세라믹 웨이퍼 히터 AlN 알루미나 발열체
반도체 제조에서 웨이퍼는 박막 증착, 에칭 등 다양한 공정을 거쳐야 합니다. 이러한 공정에서 웨이퍼는 특정 온도로 가열되어야 하는데, 온도 균일성이 제품 수율에 매우 중요한 영향을 미치기 때문에 온도에 대한 요구 사항이 엄격하며, 가열 부품은 필수적입니다.
세라믹 히터이 부품들은 공정 챔버에 직접 장착되며 웨이퍼와 직접 접촉합니다. 웨이퍼를 지지할 뿐만 아니라 웨이퍼가 안정적이고 균일한 공정 온도를 유지하도록 해줍니다. 따라서 반도체 박막 증착 장비의 핵심 부품입니다!
세라믹 히터는 웨이퍼를 지지하는 세라믹 베이스와 웨이퍼 뒷면을 지지하는 원통형 지지체로 구성됩니다. 가열을 위한 저항 소자(가열층) 외에도 세라믹 베이스 내부 또는 표면에 무선 주파수 전극(RF층)이 있습니다. 빠른 가열 및 냉각을 위해서는 세라믹 베이스의 두께가 얇아야 하지만, 너무 얇으면 강성이 저하될 수 있습니다.
세라믹 히터의 지지대는 일반적으로 베이스와 유사한 열팽창 계수를 가진 세라믹 재질로 제작됩니다. 히터는 플라즈마 및 부식성 화학 가스의 영향으로부터 단자와 전선을 보호하기 위해 샤프트 접합부 하단의 독특한 구조를 채택합니다. 지지대에는 히터의 균일한 온도 유지를 위해 열전달 가스 유입 및 배출 파이프가 설치되어 있습니다. 베이스와 지지대는 접착층으로 화학적으로 접합됩니다.
세라믹 히터는 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 산화알루미늄(Al2O3) 등의 세라믹으로 제작할 수 있습니다. 그중에서도 AlN은 세라믹 히터에 가장 적합한 소재입니다. VET Energy의 AlN 세라믹은 다른 소재에 비해 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
(1) 우수한 열전도성;
(2) 반도체 실리콘 재료에 맞는 열팽창 계수,
(3) 우수한 기계적 특성, 탁월한 내마모성 및 종합적인 기계적 특성은 산화베릴륨보다 우수하고 산화알루미늄과 동등합니다.
(4) 우수한 종합 전기적 특성, 우수한 전기 절연 및 낮은 유전 손실,
(5) 무독성 및 환경친화적.
세라믹 재료 데이터시트
| 목 | 95% 알루미나 | 99% 알루미나 | 지르코니아 | 탄화규소 | 규소N잇라이드 | 알류미늄N잇라이드 |
| 색상 | 하얀색 | 연한 노란색 | 하얀색 | 검은색 | 검은색 | 회색 |
| 밀도 (g/cm³) | 3.7g/cm3 | 3.9g/cm3 | 6.02g/cm3 | 3.2g/cm3 | 3.25g/cm3 | 3.2g/cm3 |
| 수분 흡수 | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% |
| 경도(HV) | 23.7 | 23.7 | 16.5 | 33 | 20 | - |
| 굽힘 강도(MPa) | 300MPa | 400MPa | 1100MPa | 450MPa | 800MPa | 310MPa |
| 압축 강도(MPa) | 2500MPa | 2800MPa | 3600MPa | 2000MPa | 2600MPa | - |
| 영률(탄성 계수) | 300GPa | 300GPa | 320GPa | 450GPa | 290GPa | 310~350GPa |
| 푸아송 비 | 0.23 | 0.23 | 0.25 | 0.14 | 0.24 | 0.24 |
| 열전도율 | 20W/m°C | 32W/m°C | 3W/m°C | 50W/m°C | 25W/m°C | 150W/m°C |
| 절연 강도 | 14KV/mm | 14KV/mm | 14KV/mm | 14KV/mm | 14KV/mm | 14KV/mm |
| 체적 저항(25℃) | >1014Ω·cm | >1014Ω·cm | >1014Ω·cm | >105Ω·cm | >1014Ω·cm | >1014Ω·cm |
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