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웨이퍼가 어떻게 만들어질까?
우리가 반도체 하면 흔히 떠올리는 이 웨이퍼는 어떻게 만들어 지는 것일까?저렇게 판떼기 하나만 보면 저게 뭔가 싶지만 저거 사실 실리콘이다자 그러면 저걸 어떻게 만드는지 간단하게 한 번 알아보자첫번째로, 웨이퍼를 만들기 위해서는 커다랑 잉곳(주괴)가 필요한데,이 잉곳은 쵸크랄스키 공법이라는 것으로 만들게 된다.간단하게 설명하면1. 실리콘 주괴를 도가니에 담아 녹인 후2. 시드(seed)를 넣어서 천천히 회전시킨다3. 그다음 회전시키며 천천히 끌어올린다4. 잉곳 완성보통 도가니는 석영그릇으로 만들고흡열재는 탄소로 만든다고 하는데 잘 모르겠다이 방법은 1930년도에 얀 초크랄스키라는 폴란드 화학자가 발명해낸 것으로,그의 이름을 따 초크랄스키 공법이라 명명되었다아무튼 이러한 과정으로 통해 우리는 실리콘 잉곳을 얻게 되는데이러한 실리콘 잉곳을 얻게 되면, 다이아몬드 톱으로 얇게 썬다.그다음 썰은 면을 화학적 공정을 통해 다듬으면 반도체에 쓸 수 있는 웨이퍼가 나오게 된다.다만 이 웨이퍼는 정말 아무것도 없는 판떼기 그 자체로,이것을 전자장비에 쓰려면 더 복잡한 공정이 필요하다.쉽게 설명하기 위해 그림을 가져왔다.하나씩 한 번 보도록 하자.1. 웨이퍼앞에서 설명한 대로 초크랄스키 공법을 통해 만든다2. Matarial oxidation웨이퍼를 보호하기 위한 층을 덮는다. 불순물이 침입하거나 전류가 새어나가는 것을 막는다.3. 리소그래피증착을 통해 웨이퍼에 타겟물질을 바른다.이 증착 과정에서 전자빔을 통해 물질을 녹여서 웨이퍼에 물질을 바르게 되는데이 때 웨이퍼의 결정방향과 증착물질의 결정방향이 동일하게 증착된다.그 다음 포토레지스트를 바르고, UV라이트를 통과시키지 않는 패턴을 가진 마스크를 덮은 뒤, UV라이트를 쏘아서 패턴 모양대로 남기고 나머지는 녹여서 일정한 모양을 만든다.그 다음에 에칭과정을 통해 썰어내고, 포토레지스트를 씻어내면 타겟물질만이 패턴화 되어 남게된다.4. 도핑순수한 실리콘 웨이퍼는 전도성이 매우 낮기 때문에전류가 잘 흐를 수 없다그렇기 때문에 가전자를 함유하고 있는 불순물들을 도핑하여전류가 더 잘 흐를 수 있도록 만들어준다5. Metalization웨이퍼에 전선을 까는 과정이다쉽게 말하면 회로를 그린다고 보면 된다.6. 다이싱칩에 넣기 위해 자르는 과정이다7. 패키징우리가 흔히 말하는 칩이 탄생하는 단계이다칩을 보호껍질로 싸고 다리나 선을 만들어서 실용적으로 쓰기 위해 최종적으로 수행하는 단계이다이러한 과정을 거치면 우리가 쓰는 회로 칩이 만들어지게 된다
작성자 : lduna고정닉
우주 개발과 패러다임의 역사_31.
