석영유리 도가니 국내외 현황

Status of Quartz Glass Crucible

Article information

Ceramist. 2019;22(4):452-463
Publication date (electronic) : 2019 December 31
doi : https://doi.org/10.31613/ceramist.2019.22.4.02
QUARTZ TECH CO., Ltd., Iksan 54588, Korea
Engineering Ceramic Center, Korea Institute of Ceramic Engineering and Technology, Icheon 17303, Korea
노성훈,, 강남훈,, 윤희근,, 김형준,
(주)쿼츠테크
한국세라믹 기술원,엔지니어링세라믹센터
Received 2019 September 10; Revised 2019 October 29; Accepted 2019 October 30.

Abstract

Abstracts

A quartz glass crucible is the essential material for manufacturing silicon ingots such as semiconductors and solar cells. Quartz glass crucibles for semiconductors and solar cells are made similar, but differ in surface purity, structure and durability. Recently, ultra high purity synthetic glass crucibles for semiconductors have become more important due to foreign problems. In Korea, it has succeeded in producing 28-inch quartz glass crucibles through the past 10 years. However, 32-inch synthetic quartz glass for the production of silicon ingots for semiconductors is not up to the level of advanced technology, and the technology gap is expected to be 2 to 3 years. In order to overcome these technological gaps and localize synthetic quartz glass ware, close cooperation between production companies and demand companies and localization of synthetic quartz glass powder must also be made. In addition, if government support can be added, faster results can be expected.

1. 서론

석영유리 도가니는 반도체와 태양전지 등의 실리콘 잉 곳을 제조하기 위해 사용되는 필수적인 중요 소재이다. 명칭에서 그렇듯이 도가니란용어가 매우 고전적이다 보 니 매우 진부하게 느껴지는 소재이다. 최근 일부 국가에 서 일으킨 전략 소재에 대한 수출 규제 조치에 따라 반도 체를 비롯한 주요 국내 산업의 긴장감은 매우 높아진 상 황이 다. 이러한전략소재 중석영유리 도가니가포함되어 있고 이것이 한국 내에서 생산이 제대로 이루어지지 못하 고 있다는 점은 조금 답답하고 안타까운 상황이다.

경제적 측면에서 보면,반도체는 우리나라 수출의 20% 를 좌우하는 가장 중요한 기간산업이다(Fig. 1)[1]. 글로 벌 IT 전문 시장조사업체인 가트너의 최근 보고서를 인용 한 국내 기사에서 2019년 세계 반도체 시장 매출이 총 4,890억 달러(약 545조원)로,지난해(4,770억달러)보다 2.6% 늘어날 것으로 내다봤다. 특히 2020년에는 시장 매 출이 5,280억 달러로,2019년보다 8.1%나 증가하면서 다시 상승 국면에 접어들 가능성도 있다고 점쳤다. 이어 오는 2021년에는 1.8% 역성장한 후 2022년 증가율이 3.8%에 그치며 성장세가다시 주춤하겠지만2017∼2022 년 연평균 성장률이 5.1%로,이전 5년 간(2011∼2016년 2.6%)의 2배 수준에 달할 것으로 보고서는 전망했다 (Fig. 2)[2]. 반도체 산업은 최근 데이터 기반 서비스 산 업의 증가로 고성능 반도체 시장은 빠르게 성장 중이며 세계 무역에서 차지하는 비중도 확대되고 있다.

Fig. 1.

Share of Korea's Semiconductor Exports.

Fig. 2.

Global semiconductor market outlook.

산업적인 측면에서 보면,석영유리 도가니는 위에 언급 한 바와 같이 반도체와 태양전지 산업의 최초 시작점이 된다. Czochralski법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 만들 기 위한 실리콘 용해하기 위한 용기형태의 내화물일 뿐이 다. 석영유리 도가니가 없으면 반도체든 태양전지든 그 산업이 시작할수 없는 것이다. 즉 반도체와태양전지 산 업 생태계에 있어서 가장 뿌리 부분에 있다고 할 수 있다. 따라서 반도체 관련 소재산업을 언급함에 있어서 절대 빠 질 수 없는 중요한 소재 중 하나이게 되는 것이다. Fig. 3 은 석영유리 도가니에서 반도체용 웨이퍼가 생산되는 전 체과정을 보여 준다.

Fig. 3.

