반도체 분야 - 탄화규소 세라믹 응용 및 개발 전망

중요한 고급 세라믹 재료인 탄화규소(SiC)는 우수한 고온 저항, 내식성, 내마모성, 고온 역학 및 내산화성으로 인해 반도체, 원자력, 국방 및 우주 기술과 같은 첨단 기술 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.

 

통계에 따르면 중국 탄화규소 세라믹 시장 규모는 2022년에 156억 5,600만 위안(RMB)에 달할 것이며 같은 해 전 세계 탄화규소 세라믹 시장 규모는 482억 9,100만 위안에 이를 것입니다.

 

산업 개발 환경 및 시장 역학과 결합하여 글로벌 실리콘 카바이드 세라믹 시장은 예측 기간 동안 6.37%의 연평균 성장률로 성장할 것으로 예상되며 글로벌 실리콘 카바이드 세라믹 시장의 총 규모는 2028년까지 696억 8,600만 위안에 이를 것으로 예상됩니다.

 

반도체 분야에서의 탄화규소 세라믹의 응용(Application of silicon carbide ceramics in the semiconductors field)

 

(1) 리소그래피 기계의 정밀 부품에 선호되는 재료

반도체 분야에서 실리콘 카바이드 세라믹 재료는 주로 실리콘 카바이드 공작물 테이블, 가이드 레일, 미러, 세라믹 흡입 컵, 암, 연삭 디스크, 고정 장치 등과 같은 집적 회로 제조의 핵심 장비에 사용됩니다.

 반도체 및 광기계 장비용 실리콘 카바이드 세라믹 부품 (출처: Sanzhi New Materials)● 실리콘 카바이드 세라믹 연삭 디스크. 연삭 디스크가 주철 또는 탄소강으로 만들어진 경우 수명이 짧고 열팽창 계수가 크며 실리콘 웨이퍼를 가공하는 과정에서, 특히 고속으로 연삭 또는 연마할 때 연삭 디스크의 마모 및 열 변형으로 인해 실리콘 웨이퍼의 평탄도와 평행도를 보장하기 어렵습니다.

 

실리콘 카바이드 세라믹으로 만든 연삭 디스크는 경도가 높기 때문에 마모가 적고 열팽창 계수는 기본적으로 실리콘 웨이퍼와 동일하므로 고속으로 연마 및 연마할 수 있습니다.

 

● 실리콘 카바이드 세라믹 고정 장치. 게다가, 실리콘 웨이퍼의 생산에서, 그것은 종종 내열성 및 비파괴적인 실리콘 카바이드 고정 장치에 의해 운반되는 고온 열처리를 거쳐야 합니다., 그리고 표면에 다이아몬드 같은(DLC) 및 기타 코팅으로 코팅할 수 있습니다., 성능을 향상시킬 수 있습니다., 웨이퍼 손상을 완화, 오염이 퍼지는 것을 방지할 수 있습니다.

 

● 실리콘 카바이드 공작물 테이블. 예를 들어, 해상도가 100nm, 오버레이 정확도가 33nm, 선폭이 10nm인 리소그래피 기계의 경우 공작물 테이블의 위치 지정 정확도는 10nm에 도달해야 하고 마스크-실리콘 웨이퍼의 동시 스테핑 및 스캔 속도는 각각 150nm/s 및 120nm/s에 도달하며 마스크 스캔 속도는 500nm/에 가깝습니다. s이고 공작물 테이블은 매우 높은 모션 정확도와 평활도를 가져야 합니다.

 공작물 테이블과 마이크로 모션 테이블(로컬 섹션)의 개략도.

 

● 실리콘 카바이드 세라믹 사각 거울. 리소그래피 기계와 같은 집적 회로의 핵심 장비의 핵심 부품은 복잡한 형상, 복잡한 치수 및 중공 경량 구조의 특성을 가지고 있으며 이러한 탄화규소 세라믹 부품을 제조하는 것은 어렵습니다. 현재 네덜란드의 ASML, NIKON, CANON 및 일본의 다른 회사와 같은 국제 주류 집적 회로 장비 제조업체는 글라스 세라믹, 아이올라이트 및 기타 재료를 사용하여 리소그래피 기계의 핵심 구성 요소인 사각 거울을 준비하고 실리콘 카바이드 세라믹을 사용하여 기타 간단한 모양의 고성능 구조 부품을 준비합니다.

 

그러나 중국 건축 자재 연구소(China Building Materials Research Institute)의 전문가들은 독점적인 준비 기술을 사용하여 대형, 복잡한 모양, 고경량, 완전 밀폐형 리소그래피 기계, 실리콘 카바이드, 세라믹, 사각 거울 및 기타 구조 및 기능적 광학 부품의 준비를 실현했습니다.

 

(2) 1,000억 달러 규모의 반도체 장비 시장은 탄화규소 세라믹 재료의 개발로 이어질 것입니다.

데이터 분석에 따르면 웨이퍼 팹 건설로 반도체 장비의 총 매출이 2년 연속 1,000억 달러를 넘어섰으며 2022년 전 세계 반도체 장비 총 매출은 약 1,085억 달러가 될 것입니다. 금속과 플라스틱으로 만들어진 것처럼 보이는 반도체 장치에는 실제로 고도로 기술적인 세라믹 부품이 많이 숨겨져 있습니다. 반도체 장비에 파인 세라믹을 사용하는 것은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 많습니다.

 

따라서 중국 반도체 산업의 활발한 발전으로 이러한 고급 세라믹 구조 부품에 대한 시장 수요가 증가할 것이며 탄화규소는 우수한 물리적, 화학적 특성으로 집적 회로의 핵심 장비용 구조 부품 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.