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Al2O3(알루미나)를 성장로에서 2000℃ 이상의 열로 액체상태를 만든 후 단결정으로 성장된 결정체를 말합니다. 사파이어 단결정은 다이아몬드 다음으로 지구상에서 가장 강한 경도(Mohs경도 9) 경도를 지닌 소재로, 내마모성, 내식각성이 석영과 비교해 약 10배 높고, 절연 특성 및 광학성 투과성이 우수합니다.
최근 LED의 수요가 급증하면서 기판재료로 재조명 받아 그 수요가 늘어나고 있으며, HF 및 플라즈마로 인한 식각 문제의 해결책으로 그 용도가 주목 받고 있습니다.
㈜코마테크놀로지는 사파이어의 내화학성, 내열성, 고경도 등의 특성에 주목하여 반도체 공정에서 사용되는 Ceramic, Quartz, Silicon 등의 소재로 만들어진 부품을 사파이어로 대체하여 반도체 제조 공정 중 증착 및 식각 공정 Chamber 내에서 발생되는 오염원 및 파티클 발생을 최소화 하여 수율을 극대화 시키는 것에 주목하고 있습니다. 또한 사파이어 소재의 높은 내구성으로 인하여 부품 수명이 증가하여 교체주기를 증가시켜 원가 절감에 혁신적인 기여를 함으로서 생산 효율성 증가에 그 활용도를 높이고 있습니다.
Parameters | |
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Crystal Structure | Hexagonal, a=4.765Å c=13.001Å |
Crystal Purity | >99.99% |
Density | 3.98g/cm3 Solid |
Hardness | 9(moh’s scale) |
Knoop Hardness | 1600 to 2200 |
Young’s Modulus | 380 GPa 30’ from c-axis / 340 GPa 60’ from c-axis |
Tensile Strength | 300 to 400 MPa, orientation and polish dependent |
Modulus of Rupture | 500 to 900 MPa, orientation and polish dependent |
Compressive Strength | 2000MPa |
Thermal Properties | |
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Melting point | 2053℃ |
Specific Heat | 0.10 cal/g at 20℃ |
Heat Capacity | 0.77 J/g℃ at 20℃ / 1.25 J/g℃ at 20℃ |
Thermal Conductivity | 46.06 at 0℃, 25.12 at 100℃, 12.56 at 400℃(W/(m.K)) |
Coefficient (25℃) | 4.5 X 10-6/K perpendicular to c-axis 5.3 X 10-6/K parallel to c-axis |
Dielectric Constant | ~9.4 at 300K at a-axis ~11.58 at 3000K at c-axis |
Loss Tangent at 10 GHze | < 2X 10-5 at a-axis, < 5X 10-5 at c-axis |
지구상에 존재하는 물질 중 다이아몬드 다음으로 높은 경도를 가지고 있습니다.
섭씨 2,040℃ 까지 물성 변화 없이 견디는 내열성을 가지고 있습니다.
챔버 內 극한의 NF4 및 CF4 가스 환경에서 식각을 최소화 합니다.
반도체 ETCH공정 플라즈마에서 라디칼 반응이 일어나지 않는 안정된 분자구조로 챔버 내부 오염을 최소화합니다.
매우 안정적인 절연체로 챔버 내 공정 중 플라즈마로 발생되는 아킹(Arcing)을 최소화하여 공정불량을 극감시킵니다.
사파이어의 플라즈마 저항성
(내플라즈마성이 쿼츠 대비 3배 이상 우수)
불산(HF) 농도 49%에 12시간 담근 후 부식 측정
→ 사파이어 부식율 0.5% vs 쿼츠 부식율 16.2%
* TEST 조건 : 플라즈마 노출 60분/120분
* TEST 결과 : SiC 소재 대비 Sapphire 소재 최대 5배 이상 식각율 우수함