1. 반도체 제조 장치란?
반도체 제조 장치는 트랜지스터나 집적 회로 등에 사용되는 반도체를 제조하기 위한 장치입니다.
반도체는, PC나 스마트폰뿐만이 아니라, 클라우드 서비스나 데이터 센터 등 많은 전자 기기에 사용되어 반도체에 의한 정보 기억이나 수치 계산, 논리치 연산, 이러한 처리 속도의 속도나 에너지 절약성, 공간 절약화의 관점을 근거로 하면서도, 우리 사회의 발전에는 빠뜨릴 수 없는 것이 되고 있습니다.
이 반도체를 제조하기 위한 장치야말로 반도체 제조장치이며, 반도체의 고성능화와 기술혁신에 수반하여 반도체 제조장치의 기술혁신도 필수 불가결해집니다.
2. 반도체 제조장치 전체의 세계 시장규모
세계의 전자기기 시장은 계속 확대되고 있으며, 이를 지원하는 반도체 산업의 중요성은 점점 더 중요해지고 있습니다. 반도체 산업의 공급망에서는 제조 장비, 재료의 시장 규모가 커지고 있습니다. 제조장치에서는 회로 형성의 중심적인 프로세스인 리소그래피, 성막·열처리, 에칭· 세정장치 의 규모가 특히 눈에 띕니다.
3. 반도체 제조장치의 장치별 종류
반도체 제조 장치에는 다양한 종류가 있습니다. 각 반도체 장치의 설명을 간단하게 소개합니다.
와이어 톱 · 연마 장치는 와이어 톱 장치로 단결정 실리콘의 잉곳을 원반 형상으로 절단한 후, 연마 장치로 웨이퍼 표면을 연마합니다.
산화로 장비는 고온의 열처리로 에 산소 가스를 유입한 산화성 분위기에 의해, 웨이퍼 표면상에 산화 피막을 형성합니다.
레지스트 도포 현상 장치는 웨이퍼 표면에 도포한 포토레지스트를 고속 회전시킴으로써 얇고 균일하게 레지스트의 박막을 형성하고, 노광 후의 회로 패턴을 균일하게 현상합니다.
노광 장치는 레지스트 도포 후의 웨이퍼와 회로 패턴이 그려진 포토 마스크의 위치를 고정밀도에 맞춘 후, 웨이퍼 상에 고정밀도의 회로 패턴을 노광 합니다.
에칭·박리 장치는 노광·현상 후 포토레지스트로 형성된 회로에 따라 포토레지스트로 보호되지 않은 회로부를 에칭 장치로 깎습니다. 에칭 후, 여분의 레지스트를 박리 장치로 제거 한합니다.
성막 장치는 절연막 형성 장치나 금속막 형성 장치, CVD 장치로 반도체 회로의 성막을 실시합니다.
평탄화 장치는 CMP 장치로 성막 후의 평탄화를 합니다.
이온 주입 · 어닐링 장치는 이온 주입 장치로 회로의 소스 드레인에 붕소, 비소, 인 등을 주입하여 소자를 형성하고 고온 어닐링으로 불순물을 확산시킵니다.
다이싱 톱 장치는 다이아몬드 블레이드로 웨이퍼의 칩을 개별적으로 분리합니다.
다이 본더 장치는 리드 프레임에 분리된 칩을 고정한 후 리드 프레임과 칩 사이를 금선으로 연결합니다.
몰딩 장비는 몰딩 장치로 본딩 된 칩을 합성수지 등으로 덮습니다.
세척 장비는 반도체 제조의 각 공정 간의 오염 등에 따른 약액을 이용하여 세정기로 세정합니다.
검사 장비는 웨이퍼 테스터나 프로버로 칩에 프로브를 접촉시키는 검사기로 전기적인 검사를 실시합니다.
4. 반도체 제조 공정에 대하여
일반적으로 반도체 제조란 반도체 소재의 기판 위에 저항 소재 등을 배치하여 다양한 기능을 갖게 한 집적 회로를 제조하는 것을 말합니다.
반도체의 제조는 설계한 전자회로를 반도체 웨이퍼 표면에 형성하는 전 공정과 칩으로 잘라 조립을 실시한 후 공정으로 나뉩니다. 전 공정·후 공정의 흐름은 이하와 같습니다.
전공정
- 회로 설계/패턴 설계
칩에 어떤 회로를 만들 것인지 결정합니다. - 포토마스크 제작
웨이퍼에 베이킹하기 위한 유리 네거티브와 같은 것을 만듭니다. - 웨이퍼 표면에 패턴 형성
포토 마스크를 통해 노광하여 마스크의 패턴을 베이킹한 후 현상합니다. - 에칭
부분적으로 산화막을 제거하여 불필요한 레지스트를 제거합니다. - 산화/확산/CVD/이온 주입
웨이퍼에 이온 주입이나 고온 확산을 하는 것으로 실리콘이 나와 있는 부분만 솔더 도체가 됩니다. - 평탄화(CMP)
웨이퍼 표면을 연마하여 요철을 평탄화합니다. - 잉곳의 인상
반도체의 베이스가 되는 실리콘의 단결정을 만듭니다. - 잉곳 절단
다이아몬드 블레이드로 잉곳을 절단하여 웨이퍼를 만듭니다. - 웨이퍼 연마
웨이퍼의 표면을 거울 모양으로 연마합니다. - 웨이퍼의 산화
웨이퍼를 고온의 확산로를 사용하여 표면에 산화막을 만듭니다. - 포토레지스트 도포
포토레지스트를 매우 얇고 균일하게 도포하여 감광성을 갖게 합니다. - 전극 형성
웨이퍼의 표면에 전극 배선용 알루미늄 금속막을 형성합니다. - 웨이퍼 검사
웨이퍼를 칩마다 검사하여 양품 판정을 합니다.
후공정
- 웨이퍼 다이싱
웨이퍼를 칩별로 절단합니다. - 팁 마운팅
팁을 리드 프레임의 제자리에 고정합니다. - 와이어 본딩
칩과 리드 프레임을 금선 등으로 연결합니다. - 몰드
세라믹, 수지 등의 패키지에 봉입합니다. - 트림 & 폼 (다리 절단 성형)
리드 프레임에서 개별 반도체 제품을 절단 분리하여 소정의 형상으로 성형합니다. - 번인 (온도 전압 시험)
초기 불량을 제외하기 위해 온도 전압 스트레스의 가속 시험을 실시합니다. - 제품검사/신뢰성시험
전기적 특성검사나 외관구조검사를 실시하여 불량품을 제거합니다. - 마킹
반도체 제품 표면에 인쇄를 합니다.
5. 반도체 제조 장치의 사용 용도
PC나 스마트폰뿐만 아니라 클라우드 서비스나 데이터 센터 등 다양한 전자 기기에 사용되는 반도체 부품을 제조하는 장치로 이용되고 있습니다.
주된 반도체 부품으로써 기기의 전기의 흐름이나 방향 등 전기적인 제어에 사용되는 소자 단체의 트랜지스터나 다이오드나, 기기의 프로그램 등의 데이터의 연산 처리를 담당하는 CPU 나 프로그램 등의 데이터를 기억하는 메모리 그리고 기기의 카메라에 사용되는 CMOS 이미지 센서 등이 있으며, 이러한 반도체 부품의 제조에 반도체 제조 장치가 이용되고 있습니다.
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