Was ist ein Ätzgerät?
Ätzgeräte sind Geräte, die für das Ätzverfahren verwendet werden, das ein Herstellungsverfahren für Halbleiter und andere Produkte ist.
Der Begriff Ätzen bezieht sich auf eine Technologie zur Bearbeitung durch Schneiden oder Auflösen der zu bearbeitenden Oberfläche. Ätzgeräte führen Ätzvorgänge an dünnen Schichten usw. durch, die auf Halbleiterscheiben gebildet werden, und sind für die Herstellung von elektronischen Geräten wie CPUs unerlässlich.
Da die elektronischen Geräte in den letzten Jahren immer anspruchsvoller geworden sind, erfordert das Ätzen eine immer feinere Bearbeitung. Der Prozess ist auch komplexer geworden, und häufig werden mehrere Ausrüstungen zum Ätzen für die Herstellung eines einzigen elektronischen Bauteils verwendet.
Anwendungen von Ätzgeräten
Ätzgeräte sind für die Herstellung elektronischer Geräte unverzichtbar. Zu den spezifischen Anwendungen gehören:
- Integrierte Schaltkreise wie z. B. CPUs für PCs
- Gedruckte Leiterplatten
- Flüssigkristall-Anzeigetafeln
- Plasma-Anzeigetafeln
Bei ihrer Herstellung wird die Fotolithografie eingesetzt. Die Fotolithografie ist eine Technik zur Bearbeitung der Oberfläche eines Objekts durch Belichtung mit Licht aus einem darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Material; das Ätzen ist ein Verfahren der Fotolithografie.
Beim Ätzen wird die Oxidschicht auf dem Wafer mit Resist beschichtet, wobei die unbeschichteten Bereiche zurückbleiben, während die unbeschichteten Bereiche abgeschält werden. Es entstehen Unebenheiten und ein Muster.
Funktionsweise von Ätzgeräten
Ätzgeräte können in zwei Arten unterteilt werden: Nassätzung und Trockenätzung.
1. Nassätzung
Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Oxidschichten mit sauren oder alkalischen Chemikalien aufgelöst werden. Es kann eine große Anzahl von Blechen auf einmal verarbeitet werden und die Qualität der Produktion ist stabil.
Die chemische Lösung ist relativ kostengünstig, so dass sie zu geringen Kosten hergestellt werden kann. Da das Ätzen jedoch in einer Richtung erfolgt, ist eine vertikale Verarbeitung nicht möglich. 1 µm ist die Grenze.
2. Trockenätzung
Trockenes Ätzen ist ein Ätzverfahren, bei dem keine Chemikalien verwendet werden. Das Plasmaätzen ist das am weitesten verbreitete Trockenätzverfahren. Bei diesem Verfahren wird Gas unter Vakuum mit Hochspannung plasmageätzt.
Es gibt zwei Arten der Plasmaisierung, die dielektrische Kopplung und die Mikrowellenplasmabehandlung, die beide mit einer Hochfrequenzstromversorgung arbeiten. Bei dieser Methode wird das erzeugte Plasma verwendet, um die Oberfläche des Objekts abzukratzen, und sie ist teurer als das Nassätzen. Es ist jedoch möglich, feine Rillen von 100 nm bis 1000 nm zu bearbeiten.
Andere Arten des Plasmaätzens sind das Ionenätzen durch Ionenstoß und das Gasätzen mit Gasen. Beide erfordern eine Vakuumausrüstung.
Weitere Informationen zu Ätzgeräten
1. Markt und Marktanteil der Ätzgeräte
Der weltweite Elektronikmarkt expandiert weiter, und die Halbleiterindustrie, die ihn unterstützt, wird immer wichtiger. Der Weltmarkt für Halbleiter wächst, trotz Rezessionen wie dem Lehman-Schock.
In den letzten Jahren wurde die Entwicklung von Technologien zur weiteren Miniaturisierung von Speichermedien mit 3D-Struktur vorangetrieben. Die Ausrüstung zum Ätzen gewinnt daher als Kerntechnologie für 3D immer mehr an Bedeutung.
Die Marktgröße des Verbrauchs von Ausrüstung zum Ätzen lag 2018 bei 138,93 Milliarden USD. Die Anteile nach Verbrauchsregionen sind Südkorea (28%), China (19%), Japan (19%), Taiwan (14%) und die USA (10%). Darüber hinaus ist der Marktanteil nach Nationalität der Anbieter im Jahr 2018 die USA (64 %) und Japan (32 %); im Jahr 2018 ist der Markt von Unternehmen aus den USA und Japan oligopolisiert.
2. Trockenätzgeräte und der 3D-NAND-Markt
Das Trockenätzen ist eine der Technologien für die Mikrofertigung, und je nach dem zu bearbeitenden Material gibt es viele Arten von Anlagen. Es gibt jedoch hauptsächlich Anlagen für Halbleiter und Metalle, z. B. für Silizium- und Metallverbindungen, die den Hauptanteil ausmachen. Anlagen für das Trockenätzen von Isolierfolien machen einen großen Teil der normalen Halbleiteranlagen aus.
Seit 2015 ist der Markt für Trockenätzgeräte der größte Markt für Halbleiterfertigungsanlagen und hat die Größe des Marktes für Belichtungsanlagen, der bisher der größte Markt für Halbleiterfertigungsanlagen war, übertroffen; im Jahr 2017 belief sich die Größe des Marktes für Ausrüstung zum Ätzen auf 10,7 Milliarden USD.
Das rasche Wachstum des Marktes für Trockenätzanlagen ist auf die dreidimensionale Struktur von Speichern zurückzuführen. Mit fortschreitender Miniaturisierung nimmt der Trockenätzprozess zu, was zur Entwicklung dreidimensionaler Strukturen für Flash-Speicher führt.
Um die Zellen von 3D-NAND-Flash-Speichern zu bilden, sind verschiedene Prozesse erforderlich. Insbesondere die Verarbeitung tiefer Kanalbohrungen ist schwierig und erfordert einen langen Ätzprozess. In Halbleiterspeicherfabriken ist die Anzahl der pro Stunde verarbeiteten Teile wichtig. Daher wird die Verarbeitungskapazität durch die Erhöhung der Anzahl der installierten Trockenätzsysteme sichergestellt.