Płytka nośna SiC do trawienia diod LED

I. Projektowanie materiałów i konstrukcji

Wybór inżynieryjny Semixlabu polegał na zastosowaniu podłoża z izostatycznego grafitu o wysokiej czystości z grubą, gęstą powłoką CVD Sic:

1. Podłoże grafitowe zapewnia bardzo dobrą przewodność cieplną, niski ciężar właściwy i doskonałą odporność na szok termiczny – co pomaga w szybkim wyrównywaniu temperatury na płycie nośnej podczas impulsowych lub długich cykli trawienia. Grafit ułatwia również obróbkę precyzyjnych elementów i geometrii pozycjonujących.

2. Powłoka CVD SiC tworzy chemicznie obojętną, odporną na zużycie powierzchnię, która styka się bezpośrednio z plazmą i tylną stroną płytki. W porównaniu z gołym grafitem, powłoka CVD SiC eliminuje aktywne miejsca, redukuje zanieczyszczenia węglowe i znacząco poprawia odporność na plazmę halogenową.

3. Połączony efekt: hybrydowa struktura zachowuje zalety termiczne i obrabialność grafitu, zapewniając jednocześnie kontrolę zanieczyszczeń i trwałość powierzchni SiC.

II. Typowe wyzwania i rozwiązania Semixlab

1. Generowanie cząstek i zanieczyszczenie powierzchni

Rozwiązanie: Gęsta warstwa wierzchnia SiC CVD + wieloetapowe nanopolerowanie (typowy Ra ≤0.2 μm). Testy odgazowania i cząsteczkowe przeprowadzone przed wysyłką; opcjonalne powłoki ochronne dla dalszej ochrony w całym okresie użytkowania.

2. Erozja plazmowa powierzchni nośnika

Rozwiązanie: Zoptymalizowana grubość CVD SiC (określona przez klienta, typowo 100–300 μm) oraz opcjonalne warstwy uszczelniające TaC w ekstremalnych warunkach chemicznych. Przyspieszone testy żywotności plazmy (symulacja receptury procesu) przed kwalifikacją.

3. Rozwarstwienie powłoki lub uszkodzenia interfejsu

Rozwiązanie: Wstępna obróbka powierzchni (czyszczenie + mikroteksturowanie), stopniowane warstwy adhezyjne i receptury osadzania o niskim naprężeniu w celu zminimalizowania niedopasowania termicznego i naprężeń szczątkowych.

4. Odkształcenia i deformacje termiczne podczas cykli

Rozwiązanie: Geometria płyty oparta na elementach skończonych, kontrolowany dobór gęstości podłoża i wyżarzanie po produkcji w celu złagodzenia naprężeń szczątkowych. Dostępne żebra usztywniające lub płyty podkładowe w przypadku wymagań dotyczących ekstremalnej płaskości.

Typowe zastosowania w procesach trawienia diod LED

W procesie trawienia diod LED, płyta nośna SiC pełni funkcję mechanicznego, termicznego i chemicznego interfejsu między waflem a środowiskiem trawienia. Płyta nośna SiC firmy Semixlab, zbudowana na podłożu grafitowym o wysokiej czystości z gęstą powłoką CVD SiC, została specjalnie zaprojektowana, aby zapewnić stabilną kontrolę temperatury wafla, odporność chemiczną i pracę bez cząstek stałych podczas powtarzających się cykli plazmowych. Poniżej przedstawiono zestawienie kluczowych scenariuszy zastosowań w liniach trawienia diod LED:

1. Podparcie płytki i zarządzanie termiczne podczas trawienia ICP/RIE

W urządzeniach do trawienia diod LED, takich jak SAMCO, Oxford Instruments i urządzenia do trawienia ICP firmy LAM, płytki (zwykle o średnicy 2–8 cali, w tym podłoża GaN na szafirze lub GaN na krzemie) są montowane na płytce nośnej SiC.

Przewoźnik musi zapewnić:

● Jednorodny transfer ciepła pomiędzy płytką a uchwytem elektrostatycznym (ESC) lub zaciskiem mechanicznym;

● Doskonała płaskość gwarantująca równomierne naświetlanie plazmą i kontrolę głębokości trawienia;

● Wysoka przewodność cieplna (dzięki rdzeniowi grafitowemu) eliminująca lokalne przegrzania („gorące punkty”), które mogą prowadzić do nierównomiernego trawienia lub powstawania defektów.

Hybrydowa struktura Semixlab zapewnia stabilny profil temperaturowy (±1°C na całej powierzchni płytki), co pozwala na precyzyjną kontrolę szybkości trawienia i selektywności — co ma kluczowe znaczenie dla zachowania geometrii powierzchni diod LED i gładkości ścianek bocznych.

2. Przewodnictwo cieplne tylnej strony i ochrona płytki

W wielu komorach trawienia diod LED, płytki są montowane powierzchnią czołową do dołu, a płytka nośna zapewnia przewodzenie ciepła od tyłu, co pozwala zachować równomierny rozkład temperatury. Nawet drobne nierównomierności w kontakcie termicznym mogą prowadzić do:

● Odchylenie szybkości trawienia;

● Wypalanie fotorezystu;

● Nierównomierna wysokość powierzchni stołu — każdy z tych czynników pogarsza wydajność diod LED.

Powłoka CVD SiC firmy Semixlab o lustrzanym wykończeniu zapewnia doskonały kontakt z waflem, natomiast podłoże grafitowe amortyzuje wstrząsy termiczne podczas zmian receptury (np. między etapami trawienia i chłodzenia).

Takie połączenie minimalizuje naprężenia wafli i zapobiega powstawaniu mikropęknięć w kruchych podłożach szafirowych lub GaN.

3. Wyrównanie mechaniczne i kompatybilność komór

Płytki nośne SiC pełnią również funkcję precyzyjnych interfejsów mechanicznych pomiędzy waflem a osprzętem komory procesowej.

Rdzeń grafitowy jest lekki i podatny na obróbkę skrawaniem, co umożliwia wykonywanie skomplikowanych geometrii — takich jak otwory wyrównujące, wgłębienia i kanały tylne — co pozwala na idealną integrację z różnymi konfiguracjami narzędzi.

Konstrukcja Semixlab zapewnia:

● Zgodność wymiarowa z urządzeniami do trawienia wsadowego wielopłytkowego i narzędziami do trawienia pojedynczych płytek;

● Łatwe ładowanie/rozładowywanie płytek za pomocą ramion robota;

● Zmniejszone naprężenia mechaniczne delikatnych płytek GaN podczas cykli transferu.