반도체 공정이 초미세화되고 고집적화되면서, 장비 부품이 노출되는 플라즈마 환경은 갈수록 더 극한의 조건으로 치닫고 있습니다. 특히 Etching(식각) 공정에서는 고에너지 이온과 반응성 라디컬이 장비 내벽과 구성 부품을 지속적으로 침식시키며, 파티클 발생 및 수율 저하라는 중대한 공정 리스크를 유발합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 YF₃ 및 Y-O-F 기반의 APS(Atmospheric Plasma Spray) 코팅 기술이 주목받고 있습니다. 오늘 소개할 FineCera™와 SF™는 KoMiCo가 개발한 F 계열 고기능 세라믹 코팅으로, 고플라즈마 환경에서의 화학적 안정성, 파티클 억제 성능, Seasoning Time 단축 등의 면에서 탁월한 효과를 보여주고 있습니다.
■ 기존 소재의 한계를 넘어서: 왜 YF₃와 Y-O-F인가?
기존의 Al₂O₃와 Y₂O₃ 기반의 코팅은 각기 고유한 장점을 갖고 있으나, 고온·고밀도의 F계열 플라즈마 환경에서는 뚜렷한 한계를 드러냅니다.
- Al₂O₃는 기계적 강도와 절연성은 우수하지만, F계열 플라즈마에는 화학적으로 취약하여 침식 속도가 빠르고, 표면이 거칠어지며 파티클이 증가합니다.
- Y₂O₃는 내플라즈마성은 뛰어나지만 반복적인 플라즈마 반응을 통해 Y-O-F 층이 생성되고, 이는 부피 팽창 및 균열로 이어져 파티클 문제를 유발합니다.
이를 해결할 수 있는 대안이 바로 YF₃와 Y-O-F입니다. 두 소재 모두 플루오린과 안정적으로 결합된 결정 구조를 갖추고 있어, 플라즈마 내 F⁻ 이온과의 추가 반응이 거의 없습니다. 그 결과, 표면 화학 변화가 적고 파편화 위험이 낮으며, 무엇보다도 Seasoning Time 단축에 매우 효과적입니다.
Seasoning Time이란 반도체 제조 공정에서 장비 세정 또는 신규 부품 교체 이후, 공정 조건에 맞춰 안정화시키기 위해 dummy wafer(더미 웨이퍼)를 사용해 플라즈마를 조사하는 초기 공정 단계입니다. 이 시간이 길어질수록 장비 가동 준비 시간이 늘어나고 생산성은 낮아지며, 유지보수 비용은 증가하기 때문에 이러한 시간을 단축시키는 다양한 연구들이 진행되고 있습니다.
■ FineCera™: YF₃ 기반 플라즈마 내식성 강화 기술
KoMiCo의 FineCera™ Coating은 YF₃ 소재의 장점을 극대화한 APS 프리미엄 세라믹 코팅 솔루션으로, Etching 공정의 핵심 이슈인 파티클 발생과 Seasoning Time 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다.
YF₃ 소재는 Y(이트륨)과 F(플루오린)가 결합된 안정한 불화물 구조를 가지고 있어, F⁻ 이온과의 추가 반응이 거의 발생하지 않습니다. 이 덕분에 표면은 플라즈마 환경에서도 화학적으로 매우 안정하게 유지되며, 에칭 속도가 눈에 띄게 줄어듭니다.
또한 YF₃ 소재는 고에너지 플라즈마 하에서도 구조적 안정성을 잃지 않아 균열(Crack) 발생이 적습니다. 이를 통해 표면 침식이 최소화되므로, 공정 과정에서 발생하는 파티클이 크게 줄어드는 효과를 얻을 수 있습니다.
또한 FineCera™는 Seasoning Time을 획기적으로 단축시킵니다. 일반적인 세라믹 코팅은 플라즈마 환경에 적응하며 표면이 안정화되는 데 시간이 필요하지만, FineCera™는 초기 노출 시점부터 화학적 안정성이 유지되어 공정 전환이 빠르게 이루어집니다. 그 결과, 정기 세정 후 장비의 가동 준비 시간이 짧아지고, Dummy wafer 소모량도 줄어들어 생산성이 향상됩니다.
■ SF™: Seasoning Time Zero, Particle Risk 최소화
고온·고밀도의 플라즈마 환경에서 반도체 장비 부품은 끊임없는 화학 반응과 침식에 노출됩니다. 특히 Etching 공정에서는 장비를 세정한 직후에도 공정 안정화를 위한 Seasoning 단계가 필수적이며, 이는 시간적·경제적 손실로 이어지곤 했습니다.
KoMiCo의 SF™ Coating(Seasoning-Free Coating) 은 이러한 문제를 획기적으로 개선한 차세대 APS 세라믹 코팅 솔루션입니다. 이름 그대로 SF™는 Seasoning Time을 최소화하여 플라즈마 환경에서 안정적인 공정 수행이 가능하도록 설계되었으며, 이는 Y₂O₃와 YF₃의 장점을 결합한 Y-O-F 계열 복합 세라믹 소재를 기반으로 합니다.
Y-O-F 소재는 플라즈마에 노출되더라도 추가적인 화학적 구조 변화 없이 탁월한 안정성을 유지하며, 공정 초기부터 안정된 표면 특성을 제공합니다. Y₂O₃ 기반 코팅은 플라즈마 노출에 따라 표면이 Y-O-F층으로 변화하며, 부피 팽창 → 균열(Crack) → 박리(Delamination) → Y 파티클 발생이라는 일련의 문제를 유발할 수 있습니다. SF™는 이미 안정된 플루오린화 구조를 갖고 있어 이러한 연쇄 반응을 원천 차단하고, 마찰이나 열충격에도 파편화 현상이 현저히 줄어듭니다.
이처럼 SF™의 화학적·물리적 안정성은 단순히 파티클 억제에 그치지 않고, 공정 전반의 품질 일관성과 수율 향상으로 이어집니다. 특히 Etch Rate Drift(식각 속도 편차) 없이 장시간 공정을 안정적으로 유지할 수 있어, 고정밀 공정에서도 뛰어난 성능을 발휘합니다.
다음 편에서는 KoMiCo의 AD Coating(Aerosol Deposition) 기술을 소개해드릴 예정입니다.
AD Coating은 표면 고밀도화를 통해 플라즈마 저항 특성을 극대화하고, 파티클 발생을 효과적으로 제어할 수 있는 차세대 코팅 기술입니다. 특히 공정 초기의 안정화 성능을 비약적으로 향상시켜, 반도체 공정의 신뢰성과 생산성을 동시에 향상시키는 핵심 솔루션으로 주목받고 있습니다.
다음 글도 많은 관심과 기대 부탁드립니다.
<About KoMiCo>
KoMiCo는 1996년 국내 최초로 반도체 장비 부품의 세정 및 코팅 서비스를 사업화한 기업으로, 미국, 중국, 대만, 싱가포르 등 글로벌 거점을 기반으로 세계 유수 반도체 기업들로부터 품질을 인증받은 Global No.1 기업입니다.
KoMiCo는 세정·코팅 신기술을 바탕으로 기존 사업의 고도화는 물론, OEM 반도체 장비용 핵심 부품 개발과 시장 확대를 통해 사업 영역을 지속적으로 확장하고 있습니다. 앞으로도 고객의 생산성과 수율 향상에 기여하며, 반도체 장비 부품 분야의 글로벌 선도 기업으로 나아가겠습니다.