1. 개요탄화규소 기판처리 기술
현재탄화규소 기판 가공 단계에는 외측 원 연삭, 절단, 모따기, 연마, 세척 등이 포함됩니다. 절단은 반도체 기판 가공에서 중요한 단계이며, 잉곳을 기판으로 변환하는 핵심 단계입니다. 현재 절단 공정은탄화규소 기판주로 와이어 절단이 사용됩니다. 현재 다중 와이어 슬러리 절단이 가장 우수한 와이어 절단 방식이지만, 절단 품질이 떨어지고 절단 손실이 크다는 문제가 여전히 존재합니다. 기판 크기가 커질수록 와이어 절단 손실이 증가하여 여러 가지 이점이 있습니다.탄화규소 기판제조업체는 비용 절감과 효율성 향상을 달성하기 위해 절단 과정에서 이러한 과정을 거칩니다.8인치 탄화규소 기질와이어 커팅으로 얻은 기판의 표면 형상이 불량하고, 휘어짐(WARP) 및 굽힘(BOW)과 같은 수치적 특성이 좋지 않습니다.
슬라이싱은 반도체 기판 제조의 핵심 공정입니다. 업계에서는 다이아몬드 와이어 커팅, 레이저 스트리핑 등 새로운 절단 방식을 끊임없이 연구하고 있으며, 특히 레이저 스트리핑 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 이 기술은 기술적 원리상 절단 손실을 줄이고 절단 효율을 향상시킵니다. 레이저 스트리핑 솔루션은 높은 수준의 자동화를 요구하며, 박막화 기술과의 병용이 필수적입니다. 이는 실리콘 카바이드 기판 가공의 미래 발전 방향과도 부합합니다. 기존 다이아몬드 와이어 커팅 방식의 슬라이싱 수율은 일반적으로 1.5~1.6배입니다. 레이저 스트리핑 기술을 도입하면 슬라이싱 수율을 약 2.0배까지 높일 수 있습니다(DISCO 장비 참조). 향후 레이저 스트리핑 기술이 더욱 성숙해짐에 따라 슬라이싱 수율은 더욱 향상될 수 있으며, 동시에 슬라이싱 효율 또한 크게 개선될 수 있습니다. 시장 조사에 따르면, 업계 선두 기업인 DISCO는 슬라이싱 작업에 약 10~15분밖에 소요하지 않아, 기존 다이아몬드 와이어 커팅 방식(슬라이싱당 60분 소요)보다 훨씬 효율적입니다.
탄화규소 기판의 전통적인 와이어 커팅 공정은 와이어 커팅-황삭-정삭-황삭-정삭 연마의 단계로 이루어집니다. 레이저 스트리핑 공정이 와이어 커팅을 대체한 후에는 박편 공정이 연마 공정을 대체하여 슬라이스 손실을 줄이고 가공 효율을 향상시킵니다. 탄화규소 기판의 절단, 연마 및 박편 공정은 레이저 표면 스캐닝-기판 스트리핑-잉곳 평탄화의 세 단계로 구성됩니다. 레이저 표면 스캐닝은 초고속 레이저 펄스를 사용하여 잉곳 표면을 가공하여 잉곳 내부에 개질층을 형성하는 단계입니다. 기판 스트리핑은 물리적 방법을 사용하여 개질층 위의 기판을 잉곳에서 분리하는 단계입니다. 잉곳 평탄화는 잉곳 표면의 개질층을 제거하여 잉곳 표면의 평탄도를 확보하는 단계입니다.
탄화규소 레이저 박리 공정
2. 레이저 박리 기술의 국제적 발전과 업계 참여 기업
레이저 스트리핑 공정은 해외 기업에서 먼저 도입되었습니다. 2016년 일본의 DISCO는 다양한 종류의 SiC 잉곳에 적용 가능한 새로운 레이저 슬라이싱 기술인 KABRA를 개발했는데, 이 기술은 레이저를 연속적으로 조사하여 분리층을 형성하고 특정 깊이에서 웨이퍼를 분리합니다. 2018년 11월, 인피니언 테크놀로지스는 웨이퍼 절단 스타트업인 실텍트라(Siltectra GmbH)를 1억 2,400만 유로에 인수했습니다. 실텍트라는 특허받은 레이저 기술을 사용하여 분할 범위를 정의하고, 특수 고분자 소재를 코팅하고, 시스템 냉각으로 인한 응력을 제어하고, 소재를 정밀하게 분할하고, 연마 및 세척하여 웨이퍼를 절단하는 콜드 스플릿(Cold Split) 공정을 개발했습니다.
최근 몇 년 동안 국내 기업들도 레이저 박리 장비 산업에 진출했는데, 주요 기업으로는 한스 레이저, 델롱 레이저, 웨스트 레이크 인스트루먼트, 유니버설 인텔리전스, 중국전자기술그룹공사, 중국과학원 반도체연구소 등이 있습니다. 이 중 상장 기업인 한스 레이저와 델롱 레이저는 오랫동안 사업 계획을 수립해 왔으며, 고객들로부터 제품 검증을 받고 있지만, 레이저 박리 장비는 여러 사업 라인 중 하나일 뿐입니다. 웨스트 레이크 인스트루먼트와 같은 신흥 기업들은 이미 정식으로 수주 및 출하를 시작했으며, 유니버설 인텔리전스, 중국전자기술그룹공사, 중국과학원 반도체연구소 등도 장비 개발 진행 상황을 발표했습니다.
3. 레이저 박리 기술 개발의 원동력과 시장 도입 속도
6인치 탄화규소 기판 가격 하락이 레이저 박리 기술 발전을 견인하고 있습니다. 현재 6인치 탄화규소 기판 가격은 개당 4,000위안 아래로 떨어져 일부 제조업체의 원가에 근접하고 있습니다. 레이저 박리 공정은 높은 수율과 수익성을 자랑하며, 이러한 요인들이 레이저 박리 기술의 보급률 증가를 촉진하고 있습니다.
8인치 탄화규소 기판의 박막화 추세가 레이저 박리 기술 개발을 촉진하고 있습니다. 현재 8인치 탄화규소 기판의 두께는 500μm이며, 350μm까지 얇아지는 추세입니다. 와이어 커팅 공정은 8인치 탄화규소 가공에 효과적이지 않고(기판 표면 품질 불량), BOW 및 WARP 값이 크게 저하됩니다. 따라서 레이저 박리 기술은 350μm 탄화규소 기판 가공에 필수적인 기술로 여겨지며, 이는 레이저 박리 기술의 보급률 증가를 견인하고 있습니다.
시장 전망: SiC 기판 레이저 박리 장비는 8인치 SiC 시장의 성장과 6인치 SiC 가격 인하의 수혜를 입을 것으로 예상됩니다. 현재 업계의 중요한 전환점이 다가오고 있으며, 향후 산업 발전 속도가 크게 가속화될 것입니다.
게시 시간: 2024년 7월 8일