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等离子喷涂

凯威特斯:初创企业要做“摘星者”

时间: 2023-08-19 23:12:35

来源: 球彩直播网页版

   详细介绍

  创新,是贯穿半导体生产全链条的关键词。半导体生产所需的几百道工艺,每一个环节都大有可为。而要想生产出更顶尖的产品,需要每个环节的参与者在技术突破上勇攀高峰、永不言败。在晶圆设备零部件再生环节,江苏凯威特斯半导体科技有限公司(简称KVTS)正试图成为尖端科技的“摘星者”。

  半导体晶圆设备造价高、易损耗,对于所有晶圆厂来说都是一笔不菲的支出。晶圆片刻蚀环节极易对设备造成表面涂层破损或污染。而重新购买零部件将给晶圆厂带来高昂的成本。在这种情况下,半导体设备零部件清洗与涂层业务应运而生:通过对半导体设备零部件进行重新清洗和表面涂层再生,零部件便能轻松实现循环利用。这样便帮助晶圆厂极大地降低了设备成本投入。

  凯威特斯就是这样一家像半导体设备零部件“医生”一样的存在,一洗一涂,零部件便焕然新生。

  当前,等离子喷涂(APS,Atmosphere Plasma Spray)和电弧热喷涂(Arc Spray)是市面上比较流行的两种喷涂技术。前者通过采用直流电驱动的等离子电弧作为热源,将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态,并高速喷向经过预处理的工件表面以形成附着牢固的表面层。后者利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧来熔化金属,再用高速气流把熔化的金属雾化,并对雾化的金属粒子进行加速,使其喷向工件形成涂层。

  虽然凯威特斯只是一家成立于2019年的初创企业,但其研发团队已经具备十几年的技术积累,拥有充足的研发经验和技术攻关能力。2020年,凯威特斯便将等离子喷涂技术试验成功,并有效打开下游市场,进入到包括SK海力士、积塔半导体、华润微电子等行业领先的晶圆厂的供应链中。

  “市场验证比技术攻关更难。”当回忆起市场验证成功的过程,凯威特斯研发技术负责人朱文健仍然心潮澎湃,“技术有没有在同行中用过,是企业非常关心的问题。” 一方面,作为初创企业,凯威特斯缺少市场认证成功案例,另一方面,晶圆厂的许多要求是微观级的,部分问题只有正式上机才能发现,企业内部缺少测试条件。而客户对产品的要求非常高,包括涂层表面的洁净度、涂层厚度均匀性等指标都要达到一定的标准。为满足客户需求,凯威特斯的技术攻关团队历经三到四个周,经过几次调整和大量测试,才最终拿出实现用户所需的样品。此后又经过了三到四个月,才终于迎来SK海力士上机认证成功的喜讯。即便面临这些困难,凯威特斯的技术团队仍然通过不断与客户沟通,促成了等离子喷涂技术的前期测试,并顺利实现大批量导入。

  凭借这一次成功经验,凯威特斯成功获得了行业内的认可,也顺利收获了更多的订单。

  这次,它瞄准的是气溶胶沉积法(Aerosol Deposition Method,简称AD)。当前,仅日本TOTO公司采用该技术进行商业化生产。

  当前,国内缺乏能做AD技术的企业,从涂层原料到涂层工艺和喷涂设备都存在缺项。但从市场需求的角度看,更先进的工艺制程是大势所趋,而企业当前已经实现市场化的等离子喷涂和ARC电弧热喷涂难以满足对14nm以下更先进制程的半导体设备零部件的喷涂需求。研发AD技术,其实是在为服务更先进的制程工艺做准备。

  全球最尖端技术的攻克过程总伴随着艰难和曲折,而AD技术,从所需的涂层原料粉末、喷涂工艺到喷涂设备,还存在诸多问题没有解决。

  其中最突出的,是涂层粉末的送粉问题。涂层致密度更高是AD技术与前代技术相比最突出的优势。要实现更高的涂层致密度,首先就要在涂层原料上做调整。因此,AD技术所需的涂层原料颗粒度更小。相比于APS涂层微米级且具有流动性的颗粒,AD涂层使用的涂层颗粒直径已达到了纳米级,且不具备流动性。这带来的直接问题是,AD涂层颗粒更容易发生团聚效应堵塞出粉孔。

  其次是设备的问题。当前,能够很好的满足AD喷涂的设备只有部分高校在使用,面向的是实验需求,远远达不到覆盖半导体设备的标准。

  为了加快科研进度,凯威特斯选择了产学研合作的方式——通过与国内高校合作,学习相应的基础知识,将学校取得的研究成果应用于产线。这样一来,从企业的角度来说,借“他山之石”推动了研发进度;从学校的角度来说,也实现了科研成果的产线印证,得以推动科研成果实现产业化快速落地。

  目前,在AD技术方面,凯威特斯已经实现试片,能够在10x10厘米的试片上进行打样。量产化是凯威特斯下一步的工作重点。据悉,凯威特斯将逐步实现AD喷涂范围的扩大化,从试片到中型尺寸产品、更大体积产品或曲面产品,实现循序突破。

  “关键技术点都已经突破了,剩下的就是时间的问题。”朱文健说,“工艺问题的解决和改善,最终都是不断测试和优化的过程。”

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