Procedure of Silicon Wafer Production[3]

기술적 측면에서 보면,석영유리도가니는 단순한 내화 물로만 이해할 수 없다. 석영유리는 쿼츠라고 불리면서 반도체ᅵ디스플레이 ᅵ태양전지 산업에서 가장 흔히 쓰 이는공정 부품용 소재이다. 이러한 석영유리는 석영유리 도가니와 마찬가지로 국내에서 전혀 생산이 이루어지지 않고 전량 수입에 의존하고 있는 소재이다. 국내 석영유 리 가공기술이 매우 뛰어나지만,석영유리 모재의 수입 의존은 다소 안타까운 현실인 것이다. 이러한 원소재 수 입은도가니가 되었든쿼츠 부품이 되었든그출발물질인 고순도 실리카 분말 또한 전량 수입에 의존 중이다. 과연 이러한원료물질의 부재만이 우리가 처한고순도 석영유 리 도가니와 석영유리 부품들의 문제일까?

본고는우리는왜 한낱도가니라생각하고 있던 석영 유 리 도가니를 어떠한 이유로 제대로 만들 수 없었던 것인 지에 대해 국내외적인 기술과 시장 상황 등을 점검하고 해결 방안을 제안해 보고자 한다.

2. 본론

석영유리 도가니는 반도체 분야에 서는 매우중요한 원 재료이다. 우리나라의 반도체 산업은 세계 최고 수준이 며,삼성전자가 세계 반도체 시장 점유율 1위인 인텔사를 맹추격하고 있다. 그러나 이에 반해 반도체 석영유리 도 가니 분야는 대외 의존도가 지나치게 큰 상황이다. 일본 제품이 95% 이상을독점하고 있다. 이들 해외 선도 기업 들의 압도적인 기술력 및 시장지배력으로 인해 국내기업 에게 있어서 이 분야 진입장벽은 매우 높다.

Fig. 3은 실리콘 웨이퍼를 제조하는 전체 공정의 모식 도를 나타내고 있다[3]. 그림에서 볼 수 있듯이,실리콘 웨이퍼를 만들기 위해서는 고순도 폴리실리콘을 석영유 리 도가니에 넣어 용융 하여 실리콘 단결정 잉곳으로 성 장시킨다. 석영유리 도가니는반도체의 시작이 되는중요 한 소재이다. 본고에서는 석영유리 도가니에 대한관련시 장과 기술의 현황 및 그 전망 기술해 보고자 한다.

2.1 석영유리도가니

– 기본 구조

석영유리 도가니는 기본적으로 2중 구조를 가지고 있 다(Fig. 5). 고순도 폴리실리콘과 접촉하는 내층은 고순도 의 합성 또는 천연 석영분말로 용융되고 진공에 의해 제 어된 마이크로 단위의 기포를 포함하지 않은 투명한 유리 재질로 되어 있으며 외층은 고순도로 정제된 천연 석영분 말로 용융되고 마이크로∼밀리미터 단위의 기포가 존재 하는층으로 고온에서의 석영유리 도가니 구조 지지대 역 할 및 보온 역할을 한다. 특히 내층과 외층 두께 비율에 따라 외부 히터에서 공급되는 복사열을 전달하고 보온하 는 성능이 변화되므로 사용자의 공정에 맞는 두께 비율을 최적화해야 한다.

Fig. 5.

Quartz crucible structure

Fig. 4.

Quartz crucible

-기본 특징

석영유리 도가니는 반도체용 Silicon Ingot/Wafer 생 산을 위한 필수 품목으로 1,450°C에서 폴리실리콘을 녹 이는 용기 역할을 한다. 석영유리 도가니는 고순도 석영 원료사용(Siᄋ2>99.999% 이상),도가니 내층의 적은 기 포함량,고온에 강하며 낮은 열팽창성,뛰어나 내부식성, 깨끗한 표면,기계적 안정 등의 특성을 요구한다.

-반도체용 석영유리 도가니

반도체용 석영유리 도가니는 일반적으로 내층은 합성 석영파우더로 이루어지며 외층은고순화 처리된 천연 석 영파우더를 이용하여 제작된다. 도가니에 사용되는 분말 의 종류별 순도는 Table 1에 나타내었다. 합성 석영파우 더는 고가의 원료이므로 투입량을 최소화하여 제작하는 기술이 필요하다. Fi& 8에서 보여 주는 것과 같이 기술 적으로는 내층의 투명층에 존재하는 마이크로 단위의 기 포를 제어해야만 반도체 잉곳을 성장함에 있어 목표로 하 는 단결정 수율을 달성할 수 있다.

