반도체 8대 공정
1. 웨이퍼 제작 (둥근 원판제작)
2. 산화 공정 (웨이퍼 표면에 산화막 형성)
3. 포토 공정 (반도체 회로 그려넣기)
4. 식각 공정 (불필요한 부분 깎아내기)
5. 확산,증착 (불소, 인, 비소 등 불순물 투입)
6. 금속배선 (회로패턴 따라 금속선 연결)
7. 테스트 (불량품 검사)
8. 패키징 (반도체 보호를 위한 포장)
반도체 8대 공정
반도체 공정별 비중
반도체 공정별 비중
식각, 세정이 가장 높은 26%, 증착이 20%, 노광이 19% 순으로 이뤄짐.
순서대로 공부를 해보자.
식각 공정이란?
포토공정을 통해서 웨이퍼에 회로도가 그려지게되면
그전에 발랐던 감광액이라는 빛에 반응하는 물질을 제거함.
회로의 선 부분은 자외선 닿지 않아서
감광액 물질이 남아있다는 거고
밖의 부분은 자외선이 닿아서 감광액이 제거 돼있다는 뜻
즉 그부분을 다시 부식을 통해서
(원하지 않는 부분을 부식을 통해) 제거하며
원하는 모양의 회로 만들어 나감.
부식을 하면
웨이퍼 표면 보호하고있던 산화막이 제거가 되게 되는데
이걸 4번째 단계인 식각 공정이라고함.
식각: 부식을 통해서 원하지 않는 부분을 깎아내서 조각을 만들어내게 됨을 의미
식각 공정 깊게 파보자.
식각공정=Etching
- 포토공정으로 형성된 회로 패턴을 제외한 나머지 부분을 제거하는 공정
- 포토공정을 통해 웨이퍼에 회로를 감광액, 포토레지스트를 입힘. 그럼 밑에 산화막을 깎아야하는데
이걸 깎는 공정을 식각공정이라함.
ASML 붉은 글자를 식각을 통해 산화막(파랑글씨)과 PR (보라색글씨) (파랑색 글씨와 보라색 글씨)을 맞춰줌.
식각의 종류
1. 습식식각 (Wet etching)
2. 건식식각 (Dry etching) : 플라즈마 이용, 대세방식.
반도체는 점점 미세화 되기 때문에 정확성이 좋은 건식식각이 대세가 될 가능성 높음.
불화수소
- 식각을 할 때에는 불화수소가 필요함. (식각 용액이라고 생각하면 됨)
왜 불화수소를 많이 사용하는가?
- 웨이퍼가 규소로 만듦.
- 규소가 실리콘임.
- 실리콘 산화물과 반응을 잘하는게 불화수소
- 그래서 불화수소 사용. (끓는점이 19.5도이기 때문에 용액뿐 아니라 가스 형태로 간편하게 녹이거나
다양한 방법으로 사용 가능)
불화수소는 3가지가 있음.
1. 불산계 식각액 (HF): D램 식각 (주로 웨이퍼 세정액으로 많이 사용)
2. 불산계 에천트(BOE): HF 농도가 묽어져 식각 속도가 감소하는 것을 방지하는 용액 (주로 디램 식각액으로 사용)
3. 인산계 식각액 : Nand 식각
질화막(Nitride)만 선택적으로 식각하여 식각의 효율을 높임
- 무수불산 (AHF) 원료로 불화수소 제조
무수불산은 대부분 중국을 통해 받는 중.
- 현재 솔브레인에서 12나인 (99.9999999999%) 순도 불화수소 생산 중.
(파이브나인은 9가 다섯개, 순도가 높아지는 정도)
- 불순물 1조분의 1 남아있는 상
- 99% 뒤에 9 하나 늘어날 때마다 가격 20~30% 상승
참고:
- 상단이 기체 고순도 불화수소
- 하단이 액체 고순도 불화수소
관련기업
- 액체 고순도 불화수소: 솔브레인 (양산 기술 보유)
- 기체 고순도 불화수소: 국내 양산기업 없음.
