연마 분말은 반도체 연마에 필수적인 소재로, 원하는 표면 마감과 매끄러움을 얻는 데 핵심적인 역할을 합니다. 특수 연마 입자를 사용하여 반도체 웨이퍼의 미세한 물질층을 효과적으로 제거하여 높은 정밀도를 보장하고 결함을 최소화합니다. 이 공정은 반도체 소자의 성능과 신뢰성 향상에 필수적이며, 현대 전자 제품 제조에 필수적인 요소입니다. 현재 가장 널리 사용되는 연마 분말은 SiO₂, CeO₂, Al₂O₃입니다.
세륨 산화물, 왕 연마분
세륨은 란타넘족의 두 번째 원소이며, 지구상에서 25번째로 풍부한 원소로, 구리와 거의 비슷한 수준입니다.
자연 상태에서 산화세륨(CeO2)은 가장 흔하고 안정적인 산화세륨입니다. 산화세륨은 일반적으로 Fm3m의 공간군을 갖는 입방정계 형석 결정 구조를 나타냅니다. Ce의 원자가 전자층 구조는 4f15d16s2이며, 최외각 전자와 최내각 전자 사이의 에너지 차이는 매우 작습니다. 따라서 산화세륨은 3가와 4가의 두 가지 원자가 상태를 갖습니다. 외부 환경의 영향으로 Ce3+와 Ce4+는 서로 전환될 수 있으며, 산소 결손이 형성되고 사라집니다. 이러한 특성으로 인해 산화세륨은 강한 반응성을 보입니다. 산화세륨 연마재는 가공물 표면에 쉽게 제거 가능한 화학적 치형을 생성하여 우수한 연마 성능을 얻을 수 있습니다.
산화세륨광택제의 왕
란타넘족 원소의 두 번째 원소이자 지구상에서 25번째로 풍부한 원소인 세륨은 구리만큼 풍부합니다. 자연에서 세륨은 일반적으로 산화세륨(CeO2)으로 존재하며, 이는 세륨 산화물 중 가장 안정하고 흔한 형태입니다. 산화세륨은 공간군 Fm3m을 갖는 입방정계 형석 결정 구조를 가지고 있습니다. 세륨의 전자 배치는 4f15d16s2이며, 최외각 전자와 최내각 전자 사이의 에너지 차이가 작습니다. 결과적으로 산화세륨은 Ce3+와 Ce4+의 두 가지 원자가 상태로 존재합니다. 외부 영향에 의해 Ce3+와 Ce4+는 상호 전환될 수 있으며, 산소 결손이 형성되었다가 사라집니다. 이러한 특성으로 인해 산화세륨은 강한 반응성을 보입니다.
세륨산화물 연마재는 작업물 표면에 쉽게 제거 가능한 화학적 톱니를 형성하여 우수한 연마 성능을 보장합니다.
의 장점 세륨 산화물 연마제로서
강력한 산화력: 산화세륨의 4가 세륨은 강력한 산화 효과를 가지고 있습니다. 이는 연마재와의 강력한 화학적 상호작용에 기여합니다.
적합한 경도: 산화세륨은 실리콘 웨이퍼보다 약간 부드럽습니다. 매끄럽고 깨끗한 표면을 얻는 동시에 심각한 기계적 손상을 방지합니다.
높은 연마 속도 및 효율성: 다른 연마재에 비해 연마 속도가 3~4배 빠릅니다.
우수한 결정 형태 및 활동성: 산화세륨은 결정 구조와 균일성이 우수합니다. 재료 사용량이 적고 수명이 깁니다.
깨끗하고 환경 친화적입니다. 세륨산화물 연마 슬러리는 깨끗하고, 오염이 없으며, 취급하기 쉽습니다.
가장 흔히 사용되는 이산화규소
나노-SiO2는 뛰어난 안정성, 내열성, 그리고 현탁성으로 인해 화학기계연마 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 나노-SiO2는 형태에 따라 구형과 비구형으로 구분됩니다.