Quartz Powder Purity

단결정이란 반도체를 이루는 원자 결정구조를 중심으 로 결정질의 결함이 없이 배열이 균일한 ‘단결정’이어야 한다. 석영 유리도가니의 불순물에 의한 결정화 또는 기 포등에 의한 스트레스로 발생하는 파티클로 인해 단결정 배열이 끊어질 수 있기 때문에 반도체용 석영 유리도가니 의 순도 및 기포 제어가 중요하다. 특히 용해된 실리콘과 도가니간 반응에 의한 Browning발생(Fig. 9)은 실리콘 잉곳 생산에 문제이며,특히 ᄋH외 불순물순도에 영향을 받는 것으로 알려져 있다[69].

Fig. 9.

PM-image of sample CD U L 8 R. Top view of a brownish ring on the dip-in crucible surface. The inner part shows small SiO2-crystallites[6]

Fig. 6.

Silicon Ingot grower structure[4,5]

Fig. 7.

Quartz crucible components for semiconductor and solar cell

Fig. 8.

(a) Bubbles and (b) bubble-free in inner layer

Fig. 9.

Morphology of inner surface of silica crucibles with different Ba concentration after Si crystal growth. (a) Ba concentration is 0ppm; (b) Ba concentration is 50ppm; (c) Ba concentration is 100ppm; (d) Ba concentration is 200ppm[10]

– 태양전지용 석영유리 도가니

로 단위의 기포를 제어해야만 태양 전지용 잉곳 성장함에 있어 목표로 하는 단결정 수율을 달성할 수 있으며 석영 유리 도가니 1개로 1∼5개의 잉곳을 성장시키므로 고온 강도가중요 시 되고 있다. 석영유리 도가니 강도를증가 하기 위한 방법으로는 석영유리 도가니 표면에 BaCO3를 코팅하여 강제적으로 결정화를 일으켜 강도를 증가시키 는 방법을 사용하기도 한다(Fig. 9)[10].

반도체용 석영 유리도가니의 내층 투명층을 형성하는 방법으로는 진공법과용사법이 있다. 진공법은 석영원료 태양 전지용 석영유리 도가니는 일반적으로 내층,외층 을 천연 석영 파우더를 적용하여 제작된다. 태양 전지용 석영유리 도가니 또한 내층의 투명층에 존재하는 마이크 를 몰드에 내층,외층을 성형 한 뒤 Fig. 10(a).에서 보이 는 것과 같이 용융을 진행하여 표면을 녹일 때 진공펌프 를 이용하여 기포를제거하는방법이다. 용사 법은몰드에 내층을 성형하지 않고 외층만 성형 한 뒤 용융을 진행하 는 과정에 고열의 아크에 석영원료를분사하여 녹여 붙이 는 방식으로 내층을 형성하는 방법이다. Fig. 11은 실제 용융 작업시의 전극봉의 발열상태를 보여 준다. Fig. 12 는 기포제거 프로세스에 의해 만들어진 내층 단면의 광학 현미경 사진이다. 그림에서 볼 수 있듯이 외층은 많은 기 포를 포함하고 있으며,내층은 매우 적은 크기의 기포만 이 존재한다.

Fig. 10.

Transparent layer manufacturing method: (a) Vacuum Process, (b) Spraying Process

Fig. 11.

High Power melting facilities

Fig. 12.

Optical micrograph of inner layer cross section made by debubbling process

Fig. 13는 석영유리 도가니 제조 공정을 보여준다. 도 가니 제조는 석영원료 성형,용융,샌드 볼라스팅,내층 검사,절단가공,최종검사,세정,포장 등의 순으로 이루 어져 있다. 각 공정에서 요구되는 것은 다음과 같다. 성 형공정은 내층 원료(합성)와 외층원료(천연)가 혼합되지 않도록 하여야 하며 고가의 합성원료를 원하는 두께에 맞 도록 제어하는 기술이 필요하다. 석영 유리도가니의 품질 을 90%이상 결정하는 가장 중요한 용융 공정에서는 진공 압력관리,전압/전류관리,전극 위치,아크 크기제어,아 크 위치제어 등 정밀 제어기술이 필요한 공정이다. 용융 이후에는 석영 유리도가니 외측에 용융되지 않은 석영 원 료가루를 제거하기 위해 고순도의 물 또는 고순도 석영 원료를 이용하여 샌드 볼라스팅을 하게 된다. 샌드 볼라 스팅을 하여 외측 파티클 제거 후 내층의 이물,기포,손 상등 육안 검사를 실시하여 이상이 없는 제품은 수요자의 요구 조건에 맞게 절단을 진행한다. 절단완료 후 고휘도 LED 광원을 이용하여 다시 한번 육안검사와 외경,두께, 투명층 기포등 정밀 검사를 시행하며 최종 합격한 제품은 산세정을 하여 내,외측 오염원을 제거한 뒤 포장을 한다.

