반도체 품질을 올리는 잔류물 청소반, 세정공정이란?

웨이퍼 한 장이 반도체로 탄생하기 위해서는 짧게는 한 달, 길게는 두 달의 시간 동안 확산공정, 포토공정, 식각공정, 증착공정, 이온주입공정 등을 수백 여 단계의 공정을 거치게 됩니다.

이때 확산공정, 식각공정, 연마공정 등 각 공정과 공정 사이에 반복적으로 진행되는 중요한 공정이 있습니다. 바로 세정공정(Cleaning) 입니다. 사람이 나쁜 균에 오염되지 않게 자주 몸을 씻듯이 미세공정을 다루는 반도체도 완벽한 반도체를 만들기 위해 세정하는 과정을 반복적으로 거치는데요. 반도체 수율을 높이기 위한 중요한 세정 공정에 대해 알아보겠습니다.

반도체의 품질을 지키기 위한 필수과정, 세정공정(Cleaning)

세정공정이란 화학물질처리, 가스, 물리적 방법을 통해 웨이퍼 표면에 있는 불순물을 제거하는 공정입니다. 매우 미세한 공정을 다루는 반도체 공정의 경우 웨이퍼 표면에 입자(Particle), 금속(Metal), 유기물, 자연 산화막 등 미량의 불순물도 패턴 결함, 전기적 특성 저하 등 반도체 제품의 수율과 신뢰성에 부정적 영향을 줄 수 있습니다. 그렇기 때문에 웨이퍼를 깨끗하게 청소하는 세정공정은 반도체 공정에서 매우 중요한 단계입니다.

세정공정은 보통 막을 형성하는 확산공정 전, 회로 패턴 형성을 위해 불필요한 부분을 깎아내는 식각공정 후 등 각 웨이퍼 공정 전후에 가교 역할을 하며 반복적으로 진행되기에 진행 횟수가 다른 공정 대비 2배 정도 많습니다.

다양한 세정 방식

세정공정은 크게 침지(Dip) 방식과 스프레이(Spray) 방식으로 구분할 수 있습니다. 침지 방식은 세정공정에서 널리 쓰인 방식으로 화학물질(Chemical) 또는 초순수 증류수(Deionized water)에 웨이퍼를 담가 진행하는 방법이며, 스프레이 방식은 회전하는 웨이퍼에 액체나 기체 형태의 화학물질을 분사시켜 불순물을 제거하는 방식입니다.

과거에는 한번에 많은 웨이퍼를 처리할 수 있기 때문에 다수의 웨이퍼를 동시에 처리하는 침지 방식(Batch Type, 집단식)의 비중이 높았습니다. 하지만 최근 미세 공정의 고도화, 사용 물질의 변화에 따라 웨이퍼를 1매씩 처리하는 스프레이 방식(Single Wafer Type, 매엽식)의 비중이 높아지고 있습니다. 웨이퍼 표면의 불순물의 종류가 다양한 만큼 웨이퍼 세정에도 다양한 방식이 교차로 적용됩니다.

반도체의 수율, 그리고 제품의 품질과 연결되는 세정공정! 제조 공정이 미세화 될수록 중요해지는 세정공정의 발전을 기대해주세요.