.. 차니쓰 리서치

CHANESS RESEARCH

웨이퍼 곁엔 유리와 도자기

반도체 · 장비 부품 · 2026-10-11 · 유튜브 주식을 요리하다

칩을 깎는 장비 속, 웨이퍼 곁 부품은 금속 대신 유리(석영)와 도자기(세라믹)로 만들어요. 깎여 나와도 칩을 더럽히지 않는 재료이기 때문이에요. 웨이퍼를 붙잡는 '손'(정전척)도 도자기예요.

한눈에 흐름

석영 둘레 부품→세라믹 정전척→헬륨으로 열 빼기→이트리아 코팅→닳으면 교체

플라즈마에 같이 깎이는 부품을 금속 대신 석영·세라믹으로 만들고, 정전척이 웨이퍼를 붙잡아 열을 빼내요. 닳으면 꺼내서 새것으로 바꿉니다.

30초 이해

이게 뭔가요?식각 장비 챔버 안, 웨이퍼 곁에 놓이는 석영 부품과 세라믹 부품이에요. 세라믹으로 만든 웨이퍼 받침(정전척)도 여기에 들어가요.

뭐가 어렵나요?웨이퍼 곁 부품은 플라즈마에 같이 깎여요. 금속 부품이면 철·니켈 같은 금속 원자가 나와 칩에 묻을 수 있어요.

어떻게 푸나요?실리콘과 산소뿐인 석영, 구워 만든 세라믹을 써요. 플라즈마를 맞는 면에는 더 잘 버티는 이트리아를 입히기도 해요.

장면으로 따라가기

옆으로 넘겨 보세요 → (8장면)

1웨이퍼를 붙잡는 손도 도자기

웨이퍼 곁 부품만이 아니에요. 웨이퍼를 붙잡는 받침도 도자기(세라믹)로 만들어요.

2금속이 깎이면 칩에 묻는다

금속 부품이 플라즈마에 깎이면 철이나 니켈 원자가 칩에 묻을 수 있어요. 소자의 누설 전류를 늘리는 불량 원인이 돼요.

3둘레엔 석영을 쓴다

석영은 실리콘과 산소 두 원소로 만든 유리예요. 플라즈마에 닳아도 금속 원자는 나오지 않아요.

4가운데 하얀 원판, 세라믹 정전척

세라믹 판 속에 얇은 금속 전극이 묻혀 있어요. 이 판 위에 웨이퍼가 놓여요.

5전압을 걸면 정전기로 붙는다

전극에 전압을 걸면 전하가 판 표면으로 모여요. 그 정전기 힘이 웨이퍼를 끌어당겨 잡아 줘요.

6돌기 위에 놓고 헬륨으로 열 빼기

웨이퍼는 작은 돌기들 위에 놓여요. 그 틈으로 헬륨을 흘려 플라즈마가 데운 웨이퍼의 열을 판으로 옮겨요.

7플라즈마 맞는 면엔 이트리아

이트리아는 불소 플라즈마에서 알루미나보다 덜 깎여요. 표면에 생기는 불화이트륨 층이 더 깎이는 걸 막아 줘요.

8닳으면 꺼내서 새것으로

아무리 잘 버텨도 결국 닳아요. 꺼내서 씻거나 새것으로 바꿔 줘야 해요.

비유로 이해하기

💡 음식에 섞여도 괜찮은 그릇을 고르는 일

쇠 수세미로 냄비를 닦으면 쇳가루가 음식에 섞일 수 있죠. 그래서 음식에 닿는 곳엔 가루가 나와도 괜찮은 재료를 쓰고 싶어요.

챔버도 같아요. 웨이퍼 곁 부품은 플라즈마에 같이 깎이니까, 깎여 나와도 실리콘과 산소뿐인 석영을 써요. 금속 원자는 나오지 않아요.

정전척은 문지른 풍선이 벽에 붙는 것과 비슷해요. 집게 없이 정전기의 힘으로 웨이퍼 전체를 고르게 붙잡아요.