Fig. 13.

Quartz crucible manufacturing process

반도체용 석영유리 도가니 개발을 위해 필요한 기술적 내용과 사양을 정리하면 다음과 같다.

  • A. 내층(합성석영) 기포억제 기술: 고출력 용융설비, 분위기 제어기술

    –(Spec) 표면기포: 0.5mm 이하 사이즈 Zero 수준

  • B. 내층(합성석영) 고순도화 기술: 합성원료의 성형 및 용융기술

    –(Spec) 두께: 2[rn 이상, 두께 편차: 100哪 이내, 순도: 99.999%

  • C. 외층(천연석영)고강도화 기술:원료도핑,용융설비 제어기술

    –(Spec) 도가니 사용시간: 300hrs 이상

  • D. 도가니 크기 제어기술: 정밀 성형기술

    –(Spec) 직경: Max 40인치 (현재 수요기업의 주력 사용크기: 32인치)

  • E. 초고순도 합성 석영분말 기술: 분말 합성 및 입도형상제어기술

    –(Spec) 순도: 99.9999이상%, 입도(D50) 250μη 이하

2.2 세계 기술 현황

-일본

전 세계 반도체용 석영유리 도가니 시장의 80%이상,국 내 시장의 99%를 일본 3개사 (ShinEtsu,SUMCO(JSQ), Coorstek)에서 공급하고 있으며 독보적인 기술을 보유하 고 있다. 일본 업체 특성에 따라 진공법과 용사법 2가지 방 법으로 석영유리 도가니를 제조하고 있다

-미국

Momentive사가 진공법으로 반도체 석영유리 도가니를 제조하고 있으며 천연 석영 파우더를 고순화로 정제하여 제조하는 기술을 보유하고 있다.

-독일

미국 Momentive사의 자회사가 있으며 미국과 동일하 게 진공법으로 반도체 석영유리 도가니를 제조하고 있으 며 천연 석영 파우더를고순화로 정제하여 제조하는 기술 을 보유하고 있다.

-중국

반도체용 석영유리 도가니는 시작 단계이며 태양전지 용 석영유리 도가니를 제조하는 업체가 수백개의 업체가 있는 것으로 알려져 있다. 주요 업체로는 징롱,AQM,난 통로보스터,닝보부스트,강소중위,요신등이 있다. 향후 중국정부의 반도체 분야대폭적이 지원이 예상되어 반도 체 시장의 큰 위협 요인으로 예상된다.

2.3 세계 시장 현황

-글로벌 시장규모

최근 GIR(Global Info Research) 연구에 따르면 석영 유리 도가니의 전 세계 시장은 향후 5년 동안 약 CAGR 5.9%로 성장할 것으로 예상되며,2019년의 2억 6천만 달 러에서 2024년에는 3억 7천만 달러에 이를 것이라고 예 상 하고 있다[11]. 국내 수입 규모와 비교하면 다소 작은 듯 하나 신뢰할 만하다.(참고 2.5절)

-글로벌 서플라이체인

반도체/태양전지 산업의 주요 서플라이 체인은 메모 리/모듈(셀)ᅳ웨이퍼/잉곳ᅳ석영유리 도가니(소재)폴 리실리콘으로 이루어지며 전 세계 서플라이 체인은 Fig. 14과 같으며 전 세계 시장은 잉곳/웨이퍼 시장은 일본이 80%이상,석영유리 도가니 시장은 90%이상을 일본이 독 점 하고 있다.

Fig. 14.

