세라믹 정전기 척: 이 "스턱 넥" 반도체 부품은 어떻게 생산됩니까?

PC+ 인터넷 시대부터 모바일+소셜미디어 시대, 그리고 미래 AI+ 빅데이터 시대까지, 시스템 수요의 증가, 다양화 추세에 부응하기 위해 웨이퍼 레벨 패키징 기술은 끊임없이 첨단화 방향으로 돌파하고 있습니다. -밀도, 초박형, 초소형 및 고성능, 동시에 초박형 디바이스 웨이퍼의 클램핑 문제도 새로운 요구와 과제를 제시했습니다.

전통적인 웨이퍼 클램핑 방법에는 기계적 클램핑, 파라핀 결합 및 전통적인 기계 산업에서 자주 사용되는 기타 방법이 포함되며, 이는 웨이퍼에 손상을 일으키기 쉽고 웨이퍼를 휘게 하고 웨이퍼를 오염시키기 쉽기 때문에 환경에 큰 영향을 미칩니다. 처리 정확도. 이후 다공성 세라믹을 이용한 진공척이 점차 개발되었다. 진공 척은 실리콘과 세라믹 표면을 사용하여 부압을 형성하고 웨이퍼를 흡수하기 때문에 웨이퍼의 국부적 변형을 일으키고 평탄도에 영향을 미치기 쉽기 때문에 최근에는 안정적이고 균일한 흡착력으로 오염되지 않습니다. 웨이퍼 세라믹 정전척의 온도를 효과적으로 제어할 수 있어 점차 초박형 웨이퍼를 위한 이상적인 클램핑 도구가 되었습니다.

정전척은 어떻게 작동하나요? 일반적으로 세라믹 정전척은 주로 유전체 흡착층, 전극층, 베이스층으로 구성되어 있으며, 이들은 표면에서 내부로 적층된 구조로 되어 있으며, 유전체 흡착층이 표면에 위치하여 효율적인 흡착이 가능하다. 전극층은 중앙에 위치하여 양전압 또는 음전압을 가하여 정전기장을 형성하며, 베이스층은 지지 및 고정 역할을 합니다. 또한, 정전 흡착기는 전극 기둥, 가스 채널, 결합 재료 및 기타 보조 구조에 내장될 수 있으며, 여기서 가스는 작업 중에 열 전달을 위한 가스 순환 흐름을 통해 He 가스로 전달되어 안정화될 수 있습니다. 웨이퍼의 온도.

유전체 흡착층이 도핑된 유전체인지 여부에 따라 정전척은 쿨롱급과 회전식 핫백(JR)급으로 나눌 수 있으며, 순수 유전체(고임피던스 세라믹 재료)로 만든 흡입컵은 쿨롱급, 흡입컵은 도핑된 유전체(예: 도핑된 산화티타늄(TO2) 및 기타 물질은 반도체에 속함)로 만들어진 회전식 로터리 핫백(JR) 클래스입니다. 둘의 흡착 원리는 매우 다릅니다. 둘 다 DC 전원 공급 장치를 사용하고 전극층에 정전기장이 형성되어 유전체층의 표면이 웨이퍼 표면 전하의 반대 극성을 가진 전하를 생성합니다. , 웨이퍼 흡착. 그러나 유전체는 일정한 전도성을 갖고 있기 때문에 분극전하 외에 자유전하의 많은 부분이 존재하므로 JR형 흡착컵의 흡입력은 쿨롱형 흡착컵보다 크고, 작은 전압에서도 흡착이 가능하지만 탈착 단계에서는 JR형 흡착컵 표면의 자유 전하로 인해 고전압 DC 전원 공급 장치를 끄는 것 외에도 일반적으로 역전하를 사용해야 합니다. 칩이 탈착되기 전에 잔류 전하를 강제로 제거하는 정전압으로 인해 제어의 어려움과 복잡성이 어느 정도 증가합니다.

정전척은 어떻게 생산되나요?

01 소재선택

금속 재료와 비교하여 세라믹 재료는 내마모성이 있을 뿐만 아니라 칩 오염의 위험을 피할 뿐만 아니라 전기 절연에도 고유한 이점이 있으므로 정전척 기술은 주로 알루미나 세라믹 또는 질화알루미늄 세라믹을 주재료로 기반으로 합니다. 일반적으로 일반 실리콘 웨이퍼 가공의 경우 고순도 산화알루미늄을 재료로 사용하면 요구 사항을 충족할 수 있지만 탄화규소 웨이퍼 가공의 경우 질화알루미늄 정전 척을 사용해야 합니다.