숫자로 보기

Fe·Cr·Ni·Al금속 부품에서 나올 수 있는 금속 불순물 — 철·크롬·니켈·알루미늄

SiO₂석영의 정체 — 실리콘과 산소, 두 원소로만 된 유리

0.5~3mm · 5~350µm정전척 위 돌기의 지름과 높이 — 특허에 적힌 범위예요(영상 속 크기는 설명용 그림)

Y₂O₃ > Al₂O₃불소 계열 플라즈마에서 이트리아(Y₂O₃)가 알루미나(Al₂O₃)보다 덜 깎인다

산업에서 왜 중요한가

챔버 부품에서 나온 금속이 웨이퍼 막에 박히면 칩 불량으로 이어져요. 그래서 웨이퍼 곁 재료는 '얼마나 단단한가'보다 '깎여도 금속이 안 나오는가'가 먼저예요.
이런 부품은 닳으면 꺼내서 세정하거나 교체하는 일이 계속 반복돼요. 그래서 부품을 만드는 회사, 닦고 다시 코팅해 주는 회사가 따로 있어요.

누가 만드나

세계 큰손 (해외)

Heraeus (독일)반도체용 석영 유리 소재로 유명한 회사

Kyocera (일본)반도체 장비용 세라믹 부품과 정전척을 만드는 대표 업체

NGK Insulators (일본)세라믹 기술로 정전척 같은 반도체 장비 부품을 공급

CoorsTek (미국)반도체 장비용 세라믹 부품을 만드는 업체

국내

원익QnC챔버에 들어가는 쿼츠 부품(쿼츠웨어)과 실리콘·쿼츠 소재, 부품 코팅·재생

월덱스식각 챔버에 쓰이는 실리콘·쿼츠 링 소재

비씨엔씨식각 챔버용 쿼츠 부품

코미코쓰던 챔버 부품을 닦고 다시 코팅해서 돌려주는 세정·코팅

미코챔버 안에 들어가는 세라믹 히터 등 세라믹 부품

해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체를 골랐고, 국내 회사는 블로그 소부장 정리 글에 이 분야로 나온 곳만 담았습니다. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.

영상으로 보기

YouTube에서 보기 ↗

더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처

칩을 깎는 식각 장비 속, 웨이퍼를 감싼 부품엔 금속 대신 석영(유리)과 세라믹(도자기)을 씁니다. 금속 부품이 플라즈마에 깎이면 철·니켈 같은 금속 원자가 칩에 묻을 수 있기 때문이고, 웨이퍼를 붙잡는 정전척도 세라믹입니다.

영상에서 보는 것

칩 깎는 장비 속, 웨이퍼를 감싼 부품엔 금속 대신 유리와 도자기를 씁니다
그런데 웨이퍼를 붙잡는 손도, 도자기로 만듭니다
금속 부품이 플라즈마에 깎이면, 철이나 니켈 원자가 칩에 묻을 수 있습니다
그래서 둘레엔 석영을 씁니다. 실리콘과 산소, 두 원소로 만든 유리죠
플라즈마에 닳아도, 금속 원자는 나오지 않습니다
가운데 하얀 원판은 세라믹 정전척입니다. 그 속엔 얇은 금속 전극이 묻혀 있죠
전압을 걸면, 정전기로 웨이퍼를 끌어당깁니다
웨이퍼는 작은 돌기들 위에 놓이고, 그 틈으로 헬륨을 흘려 열을 빼냅니다
플라즈마를 맞는 면엔, 더 잘 버티는 이트리아를 입히기도 합니다
그래도 결국 닳으면, 꺼내서 새것으로 바꿉니다
지금 손에 든 폰의 칩도, 이 유리와 도자기 사이에서 깎였습니다

핵심 요약

식각 챔버에서 웨이퍼 바로 곁의 부품은 플라즈마에 같이 깎입니다. 금속으로 만들면 깎여 나온 금속 원자가 칩을 오염시킬 수 있어, 실리콘·산소로만 된 석영과 세라믹으로 만듭니다.

웨이퍼를 붙잡는 정전척은 세라믹 판 속에 전극을 묻어 정전기로 웨이퍼를 당기고, 판 위 작은 돌기와 그 틈의 헬륨으로 웨이퍼 온도를 맞춥니다. 플라즈마를 맞는 면은 이트리아 같은 코팅으로 버티게 하고, 닳으면 꺼내서 세정하거나 새것으로 바꿉니다.