구형 나노 SiO2 연마 분말
구형 나노 SiO2 연마 분말은 반도체 기판 웨이퍼의 주요 연마재입니다. CMP(Chemical Mechanical Planarization) 후, 구형 나노 SiO2로 연마된 웨이퍼의 표면 거칠기는 비구형 나노 SiO2 연마재로 연마된 웨이퍼보다 현저히 우수합니다. 그러나 기존 구형 나노 SiO2 연마재의 CMP 속도는 더 이상 현재의 가공 요구를 충족하지 못합니다. 따라서 구형 연마재의 성능 향상이 시급합니다. 현재 국내외적으로 주요 트렌드는 메조기공을 도입하거나 도핑을 통해 연마재를 개질하는 것입니다. 연마 속도를 높이고 웨이퍼 연마의 가공 효율을 높이기 위해서입니다.
비구형 나노 SiO2 연마제
비구형 나노 SiO2 연마 분말은 불규칙한 모양을 가지고 있어 비표면적이 더 넓습니다. 이는 구형 연마재에 비해 연마 속도가 더 빠릅니다. 현재 꽃잎, 아령형, 타원형, 막대형, 고치형, 기둥형 등 불규칙한 모양의 연마재가 성공적으로 합성되었습니다. 그러나 비구형 연마재는 일반적으로 날카로운 모서리와 모서리를 가지고 있어 CMP 공정 중 웨이퍼 표면에 스크래치가 발생하기 쉽습니다. 이는 웨이퍼 표면 거칠기를 증가시키고 평탄도를 저하시킵니다.
전반적으로 SiO2는 안정성과 분산성이 우수하며 금속 양이온 오염을 유발하지 않습니다. 경도는 원소 실리콘에 가깝고, 기판 소재에 최소한의 긁힘이나 마모만 발생시킵니다. 이러한 특성으로 인해 SiO2 연마제는 연질 금속, 실리콘 및 기타 소재의 연마에 적합합니다. 따라서 SiO2는 현재 연마 슬러리에 가장 널리 사용되는 연마제입니다.
알루미나, 고효율
알루미나(Al₂O₃)는 여러 결정 형태로 존재하며, 10가지 이상의 유형이 알려져 있습니다. 가장 흔한 유형은 α, β, γ상입니다. 이 중 α-Al₂O₃는 강옥 구조를 가진 백색 결정으로, 종종 능면체형입니다. 비표면적이 작고 구조가 치밀하며 반응성이 낮아 고온에서 매우 안정적입니다. 또한, 이 상은 우수한 기계적 및 전기적 특성을 제공합니다. 화학 기계적 연마(CMP)에서 알루미나 연마 분말은 높은 경도, 안정성, 내수성 및 내산성을 고려하여 일반적으로 선택되며, α-Al₂O₃가 가장 선호됩니다.
알루미나 입자의 모양과 크기는 CMP 연마 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 고순도 서브미크론 구형 알루미나 분말을 CMP 슬러리의 연마재로 사용하면 높은 연마 속도, 빠른 연마 속도, 그리고 연마된 표면의 미세 스크래치 발생 최소화를 통해 탁월한 평활도를 얻을 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 광학 소자, 석영 크리스털, 반도체 단결정의 정밀 연마에 이상적입니다. 따라서 서브미크론 구형 알루미나 제조는 최근 뜨거운 연구 주제가 되고 있습니다.
결론
알루미나, 산화세륨, 이산화규소는 각각 장단점을 가지고 있습니다. 이 세 가지가 가장 널리 사용되는 연마재입니다. 또한, 탄화규소와 같은 3세대 반도체의 등장으로 다이아몬드와 같은 초경 연마재가 널리 주목을 받고 있으며, 업계에서 가장 널리 사용되는 연마재 중 하나로 빠르게 자리 잡고 있습니다.
에픽 파우더
EPIC Powder는 알루미나, 산화세륨, 이산화규소와 같은 연마재의 고유한 요구 사항을 충족하는 고급 분말 가공 솔루션을 제공합니다. 당사의 최첨단 연삭 장비는 다음과 같습니다. 볼밀, 제트 밀및 공기 분급기를 통해 이러한 연마재가 최적의 입자 크기, 균일성 및 성능을 달성하도록 보장합니다. 기존 연마재부터 다이아몬드와 같은 새로운 초경 연마재까지, EPIC Powder의 장비는 연마 공정의 효율성과 품질을 향상시켜 반도체 제조와 같은 산업의 증가하는 수요를 충족합니다. 당사는 전문성과 혁신적인 장비를 통해 최고 수준의 정밀성과 신뢰성을 충족하는 탁월한 파우더 처리 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
