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반도체 공정에 적용되는 Semicorex Ceramic

● 2026-05-27 ● - ● 나에게 메시지를 남겨주세요

기술의 발전으로 휴대폰, 컴퓨터, 전기차, 로봇 등 스마트 제품이 사람들의 삶에 자리잡았습니다. 이러한 제품에는 다수의 반도체 칩이 포함되어 있으며, 칩 제조에는 에칭기, 리소그래피 기계, 이온 주입기 등의 반도체 장비가 필요합니다. 반도체 장치를 열어보면 대부분의 부품이 세라믹 부품이라는 것을 알 수 있습니다. 세라믹 부품은 내열성, 내식성, 고정밀도, 고강도 등 우수한 특성을 갖고 있어 반도체 장비에 사용하기에 매우 적합합니다. 반도체 제조 공정의 핵심 부품인 세라믹 부품은 대부분 웨이퍼와 직접 접촉해 웨이퍼 표면 온도의 고정밀 제어와 급속 가열·냉각이 가능하다.

반도체 세라믹 부품은 첨단 세라믹에 속하며, 관련 세라믹 재료로는 일반적으로 알루미나, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화규소, 산화이트륨 등이 있습니다. 세라믹 제품 성형 방법에는 일반적으로 건식 프레싱, 테이프 캐스팅, 사출 성형, 열간 등압 프레싱, 냉간 등압 프레싱, 슬립 캐스팅, 압출 성형, 열간 다이 캐스팅, 젤 캐스팅 및 직접 응고 캐스팅이 포함됩니다.

1. 건식 프레싱

건식 프레싱은 반도체 부품을 제조하는 일반적인 공정입니다. 이 공정에는 주로 적절한 입자 크기 분포를 가진 과립 분말을 금형 캐비티에 붓고 압력 헤드로 압력을 가하는 작업이 포함됩니다. 압력 헤드는 금형 캐비티 내에서 이동하여 분말 입자에 압력을 전달하고 압축하여 궁극적으로 특정 모양과 강도를 가진 세라믹 블랭크를 형성합니다.

2. 캐스팅

주조란 단일 공정으로 수십 마이크로미터에서 밀리미터 두께의 세라믹 블랭크를 생산할 수 있는 습식 성형 기술이다. 점도와 분산력이 좋은 세라믹 슬러리가 주조기의 슬러리 홈에서 기판 위로 흘러갑니다. 슬러리가 퍼지고 표면 장력에 의해 상부 표면이 매끄러운 블랭크가 형성됩니다. 블랭크는 기판과 함께 건조실로 보내집니다. 용매가 증발한 후 유기 바인더가 세라믹 입자 사이에 네트워크를 형성하여 일정한 강도와 유연성을 지닌 블랭크를 만듭니다. 건조된 블랭크는 기판에서 벗겨낸 후 나중에 사용하기 위해 말아올립니다. 절단, 스탬핑, 피어싱 등의 추가 가공과 소성 과정을 거쳐 제품 제조 공정이 완성됩니다.

3. 사출 성형

사출 성형은 세라믹 부품 제조를 위한 새로운 기술입니다. 생산 공정은 주로 사출 재료 준비, 사출 성형, 탈지 및 소결의 4단계로 구성됩니다. 복잡한 형상과 특별한 요구 사항을 가진 소형 세라믹 부품을 제조하는 데 일반적으로 사용됩니다.

4. 등방성 프레싱

등방압 프레싱에는 열간 등방압 프레싱과 냉등방압 프레싱이 포함됩니다. 등방압 프레싱은 모든 방향에서 압력을 전달하여 시트 재료의 치밀화를 보장합니다.

1) 열간 등압성형 공정

이 방법은 고온 및 고압에서 원자 확산을 향상시켜 세라믹의 기공을 결정립 경계 또는 가공물 표면으로 이동시켜 다공성을 줄이거 나 제거합니다. 열간 등방압 프레싱은 벽이 얇은 프리스트레스 권선 장치를 사용하여 균일하고 빠른 냉각이 가능하며 자연 냉각에 비해 생산 효율성이 크게 향상됩니다.

2) 냉간 등압성형 공정

상온 또는 약간 높은 온도(<93℃)에서 세라믹이나 금속분말에 100~600MPa의 힘을 가하여 '생지체'를 얻은 후 최종 강도까지 소결하는 방법입니다.

5. 슬립 캐스팅

슬립 캐스팅은 대규모 세라믹 생산에 일반적으로 사용되는 성형 방법입니다. 고형분 함량이 높고 유동성이 좋은 슬러리를 다공성 석고 주형에 주입하는 작업입니다. 다공성 주형의 모세관 흡입으로 인해 주형 내벽에 의해 슬러리에서 물이 흡인되어 주형 벽을 따라 응고된 생소지를 형성합니다. 그린 바디가 특정 강도에 도달하면 탈형할 수 있습니다.

6. 압출성형

압출 성형에는 세라믹 분말, 점토 또는 유기 바인더와 물을 혼합하고 반복적으로 반죽하고 진공 탈기하고 숙성하여 압출된 성형체에 우수한 가소성과 균일성을 부여하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 압출 스크류 또는 플런저의 작용에 따라 압출기 노즐의 다이를 통해 압출되어 원하는 제품 모양을 얻습니다.

7. 핫 프레스 캐스팅

열간 프레스 주조는 주로 파라핀 왁스가 가열되면 녹고 냉각되면 굳어지는 성질을 활용합니다. 세라믹 분말과 뜨거운 파라핀 왁스를 균일하게 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 형성합니다. 특정 압력 하에서 슬러리를 금형에 주입하여 성형체를 형성합니다. 냉각 및 응고 후, 성형체를 탈형하여 제거합니다. 그런 다음 성형체를 다듬고 고온에서 탈랍한 다음 최종적으로 소결하여 완제품을 생산합니다.

8. 젤 캐스팅

겔 캐스팅에는 유기물을 함유한 용액에 세라믹 분말을 분산시켜 고고형 현탁액을 제조하는 과정이 포함됩니다. 그런 다음 이 현탁액을 특정 모양의 금형에 주입합니다. 특정 촉매 및 온도 조건에서 유기 단량체는 중합되어 겔을 형성하고 현장에서 현탁액을 고형화하고 건조시켜 강도가 높은 녹색 몸체를 생성합니다.