導體制造從單晶硅片制造、到 IC 制造及封裝，都需要在潔凈室中完成，且對于潔凈度的要求非常高。潔凈室板材一般以防火且不易產生靜電吸附的材質為主。視窗材料還要求透明。
材料：抗靜電PC、PVC
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?半導體設備及潔凈室，PVC板材，三菱化學

2、CMP固定環

化學機械研磨（CMP）是晶圓生產過程中一項關鍵性制程技術，CMP固定環是用來在研磨過程中固定硅片、晶圓，選擇的材料應具有良好的耐磨性、尺寸穩定、耐化學腐蝕、易加工，避免晶硅片/圓表面刮傷、污染。
材料：PPS、PEEK
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?PEEK用于CMP 固定環，攝于威格斯展臺

3、晶圓載具

晶圓載具顧名思義就是用來裝載晶圓，有晶圓承載盒、晶圓傳送盒、晶舟等。晶圓存放在運輸盒內的時間在整個生產過程中占比很高，晶圓盒本身的材質、質量和干凈與否都可能會對晶圓質量產生或大或小的影響。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?前開式晶圓傳送盒FOUP，PC材質，攝于家登展臺
晶圓載具一般采用耐溫、機械性能優異、尺寸穩定性以及堅固耐用、防靜電、低釋氣、低析出、可回收再利用的材料，不同制程采用的晶圓載具所選用的材質有所不同。
材質有：PFA、PP、PEEK、PES、PC、PEI、COP等，一般經過抗靜電改性。
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表 ?晶圓載具主要材質
材質
連續使用溫度
特性
應用
PFA
200~220℃
耐強酸強氟酸強堿
酸堿制程中使用
PP
40~60℃
重量輕， 可焊接，缺點：易變形
一般傳輸制程
PEEK
120℃
硬度高、耐磨，不易變形
PC
80~100℃
尺寸穩定性佳、耐候性佳、不易應力變形
PEI
130~150℃
耐磨、抗靜電性
PES
-
強度高、尺寸穩定，低釋氣、低析出
PBT
-
耐磨、尺寸穩定性好
COP
-
高透明、低吸著、低雜質、低脫氣、低透濕、高強度、耐藥品性
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?氟塑料，晶片花籃，攝于科慕展臺
?半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?晶圓盒，PBT，來源：大日商事株式會社
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?PES 晶圓盒，大日商事株式會社

4、晶舟把

晶舟提把在半導體制程中，進入化學酸、堿蝕刻制程中，晶舟需要靠手把夾持。
材質：PFA
半導體領域的塑料應用盤點
圖? 晶舟把，PFA材質，來源：大日商事株式會社

5、FOUP手動開啟器

前開式晶圓傳送盒（FOUP）手動開啟器，專門用于開啟FOUP的前開門片，符合半300毫米規范的FOUP皆可使用。材質一般為導電工程塑料。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ? FOUP手動開啟器 來源：H-Square

6、光罩盒

光罩是芯片制造中光刻工藝使用的圖形母版，以石英玻璃為基板并涂布鉻金屬遮光，利用曝光原理，光源通過光罩投影至硅晶圓可曝光顯示特定圖案。任何附著于光罩上的塵埃或刮傷皆會導致投影成像的質量劣化，因此需避免光罩的污染，以及避免因碰撞或摩擦等產生微粒影響光罩的潔凈度。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?光罩傳送盒，透明ABS樹脂，攝于家登展臺
為避免光罩起霧、摩擦或位移造成損傷，光罩盒因此一般采用抗靜電、低脫氣、堅固耐用的材料。
材質有：抗靜電BAS、抗靜電PC、抗靜電PEEK、PP等。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?光罩傳送盒，抗靜電PEEK材質，攝于家登展臺

7、晶圓工具

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用來夾取晶圓或硅片的工具，如晶片夾、真空吸筆等，夾取晶片時，所采用的的材料不會對晶圓的表面產生劃痕，無殘留物，保證晶圓的表面潔凈度。
材料：PEEK
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半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?晶圓夾，PEEK，攝于君華特塑展臺

8、化學品/電子特氣輸送與儲存

半導體制造過程中，如晶圓清洗、刻蝕等用到大量的電子特氣或者化學品，這些材料大多具有強腐蝕性，因此輸送和存儲所用的管道、泵閥、儲存容器等部件或內襯材質要求具有出眾的耐化學腐蝕性、低析出，可確保芯片制造過程中的高腐蝕性化學物不會污染超潔凈環境。
材料：PTFE、PFA、PVDF、ETFE、PEI
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?PFA用于半導體管路，攝于科慕展臺
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圖 ?清洗槽，PFA 材質，攝于上品展臺
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圖 ?高純泵閥，氟材料，攝于圣戈班展臺

9、氣體過濾濾芯

半導體制程特殊氣體過濾濾芯用來去除雜質，提高純度，從而保障芯片制造的良率。一般選用耐高溫、耐受腐蝕、低析出材料。
濾芯選用PTFE，骨架支撐材料選用高純PFA。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 濾芯結構，來源：郡是株式會社
半導體領域的塑料應用盤點
圖 濾芯，來源：Cobetter

10、軸承、導軌等部件

半導體加工設備部件如軸承、導軌等，要求可在低溫至高溫下連續運行，低磨損和低摩擦，尺寸穩定，且具有優異的抗等離子沖蝕性和排氣特性。
材料：聚酰亞胺PI
半導體領域的塑料應用盤點
圖源：三之星機帶株式會社

11、半導體封裝測試插座

測試插座是將各半導體元件的直接回路電氣性連接到測試儀器上的裝置，不同的測試插座被用于測試集成電路設計人員所指定的各種微芯片。測試插座用材料應滿足大溫度范圍內的具有良好的尺寸穩定性、機械強度、毛刺形成量少，經久耐用，易加工等要求。
材料：PEEK、PAI、PI、PEI、PPS
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ? 測試插座，抗靜電 PEEK，攝于恩欣格展臺
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?測試插座，聚酰亞胺，攝于恩欣格展臺
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?IC測試插座，PAI材質，攝于東麗展臺

12、半導體封裝離型膜

ETFE 薄膜具有耐熱、耐化學性、光線透過性、非粘著性，離型后產品表面光潔無污染，被廣泛用于半導體封裝離型膜。
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ?ETFE 薄膜用于半導體離型，攝于日氟榮展臺

13、IC托盤（IC TRAY）

IC托盤是半導體封測企業為其芯片（IC)封裝測試所用的包裝托盤。IC托盤作為芯片的包裝，保護芯片不受損壞以及方便自動化檢測和安裝等，因此要求材料擁有低吸水性、耐溫，尺寸穩定性、可回收利用等。
材質：PPO、PSU、ABS、PP、PEI
半導體領域的塑料應用盤點
圖 ? IC 托盤，PPE，攝于藍星展臺
以上就是小編了解到的半導體領域塑料的應用案例，對此如您有更深的見解，歡迎掃描下方二維碼，加入半導體材料交流群與我們交流。

半導體領域的塑料應用盤點

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原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：半導體領域的塑料應用盤點

作者 gan, lanjie

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