반도체 제조 장치 부품의 특징이나 종류 및 타 부품과의 차이 해설

반도체 제조 장치 부품의 특징이나 종류 및 타 부품과의 차이 해설

생활가전이나 스마트폰 등 폭넓은 제품에 사용되는 반도체는 

우리 생활에 없어서는 안 될 존재입니다.

그러한 반도체를 제조하는 장치에는 실로 다양한 부품이 사용되고 있습니다.

이 기사에서는, 반도체 제조 장치에 사용되는 부품의 종류나 특징을 알기 쉽게 해설합니다.

일반 장치 부품과의 차이도 알기 쉽게 정리하고 있으므로, 꼭 참고해 주세요.

 

 

 

반도체 제조장치 부품 수요 높아지는 배경

서두에서도 말씀드렸다시피 반도체는 우리 생활에 밀접하게 관련되어 있습니다.

PC나 에어컨, 밥솥 등 전자 부품에 의해 가동되는 제품에는 반도체가 필요 불가결합니다.

또, 반도체는 교통·통신등의 사회 인프라에도 다용되고 있기 때문에, 

사회의 스마트화가 진행될 때 마다 수요가 높아지고 있습니다.

그 것과 동시에, 반도체를 제조하는 장치나, 장치를 구성하는 

「반도체 제조 장치 부품」의 필요성도 높아질 뿐입니다.

높은 가공 정밀도나 내구성을 실현하는 고품질의 제조 장치 부품이 요구되고 있습니다.

 

반도체 제조 장치 부품이란

반도체 제조 장치 부품이란 반도체 제조 장치를 구성하는 부품을 말합니다.

반도체 제조에는 공정마다 많은 장치가 필요하며, 각각 다양한 부품이 사용되고 있습니다.

「가공품의 정밀도는, 그것을 가공하는 장치의 정밀도에 의해서 결정된다」

라고 하는 공작 기계의 모성 원리에 의해, 정밀한 반도체를 제조하기 위해서는, 

보다 정밀한 부품이 요구됩니다.

 

반도체 제조 과정에서 사용되는 장치는 그 하나하나가 고정밀 부품으로 구성되어 있으며 

높은 가공 기술에 의해 생성되고 있습니다.

 

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반도체 제조장치 부품의 특징

반도체 제조 장치 부품에는 일반 장치 부품과는 다른 특징이 있습니다.

부품의 가공 정밀도가 높다
반도체 제조 장치에 이용되는 부품에는, 

일반 제조 장치보다 한층 더 높은 레벨의 가공 정밀도가 요구됩니다.

반도체는 미세한 흠집이 하나만 있어도 작동하지 않게 되는 민감한 제품입니다.

그러한 반도체를 제조하는 장치의 부품에는 마이크론 수준의 정밀도가 필요합니다.

 

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특수한 재료가 사용되고 있다
반도체 제조 장치 부품에는 특수한 재료가 많이 사용되고 있습니다.

그러한 반도체의 제조에는 고부하 공정이 따르기 마련입니다.

 

고부하 공정에 견디기 위해서는 높은 강도를 가진 특수한 재료가 필요합니다.

또한 부품에 따라서는 화학반응을 일으키기 위한 소재가 이용되는 경우도 있을 것입니다.

대표적인 소재와 그 특징을, 이하의 표에 정리합니다.

 

몰리브덴	고온에서 형상 안정성이 뛰어난 고융점 금속의 일종입니다.가공성도 높고 복잡한 형상에도 대응할 수 있습니다.
텅스텐	몰리브덴보다융점이더높아강하면서도뛰어난가공성을갖습니다.
세라믹	플라즈마가 발생하는 제조 과정에서 내플라즈마성이 뛰어난 파인 세라믹이 활약하고 있습니다.
석영	광학 특성에 영향을 주지 않고, 내열성이나 내약품성이 뛰어난 석영 유리가 많이 사용되어 있습니다.
카본	내열성과 전도성이 뛰어난 카본 그래파이트가 많이 사용되었습니다.

 

 

또, 반도체 제조 장치 부품에는 알루미늄도 많이 사용되고 있습니다만, 

대부분의 경우 「알루마이트」라고 하는 표면 처리가 실시됩니다.

 

알루마이트란 알루미늄을 전해 처리하여 산화 피막을 형성하는 표면 처리를 말합니다.

이를 통해 알루미늄의 내식성이 향상되고 부식 및 마모에 강해지는 효과를 기대할 수 있습니다.

 

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재료를 직접 깎는 '직접 가공'이 대세
반도체 제조 장치 부품에는 높은 정밀도가 요구되기 때문에 

재료의 블록을 직접 깎는 '직접 가공'이 많이 사용되고 있습니다.

 

용접이나 거푸집 등의 가공 방법은 제품에 가공 흔적이 남기 쉽고, 

마이크론 수준의 정밀도가 요구되는 부품에는 적합하지 않기 때문입니다.

단, 가대 등의 대형 부품은 용접으로 만들어져 있거나 용접+굽힘과 같이 

여러 가공 방법을 조합하는 경우도 있는 등 부품에 따라 다양한 가공 방법이 사용되고 있습니다.

 

반도체 제조 장치 부품과 일반 장치 부품의 주요 4가지 차이점

반도체 제조 장치 부품은, 일반 장치 부품과 비교해서 주로 이하의 4개의 차이가 있습니다.

