SK실트론의 웨이퍼 이야기 (제 2장)

SK실트론의 웨이퍼 이야기 (제 2장)

SK실트론의 웨이퍼 이야기! 지난 시간에는 웨이퍼의 정의부터 재료, 명칭까지 살펴보았는데요! 이번 시간에는 웨이퍼 제조 공정에 대한 이야기를 알려드릴게요. 예비 Pro님들도 쉽게 이해할 수 있는 웨이퍼 공정 과정 이야기! 지금부터 시작해볼까요?

SK Careers Editor 이현정 

 

 

 

 

 

웨이퍼를 만드는 과정은 크게 5개 공정으로 구분할 수 있습니다.

Growing 공정 잉곳을 만들고 블록 단위로 자릅니다.

Shaping 공정 블록 형태의 잉곳을 와이어를 이용해 절단한 후, 모서리를 둥글게 다듬어 낱장의 웨이퍼를 만듭니다.

Polishing 공정 물리적/화학적 방법을 이용해 웨이퍼를 평평하게 만듭니다.

Cleaning 공정 웨이퍼에 남아있는 연마제 등 각종 오염을 제거합니다.

EPI 공정 폴리시드 웨이퍼 위에 단결정 실리콘 막을 성장시켜 에피텍셜 웨이퍼를 만듭니다.

 

 

 

5개 공정들의 정의는 알았는데…어떻게 해당 공정이 이루어지는지 아직 어려우시다고요? 걱정하지 마세요. 에디터와 함께 각 공정에 대해 하나씩, 자세하게 알아보면서 웨이퍼를 함께 완성해봐요!

 

 

 

STEP 1. Growing 공정

얇은 원판 형태의 웨이퍼는 원기둥 모양의 잉곳을 잘라서 만들게 되는데요. 웨이퍼의 원재료인 폴리실리콘을 매우 높은 온도에서 녹인 다음 CZ Method(쵸크랄스키법)으로 단결정 실리콘을 성장시키면 잉곳이 완성됩니다. 단결정 성장은 상당히 까다로운 공정이고, 높은 기술력이 필요하기 때문에 국가 핵심기술로 지정되기도 했지요.

잉곳이 완성되면 결정 방향을 나타내는 노치를 표시하고, 표면을 갈아낸 다음 후속 공정에서 다루기 쉽도록 적당한 길이의 블록으로 잘라냅니다.

 

 

 

STEP 2. Shaping 공정

Shaping 공정은 블록 형태의 잉곳을 웨이퍼 형태로 만드는 공정입니다.

먼저 탄소강 소재의 와이어를 사용해 잉곳을 낱장의 웨이퍼로 잘라내는데요, 잘라낸 웨이퍼의 모서리와 표면은 울퉁불퉁하고 거칠기 때문에 평평하게 다듬어 주어야 합니다. Grinding, Lapping, Etching 등의 공정을 통해 웨이퍼의 두께와 모양을 정밀하게 제어합니다.

 

 

 

STEP 3. Polishing 공정

Polishing 공정은 웨이퍼 표면을 연마하는 공정입니다. Shaping 공정을 마친 웨이퍼는 겉으로 보기에는 완제품과 별 차이가 없어 보이지만, 사실은 표면에 일부 굴곡이 있기도 하고 눈에 보이지 않는 데미지가 남아있기도 합니다. 때문에 연마제를 이용한 화학적 가공과 기계적 가공을 동시에 진행함으로써 웨이퍼의 평탄도를 높이고 미세 결함을 제거합니다.

Polishing 공정을 마치고 나면 드디어 우리가 알고 있는 거울처럼 반짝이는 웨이퍼가 완성된답니다!

 

 

 

STEP 4. Cleaning 공정

분명 Polishing 공정을 마치고 나면, 우리가 알고 있는 반짝이는 웨이퍼가 완성된다고 했는데…Cleaning 공정은 왜 필요한 걸까요?

주변 환경, 이전 공정에서 발생한 연마 부산물과 거쳐온 여러 장비에서 묻어온 오염 물질 등을 제거해야 하기 때문입니다. 오염은 금속성 오염, 비금속성 오염, 유기물 오염 등 여러 종류가 있기 때문에 오염의 특성을 고려해 세정에 필요한 화학물질, 온도, 시간 등 Cleaning 방법을 달리 적용하고 있습니다.

오염을 제거한 다음에는 웨이퍼의 표면을 보호하는 산화막을 형성시켜 다시 오염이 되지 않도록 처리하는 공정도 진행하고 있습니다.

 

 

 

STEP 5. EPI 공정

Cleaning 공정이 끝나 폴리시드 웨이퍼가 완성되었습니다! 이제 폴리시드 웨이퍼 위에 단결정 실리콘 박막을 성장시켜(Epitaxial Growth) 에피텍셜 웨이퍼를 만들 수 있습니다. Si 원소를 내포하고 있는 가스에 화학 작용을 일으켜 웨이퍼 상에 박막을 형성시키는 방법(CVD, 화학기상증착법)으로 EPI 공정을 진행합니다.

 

 

 

 

 

SK실트론의 웨이퍼 이야기! 어떠셨나요? 웨이퍼가 어떤 과정을 거쳐 만들어지는지, 그리고 SK실트론에 입사하게 된다면 어떤 일을 하게 될 지, 예비 Pro님들이 알아갈 수 있는 시간이 되었기를 바라며, 에디터 또한 조금 더 다양한 SK실트론의 이야기를 들려드릴 수 있도록 노력하겠습니다!