광학 웨이퍼: 정밀 응용 분야를 위한 유리, 석영, 사파이어 비교

붕규산염 웨이퍼와 사파이어 웨이퍼는 동일한 100mm 직경과 1.0mm 두께를 공유할 수 있지만, 하나의 비용은 다른 것보다 훨씬 저렴하고 매우 다른 작업 조건에서 살아남습니다. 그 격차는 대부분의 웨이퍼 구매 실수가 일어나는 곳입니다. 실제로 올바른 광학 웨이퍼는 다음과 같은 세 가지 결정에 따라 결정됩니다. 즉, 투과율, 경도 및 열적 특성을 위한 재료를 선택합니다. 다운스트림 프로세스가 실제로 허용할 수 있는 평탄도 및 표면 품질 수치를 정의합니다. 선적 전에 이를 입증하는 검사 데이터가 필요합니다. 아래 섹션에서는 각 결정을 차례로 진행합니다.

광학 웨이퍼란 무엇입니까?

광학 웨이퍼는 광학 등급 재료(일반적으로 유리, 융합 석영 또는 단결정 사파이어)로 구성된 얇은 디스크로, 두께, 평탄도 및 표면 품질에 대한 엄격한 공차로 생산됩니다. 빔 경로에 직접 설치되는 완성된 광학 창과 달리 웨이퍼는 일반적으로 기판입니다. 즉, 다운스트림 처리 중에 코팅, 패턴화, 접착 또는 절단되는 시작 표면입니다.

표준 직경은 25.4mm(1인치)부터 300mm까지이며 두께는 일반적으로 0.5~1.1mm이지만 산업용 광학에서는 맞춤형 크기가 일반적입니다. 다섯 가지 매개변수는 사용 가능한 웨이퍼와 거부된 웨이퍼를 구분합니다.

• 총 두께 변화(TTV): 연마된 표면 전체에서 가장 두꺼운 지점과 가장 얇은 지점 간의 차이입니다.
• 보우 및 워프(Bow and Warp): 일반적으로 연삭 또는 래핑으로 인해 남겨진 잔류 응력으로 인해 발생하는 평면에서 웨이퍼 중간면의 편차입니다.
• 표면 품질: MIL-PRF-13830에 따라 40-20 또는 20-10과 같은 스크래치 굴착 등급으로 허용되는 긁힘 및 굴착을 제한합니다.
• 표면 거칠기: 연마된 웨이퍼는 일반적으로 Ra가 1nm 미만이고 양면 연마 스톡은 0.5nm 미만입니다.
• 가장자리 조건: 핸들링 및 다이싱 중 파손률을 높이는 모따기 형상 및 칩 한계.

유리, 석영 또는 사파이어: 웨이퍼 재료 선택

재료 선택은 다른 웨이퍼 결정보다 비용과 성능을 좌우합니다. 아래 표는 선택을 유도하는 속성 범위를 비교하고 각 재료가 그 자리를 차지하는 위치를 설명하는 설명 뒤의 참고 사항입니다.

가장 자주 비교되는 두 가지 옵션으로 선택 범위가 좁혀지면 일반적으로 가격보다는 UV 투과율과 열 안정성이 결정됩니다. 우리는 비교에서 해당 페어링을 자세히 다룹니다. 석영 대 유리 광학 웨이퍼 .

유리 웨이퍼: 접합 및 캐리어의 주력 제품

일반적으로 붕규산 유리 또는 이와 유사한 광학 유리인 유리 웨이퍼는 극도의 투과율이나 경도가 필요하지 않은 경우 가장 비용 효율적인 옵션입니다. 열팽창은 양극 결합을 위해 실리콘에 충분히 가깝기 때문에 MEMS 압력 센서 및 캡슐형 장치의 표준 기판이 됩니다. 또한 얇은 장치를 취급하는 동안 캐리어 웨이퍼 역할을 하고 패턴 광학 장치의 기본 기판 역할도 합니다. 한계는 현실입니다. 용융 석영보다 자외선 투과율이 약하고, 열 충격 저항이 낮으며, 반복된 취급 주기를 통해 표면이 더 쉽게 긁히게 됩니다.

