반도체에서 석영은 어떤 용도로 사용되나요?

반도체 제조 분야에서는 실리콘 결정 성장부터 산화 확산, 에칭부터 세정까지 석영 구조 부품이 전체 공정에 관여합니다. 첨단 공정이 발전함에 따라 각 단계에서 금속 불순물 및 입자에 의한 오염에 대한 내성이 점점 낮아지고 있습니다.

그만큼합성 석영고순도, 비기포, 입자 없음, 높은 UV 투과율 등의 수치를 가지고 있습니다. 고급 제조 공정에서 전통적인 천연 석영 재료를 점차적으로 대체하여 수율을 크게 향상시키고 수명을 연장할 수 있습니다.

01 에칭 링

반응성이 높은 불소 및 염소 기반 가스를 포함하는 플라즈마 충격 하에서 재료는 매우 높은 화학적 불활성 및 내식성을 요구합니다. 동시에, 석영 재료는 에칭으로 인한 입자 오염을 방지하기 위해 매우 높은 순도를 가져야 합니다. 에칭 링은 소모성 부품입니다. 현재 대부분의 장비는 천연 석영을 사용합니다. 그러나 일부 고급 공정(2nm, 5nm 및 28nm 이하의 기타 공정)에서는 입자 및 금속 이온에 대한 엄격한 제어로 인해 이를 합성 석영 에칭 링으로 대체했습니다.

02 쿼츠돔

식각 및 박막증착(CVD 등) 장비의 반응챔버 상단에 설치되는 투명한 돔 형태의 관찰창입니다. 불순물이 공정 챔버를 오염시키는 것을 방지하기 위해 극도로 높은 순도가 필요할 뿐만 아니라 공정의 실시간 모니터링을 위해 감지 시스템의 광 신호가 통과할 수 있도록 특정 광학 특성도 필요합니다. 투과율이 매우 높고 순도가 높은 합성 석영은 DOME(확산 산화)에 널리 사용됩니다.

03 퍼니스 튜브

고온 산화/확산로에서는 웨이퍼를 담고 공정 반응을 수행하는 핵심 관형 용기 역할을 합니다. 매우 높은 내열성이 요구되므로 1200°C 이상의 온도에서 연화나 변형 없이 장기간 작동이 가능합니다. 천연 석영은 Al 함량이 높고 수산기 함량이 낮기 때문에 내열성이 높으며 노 튜브에 널리 사용됩니다. 그러나 첨단 공정으로 인해 챔버 내 금속 불순물 이온에 대한 제어가 점점 더 엄격해짐에 따라 내열성이 높은 합성 석영 재료가 점차 천연 석영로 튜브를 대체하고 있습니다.

04 탱크 청소

웨이퍼의 습식 세정을 위한 고순도, 고부식성 세정액(예: SC1, SC2, 불산, 황산 등)을 담는 데 사용됩니다. 석영 재료는 산 및 알칼리 부식에 대한 저항력이 뛰어납니다. 거의 모든 강산(불화수소산 및 뜨거운 인산 제외)의 부식에 저항할 수 있어 장기간 사용해도 탱크가 부식되지 않은 상태로 유지됩니다. 그러나 장기간 사용하면 석영 탱크의 금속 이온이 점차 방출되어 쉽게 오염될 수 있습니다. PPB 등급 합성 석영은 금속 불순물 이온 오염을 효과적으로 감소시키며 기포가 없기 때문에 부드럽고 조밀한 표면을 처리하는 데 더 적합하며 오염 물질 부착을 줄입니다.

05. UV 경화창

UV 경화 장비에 설치되어 UV 빛을 투과시키는 창 역할을 합니다. 모든 광학 재료 중에서 합성 석영은 심자외선(DUV)에서 자외선(UV) 대역(최저 185nm)에서 투과율이 가장 높습니다. 높은 강도와 ​​내방사선성 덕분에 장기간 UV 조사 시에도 성능이 저하되거나 변색되지 않습니다.

06. 첨단 패키징 캐리어

팬아웃(Fan-Out), 2.5D/3D IC 등의 고급 패키징 공정에서 합성 석영 캐리어 웨이퍼는 초박형 웨이퍼를 일시적으로 지지, 고정, 운반 및 처리하거나 웨이퍼를 재구성하기 위한 캐리어 플레이트로 사용할 수 있습니다. 합성 석영 소재를 가공하여 탁월한 평탄도와 강성을 얻을 수 있으며, 초박형 칩을 견고하게 지지하고 공정 정확도를 보장합니다.

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