1. 개요실리콘 카바이드 기판처리 기술
현재실리콘 카바이드 기판 가공 단계에는 외경 연삭, 슬라이싱, 모따기, 연삭, 연마, 세척 등이 포함됩니다. 슬라이싱은 반도체 기판 가공에서 중요한 단계이며, 잉곳을 기판으로 변환하는 핵심 단계입니다. 현재,실리콘 카바이드 기판주로 와이어 절단입니다. 다중 와이어 슬러리 절단은 현재 가장 우수한 와이어 절단 방법이지만, 절단 품질이 낮고 절단 손실이 크다는 문제가 여전히 있습니다. 와이어 절단 손실은 기판 크기가 커질수록 증가하여 절단 효율을 저하시킵니다.실리콘 카바이드 기판제조업체는 비용 절감과 효율성 향상을 달성하기 위해 노력하고 있습니다. 절단 과정에서8인치 실리콘 카바이드 기질와이어 절단으로 얻은 기판의 표면 형상이 불량하고, WARP, BOW 등의 수치적 특성이 좋지 않다.
슬라이싱은 반도체 기판 제조의 핵심 단계입니다. 업계는 다이아몬드 와이어 절단 및 레이저 스트리핑과 같은 새로운 절단 방법을 끊임없이 시도하고 있습니다. 최근 레이저 스트리핑 기술이 큰 주목을 받고 있습니다. 이 기술의 도입은 기술적 원리를 통해 절단 손실을 줄이고 절단 효율을 향상시킵니다. 레이저 스트리핑 솔루션은 자동화 수준에 대한 높은 요구 사항을 가지고 있으며, 이를 위해서는 박막화 기술이 필수적입니다. 이는 실리콘 카바이드 기판 가공의 미래 발전 방향과도 부합합니다. 기존 모르타르 와이어 절단의 슬라이스 수율은 일반적으로 1.5~1.6입니다. 레이저 스트리핑 기술을 도입하면 슬라이스 수율을 약 2.0까지 높일 수 있습니다(Disco 장비 참조). 향후 레이저 스트리핑 기술의 발전에 따라 슬라이스 수율은 더욱 향상될 수 있으며, 동시에 레이저 스트리핑은 슬라이싱 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 시장 조사에 따르면, 업계 선두 기업인 DISCO는 슬라이스를 약 10~15분 만에 절단하는데, 이는 현재 모르타르 와이어 절단에 소요되는 60분보다 훨씬 효율적입니다.
실리콘 카바이드 기판의 기존 와이어 절단 공정 단계는 와이어 절단 - 거친 연삭 - 미세 연삭 - 거친 연마 및 미세 연마입니다. 레이저 스트리핑 공정으로 와이어 절단을 대체한 후, 연삭 공정을 박화 공정으로 대체하여 슬라이스 손실을 줄이고 가공 효율을 향상시킵니다. 실리콘 카바이드 기판의 절단, 연삭 및 연마에 사용되는 레이저 스트리핑 공정은 세 단계로 나뉩니다. 레이저 표면 스캐닝 - 기판 스트리핑 - 잉곳 평탄화: 레이저 표면 스캐닝은 초고속 레이저 펄스를 사용하여 잉곳 표면을 가공하여 잉곳 내부에 개질층을 형성합니다. 기판 스트리핑은 개질층 위의 기판을 물리적인 방법으로 잉곳에서 분리합니다. 잉곳 평탄화는 잉곳 표면의 개질층을 제거하여 잉곳 표면의 평탄도를 보장합니다.
실리콘 카바이드 레이저 스트리핑 공정
2. 레이저 스트리핑 기술의 국제적 진전 및 업계 참여 기업
레이저 스트리핑 공정은 해외 기업에서 먼저 도입했습니다. 2016년 일본 DISCO는 새로운 레이저 슬라이싱 기술인 KABRA를 개발했습니다. 이 기술은 잉곳에 레이저를 연속 조사하여 분리층을 형성하고 특정 깊이에서 웨이퍼를 분리하는 방식으로, 다양한 종류의 SiC 잉곳에 사용할 수 있습니다. 2018년 11월, Infineon Technologies는 웨이퍼 절단 스타트업인 Siltectra GmbH를 1억 2,400만 유로에 인수했습니다. Siltectra는 특허받은 레이저 기술을 사용하여 절단 범위를 정의하고, 특수 폴리머 재료를 코팅하고, 시스템 냉각 유도 응력을 제어하고, 재료를 정확하게 절단하고, 연삭 및 세정하여 웨이퍼 절단을 달성하는 Cold Split 공정을 개발했습니다.
최근 몇 년 동안 일부 국내 기업들도 레이저 스트리핑 장비 산업에 진출했습니다. 주요 기업으로는 한스 레이저(Han's Laser), 더룽 레이저(Delong Laser), 서호 인스트루먼트(West Lake Instrument), 유니버설 인텔리전스(Universal Intelligence), 중국 전자 과기 그룹(China Electronics Technology Group Corporation), 중국 과학원 반도체 연구소(Institute of Semiconductor of the Chinese Academy of Sciences) 등이 있습니다. 그중 한스 레이저와 더룽 레이저는 오랫동안 레이아웃을 해왔으며, 고객들의 제품 검증을 받고 있지만, 회사는 다양한 제품군을 보유하고 있으며 레이저 스트리핑 장비는 그중 일부에 불과합니다. 서호 인스트루먼트 등 유망 기업의 제품은 정식 주문 출하를 달성했으며, 유니버설 인텔리전스(Universal Intelligence), 중국 전자 과기 그룹 2(China Electronics Technology Group Corporation 2), 중국 과학원 반도체 연구소 등도 장비 진행 상황을 발표했습니다.
3. 레이저 스트리핑 기술 발전의 원동력 및 시장 도입의 리듬
6인치 실리콘 카바이드 기판 가격 하락은 레이저 스트리핑 기술의 발전을 촉진합니다. 현재 6인치 실리콘 카바이드 기판 가격은 개당 4,000위안 아래로 떨어져 일부 제조업체의 원가에 근접하고 있습니다. 레이저 스트리핑 공정은 높은 수율과 높은 수익성을 자랑하며, 이는 레이저 스트리핑 기술 보급률 증가를 촉진하고 있습니다.
8인치 실리콘 카바이드 기판의 박막화는 레이저 스트리핑 기술의 발전을 촉진합니다. 8인치 실리콘 카바이드 기판의 두께는 현재 500um이며, 350um까지 확대될 예정입니다. 와이어 절단 공정은 8인치 실리콘 카바이드 가공에 효과적이지 않으며(기판 표면이 좋지 않음), BOW와 WARP 값이 크게 저하되었습니다. 레이저 스트리핑은 350um 실리콘 카바이드 기판 가공에 필수적인 가공 기술로 여겨지며, 이는 레이저 스트리핑 기술의 보급률을 높이는 원동력이 되고 있습니다.
시장 전망: SiC 기판 레이저 스트리핑 장비는 8인치 SiC의 확장과 6인치 SiC의 비용 절감으로 수혜를 입을 것으로 예상됩니다. 현재 산업의 중요한 시점이 다가오고 있으며, 산업 발전은 크게 가속화될 것입니다.
게시 시간: 2024년 7월 8일