氧化鋁陶瓷晶圓托盤的制造工藝涉及多個關鍵環節,其精度和性能直接影響半導體制造的效率與良品率。以下是主要制造工藝的概述:
一、粉體制備
高純度原料選擇:
采用高純氧化鋁(Al?O?含量≥99%),甚至99.99%的超純粉體,以確保材料的絕緣性、耐腐蝕性和熱穩定性。
通過超細粉碎技術將粉體粒度控制在1μm以下,并確保粒徑分布均勻,避免燒結后出現缺陷。
添加劑與混合:
根據成型工藝需求,需添加粘結劑(如熱塑性塑膠或樹脂,占比10-30%)、可塑劑等,通過加熱混合(150-200℃)形成均勻的復合粉料。
二、成型方法
干壓成型:
適用于簡單形狀的托盤,通過模具加壓使粉體成型,成本低但復雜度有限。
等靜壓成型(冷/熱):
冷等靜壓通過均勻施壓實現復雜形狀的高密度坯體;熱等靜壓則結合高溫高壓,進一步提升坯體致密度,適合高精度部件。
注射成型:
利用粘結劑體系將粉體注入模具,適合復雜結構(如多孔真空吸盤),但需后續脫脂處理。
流延成型:
用于制造薄壁或層狀結構,通過漿料流延成型后疊加層壓,控制厚度精度。
其他先進工藝:
凝膠注模、壓濾成型等技術可進一步改善坯體均勻性,適應特殊需求。
三、燒成技術
燒結目的:
通過高溫(通常1650-1990℃)處理,使粉體顆粒結合成致密陶瓷體,排除有機物和氣孔,提升機械強度與耐磨性。
氣氛控制:
需在嚴格控制的氣氛(如氮氣或真空)下燒結,避免雜質污染或氧化。
四、精加工與表面處理
研磨與拋光:
燒結后需進行多道磨削工序,從粗磨到細磨逐步提升表面平整度,最終使用<1μm的Al?O?微粉或金剛石膏拋光,達到鏡面級光潔度。
激光加工或超聲波研磨可用于復雜曲面的精密修整。
表面處理:
部分托盤需鍍膜或涂層處理,如陽極氧化鋁層,以增強耐刻蝕性或防靜電性能。
五、特殊工藝補充
多孔結構制備:
針對真空吸盤類托盤,需通過造孔劑或直接凝固注模技術形成內部連通孔隙,實現吸附功能3。
靜電吸盤改性:
摻入導電物質(如金屬粉末)調節電阻率,使其具備靜電吸附能力,同時保持高熱導率。
總的來說,氧化鋁陶瓷晶圓托盤的制造工藝融合了材料科學、精密加工與半導體級潔凈控制,每一步均需嚴格匹配產品性能需求。未來隨著半導體技術的迭代,工藝將進一步向高精度、高自動化方向發展。


