최근 몇 년 동안 국가 정책 조정에 힘입어 반도체 산업은 급속도로 발전했으며 산업 규모도 크게 확대되었습니다. 이와 동시에 반도체 제조 장비는 지속적으로 더욱 정밀하고 복잡해지는 방향으로 진화해 왔습니다.
세라믹은 높은 경도, 높은 탄성률, 우수한 내마모성, 높은 절연성, 강한 내식성 및 낮은 열팽창률과 같은 장점 덕분에 실리콘 웨이퍼 연마기, 열처리 장비(예: 에피택시, 산화 및 확산 시스템), 리소그래피 장비, 증착 장비, 반도체 에칭 장비 및 이온 주입기 등과 같은 반도체 장비의 부품으로 사용될 수 있습니다. 따라서 정밀 세라믹 부품의 연구 개발 및 생산은 반도체 산업의 발전에 직접적인 영향을 미치며, 이러한 부품의 제조 기술에 대한 요구 사항은 점점 더 엄격해지고 있습니다.
반도체 장비에서 산업용 세라믹 부품은 차지하는 위치와 중요성 때문에 반도체 분야의 산업화를 위해서는 다음과 같은 세 가지 측면에서 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다.
산업용 세라믹 소재 성능:이 소재는 기계적 특성, 열, 유전, 내산성 및 내알칼리성, 플라즈마 부식성 등 반도체 장비에 필요한 종합적인 성능 요구 사항을 충족해야 합니다.
단단하고, 부서지기 쉽고, 가공하기 어려운 재료의 정밀 가공: 산업용 세라믹 소재세라믹은 단단하고 부서지기 쉬우며 가공하기 어려운 재료에 속합니다. 반도체 장비는 부품에 높은 정밀도를 요구하며, 가공은 반도체 장비에 세라믹 부품을 적용하는 데 있어 항상 병목 현상 중 하나였습니다.
가공된 신제품의 표면 처리:반도체 장비에 사용되는 세라믹 부품은 일반적으로 웨이퍼를 단단히 감싸고, 일부는 웨이퍼와 직접 접촉하기 때문에 표면의 금속 이온 및 입자 제어가 매우 엄격합니다. 따라서 가공 후 표면 처리는 반도체 장비에 세라믹 부품을 적용하는 데 있어 핵심 기술 중 하나입니다.
반도체 세라믹에는 산화알루미늄, 질화규소, 탄화규소 등이 포함됩니다. 반도체 장비에서 정밀 세라믹의 비중은 약 16%에 달합니다.반도체에 사용되는 산업용 세라믹 소재는 종류가 다양하며, 각각 고유한 특성과 적용 분야를 가지고 있습니다. 다음은 일반적인 산업용 세라믹 소재, 그 특징 및 적용 분야입니다.
특징:
높은 경도와 뛰어난 내마모성.
우수한 절연 성능.
고온 저항성(녹는점 약 2050℃).
우수한 화학적 안정성과 내식성.
지원 분야:
웨이퍼 보트
절연 부품.
화학 기계적 평탄화(CMP) 패드
캡슐화 기판
2. 질화알루미늄(알엔)
특징:
높은 열전도율(약 170~200 W/m·K).
낮은 열팽창 계수(실리콘과 유사).
뛰어난 전기 절연성.
고온 저항성 및 열충격 저항성.
지원 분야:
반도체 패키지 기판
방열판 및 열 방출기
고출력 전자 기기
박막 증착 장비용 히터
3. 탄화규소(SiC)
특징:
매우 높은 경도(모스 경도 9.2).
탁월한 고온 저항성(녹는점 약 2700°C).
높은 열전도율(약 120~200 W/m·K).
내식성 및 내마모성.
지원 분야:
에칭 장비의 구성 요소
고온 히터
반도체 웨이퍼 보트
고출력 전자 장치용 기판
4. 질화규소(시₃N₄)
특징:
높은 강도와 높은 인성.
고온 저항성(녹는점 약 1900℃).
뛰어난 열충격 저항성.
내식성 및 내마모성.
지원 분야:
고온 구조 부품
반도체 제조 장비의 캐리어
열 관리 소재
고신뢰성 포장재
이러한 산업용 세라믹 소재는 반도체 제조에서 핵심적인 역할을 하며, 높은 정밀도, 높은 신뢰성 및 고성능에 대한 요구 사항을 충족하고 반도체 기술 발전을 주도합니다.