혹시 기다리는 사람이 있다면 미안, 좀 늦었다. 현생이 고달프다보니 연재가 조금씩 늦어지고 있다.미안하게 생각하고 다음부터는 좀 빠르게 올리도록 하겠다.ISS에 4번째로 올라간 모듈은 2001년 2월 7일 발사된 Destiny, 운명 모듈 되시겠다. 이름에서도 알 수 있겠지만 역시 미국에서 만든 모듈이며, 이전 모듈들이 생명유지와 관련된 우주 정거장의 기초를 구성한다면 데스티니 모듈은 첫번째 정규 궤도 연구실로서 그 근간 위에 피어오르는 첫번째 잎파리 되시겠다.보잉에서 제작되었으며 무게는 14.5톤, 아틀란티스에 의해 발사되었으며 수많은 분야의 과학장비를 탑재해 의학, 공학, 생명공학, 물리학, 재료과학, 지구과학 등 수많은 분야의 연구를 진행할 수 있도록 제작되었다.데스티니의 중앙부에는 지구 관찰을 위한 51cm 지름의 유리창이 있는데, 평소에는 지구관찰용 카메라를 달아 지구의 환경 및 대기변화 관찰을 위해 사용하며, AgCam이라는 식물 관측용 다중 스펙트럼 이미징 카메라를 이용해 식물의 분포와 농업 응용연구 등을 진행한다.당연하지만 카메라가 유리창의 기스나 먼지같은 것에 교란당해 사진이 엉망으로 나오면 안되므로 이 "최저점 창문"은 밖에 원격 조종되는 창 셔터를 달고, 최고급 유리를 설치해 ISS에서도 최고 수준의 광학능력을 보유하고 있다고 한다.이건 여담으로, 우주인들이 휴식을 취하는 "밤" 시간에 조명이 꺼지는데, 그 모습이 정말 예쁘다.2001년 3월 8일과 2005년 7월 26일, 2007년 8월 14일에는 외부 적재 플랫폼, ESP 시리즈들이 발사되었다. 궤도 교체 장치라고도 불리는데, 이들은 일종의 외부 부착용 창고를 하는 모듈들로, 가압되지는 않는다. 이들은 정거장 내부에 저장하기에는 너무 부피가 크면서 꼭 대기에 보관할 필요가 없는 우주정거장의 예비 부품을 저장하는 역할을 수행한다.덕분에 미르나 스카이랩처럼 한두 부분이 고장났다고 정거장 통채로 버려야했던 것과는 달리 ISS는 고장난 펌프나 다 쓴 연료탱크를 계속해서 새것으로 교체해가며 지금까지 버틸 수 있게 되었다.우주인 밑의 짐짝이 올려져있는 팔레트 같은것이 ESP-2의 모습이다. 참고로 별거 아닐거 같은데 1은 5.7톤, 2는 2.6톤을 차지해 생각보다 무겁다.2001년 4월 19일에는 이동식 임무 시스템, 우리들에게는 "캐나다암 2" 라고 자주 불리는 로봇이 부착되었다.길이 17.6미터에 3개의 관절과 7개의 회전점을 가지며 1.8톤의 무게에 최대 116톤의 구조물을 옮길 수 있는 이 로봇의 추가 덕분에 ISS의 임무는 더더욱 확장되었다.예를들어, 지금까지는 ISS가 보급을 받기 위해서 보급선이 항상 ISS와 교신을 주고 받으면서 섬세한 도킹 과정을 거쳐야했는데, 이때문에 일회용인 보급선들이 ISS와 충돌하는 것을 막기 위해 값비싼 도킹 장비들을 달아야해서 우주 임무들의 가격 상승의 주범이 되어왔다.그러나 이제는 캐나다암 덕분에 대충 ISS 근처에만 가면 캐나다암으로 대충 낚아챌 수 있게 되었기 때문에 일본의 Kounotori H-2 보급선과 같은 염가형의 비유도식 보급선들을 투입할 수 있게 되었다.게다가 캐나다암은 스테이션 주위를 움직이면서 정거장 모듈들을 옮기거나 조립하는데 아주 적합한 구조물이었기 때문에 수많은 트러스들을 조립하는데 매우 유용하게 사용되었다.