SEMI Supply Chain

2.4 국내 기술 현황

국내 석영유리 도가니 기술은 쿼츠테크가 유일하게 자 체 기술개발 노력과 선진 기술자문 등을 통하여 반도체 및 태양전지 석영유리 도가니를 제조 및 개발을 하고 있 다. 그 전에는 100% 수입에 의존하던 석영유리 도가니를 2008년 회사 설립 이래 10여 년간 꾸준한 투자와 노력으 로 자체적인 기술력을 확보하고 있으며 해외 반도체,태 양광 업체에 18∼28인치 석영유리 도가니를 제작하여 공 급하고 있으며 특히 국내 태양전지용 석영유리 도가니는 95%이상공급을 하고 있어 대표적인 국산화 성공 사례라 할 수 있다.

– 반도체용

반도체용 석영유리 도가니의 일반적인 사이즈는 18, 20,22,24,28,32inch를 사용한다. 반도체 웨이퍼 생 산량 증가를 위해 24inch이하 반도체용 석영유리 도가니 는 감소하는 추세이며 28,32inch 사이즈로 전환되는 추 세이다. 국내 반도체 웨이퍼 생산업체에서 주로 사용되는 반도체용 석영유리 도가니는 24,28,32inch이다. 도가 니가 대형화 될수록 사용시간이 길어짐에 따라 강도,투 명층 내부 기포제어,내구성이 더욱중요시 되고 있다. 현 재 해외업체에 18∼28인치 석영유리 도가니를 테스트 할 수준으로 기술력이 성장하였다. 또한실증테스트가가능 한 24,28인치를 국산화 검토 중에 있으며,향후 기 확보 된 기술력 및 노하우를 바탕으로 32인치 석영유리 도가 니 개발을 계획 중에 있다.

-태양전지용

태양전지용 석영유리 도가니의 일반적인 사이즈는 18, 20,22,24,28inch를 사용한다. 28inch 석영유리 도가 니 적용은 최근 2∼3년 사이 적용되었으며 향후 생산량 증가,원가 절감을 위해 중국 Top tier를 위주로 32inch 적용을 위해 연구개발하고 있다. 2025년에는 Global Grid Parity가 달성 될 것으로 전망되고 있으며 화석원 료를 대체하고 태양광 발전의 Grid parity를 달성하기 위 해 꾸준히 기술을 개발하고 있으며 석영유리 도가니 수회 사용 및 대형화로 반도체용 석영유리 도가니와동일하게 강도,투명층 기포제어,내구성이 더욱 중요시 되고 있 다. 국내 태양전지용 석영유리 도가니 기술은 28inch까 지 양산화 되어 있으며 상당히 높은 기술력을 보유하고 있다. 향후 32inch 시장 대응을 위해 기술 및 설비 검증 이 필요하다.

2.5 국내 시장 현황

– 수출입 현황

국내 석영유리 도가니는 2018년 약 32백만 달러를 수 입하고 있으며 이중대일 의존도는 99.2%에 달한다[12]. 국내 석영유리 도가니 수입은 꾸준한 상태이며 2014년 ∼2017년 쿼츠테크의 국내 태양광 시장 석영유리 도가니 점유율 증가로 감소를 하였으나 2017년 이후 반도체 산 업 호황으로 일본반도체용석영유리 도가니 수입이 증가 하고 있는 추세이다. 수출 현황은 반도체 산업 호황에 따 라 석영 가공부품 수출 증가와 함께 해외 석영유리 도가 니 판매량도 증가하고 있는 추세이다.

Fig. 15.

Import statistics of quartz crucible (HSK 702001012)

국내 도가니 시장을 바탕으로 글로벌 시장 규모를 고려 해보고자 한다. 국내 웨이퍼 시장 점유율을 고려하면 도 가니 점유율 비율을 추정할 수 있다. 웨이퍼 생산은 세계 5위이며 점유율은 10%로 국내 도가니 소비는 세계시장의 10%로 판단할 수 있다[13]. 따라서 세계 도가니 시장은 약 3500억 원(3.2억달러) 규모로 예상된다. 그러나 이것 도 단지 웨이퍼를 기준으로 한 것이므로 오차가 분명히 있을 수 있음을 고려해야 한다.