용어 정리

석영(쿼츠, 석영 유리): 이산화규소(SiO2)로만 된 유리입니다. 실리콘과 산소뿐이라 플라즈마에 깎여도 금속 불순물이 나오지 않아, 식각 챔버의 링·덮개·창 같은 부품에 씁니다. 온도가 바뀌어도 거의 늘지 않는 유리로도 알려져 있습니다(NIST가 잰 실온 열팽창 계수 약 0.4×10⁻⁶/K, Heraeus 전기 용융 석영 기준).
세라믹: 알루미나(산화알루미늄)·질화알루미늄처럼 구워 만든 무기 재료입니다. 전기가 잘 안 통하고 열과 플라즈마에 강해 챔버 부품과 정전척 몸체로 씁니다.
정전척(ESC, Electrostatic Chuck): 세라믹 판 속에 금속 전극을 묻은 웨이퍼 받침입니다. 전극에 전압을 걸면 전하가 판 표면으로 모여 웨이퍼를 정전기 힘으로 붙잡습니다. 집게 없이 웨이퍼 전체를 고르게 잡을 수 있습니다.
돌기(메사)와 헬륨: 정전척 표면에는 웨이퍼를 받치는 작은 돌기가 흩어져 있고, 웨이퍼와 판 사이 틈으로 헬륨 같은 기체를 흘려 플라즈마가 데운 웨이퍼의 열을 판으로 옮깁니다.
이트리아(산화이트륨, Y2O3): 불소 플라즈마에서 알루미나보다 덜 깎이는 세라믹입니다. 표면에 생기는 불화이트륨 층이 더 깎이는 것을 막아, 챔버 벽·부품에 용사 코팅으로 입힙니다.
금속 오염: 챔버 부품에서 나온 철·크롬·니켈·알루미늄 같은 금속 원자가 웨이퍼에 묻는 것입니다. 소자의 누설 전류를 늘리는 등 칩 불량의 원인이 됩니다.

※ 석영 부품의 금속 불순물 방지는 미국 특허 US6444087B2(Hitachi), 부품 알루미늄이 웨이퍼 막에 박혀 D램 누설 전류를 늘리는 문제와 석영 입자는 US20020102858A1, 석영 유리 열팽창은 NIST(Int. J. Thermophys. 2024), 정전척 전극·전하·돌기(지름 약 0.5~3mm, 높이 5~350µm)·뒷면 헬륨은 US5903428A(Applied Materials), 이트리아와 알루미나 코팅의 플라즈마 식각 비교는 Cao 외(Applied Surface Science 366, 304, 2016), 이트리아 용사 코팅은 US8097105B2(Lam Research), 깎인 부품의 세정·교체는 US7833401B2(Applied Materials)입니다(2026-10-08 열람).

※ 챔버 배치, 링 모양, 정전척 층 두께, 돌기 크기와 간격(영상의 0.35mm 높이는 특허 범위의 상한), 헬륨 흐름, 원자 크기, 금속 원자가 묻는 모습, 코팅 두께, 폰 내부는 원리를 보여 주는 설명용 그림입니다.

영상에서 못 다 한 얘기

석영 부품이 많이 깎여 나가는 이유는 플라즈마에 노출되는 면이 넓은 데다 입자까지 떨어져 나오기 때문입니다.

특허에는 석영 표면이 입자의 원인이 되기도 한다고 적혀 있습니다.

반대로 금속 부품을 쓰면 알루미늄이 웨이퍼 위 막에 박혀 D램 셀의 누설 전류를 늘린다고 합니다.

그래서 입자 문제를 감수하고도 금속이 나오지 않는 석영을 택해 왔습니다.

이트리아 코팅도 문제가 없진 않습니다. 플라즈마 용사로 입힌 이트리아가 사용 후 벗겨지는 경우가 있다고 특허에 나옵니다.

출처

US6444087B2 / US20020102858A1 / Tew et al., Int. J. Thermophys. (2024, NIST) / US5903428A / Cao et al., Appl. Surf. Sci. 366, 304 (2016) / US8097105B2 / US7833401B2. 기준일 2026년 10월 8일.

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