캐나다암에게는 세명?의 친?구가 있다.하나는 덱스터 Dextre 라고 불리는 일종의 추가 손 같은 로봇으로, 기존의 집게식 "손"이 뭔가를 옮기기에는 적당해도 그걸로 세밀한 작업을 하기에는 쪼오금 거시기한 단점을 보완하기 위해 제작된 일종의 양팔 로봇이다.2008년 3월 11일 발사되었으며, 이걸로 ESP에서 물건을 빼오거나 정거장 조립을 하는 등 섬세한 작업을 수행할 수 있게 되었다.두번째 친구는 모바일 베이스 Mobile Base System 라는 친군데, 캐나다암이 제 아무리 대단하다고 해도 결국 어디 붙어있어야하는 로봇팔인건 어쩔 수 없는 노릇.팔을 어기적대면서 이동시킬 수는 있어도 그 상태에서 작업은 할 수 없다는 치명적인 문제를 해결하기 위해 정거장에 레일을 깔아서 캐나다암이 움직일 수 있게 만든 일종의 기차같은 모듈 되시겠다.참고로 인간이 우주 밖에서 선회 활동을 할때 필요하면 인간도 탈 수 있다. 분당 1.5미터의 엄청난 속도를 자랑한다고.참고로 본체는 이런 느낌이다.마지막 친구는 ISS 개선형 붐 어셈블리 Enhanced ISS Boom A.ssembly 다.17.6미터의 캐나다암이지만, 가끔 임무를 수행할 때는 그것도 모자란다고 생각한 과학자들이 15.2미터의 일종의 "셀카봉"을 만들어 붙들어준 것 되시겠다.참고로 2005년 콜롬비아가 고작 폼 조각 하나 때문에 폭발해버린 사건 이후로 우주왕복선은 지구로 복귀하기 전 기체 전체를 확인하는 새로운 프로토콜이 생겼는데, 이때 셔틀을 검사할 때 매우 유용하게 사용되었기도 했다.여담으로, 윗 사진의 오른쪽 부분을 자세히 보면 우주비행사가 봉에 타고 있는걸 볼 수 있는데, P6 트러스를 옮기다가 사고로 일부가 손상되었는데, 이때 트러스 재배치를 맡아 EVA 중이었던 스콧 파라진스키 (의외로 미국에서 태어난 미국인이다)가 이걸 해결하기 위해 급하게 트러스 저 멀리 이동하기 위해 썼다고 한다.캐나다암은 2개의 원격 제어 시스템으로 조종되는데, 2개 시스템 전부 다 조종하는데 쓰이는건 아니고 한번에 딱 하나의 시스템만으로만 작동한다고 한다. 이 제어 시스템은 하나는 데스티니에, 하나는 큐폴라에, 달려있다고 한다.그러나 대부분의 임무는 휴스턴 관제센터나 캐나다의 채프먼 우주센터의 지상관제사들에 의해 수행된다고.2001년 7월 12일에는 퀘스트 에어록 Quest Joint Airlock 이 발사되었다. 미국 우주인들이 사용하는 우주복은 러시아 에어록에서 사용할 수 없었기 때문에 우주인들이 우주에서 활동할 수 있도록 새로 에어록을 만든거라고 한다, 2001년 9월 14일에는 러시아인들도 이에 질세라 피어스 도킹모듈 Пирс Стыковочный отсек 을 제작해 붙였다. 역시 러시아 우주인들이 우주로 나가고, 프로그레스나 소유즈 같은 우주선들이 더 안전하게 도킹할 수 있는 구획을 마련하기 위한 것이었다.참고로 2021년 7월 14일, 차세대 나우카 Наука 모듈을 달기 위해 폐기처분당했다.내부 모습.19년 하고도 315일 15시간동안 인류를 위해 봉사해온 모듈의 마지막 사진.
작성자 : 대한민국인디언고정닉
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