반도체 제조는 재료 순도에 대한 요구 사항이 가장 높은 산업 중 하나입니다. 흑연 구성 요소는 웨이퍼 캐리어 서셉터, 노 본체 가열 요소, 가스 편향 부품 및 반도체 장비 내부의 전극 구성 요소에 널리 사용됩니다. 이러한 흑연 부품은 진공 또는 특수 공정 가스 분위기에서 800~1600도에서 작동합니다. 흑연에 금속 불순물, 알칼리 금속 원소 또는 잔류 휘발성 성분이 포함되어 있는 경우 이러한 불순물은 고온 환경에서 석출되어 웨이퍼 표면으로 확산되고 칩의 점 결함, 금속 오염 및 결정 격자 손상을 발생시켜 웨이퍼의 대면적 스크랩을 초래합니다. 고급 노드 칩 제조의 경우,ppm 수준의 불순물 오염으로 인해 막대한 경제적 손실이 발생합니다. 많은 장비 제조업체와 칩 공장에서는 장비 하드웨어 설계에 세심한 주의를 기울이지만 흑연 부품 공급망에 숨겨진 잠재적 오염 위험은 무시합니다.
반도체 등급 흑연의 불순물 소스는 흑연 원료의 고유 불순물, 흑연 가공 절차에서 유입된 불순물, 기계 가공, 세척, 회전율 및 포장에서 발생하는 2차 오염의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 천연 플레이크 흑연에는 규산염, 철, 알루미늄, 칼슘 및 기타 미네랄 불순물이 더 많이 포함되어 있으므로 고순도 코크스로 만든 합성 흑연은 반도체 흑연 제품의 주요 원료입니다. 고품질의 합성 코크스에도 미량 금속 불순물이 여전히 함유되어 있어 2500도 이상의 초고온 정제 과정을 거쳐 제거해야 합니다. 고온 정제가 되지 않은 일반 흑연은 반도체 웨이퍼 가공 장비에 적용할 수 없습니다.
고온 정제는 반도체 흑연 생산의 핵심 공정입니다. 초고온 불활성 분위기에서 흑연 내부의 불순물 산화물은 휘발되어 흑연 매트릭스에서 분리됩니다. 유지 시간이 길고 처리 온도가 높을수록 잔류 불순물 함량이 낮아지고 생산 에너지 소비와 제조 비용이 급격히 증가합니다. 반도체 산업에서는 총 불순물 함량에 따라 흑연 순도 등급을 나눕니다. 개별 장치 제조의 경우 총 불순물이 50ppm 미만이면 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 고급 칩 에피택시 공정의 경우 흑연 총 불순물을 5~10ppm 미만으로 제어해야 합니다. 맹목적으로 초고순도를 추구하면 과도한 비용이 발생하므로 고객은 자체 프로세스 노드에 따라 적합한 순도 등급을 선택해야 합니다.
CVD‑SiC 코팅은 반도체 흑연 서셉터의 공통 표면 처리입니다. 조밀한 탄화규소 코팅은 흑연 기판 표면을 덮어 흑연 매트릭스와 공정 환경을 격리하고 흑연 입자 이탈 및 불순물 침전을 방지합니다. 그러나 코팅 자체가 새로운 오염 위험을 가져올 수 있습니다. 코팅 공정 제어가 불안정하면 핀홀, 작은 구멍 및 국부적인 얇은 코팅 영역이 나타납니다. 공정 가스는 핀홀을 통해 침투하여 코팅 아래의 흑연 기판을 부식시킨 다음 핀홀에서 불순물 가스가 누출되어 웨이퍼를 오염시킵니다. 따라서 코팅완제품은 엄격한 핀홀검출과 외관검사가 필요합니다. 코팅되지 않은 고순도 흑연은 부분 고온로 구성 요소에 채택되어 흑연 매트릭스 순도 및 표면 무결성에 대한 더 높은 요구 사항을 제시합니다.
정밀 가공, 청소 및 포장 링크는 쉽게 무시되는 오염원입니다. 가공 작업장에서 일반 금속 절단 도구는 흑연 표면 기공에 박혀 있는 금속 칩 잔여물을 생성합니다. 이러한 잔류 금속 칩은 육안으로 관찰할 수 없으며, 반도체 장비의 고온 조건에서 휘발되어 웨이퍼를 오염시킵니다.
전문 반도체 흑연 가공 워크샵은 비금속 다이아몬드 공구를 사용하고 반도체 제품의 특수 가공 영역을 분리하여 일반 산업용 흑연 제품과의 교차 오염을 방지합니다. 가공 후에는 표면 잔여 먼지와 휘발물질을 제거하기 위해 다단계 초음파 세척, 고온 베이킹 탈기 공정이 필요합니다. 완제품은 먼지가 없는 클린룸에서 포장되며, 정전기 방지, 먼지가 없는 포장백을 사용하여 운송 과정에서 2차 오염을 방지합니다.
Jincheng Graphite는 반도체 등급 흑연 부품을 위한 특수 생산 라인을 개발합니다. 회사는 고순도 합성 코크스 원료를 선택하고 다중 라운드 초고온 정제 공정을 채택하여 흑연 블랭크의 총 불순물 함량을 제어합니다. 독립적인 먼지 없는 처리 작업장은 일반 흑연 제품의 교차 오염을 방지합니다.
특수 절삭 공구는 가공 절차에서 금속 불순물 유입을 방지합니다. 가공 후 제품은 초음파 세척, 고온 탈기 베이킹 처리를 거쳐 클린룸 내에서 진공 포장을 마무리합니다. Jincheng Graphite는 고객 독립적 코팅을 위한 흑연 블랭크를 제공할 수 있으며 도면 크기에 따라 CVD 코팅 공장으로 배송되는 반제품도 제공할 수 있습니다. 회사는 반도체 흑연 제품의 각 배치에 대한 불순물 테스트 보고서를 제공하여 고객의 입고 품질 검사 작업을 지원합니다.
장비 작동 단계에서 흑연 구성 요소는 여전히 오염 위험이 있습니다. 새로운 장비의 최초 가열 시 흑연 부품 내부의 잔류 휘발성 불순물을 완전히 방출하려면 장시간 고온 베이킹 탈기가 필요합니다. 정기적인 유지 관리 프로세스에서는 흑연 구성 요소가 일반 금속 도구와 직접 접촉하는 것을 피하고 긁힘 손상 및 금속 잔류물 오염을 방지해야 합니다. 장기간 사용 시 흑연 표면 코팅에 긁힘 및 핀홀 결함이 나타나면 구성 요소를 적시에 교체해야 합니다. 그렇지 않으면 숨겨진 오염 위험이 나타납니다.
반도체 장비의 국내 대체 진행으로 고순도 흑연 부품에 대한 국내 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다. 오염 제어 능력은 최종 제품 테스트 지수에 반영될 뿐만 아니라 모든 생산 링크에 대한 엄격한 제어로 구현되는 반도체 흑연 제조업체의 핵심 경쟁력입니다. 전체 체인의 엄격한 관리만이 칩 제조 산업에 적합한 반도체 흑연 부품을 안정적으로 공급할 수 있습니다.