- 무수불산 (기체 및 액체 고순도 불화수소 원재료): 후성
- 불산계 에천트: 솔브레인, 이엔에프 등
- 저순도 불화수소: 후성, 중국업체
- 냉매: 후성
- 불산계 특수가스 (NF3, WF6, C4F6): 후성, SK머티리얼즈
식각 소모품
- 식각 소모품 반도체 선폭 미세화를 위해 고출력 플라즈마 이용 -> 부품의 마모 속도 증가
- 마모 속도 증가 -> 부품의 교체 주기 상승 -> 부품 업체 매출액 상승
- SI링은 웨이퍼에 구멍 뚫으면 끝인데, SIC 링은 CVD 증착 기술을 이용해 SIC (실리콘 카바이드, 탄화규소)를
코팅한 후, 코팅된 CVD SiC를 분할하고, 이후 가공과 세정 공정. (Si 링은 기술력 쉽고, SiC 링은 기술력 엄청 어려움)
- Electrode: 상부에 위치해서 가스를 통과시켜 표면에 플라즈마를 균일하게 분사시키는 역할
- Outer ring (아우터링): 상부 위치. Electrode를 웨이퍼와 평평하게 고정시켜주는 역할
- si 링: 식각장비 상단 또는 하단에 위치. 실리콘 웨이퍼를 감싸는 링 형태. 상단에 위치한 링은 아우터링, 일렉트로드를 웨이퍼와 평행하게 고정시켜주는 역할. 하단에 위치한 링은 포커스링, 실리콘 웨이퍼 고정장치에 해당되는 정전척 (ESC)을 보호하면서 실리콘 일렉트로드를 통과한 가스에 의해 형성된 플라즈마가 정확한 위치로 모이도록 돕는 역할.
(SiC 링과 SI링이 장비의 하단에서 사실 같은 역할인데 하단에서 포커싱하는 능력이 SiC링이 월등하다고 생각 하면 됨)
- Focus ring (포커스 링): 하부 위치.
1) 플라즈마가 정확한 위치로 균일하게 모여지도록 하는 역할
2) 비싼 ESC 제품 마모 전 Buffer 역할
3) 웨이퍼 고정 시켜주는 역할
이 제품들이 선폭 미세화하기 위해 고출력 플라즈마 사용하므로
소모품들이 많이 팔릴 거다.
관련기업
SIC링: 티씨케이, 하나머티리얼즈
관련기업 정리
식각 장비
- 건식 식각 장비 (Dry Etcher): 에이피티씨, 테스
- 램리서치 (글로벌 1위) (ASML이 노광에서 1위면 얘네가 식각에서 1위)
- 기타 장비: DMS, 주성엔지니어링
식각 소재
- Sic Ring: 티씨케이, 하나머티리얼즈, 케이엔제이
- Si/ Quartz Ring: 하나머티리얼즈, 원익QnC, 월덱스
- 건식식각 (불산계 특수gas): SK머티리얼즈, 원익머트리얼즈, 후성
- 습식식각 (etchant): 솔브레인, 이엔에프테크놀로지(에천트)
티씨케이
- SIC 링 판매 회사
- 2주마다 교체주기
- 매출 비중 Sic 링: 80%
- 글로벌 시장점유율 80% 로 1위
증가요인
- 반도체 Nand Flash 고단층 양산 본격화로 인한 Sic링 수요 증가 기대
주요고객사
- 램리서치, 삼성전자 ,SK하이닉스 등
하나머티리얼즈
- Electrode 판매 회사
- Sic링도 판매
- 매출 비중: Sic링: 50%, Electrode: 50%
- 도쿄일렉트론 (TEL) 비중: 7~80% (TEL이 2대 주주로 있음)
램리서치, 어플라이드 머트리얼즈로 고객사 다변화 기대됨.
솔브레인
- 반도체 비중 63%, 디스플레이 비중 22%, 2차전지 비중 13%
- 2차전지: 전해질 사업
- 불화수소 생산: 12nine (18년 7월 30일 고순도 불화수소 삼전 테스트 합격)
주 고객사
- 삼전, 삼성디스플레이, SK하이닉스, LG디스플레이 등
피에스케이
- PR Strip 장비
- 글로벌 점유 1위
- Nand 단수 증가. 삼성전자 비메모리 투자로 인한 기회 요인
- Bevel etch 장비 개발 진행중 (현재 램리서치가 100% 독점 중)
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