– 원료적 측면

석영유리 도가니를 제조하기 위해서는 합성 석영파우 더와 천연 석영파우더가 필수적인 원부재료이다. 합성 석 영파우더는 일본 미츠비시 화학에서 독점 공급하고 있으 며 중국 일부 업체에서 개발을 진행하고 있고 소량이지만 초기 양산화를 위한 실증 테스트 단계에 근접하고 있다. 국내에서도 ᄋCI,3S코리아,쿼츠테크 등에서 Pilot 단계 로 소량 샘플 제작은 성공 했으나 실증 테스트 및 양산 진 행 시 대규모 투자,대량 생산 및 판매가 보증되어야 사업 성이 있기 때문에 양산 설비 투자로 이루어지지는못하고 있다.

반도체용 석영파우더는 내측에 적용하는 5N이상 고순 도 합성 석영파우더와 외측에 적용하는 4N급 천연 석영 파우더가 있다. 앞서 언급한 것과 같이 현재 합성 석영파 우더는 일본 미츠비시 화학에서 독점하고 있으며 중국에 서 개발을 진행 중에 있다. 고순도 천연 석영파우더 주요 생산업체는 벨기에 시벨코의 UNIMIN과 노르웨이 TQC 가 있으며 미국 노스캐롤라이나에서 원석을 채취하여 분 쇄 및 세정하여 공급하고 있다. 최근에는 중국/국내 업체 에서도 인도,러시아 등지의 원석을 통한 천연 석영파우 더를 개발하여 적용하고 있으나 정제 기술개발이 좀 더 필요한 상황이다.

태양전지용 석영 파우더는 반도체 외측에 적용하는 천 연 석영파우더를 적용하며 주요 업체로는 벨기에 시벨코 과 노르웨이 TQC가 있다. 태양 전지용 석영유리 도가니 는 반도체보다는 낮은 수준의 순도를 요구하기 때문에 중 국,인도,러시아 등의 원석을 이용한 저가 원료 개발이 활발하게 진행되고 있으나 원광석의 특성 및 정제기술에 따라 품질 편차가 큰 편이다.

2.6. 관련기관현황

국내 석영유리 도가니 관련된 기관은 제한적이며,도가 니 자체를 제조는 쿼츠테크 만이 유일하다. 기관 또한 아 래 Table 2에 나타낸 정도뿐이며,실질적으로 국내 연구 플레이어의 수도 매우 제한적이다.

Domestic Quartz Glass Crucible Players

2.8. 정책적 제언

석영유리는 반도체 디스플레이 산업의 공정상 가장 필 요한기초소재로국내 이를제조하고공급하는기업 제대 로 설립이 된다면,관련 산업의 생태계가 완성되어 반도 체의 소재 독립의 한축이 완성될 수 있다. 특히,석영유 리에 대한 중국의 기술 개발 수준은 국내 기술을 이미 상 회하고 있어 시급히 기술 개발 투자가 필요한 시점이다. 특히 2002년 이후 석영유리 도가니 관련 국내 연구 사례 를 조사해 보면 중소벤처기업부에서 기술개발을 위해 2.7억 원 정도 정부에서 지원한 사례 외에는 없다.

산업.경제적으로,제2의반도체도약기(시스템반도체) 를맞이하고 있으나,Silicon Wafer를생산을 위한 석영유 리 도가니는 전량 수입에 의존하고 있어 무역역조 개선을 위한 소재 국산화가 시급하다. 또한 기술적으로,석영유리 소재는 현재 점차 고순도화 고신뢰성화 하고 있어 만일 고 품위 반도체용 석영유리도가니 개발이 된다면 후속되는 다양한 석영유리 소재 국산화도 가능할 것으로 판단된다. 따라서 국내 반도체 시장의 생태계의 경쟁력 강화를 위해 서는 석영유리 도가니,잉곳,웨이퍼,메모리 전 분야 걸쳐 전략적 파트너쉽 또는 M&A를통한 수직적 통합체계 구축 으로 기술력 및 원가 경쟁력 강화가 필요하다.

3. 결론

이상과 같이 반도체와 태양전지용 석영유리 도가니에 대한 현황에 대해 검토하였다. 반도체와 태양전지용 석영 유리 도가니 간에는 표면 순도와 구조 그리고 내구성 등 에 있어서 차이가 있다. 석영유리 도가니는 국내 뿐 아니 라 세계시장에서 일본의 지배력이 매우 높다. 국내 기술 개발이 지난 10년간 있었고,이러한 노력으로 28인치 크 기의 석영 유리 도가니에 대한 기초기술은확보한 것으로 보인다. 그러나 반도체용 실리콘 잉곳 제조를 위한 32인 치 크기의 합성석영유리에 대한 기술 개발 수요가 매우 높다. 합성석영유리 도가니를 국산화하기 위해서는 생산 기업과 수요기업의 긴밀한 협력과 합성석영유리분말의 국산화는 필수적이다. 이를 이루기 위해서는 정부의 정책 적 지원 등이 절대적으로 필요하다.

