聚焦碳化硅匀气盘，水导激光解决阵列微孔加工痛点

半导体刻蚀设备是芯片制造的关键装备，碳化硅匀气盘作为腔体内部关键零部件，承担着均匀输送工艺气体的功能，零部件品质直接影响晶圆刻蚀的均匀性与芯片良率。匀气盘表面密布大量阵列式微小通气孔，板材厚度大、微孔直径小，对孔位精度、孔壁垂直度、孔口边缘完整性、无亚表面损伤都提出严苛指标。传统加工手段很难同时兼顾效率与品质，中科煜宸水导激光加工技术，在碳化硅匀气盘微孔加工场景完成工艺验证，解决行业现实痛点。

碳化硅匀气盘多采用厚板碳化硅陶瓷基材，部分工件厚度达到 6mm，微孔孔径 0.5mm，属于典型大深径比微孔加工场景。每一片匀气盘的微孔数量可达数千至上万，阵列排布，要求每一个孔的出入口尺寸、孔壁状态保持高度一致性。如果孔口出现崩缺、孔壁存在再铸层、内部残留微裂纹，设备长期高温循环工况中，裂纹逐步扩张，会造成匀气盘提前损坏；孔口崩边、孔壁锥度过大，会改变气流形态，造成腔体内气体分布不均，引发晶圆刻蚀出现色差、线宽偏移等工艺异常。

传统机械钻孔加工碳化硅匀气盘，钻头持续和高硬度碳化硅摩擦，钻头损耗十分严重，批量生产状态下需要频繁更换刀具，拉高生产成本。机械钻头进刀、退刀的机械冲击力，很容易造成孔口崩边，同时在孔壁之下产生亚表面微裂纹，很多裂纹肉眼无法识别，但会埋下零件失效隐患。普通干式激光打孔，依靠高温烧蚀去除材料，加工厚板微孔时，入口与出口孔径差距大，孔锥度明显，孔口位置出现烧蚀、再铸层，需要后续研磨清洗，增加多道后处理工序，拉长生产周期。电火花加工受制于碳化硅陶瓷导电性，无法大规模用于匀气盘打孔，行业缺少理想加工方案。

水导激光加工方式，激光被约束在微细水射流内部向下传输，在较大距离范围之内都可以维持稳定加工效果，不用反复调整激光焦点，非常适配厚板碳化硅的深微孔加工。加工的同时高压水流持续冷却加工区域，抑制高温烧蚀现象，熔融产生的碳化硅碎屑会被水流即时带走，减少残渣附着在孔壁，降低再铸层生成概率；非接触加工不存在钻头挤压工件，减少孔口崩缺的产生。

依托自研水导激光设备，中科煜宸针对 6mm 厚度碳化硅板材开展 0.5mm 微孔工艺试验，设置 40W 切割功率，50mm/min 加工速度，单孔加工用时 3 分钟。金相截面、底面显微观测结果表明，加工完成的微孔出入口崩边控制在较低水平，孔壁整体完整，孔底尺寸稳定保持 0.5mm，锥度得到有效管控，没有出现大面积烧蚀再铸层，满足半导体匀气盘微孔使用指标。

从产业化落地角度来看，碳化硅匀气盘属于高价值零部件，报废成本高，提升一次加工良率是制造企业关键诉求。水导激光加工后的工件，可以减少研磨、抛光等后处理步骤，缩短工艺流程。同时整套装备与工艺实现国产化，企业可以就近开展工艺调试，不用受制于海外设备的交付周期与备件约束。

目前，匀气盘阵列微孔批量加工依旧还有待持续打磨，面对上万孔级别的高密度阵列，还需要优化运动控制、路径规划，进一步提升整体加工节拍。随着半导体设备国产化持续推进，碳化硅匀气盘市场需求稳步上涨，水导激光凭借低损伤微孔加工能力，有望成为碳化硅半导体零部件制造的重要工艺选项，助力刻蚀设备关键零部件本土配套能力提升。