질화알루미늄 열전도도(이론적으로 최대 320W/(m·K)), 전극 재료와 열팽창 계수 일치, 절연 및 관련 기계적 특성이 알루미나보다 우수하며 플라즈마 할로겐 진공 환경에서 지속적인 작동이 가능합니다. , 가장 까다로운 반도체 및 마이크로일렉트로닉스 공정 환경을 견딜 뿐만 아니라 체적 저항률을 제어함으로써 보다 안정적이고 충분한 흡착력과 향상된 온도 제어를 제공하여 주요 개발인 알루미나 세라믹의 정전 척을 점진적으로 대체할 것으로 예상됩니다. 향후 정전척의 방향은. 그러나 준비 과정에서 질화알루미늄의 융점이 높기 때문에 원자 자기 확산 계수가 작기 때문에 순수 AlN 세라믹은 소결 치밀화가 어렵고 종종 더 높은 요구 사항뿐만 아니라 최대 1800℃ 이상의 소결 온도가 필요합니다. 소결 장비의 경우 소결 성능을 향상시키기 위해 적절한 소결 공정, 분위기 및 소결 첨가제를 선택해야 하며 공정이 더욱 복잡합니다.

02 생산 루트

정전 척은 세라믹 디스크에 적어도 하나의 전극이 내장되어 있으므로 전극 물질과 세라믹 물질의 일회성 소성을 달성하기 위해 일반적으로 캐스팅을 포함한 다층 세라믹 동시 소성 기술로 제조됩니다. , 슬라이싱, 스크린 인쇄, 라미네이션, 핫 프레싱, 소결 및 기타 공정.

① 캐스팅 슬라이싱 : 쿨롱형 정전척의 유전체층에 도핑 전도성 물질이 없으며, 세라믹 분말, 용제, 분산제, 결합제, 가소제, 소결 첨가제 및 기타 성분을 혼합하여 안정적인 슬러리를 제조할 수 있으며, 세라믹 특정 두께의 녹색을 주조기에서 스크레이퍼로 코팅, 건조 및 슬라이스할 수 있습니다. JR 유형 정전척은 필요한 기능 범위에 맞게 JR 층 저항에 특정 저항 조절제(도전성 재료)를 추가한 다음 주조 성형을 녹색으로 준비해야 합니다.

② 스크린 인쇄 : 스크린 인쇄는 주로 전극층 준비에 사용됩니다. 인쇄 과정에서 전도성 페이스트를 먼저 스크린 판의 한쪽 끝에 부은 다음 스크린 프린터 스크레이퍼의 작용에 따라 전도성 페이스트가 스크린 판의 메쉬를 통해 베이스에 증착됩니다. 스크린판 전체를 긁어내고 은 페이스트가 스크린 구멍에 채워지는지 확인하면 인쇄 공정이 완료됩니다.

③ 합지열간압착 : 원타일을 필요한 순서(베이스층, 전극층, 유전층)와 한번에 층수에 따라 적층한 후, 다층의 원타일을 특정 온도에서 서로 연결하는 방식 그리고 필요한 완전한 그린을 형성하기 위한 압력입니다. 라미네이팅 과정에서 생성된 압력은 전체 그린 표면에 고르게 분산되어 압력 후 전체 그린이 고르게 수축되도록 해야 합니다.

④ 동시소성 : 최종적으로 완성된 그린빌렛을 소결로에 넣어 통합소결한다. 이 공정에서는 소결 공정의 평탄도 및 수축 제어를 보장하기 위해 적절한 상승 및 냉각 곡선을 공식화하는 것이 필요합니다. 일본 NGK의 소결 공정에서 분말 소결의 수축률은 약 10%로 제어할 수 있는 반면, 대부분의 국내 제조업체의 수축률은 여전히 ​​20% 이상인 것으로 파악됩니다.

현재 전 세계 반도체 웨이퍼 정전척 시장은 SHINKO(Shinko Electric), TOTO, NGK, Kyocera 등과 같은 일본 기업이 독점하고 있습니다. 중국 정전척 산업의 발전 시간은 상대적으로 짧으며 여전히 성장 단계에 있습니다. 첫 단계. 현재는 더 높은 순도, 더 높은 성능의 원료 세라믹 분말 및 더 효율적이고 안정적인 생산 공정을 더욱 개발해야 할 필요성 외에도 다양한 특정 응용 시나리오의 요구 사항을 고려하여 구조 설계를 최적화해야 합니다. 베어러 웨이퍼 사양의 증가와 온도 균일성 제어에 대한 요구 증가.

Fountyl Technologies PTE Ltd는 반도체 제조 산업에 주력하고 있으며 주요 제품은 다음과 같습니다: 핀 척, 다공성 세라믹 척, 세라믹 엔드 이펙터, 세라믹 사각 빔, 세라믹 스핀들, 연락 및 협상 환영!