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12. . 무역협회 국내 수출입현황 자료 분석 (HS 7020001012, 반도체웨이퍼 제조에 시용되는 노용의 석영도가니)
13. . 한국신용평가 SK실트론쥐 2018.02.07.

Biography

◉◉노 성 훈

◉1997년-2003년 전북대학교 산업공학과 학사

◉2004년-2011년 한국컴퓨터 품질보증팀 대리

◉2011년-현재 쿼츠테크 생산/품질 팀장

◉◉강 남 훈

◉1993년 ROTC 31기 임관

◉1995년 대우그룹 입사

◉2004년 경남기업(주) 에리트리아지사장

◉2006년 경남기업(주) U.A.E. 아부다비법인장

◉2009년 (주)이테크건설 사우디법인장

◉2015년 (주)이테크건설 태국법인장

◉2017년-현재 (주)쿼츠테크 대표이사

◉◉윤 희 근

◉1992년-1993년 OCI 군산공장 정비팀 주임

◉1994년-2000년 SK 건설 기계장치팀 대리

◉2003년-2013년 SNF KOREA 생산기술팀 차장

◉2013년-2016년 이테크 건설 공사팀 부장

◉2016년-2019년 (주)쿼츠테크 공장장

◉2019년-현재 이테크건설 시운전팀 부장

◉◉김 형 준

◉1991년-1998년 두산유리기술연구소 대리

◉1997년-2000년 한양대학교 무기재료공학과 박사

◉2000년-2001년 독일아헨공대 세라믹 연구소 Post-doc

◉2001년-2007년 삼성SDI PDP사업부 차장

◉2011년-2012년 지식경제부 R&D 전략기획단 전문위원

◉2014년-2017년 한양대학교 신소재공학과 겸임교수

◉2007년-현재 한국세라믹기술원 수석연구원

Article information Continued

Fig. 1.

Share of Korea's Semiconductor Exports.

Fig. 2.

Global semiconductor market outlook.

Fig. 3.

Procedure of Silicon Wafer Production[3]

Fig. 4.

Quartz crucible

Fig. 5.

Quartz crucible structure

Table 1.

Quartz Powder Purity

Categories Al Fe Ti Na K Li B
Natural Quartz 8.0 0.5 1.5 0.5 0.4 0.3 <0.05
Natural Quartz High Purity 8.0 0.2 1.5 0.1 0.1 0.2 <0.05
Synthetic Glass <1.0 <0.1 <0.1 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05

Fig. 6.

Silicon Ingot grower structure[4,5]

Fig. 7.

Quartz crucible components for semiconductor and solar cell

Fig. 8.

(a) Bubbles and (b) bubble-free in inner layer

Fig. 9.

PM-image of sample CD U L 8 R. Top view of a brownish ring on the dip-in crucible surface. The inner part shows small SiO2-crystallites[6]

Fig. 9.

Morphology of inner surface of silica crucibles with different Ba concentration after Si crystal growth. (a) Ba concentration is 0ppm; (b) Ba concentration is 50ppm; (c) Ba concentration is 100ppm; (d) Ba concentration is 200ppm[10]

Fig. 10.

Transparent layer manufacturing method: (a) Vacuum Process, (b) Spraying Process

Fig. 11.

High Power melting facilities

Fig. 12.

Optical micrograph of inner layer cross section made by debubbling process

Fig. 13.

Quartz crucible manufacturing process

Fig. 14.

SEMI Supply Chain

Fig. 15.

Import statistics of quartz crucible (HSK 702001012)

Table 2.

Domestic Quartz Glass Crucible Players

구분 기관명 관련사항
㈜쿼츠테크 국내 유일 석영유리 도가니 제조사
반도체급 28인치 제품 검증 중
태양전지급 28인치 제품 양산, 수출
㈜디에스테크노 용융석영유리 개발 이력 있음
㈜KCC 합성석영유리 개발 이력 있음
한국세라믹
기술원
합성석영유리 관련 국내 유일 연구기관
성분분석, OH함량, 잔류응력 등
분석가능
중원대학교 석영유리 평가