MEMS, 센서 및 광학 기판용 유리 웨이퍼 붕규산 및 이와 유사한 유리 웨이퍼는 양극 결합을 위해 실리콘에 가까운 저렴한 비용, 투명성 및 열팽창을 제공합니다. 따라서 극도의 UV 투과율이나 경도가 필요하지 않은 MEMS 센서 기판, 캐리어 웨이퍼 및 패턴 광학 제품에 대해 검토할 가치가 있습니다. 제품보기 →

석영 웨이퍼: 낮은 팽창 및 원자외선 성능

용융 석영 웨이퍼는 대부분의 유리보다 한 단계 낮은 약 0.5ppm/K의 매우 낮은 열 팽창과 자외선 깊은 곳까지 강한 투과율을 제공합니다. 이러한 조합은 반도체 장비 내부의 포토마스크 블랭크, UV 광학 기판 및 프로세스 플레이트로서의 역할을 설명합니다. 한 가지 구매 함정에 주목할 필요가 있습니다. "석영"은 비정질 용융 석영 또는 압전 결정질 석영을 의미할 수 있으며 두 제품은 가격, 기계 가공성 및 응용 분야에서 크게 다릅니다. 견적을 요청하기 전에 프로세스에 실제로 필요한 것이 무엇인지 확인하십시오.

융합된 석영 Wafers with Low Expansion and UV Transmission 용융 석영 웨이퍼는 약 0.5ppm/K의 열팽창과 자외선 깊은 곳까지의 강력한 투과율을 결합합니다. 프로세스에 결정질 석영이 아닌 비정질이 필요한 경우 포토마스크 블랭크, UV 광학 및 반도체 장비 프로세스 플레이트에 대해 살펴볼 가치가 있습니다. 제품보기 →

사파이어 웨이퍼: 경도 및 가혹한 환경

단결정 사파이어는 웨이퍼당 비용이 더 많이 들고 유리나 석영보다 가공 속도가 훨씬 느리지만, 일반적인 광학 용도에서 9-Mohs 경도, 대략 150 nm ~ 5.5 μm의 스펙트럼 범위 및 높은 열 전도성을 결합한 제품은 없습니다. 이는 갈륨 질화물 LED 에피택시를 위한 기본 기판으로, 마모 또는 고온에 노출되는 중적외선 창 및 센서에 대한 표준 선택이며 자동차 광학 분야에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 사파이어의 특성은 결정학적 방향에 따라 달라지므로 C 평면, R 평면 또는 다른 평면에 관계없이 절단면을 도면에 명시적으로 명시해야 합니다.

LED 에피택시 및 열악한 광학 용도를 위한 사파이어 웨이퍼 단결정 사파이어는 9-Mohs 경도, 대략 150 nm ~ 5.5 μm의 투과율 및 높은 열 전도성을 제공합니다. 이 제품은 GaN LED 에피택시, 중적외선 창, 마모 또는 고온에 직면한 센서용으로 고려할 가치가 있으며, 결정면이 지정되어 있습니다. 제품보기 →

견적을 요청하기 전에 잠가야 할 사양

대부분의 웨이퍼 거부는 제조 실패가 아니라 명시되지 않은 사양으로 거슬러 올라갑니다. 견적 요청을 보내기 전에 아래 각 항목에 번호를 입력하세요.

1. 공차가 있는 직경 및 두께(예: "공칭 100mm"가 아닌 직경 100mm ±0.1mm 및 두께 1.0mm ±0.05mm).
2. 응용 분야에 맞는 평탄도 제한: 리소그래피 기판은 투명 구멍 전체에 걸쳐 몇 미크론 미만의 총 두께 변화가 필요할 수 있지만 일반적인 광학 사용에서는 더 느슨한 값을 허용합니다.
3. 긁힌 자국으로 표현되는 표면 품질은 일반적으로 일반 용도의 경우 40-20이고 산란광이 중요한 경우 20-10입니다.
4. 웨이퍼가 광학 경로를 공급하거나 정밀 척킹 작업을 수행할 때 두 표면 모두 중요하므로 단면 또는 양면 연마 형식입니다.
5. 사파이어의 결정 방향 또는 결정질 석영의 컷 유형은 가정이 아닌 그림에 표시됩니다.
6. 각 로트에 간섭계 평탄도 맵과 적합성 인증서가 필요한지 여부를 포함한 청소, 포장 및 문서화 요구 사항.

생산 과정에서 평탄도를 달성하고 검증하는 방법

웨이퍼의 평탄도는 고정된 순서를 통해 구축됩니다. 즉, 블랭크 톱질, 거의 최종 두께까지 연삭, 표면 아래 손상을 제거하기 위한 래핑, 그런 다음 단면 또는 양면을 연마하여 표면을 사양에 맞게 만듭니다. 각 단계는 이전 단계에서 남겨진 손상을 제거해야 하며, 한 단계를 서두르면 최종 검사 시 긁힘이나 잔류 응력이 나타납니다.

