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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
Crystal StructureHexagonal, a=4.765Å c=13.001Å
Crystal Purity>99.99%
Density3.98g/cm3 Solid
Hardness9(moh’s scale)
Knoop Hardness1600 to 2200
Young’s Modulus380 GPa 30’ from c-axis /
340 GPa 60’ from c-axis
Tensile Strength300 to 400 MPa,
orientation and polish dependent
Modulus of Rupture500 to 900 MPa,
orientation and polish dependent
Compressive Strength2000MPa
Thermal Properties
Melting point2053℃
Specific Heat0.10 cal/g at 20℃
Heat Capacity0.77 J/g℃ at 20℃ / 1.25 J/g℃ at 20℃
Thermal Conductivity46.06 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
  • 고경도

    지구상에 존재하는 물질 중 다이아몬드 다음으로 높은 경도를 가지고 있습니다.

  • 내열성

    섭씨 2,040℃ 까지 물성 변화 없이 견디는 내열성을 가지고 있습니다.

  • 내식각성

    챔버 內 극한의 NF4 및 CF4 가스 환경에서 식각을 최소화 합니다.

  • 내화학성

    반도체 ETCH공정 플라즈마에서 라디칼 반응이 일어나지 않는 안정된 분자구조로 챔버 내부 오염을 최소화합니다.

  • 절연성

    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

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Sapphire Window는 화학적으로 내구성이 강하고 고강도, 고 투과성 사파이어 창으로 반도체 프로세스 챔버 뿐만 아니라 다른 많은 고진공 어플리케이션에도 사용됩니다.

최근 까다로운 고진공 분야에서 Quartz Window를 Sapphire Window로 빠르게 대체하여 활용하고 있습니다.

특히 NF3 및 CF4가스 등을 활용한 고식각 프로세스 환경에서는 Quartz Window의 표면이 흐려지면서 빠르게 식각되며, 이렇게 식각된 Quartz Window는 실링을 손상시켜 수명을 단축시키거나 쿼츠의 언더 컷(Undercutting)에 의한 파손을 일으키기도 합니다.

이렇게 Quartz Window의 수명은 상당히 제한 될 수 있지만 대부분의 경우 사파이어 창은 무기한으로 사용할 수 있습니다.
(주)코마테크놀로지는 반도체 제조 공정 중 증착 및 식각(CVD & Etching)공정 Chamber 내에서 사용하는 노즐류를 직접 생산합니다.

기존 Al203, AIN, Quartz 소재로의 생산 뿐 아니라, Sapphire 소재로의 변경으로 Chamber 내 발생되는 오염원 및 파티클 발생을 최소화하여 수율을 극대화 시킵니다.

또한 사파이어 소재의 높은 내구성으로 인하여 부품 수명이 증가하고 교체주기를 증가시켜 원가절감에 혁신적인 기여를 합니다.
NF3 및 CF4를 이용하는 환경에서 파티클 발생을 최소화하여 연속적인 작업 환경을 만듭니다.
(주)코마테크놀로지는 사파이어 윈도우, 노즐 뿐만 아니라 사파이어를 활용한 다양한 가공품을 제조하고 있습니다.

스마트폰(워치)용 커버글라스, 리프트핀, 정밀 플란자, 일반구조물, 실험용 기자재, 광학 렌즈 및 프리즘 등 생각 할 수 있는 모든 제품들을 사파이어로 제작해 드리고 있습니다.

다양한 제작 노하우와 기술로 최상의 제품을 생산하고 있으며, 개발용 샘플에서 양산 제품까지 고객의 니즈에 맞게 즉각 대응해드리고 있습니다.

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