웨이퍼란 무엇인가? (잉곳 절단)

잉곳(Ingot)의 절단

 웨이퍼란 무엇인가? (잉곳 생성) 에서 잉곳의 생성에 대해서 알아보았습니다. 이번에는 이러한 만들어진 잉곳(Ingot)의 절단에 대해 알아보겠습니다. 

<Wafer에 만들어진 CMOS Image Sensor>

 결정이 성장된 후(만들어진 후), 우리가 알고 있는 위과 같은 웨이퍼(wafer)를 만들기 위해서는 성형 공정(들어본 그 성형을 생각)이 필요합니다. 이전 잉곳 생성에서 잉곳은 길쭉한 원뿔 모양의 형태를 나타냈었습니다. 따라서 위와같은 얇은 원판 모양을 만들기 위해서는 성형 과정을 거쳐야 합니다.

 잉곳을 만들 때, 단결정 실리콘이 발라진 봉으로 살살 찍어서 올려준다고 했었습니다. 따라서 위와같은 형태를 만들기 위해서는 단결정 실리콘 봉의 말단과 잉곳의 말단(끝과 끝)을 제거하여 원기둥을 만든 뒤, 앞서 뜨거운 잉곳을 식힌 후 얇게 절단을 해주면 위와 같은 원판 형태의 웨이퍼를 얻을 수 있게 됩니다. 이때는 정밀하게 단단한 물질을 절단해야 하므로 다이아몬드 톱을 이용해서 절단을 해주게 됩니다.(다이아몬드로 이루어진 톱이아닌 톱날의 끝에 다이아몬드가 붙어있습니다.) 톱은 나무를 자를 때와같이 하나씩 자르는것이 아닌 실이 걸려있듯이 수많은 실톱들이 걸려있고 한꺼번에 많은 양의 Wafer를 절단하여 만들어내게 됩니다.

 이때, 사용할 수 있을 정도에서 얇게 절단할수록 제조비용이 절감되므로 점점 얇게 절단을 하는 추세이며, 잉곳의 지름 또한 넓을수록 많은 양을 제조할 수 있기 때문에 지름의 크기 또한 커지는 추세입니다. 현재 300mm(12인치)를 사용하고 있으며 앞으로는 450mm로 사용될 것이라 예상되고 있습니다.

 앞서 wafer의 형태로 자르기전에 수평으로 잉곳을 한 번 잘라주게 됩니다.

<출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silicon_wafer.jpg>

 앞서 알아보았던 실리콘의 결정이 만들어지게 될때 <100> 방향을 따라 성장을 하게됩니다. 이러한 <100> 방향의 Si wafer의 경우 {110} 방향과 서로 직교를 하면 후에 칩을 절단할때, 결정에의한 불필요한 깨짐을 막을 수 있기 때문입니다. 따라서 이러한 방향의 표시를 위해 wafer의 한쪽면을 잘라주게 됩니다.