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세정 공정에서 황산 폐기물 20%로 줄일 수 있는 장비 개발
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세정 공정에서 황산 폐기물 20%로 줄일 수 있는 장비 개발
  • 김주연 기자
  • 승인 2019.12.17 16:57
  • 댓글 0
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ACM이 개발한 '울트라 C 태호' 세정 장비는 배치 타입 세정 모듈과 싱글 타입 세정 모듈이 결합된 제품이다./ACM리서치

반도체 제조에 쓰이는 여러 화학 물질 중에서는 황산처럼 인체에 유해한 물질도 있다. 하지만 이를 당장 대체할 재료는 아직 개발되지 않은 상태다. 이에 성능 희생 없이 화학 물질의 소비를 줄일 수 있는 세정 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.

특히 제조사들이 가장 골머리를 앓는 건 황산 폐기물이다. 대만에서 1년간 사용되는 황산의 절반 이상이 반도체 공장에서 쓰인다. 미국은 황산 폐기물을 매립하고 있지만 환경 오염의 우려가 있다. 한국·대만 등 매립 공간이 제한적인 곳에서는 고온 정화 방법으로 이를 처리하지만, 대량의 에너지를 소비하고 온실가스 배출을 야기한다.

반도체 웨이퍼 세정 장비 업체 ACM리서치(ACM Research)는 배치(bench) 타입 및 싱글 타입 세정 모듈을 한 데 결합한 통합 세정 장비 '울트라 C 태호(Ultra C Tahoe)'를 출시했다고 17일 밝혔다.

이 장비는 감광액(PR) 제거와 식각, 임플란트 공정 및 화학적기계연마(CMP) 공정 이후의 세정에 모두 사용 가능하다. 적은 화학 물질로도 웨이퍼를 말끔히 세정할 수 있고 황산 폐기물의 양을 크게 줄일 수 있다는 특징을 갖고 있다.

세정 장비는 난이도가 까다로울수록 싱글 타입을 쓰는 경우가 많다. 배치 타입은 챔버에 두 개 이상의 웨이퍼가 들어가기 때문에 상대적으로 균일성 등의 성능이 떨어지기 때문이다. 하지만 싱글 타입을 쓰면 처리량(Throughput)이 낮아지고 재료 소모량이 늘어난다는 단점이 있다.

Ultra C Tahoe 세정 장비는 배치 타입 세정 모듈과 싱글 타입 세정 모듈을 하나로 결합했다. 배치 모듈 내에서 황산 혼합액(SPM) 세정이 진행되면 웨이퍼는 젖은 상태로 싱글 타입 습식 세정 모듈로 이동, 잔여물을 씻어낸다. 이를 통해 싱글 SPM 세정 대비 황산 폐기물의 양을 80%까지 줄일 수 있다.

싱글 타입 모듈은 고객사의 요청에 따라 SC-1, 불화수소(HF), DI(Deionized)-O3 등 다른 화학 물질을 배치할 수 있다. 최대 4개의 암(Arm)을 달 수 있으며, 각 팔은 최대 3개의 화학 공정을 처리한다. 

질소(N2) 스프레이(spray) 암이나 ACM리서치의 스마트 메가소닉 암(Megasonix arm)을 활용, 메가소닉 세정을 선택할 수도 있다. 패턴 웨이퍼에 적용할 수 있는 이소프로필알콜(IPA) 건조 기능도 제공한다.

이 장비는 싱글 타입 세정 장비에 필적하는 낮은 교차 오염 위험과 우수한 파티클 제거 성능을 증명했으며, 황산 소비율도 훨씬 낮췄다.

고객사의 생산 라인에서 기존 SPM 배치 장비 대비 웨이퍼당 30㎚ 크기의 파티클을 수백 개에서 약 10개 수준까지 줄였다. 하루 2000장의 웨이퍼를 처리하는 동시에 황산 소비량은 200L 이하로 줄일 수 있다. 이는 싱글 웨이퍼 세정에 비해 하루 1600L 이상의 황산 폐기물을 절약하는 것이다.

데이비드 왕(David Wang) ACM리서치 최고경영자(CEO)는 "황산 폐기물 처리는 첨단 IC 제조의 주요 도전과제"라며 "이 장비는 폐기물 처리 비용을 크게 절감할 수 있는 친환경 솔루션으로 반도체 업계의 기술 로드맵을 유지할 수 있는 성공적인 조합이라고 할 수 있다”고 말했다.


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