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半導(dǎo)體塑料材料部件 塑料制品定制加工 上海泰晟電子科技
隨著通信設(shè)備、消費(fèi)電子、汽車電子等多個(gè)領(lǐng)域?qū)π酒枨蟮某掷m(xù)攀升，全球芯片短缺問題日益凸顯。芯片制造作為高度復(fù)雜的工藝過程，涉及眾多關(guān)鍵材料與設(shè)備，諸如硅片、電子特種氣體、掩膜版、光刻膠、濺射靶材、高純化學(xué)品以及相關(guān)制造設(shè)備通常備受關(guān)注。然而，在半導(dǎo)體全制程中扮演“守護(hù)者”角色的塑料材料，卻往往被忽視。
半導(dǎo)體制造面臨的重要挑戰(zhàn)之一是對(duì)污染的控制。隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷邁向更小線寬、更高集成度和更復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境中雜質(zhì)的容忍度急劇下降，制造過程需在超凈、高溫、強(qiáng)腐蝕性化學(xué)試劑等極端條件下進(jìn)行。在這一背景下，塑料材料憑借其優(yōu)異的封裝與傳輸功能，成為連接各制程環(huán)節(jié)、防止污染與機(jī)械損傷、優(yōu)化潔凈度控制、提升整體良率的關(guān)鍵材料。常用的塑料種類包括聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、聚丙烯（PP）、ABS樹脂、聚氯乙烯（PVC）、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚碳酸酯（PC）、氟塑料、聚酰胺酰亞胺（PAI）、環(huán)烯烴聚合物（COP）等。隨著半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)，對(duì)這些材料的性能要求也不斷提高。
本文將重點(diǎn)介紹特種工程塑料PEEK和PPS在半導(dǎo)體制造中的關(guān)鍵應(yīng)用。
一、CMP固定環(huán)
化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是晶圓制造中的關(guān)鍵工藝，用于實(shí)現(xiàn)晶圓表面的全局平坦化。在該過程中，CMP固定環(huán)用于牢固固定硅片，確保研磨均勻性并防止位移。該部件需具備優(yōu)異的耐磨性能、高尺寸穩(wěn)定性、良好的耐化學(xué)腐蝕性以及易加工特性，從而避免對(duì)晶圓表面造成劃痕或污染。
傳統(tǒng)CMP固定環(huán)常采用聚苯硫醚（PPS）制造。而聚醚醚酮（PEEK）因其更高的機(jī)械強(qiáng)度、出色的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和良好的耐磨性能，正逐漸成為更較好選擇擇。相比PPS環(huán)，PEEK制成的固定環(huán)耐磨壽命可提高一倍，較為明顯減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提升晶圓生產(chǎn)效率和良率。
二、晶圓載具
晶圓載具用于在制造過程中承載、存儲(chǔ)和傳輸晶圓，常見類型包括晶圓載盒（FOUP）、晶圓傳送盒（FOSB）與晶圓舟。晶圓在整個(gè)生產(chǎn)周期中有較長(zhǎng)時(shí)間處于存儲(chǔ)狀態(tài)，因此載具的材料選擇、本身潔凈度與防靜電性能直接影響晶圓成品質(zhì)量。
理想的晶圓載具材料需滿足耐高溫、高機(jī)械強(qiáng)度、低吸濕、抗靜電、低出氣、低析出及可重復(fù)使用等要求。PEEK因其綜合性能優(yōu)異——包括出色的耐磨性、耐化學(xué)腐蝕、尺寸穩(wěn)定、抗靜電和低釋氣特性——被寬泛用于制造晶圓傳輸類載具。其應(yīng)用有效降低了顆粒污染風(fēng)險(xiǎn)，提升了晶圓在處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的可靠性。
其他常用材料還包括全氟烷氧基樹脂（PFA）、聚丙烯（PP）、聚醚砜（PES）、聚碳酸酯（PC）、聚醚酰亞胺（PEI）和環(huán)烯烴聚合物（COP）等。
三、光罩盒
光罩（Photomask）是光刻工藝中的圖形母版，通常以石英玻璃為基板、鍍鉻形成遮光圖形。任何附著于其表面的微粒或劃痕均會(huì)導(dǎo)致光刻圖案缺陷，因此光罩的清潔度保護(hù)至關(guān)重要。光罩盒作為存儲(chǔ)和運(yùn)輸容器，需具備抗靜電、低排氣、高剛性及耐摩擦等特性。
PEEK材料因其高硬度、低顆粒產(chǎn)生、高潔凈度、抗靜電、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，成為光罩盒的理想選擇。它能夠在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中有效避免因霧化、摩擦或振動(dòng)對(duì)光罩造成的損傷，并提供一個(gè)低放氣、低離子污染的潔凈環(huán)境。
同類材料中抗靜電聚碳酸酯（PC）也有應(yīng)用，但PEEK在耐久性與化學(xué)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)更為突出。
四、晶圓處理工具
在晶圓或硅片制造過程中，需使用用工具進(jìn)行夾持或移動(dòng)，例如晶圓夾持器、真空吸筆等。這類工具直接接觸晶圓表面，必須避免產(chǎn)生劃痕或殘留物，否則將影響器件性能與良率。
PEEK因其高耐熱性、優(yōu)異耐磨性能、良好的尺寸穩(wěn)定性、低氣體釋放率和極低的吸濕性，被寬泛用于制造晶圓處理工具。使用PEEK材質(zhì)的夾持工具操作晶圓時(shí)，可較大限度減少表面摩擦和顆粒殘留，較為明顯提升晶圓表面清潔度與完整性。
五、半導(dǎo)體封裝測(cè)試插座
測(cè)試插座是半導(dǎo)體封裝后用于連接芯片與測(cè)試設(shè)備的關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)傳輸電信號(hào)并執(zhí)行功能測(cè)試。針對(duì)不同種類的集成電路，需使用相應(yīng)規(guī)格的測(cè)試插座。對(duì)其材料的要求包括高尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度、低毛刺生成、長(zhǎng)使用壽命、寬溫度耐受范圍及良好的加工性能。
PEEK、PPS、聚酰胺酰亞胺（PAI）、聚酰亞胺（PI）和聚醚酰亞胺（PEI）等工程塑料在該領(lǐng)域應(yīng)用寬泛。其中PEEK憑借其較***的性能表現(xiàn)，尤其適用于對(duì)精度和耐久性要求極高的測(cè)試場(chǎng)合。
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