石墨部件

產品概述

高純度石墨元件在半導體製造流程中佔據著至關重要的地位。它們是用高純度石墨原料加工而成的精密機械坯料。

這種石墨含碳量不低於99.99%，並具備一系列全面的功能特性。它具有高機械強度和高密度，同時還具有優異的耐高溫和抗氧化性能。該材料具有穩定的導熱性和導電性、良好的抗熱衝擊性、固有的自潤滑性、卓越的耐腐蝕性，並且非常適合精密加工。

在半導體產業中，用這種材料製成的部件出現在一系列關鍵應用中——尤其是在單晶生長爐的熱區部件和外延設備中。

本公司採用等靜壓製程生產晶粒尺寸控制在50微米以下的細晶高純度石墨，該產品具有優異的微觀結構均勻性和表面品質。產品純度可達99.999%以上，並可依客戶要求提供碳化鉭或碳化矽塗層處理，有效延長使用壽命，降低顆粒污染風險。

產品詳情

a)產品特點和優勢

超高純度與低污染風險

我們的高純度石墨零件採用等靜壓成型的細晶石墨材料製成。經高溫提純後，純度可達99.999%以上（5N），滿足半導體前端製程對超潔淨環境的要求。石墨作為一種低原子序數材料，具有極強的抗離子和等離子體轟擊能力，不會釋放金屬離子污染半導體製程環境。每批產品均經過嚴格的雜質檢測，確保關鍵金屬雜質（如Fe、Cu、Na、K等）的含量控制在ppb級。

優異的高溫性能

石墨在極端熱條件下仍能維持穩定的物理和化學性質。它能在2000°C以上的溫度下穩定運作，尤其是在真空或惰性氣體環境中。

低熱膨脹係數和良好的導熱性使其具有強烈的抗熱衝擊能力。

石墨部件被用作單晶生長爐的加熱器、坩堝和其他高溫區部件，能夠承受反覆的熱循環而不開裂或變形。這種卓越的耐久性延長了設備的維護週期，並為最終用戶帶來了實際的操作優勢。

精密加工能力

本公司配備了先進的數控精密加工設備，加工精度可達±0.01mm，能夠對複雜幾何形狀進行高精度加工。細晶粒等靜壓石墨的均勻微觀結構確保了表面光滑度和尺寸穩定性，使其適用於對尺寸精度要求極高的應用，例如離子注入機屏蔽罩、蝕刻設備襯墊和MOCVD支撐盤。

塗層技術提升性能

針對嚴苛的製程環境，我們提供碳化鉭 (TaC) 和碳化矽 (SiC) 塗層石墨零件。碳化鉭塗層具有高熔點，同時兼具優異的抗熱衝擊和抗等離子侵蝕性能。它們在高溫鹵素環境下能夠可靠地防止腐蝕，並顯著延長石墨零件的使用壽命。此外，此塗層極低的金屬析出量可確保晶圓免受污染。

透過化學氣相沉積法在石墨表面沉積碳化矽塗層，形成緻密的保護層。此塗層可增強基材的耐磨性、耐化學腐蝕性和抗氧化性。

降低整體擁有成本 (TCO)

憑藉卓越的材料性能和精密的加工工藝，我們的石墨零件擁有更長的使用壽命和更穩定的製程性能。透過減少更換頻率和最大限度地降低顆粒污染造成的產量損失，我們幫助客戶有效降低整體營運成本。

可客製化解決方案

除了標準規格的石墨部件外，我們還可根據客戶的製程要求提供全方位客製化服務，包括尺寸、形狀、塗層類型和厚度的客製化。我們提供從材料選擇建議、圖紙設計到成品交付的一站式技術支援。

b) 產品參數

產品名稱：高純度石墨零件；

原料：等靜壓細粒高純度石墨；

材料純度：大於99.999%，灰分含量：不超過百萬分之十；材料密度：不低於1.78至1.85克/立方公分。粒度控制在50微米以下。抗彎強度不低於40-60兆帕，抗壓強度不低於70-90兆帕。電阻率約10-15微歐姆/米。室溫下導熱係數約為100-130瓦/米/開爾文。從室溫到600攝氏度的熱膨脹係數約為4.5×10⁻⁶/開爾文。產品在真空或惰性氣氛下的最高工作溫度可達攝氏2000度以上。加工精度可達±0.01毫米。表面粗糙度可依客戶要求控制在3.2微米以下。

