반도체 세라믹 부품의 소결 공정

반도체 장치에는 에칭 기계, 포토리소그래피 기계, 이온 주입 기계와 같은 반도체 장비의 사용이 필요합니다. 이러한 반도체 장치 내부에는 수많은 세라믹 부품이 사용됩니다. 세라믹 소재는 내열성, 내식성, 고정밀도, 고강도 등 우수한 특성을 갖고 있어 반도체 장비에 사용하기에 매우 적합합니다. 많은 세라믹 부품은 반도체 공정의 핵심 부품으로 웨이퍼와 직접 접촉합니다. 웨이퍼 표면 온도를 정밀하게 제어하고 급속 가열 또는 냉각을 달성할 수 있습니다.

반도체 세라믹 부품 속하다 고급 도자기일반적으로 알루미나(Al2O₃), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si₃N₄), 이트리아(Y2O₃) 등 고순도 초미세 무기재료로 만들어진다. 반도체 세라믹 부품의 유형은 다음과 같습니다. 반도체 로봇 팔, 세라믹 노즐, 세라믹 창, 세라믹 캐비티 커버, 다공성 세라믹 진공 흡입 컵 및 기타.

반도체 세라믹 부품의 준비 공정에는 주로 분말 준비, 분말 성형, 고온 소결, 정밀 가공, 품질 검사 및 표면 처리가 포함됩니다.

소결 공정과 관련하여 일부 세라믹 부품은 탈지 후 소결을 거치는 반면, 다른 부품에서는 탈지와 소결이 동시에 수행됩니다. 일반적으로 탈지 온도는 소결 온도보다 낮고 1000°C를 초과하지 않습니다. 고온 소결 방법에는 주로 무압 소결, 진공 소결 및 대기 소결이 포함됩니다. 소결은 세라믹을 성형체에서 조밀한 구조로 변형시킵니다.

주요 소결 공정은 다음과 같습니다.

1. 무압력 소결
   무압력 소결은 추가 압력을 가하지 않고 대기압 하에서 재료를 소결하는 공정을 의미합니다. 이는 가장 일반적으로 사용되는 소결 방법으로, 일반적으로 산소 분위기 또는 특수 가스 분위기에서 수행됩니다. 무압력 소결 중에 형성된 성형체는 외부 압력을 받지 않으며, 정상 대기압 하에서 분말 입자가 응집되어 결정 결합을 형성합니다.

2. 진공 소결
   진공 소결은 진공 환경에서 세라믹 성형체를 소결하는 공정입니다. 물리적, 화학적 작용을 통해 생소체는 조밀하고 단단한 소결체로 변형됩니다. 산화물 세라믹 본체의 기공은 주로 소결 중에 빠져나가는 물, 수소, 산소로 채워져 있습니다. 그러나 일산화탄소, 이산화탄소, 특히 질소와 같은 가스는 기공을 통해 빠져나가기가 어려워 최종 제품의 밀도가 감소합니다. 진공 소결은 모든 가스를 배출시켜 제품의 밀도를 향상시킵니다.

3. 분위기 소결
   무압력 소결로 소결이 어려운 세라믹의 경우 대기 소결이 일반적으로 사용됩니다. 이 방법에서는 특정 가스를 용광로에 도입하여 세라믹 부품을 소결하는 데 필요한 분위기를 조성합니다. 재질에 따라 산소, 수소, 질소, 아르곤 등 다양한 분위기를 사용할 수 있습니다.

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