 

재료	특수한 소재가 많이 사용되고 있는
형상	복잡한 형상이 많다
무게	중량이 무거운 부품이 많다
비용면	비용이 비싸지기 쉽다
표면 처리	특수 표면 처리 필요

 

차이 1. 재료

일반 장치 부품에는 스테인리스나 철, 알루미늄 등의 소재가 이용되는 데 비해 

반도체 제조 장치 부품에는 특수한 소재가 많이 사용되고 있습니다.

 

분류로는 합금과 특수 수지가 많아 용도에 맞게 최적의 소재를 선택할 수 있습니다.

대표적인 소재는 다음과 같습니다.

 

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몰리브덴
텅스텐
세라믹
석영
카본
티타늄 합금
인코넬
단결정 사파이어

차이2. 형상
반도체 제조 장치 부품은 각 공정에서 특수한 부품이 필요합니다.

가공 방법도 폭넓고 일반 장치 부품과 비교하여 형상이 정밀하고 복잡한 것이 많아집니다.

차이 3. 무게
반도체 제조 장치 부품에는 강도가 높은 합금이 자주 채용되고 있습니다.

그렇기 때문에 일반적인 제조 장치 부품과 비교하면 무게가 무거운 부품도 많을 것입니다.

 

그 한편, 정밀하고 재빠른 움직임이 요구되는 부품도 많아, 

경량화를 고려한 소재 선택이 이루어지고 있습니다.

차이점4. 비용면
상기와 같이 특수한 소재가 이용되는 경우가 많으므로 부품당 비용은 자연스럽게 높아집니다.

높은 가공 정밀도를 실현하기 위해 기술 수준이 높은 가공법이 이용되는 것도 이유 중 하나입니다.

또한 복잡한 형상일수록 비용도 상승하는 경향이 있습니다.

차이 5. 표면처리
반도체 제조 장치 부품은 금속 콘타미를 싫어하는 경우가 있습니다.

이 경우 세라믹 등 비금속으로 강도가 높은 소재를 사용하지만 

너무 딱딱해서 소재를 손상시킬 우려나 대전의 우려도 있습니다.

 

따라서 세라믹으로 가공할 수 있는 대전방지 불소수지 코팅 등 특수한 표면처리를 필요로 하는 경우가 있습니다.

 

반도체 제조 장치 부품 6가지 예

반도체 제조 장치에는 다양한 부품이 사용되고 있습니다.본기사에서는, 예로서 이하의 6개의 부품을 소개합니다.

고정 지그
고정 지그란 이름처럼 가공물(워크)을 고정하기 위한 부품입니다.소재를 가이드에 따라 가공하기 때문에 중간에 어긋나는 일이 없도록 고정하는 역할을 담당하고 있습니다.

칩 트레이
칩 트레이란 반도체 칩을 보관 및 운반하기 위한 부품입니다.반도체는 미소한 상처나 먼지의 부착이 생명을 앗아가기 때문에 칩 트레이에 넣는 것으로 기능을 손상시키지 않아도 됩니다.

진공 챔버
진공 챔버는 장치 내부를 진공 상태로 만들기 위한 용기입니다.

제조 과정에서 플라즈마를 이용하는 장치에는 진공 장치가 필요한 경우가 많습니다.진공챔버는 진공장치의 핵심을 담당하는 부품으로 진공펌프를 이용하여 진공공간을 만들어 낼 수 있습니다.

진공 밸브
진공밸브는 상기 진공챔버에 부착하여 사용하는 부품입니다.가스전과 같이 대기와 진공 챔버 내의 접속을 전환하여 압력 차이를 컨트롤하는 역할을 담당하고 있습니다.

노광 공정의 각종 부품
노광 공정이란, 전자 회로의 패턴을 「웨이퍼」라고 불리는 실리콘의 판에 옮겨 담는 공정입니다.

유리나 석영 등에 형성한 패턴을 축소하여 인화하기 때문에 고성능 렌즈가 필요합니다.

이온주입장치의 각종 부품
이온 주입이란 이온화된 물질을 주입함으로써 고체가 가진 특성에 어떤 변화를 주는 것입니다.반도체의 제조 공정에 있어서는, 웨이퍼에 이온화한 물질을 주입해, 전기 제어를 가능하게 하는 역할을 담당하고 있습니다.

이온주입장치는 이온화된 물질을 주입하는 '소스헤드'와 이온을 수송하는 '빔라인' 등으로 구성되어 있으며, 각각 내열성과 열전도성이 우수한 부품이 채택되어 있습니다.

반도체 제조 장치 부품의 비용 절감 포인트

반도체 제조 장치의 부품 제조에서는 비용 절감 제안이 요구되는 경우도 많을 것입니다.

여기서부터는, 반도체 제조 장치의 부품에 있어서의 코스트 다운의 포인트를 해설합니다.

최적의 소재를 선정하다
지금까지 설명한 대로 반도체 제조 장치의 부품에 사용되는 것은 특수한 소재입니다.

희소한 소재를 사용하면 그만큼 비용 상승으로 이어집니다.

 

때로는 부품의 용도를 고려하여 성능을 유지하면서 비용 절감이 

가능한 대체 소재를 제안하는 것도 중요할 것입니다.

부품의 구조를 최대한 심플하게 하다
복잡한 구조를 가진 부품은 제조의 난이도가 올라가기 때문에 비용 상승으로 이어집니다.

고객으로부터의 요망을 그대로 실현할 뿐만 아니라, 

강도를 유지한 심플한 설계를 제안해, 코스트 다운을 도모하는 것도 중요합니다.

 

 

 

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