塗層類型可提供碳化鉭塗層或碳化矽塗層，塗層厚度可依製程要求客製化。

應用領域/場景

單晶生長爐熱系統：石墨部件廣泛應用於單晶矽生長爐中，包括用於支撐多晶矽原料的石墨坩堝、作為熱場加熱元件的石墨加熱器、用於隔熱的石墨隔熱罩以及用於連接加熱電源的石墨電極。這些部件需要在高溫真空環境下長時間運行，因此對材料的耐高溫性能和純度要求極高。

外延設備：在晶圓外延生長過程中，石墨基板支撐晶圓並均勻導熱，而石墨噴嘴則輸送反應氣體。塗覆碳化矽的石墨基板具有優異的耐腐蝕性和穩定的熱性能。這些特性有助於獲得更均勻的外延層厚度和更高的晶體品質。

蝕刻設備

在等離子蝕刻過程中，石墨襯裡可保護腔室內壁，減少聚合物的積聚並減緩腔室腐蝕。石墨聚焦環可調節等離子體分佈，確保蝕刻效果的一致性。由於石墨具有良好的等離子體耐受性，因此被廣泛應用於各種蝕刻腔室零件。

離子注入機

在離子注入應用中，石墨屏蔽層可捕捉雜散離子束，避免製程腔室內部受到污染。石墨電極用於產生和引導離子束。石墨的低濺鍍率和低金屬污染特性使其成為離子注入機內部組件的理想選擇。有機金屬化學氣相沉積設備：在化合物半導體外延生長中，碳化矽塗層石墨支撐墊用於支撐基板並實現均勻加熱，這要求極高的溫度均勻性和表面潔淨度。我們的碳化矽塗層石墨支撐墊能夠滿足氮化鎵和碳化矽等第三代半導體材料外延生長的製程要求。

常見問題解答

Q：高純度石墨部件能達到怎樣的純度等級？

答：我們的高純度石墨零件經過高溫純化後，純度達到99.999%以上，灰分含量控制在百萬分之十以下。鐵、銅、鈉、鉀等關鍵金屬雜質含量控制在十億分之一水平，完全滿足半導體前端製程的高潔淨度要求。

Q：石墨部件在使用過程中為什麼會氧化？如何避免這種情況？

答：石墨在高於400-500°C的溫度下暴露於空氣中時開始氧化。隨著時間的推移，氧化會導致材料損失，並使部件性能逐漸下降。

為最大限度降低此風險，建議在真空環境或氬氣、氮氣等惰性氣體環境下使用石墨零件。如果必須使用非惰性氣體，則塗層石墨零件（特別是碳化矽或碳化鉭塗層零件）是更可靠的選擇。這些塗層能夠有效阻隔氧氣，顯著提高抗氧化性能。

Q：碳化鉭塗層和碳化矽塗層有什麼不同？客戶該如何選擇合適的塗層？

答：碳化鉭塗層具有更高的熔點和更強的抗等離子腐蝕能力。它們在極端工作條件下表現最佳，尤其是在高溫富鹵素環境中。

採用化學氣相沉積法沉積碳化矽塗層，形成緻密的保護膜，在耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性方面表現平衡。

塗層的選擇應根據實際製程要求而定。當工作介質中含有高腐蝕性氯氣、氟氣及類似氣體時，優選碳化鉭塗層。如果耐磨性和抗氧化性是主要考慮因素，則碳化矽塗層是更具成本效益的解決方案。

Q：石墨零件的使用壽命是多久？

答：石墨零件的使用壽命受多種因素影響，包括工作溫度、大氣條件、製程頻率以及是否塗覆保護塗層。在正常使用和維護條件下，單晶爐石墨熱區零件的使用壽命通常為六至十二個月。塗覆碳化矽或碳化鉭的石墨零件具有更好的耐腐蝕性和抗氧化性，其使用壽命可延長至十八至二十四個月甚至更長。

Q：非標石墨零件可以客製化嗎？

答：是的。我們公司提供全面的客製化服務。客戶可以提供圖紙或樣品，我們將根據特定的工藝要求選擇材料、設計塗層方案並進行精密加工。無論是特定尺寸、複雜形狀或特殊塗層要求，我們都能滿足您的客製化需求。我們建議您提前與我們的技術團隊溝通，以便獲得最佳解決方案。

Q：如何清潔和保養石墨部件？

答：石墨零件的清洗應在潔淨環境下進行。常用的清洗方法包括：以高純度氮氣吹掃表面以去除顆粒物；用異丙醇或無水乙醇擦拭表面；對於更嚴重的污染，可採用超音波清洗後進行高溫真空烘烤。清洗後，避免用手直接接觸石墨零件表面；建議操作時配戴潔淨手套。對於塗層石墨零件，清洗過程中應避免使用強酸、強鹼或硬毛刷，以免損壞塗層。