확인은 처리만큼 중요합니다. TTV, 활 및 뒤틀림은 일반적으로 비접촉 광학 스캐닝으로 측정되는 반면, 표면 형상은 지정된 파장에서 간섭계로 확인됩니다. 조건이 붙지 않은 "λ/10 flat"과 같이 조리개와 파장 없이 인용된 평탄도 수치는 타사의 수치와 비교할 수 없으므로 둘 다 도면에 기재합니다.

광학 웨이퍼가 사용되는 곳

웨이퍼 기반 광학은 반도체 제조보다 훨씬 더 많은 산업에 사용됩니다.

• 반도체 생산: 포토마스크 기판, 검사 광학 장치, 얇은 장치 취급용 캐리어 웨이퍼.
• 이미징 시스템의 광학 센서: 웨이퍼 수준 처리를 통해 표면 품질이 일관된 센서 창, 필터 및 마이크로렌즈 기판을 일괄 생산합니다.
• MEMS 장치: 실리콘에 양극으로 결합된 유리 웨이퍼는 압력 센서, 마이크 및 공진기를 형성합니다.
• 자외선 및 적외선 시스템: 융합 석영은 원자외선 리소그래피 및 분광학을 제공하고 사파이어는 중간 IR 창 및 고온 감지를 덮습니다.
• 자동차 및 LiDAR: 진동 및 온도 변동을 견뎌야 하는 방출기 및 수신기 광학 장치용으로 치수가 안정적이고 단단한 기판입니다.

일반적인 조달 위험과 이를 방지하는 방법

웨이퍼 소싱에 있어서 가장 큰 문제는 네 가지 문제입니다.

• 모호한 평탄도 콜아웃. 모든 평탄도 수치에는 조리개, 파장, 측정 방법이 도면에 적혀 있어야 합니다.
• 재료 라벨링이 잘못되었습니다. "석영"이 융합된 비정질 물질인지 결정질 스톡인지, 그리고 "유리" 웨이퍼가 붕규산염, 알루미노규산염 또는 기타 조성인지 확인하세요. 각각의 팽창과 투과율이 다르기 때문입니다.
• 접착된 어셈블리의 열팽창 불일치. 실리콘에 접착된 유리 웨이퍼는 확장 호환성을 위해 선택해야 합니다. 또는 열 순환 중 접착 균열이 발생합니다.
• 검사 데이터가 누락되었습니다. 간섭계 맵이나 적합성 인증서가 없으면 표면 문제는 거부된 웨이퍼의 비용이 가장 많이 드는 다운스트림 처리 후에만 나타납니다.

광학 웨이퍼 제조업체와 협력

공급업체를 평가하는 구매자에게는 세 가지 웨이퍼 재료 모두에 대한 검증된 처리, 입증된 평탄도 제어 기능, 인정된 표준에 따라 감사된 품질 시스템 등 짧은 체크리스트가 필요합니다. Changzhou Haolilai Photo-Electricity Scientific and Technical Co., Ltd.(HLL)는 1998년부터 창저우 국가첨단기술지구의 35,000제곱미터 규모 시설에서 정밀 광학 부품을 제조해 왔으며 300명 이상의 직원을 고용하고 20개국 이상으로 수출하고 있습니다. 이 회사는 자동차 공급망 작업을 지원하는 ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 및 IATF 16949 인증을 보유하고 있으며 맞춤형 웨이퍼 및 기판 프로젝트를 지원하는 지방 정밀 광학 엔지니어링 센터를 운영하고 있습니다.

웨이퍼 요구 사항은 반도체, 자동차 및 레이저 응용 분야마다 크게 다르므로 정확한 가격을 책정하는 가장 빠른 방법은 위에 나열된 사양이 포함된 도면입니다. HLL의 엔지니어링 팀은 맞춤형 요구 사항을 검토하고 맞춤형 광학 솔루션을 제공하며 견적이나 기술 질문에 대한 요청은 다음을 통해 보낼 수 있습니다. 연락처 페이지 .

짧은 버전: 광학적 및 열적 특성에 따라 재료를 선택하고 수치와 측정 조건으로 평탄도와 표면 품질을 지정하고 배송 시 검사 데이터를 요구합니다. 해당 순서를 따르는 구매자는 웨이퍼 소싱에서 가장 비용이 많이 드는 실패 모드를 피하고 더 적은 반복 주기로 견적에서 적격 부품으로 이동합니다.