반도체 제조 공정에서 세정은 단순한 세척 공정이 아니라, 공정 조건과 목적에 맞게 정밀하게 설계되어야 하는 공정입니다.
공정별 구조, 패턴 크기, 오염 종류가 모두 다른 반도체 제조 환경에서는 동일한 방식의 세정으로 일관된 세척 퍼포먼스를 얻기 어렵습니다.
따라서 반도체 세정은 "얼마나 깨끗하게 씻는가"도 중요하지만 "어떤 조건을 어떻게 제어해야 원하는 결과를 재현할 수 있는가"의 문제로 접근해야 합니다.
스프레이시스템은 아래와 같은 반도체 세정 시 필요한 핵심 요소들을 중심으로 반도체 공정 전반에 걸쳐 각 공정 목적과 조건에 맞는 안정적이고 예측 가능한 세정 솔루션을 제공하여 안정적인 세정 품질을 구현합니다.
반도체 공정에서 세정은 단순한 세척 작업이 아니라, 수율과 신뢰성, 그리고 장기적인 공정 안정성을 좌우하는 핵심 공정입니다.
미세 파티클, 공정 잔류물, 화학 잔존물은 미세 공정일수록 패턴 결함, 접촉 불량, 신뢰성 저하로 직결될 수 있으며, 이는 곧 불량률 증가와 수율 저하로 이어집니다.
특히 공정 미세화가 진행될수록, 육안으로 확인할 수 없는 수준의 오염조차 공정 결과에 치명적인 영향을 미치게 됩니다. 따라서 세정 공정은 단순히 “얼마나 깨끗이 씻는가”의 문제가 아니라, 얼마나 정밀하게 제어하지 않으면 안 되는가의 문제로 접근해야 하는 공정이 되었습니다.
반도체 세정 공정의 품질은 하나의 조건이 아니라, 여러 분사 특성들이 어떻게 조합되고 유지되느냐에 따라 결정됩니다. 동일한 세정액을 사용하더라도 입자가 어떤 크기로 분사되는지, 어떤 에너지로 표면에 도달하는지, 얼마나 균일하게 커버되는지, 그리고 그 상태가 얼마나 일관되게 유지되는지에 따라 실제 공정 결과는 크게 달라집니다. 따라서 안정적인 세정 품질을 확보하기 위해서는 아래와 같은 핵심 분사 제어 요소들이 개별적이 아닌 시스템적으로 함께 관리되어야 합니다.
표면 손상 없이 오염원을 제거할 수 있는 입자 크기 제어
입자 크기는 세정 성능과 표면 보호 사이의 균형을 결정하는 핵심 변수입니다. 입자가 너무 크면 표면에 불필요한 물리적 충격을 가해 미세 구조나 패턴을 손상시킬 수 있으며, 반대로 너무 작으면 오염원을 충분히 제거하지 못할 수 있습니다.
특히 미세 패턴이 형성된 반도체 표면에서는 오염 입자의 크기와 표면 구조를 고려한 입자 크기 제어가 필수적입니다. 정밀하게 제어된 입자 크기는 표면 손상 없이 필요한 수준의 세정 효과를 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.
오염 제거에 필요한 최소한의 표면 도달 에너지 제어
세정 공정에서 분사 에너지는 오염원을 표면에서 분리해내는 직접적인 힘으로 작용합니다. 에너지가 부족하면 오염물이 충분히 제거되지 않고, 반대로 과도하면 표면 손상이나 패턴 붕괴, 파티클 재부착과 같은 문제를 유발할 수 있습니다.
따라서 세정 공정에서는 “강한 분사”가 아니라 오염 제거에 필요한 최소한의 에너지를 정밀하게 제어하는 것이 중요합니다. 안정적인 세정 품질을 위해 분사 압력, 유량, 분사 거리 등을 종합적으로 고려한 에너지 제어가 필요합니다.
표면 전체에 일관된 세정 효과 확보
세정 성능은 특정 지점이 아니라 표면 전체에서 얼마나 균일하게 유지되는가에 의해 평가됩니다. 커버리지가 불균일할 경우 일부 영역에는 오염물이 잔존하게 되고, 이는 이후 공정에서 수율 저하나 신뢰성 문제로 이어질 수 있습니다.
특히 웨이퍼나 패키지처럼 면적이 넓거나 형상이 복잡한 대상에서는 분사 패턴과 노즐 배치에 따른 커버리지 설계가 매우 중요합니다. 균일한 커버리지는 세정 결과의 일관성과 공정 안정성을 확보하는 핵심 요소입니다.
과도한 사용 없이 필요한 만큼만 분사
세정 공정에서 화학약품 사용량은 비용 뿐만 아니라 작업 환경과 후속 공정 안정성에도 직접적인 영향을 미칩니다. 필요 이상으로 많은 약품을 사용할 경우 잔류물 증가, 공정 부담 증가, 건조 불량 등의 문제를 유발할 수 있습니다. 반대로 부족하면 세정 불량으로 이어집니다.
따라서 세정 공정에서는 단순히 “많이 쓰는 것”이 아니라 필요한 위치에 필요한 만큼만 정밀하게 공급하는 제어 방식이 중요합니다.
공정 조건 변화에도 동일한 결과 유지
반도체 제조 공정에서 세정은 단발성 결과가 아니라, 항상 동일한 품질을 반복적으로 유지할 수 있어야 하는 공정입니다. 노즐의 미세한 편차, 압력 변화, 설비 조건 변화 등에 따라 세정 결과가 달라진다면 이는 곧 공정 불안정으로 이어집니다.
따라서 세정 시스템은 공정 조건 변화에도 동일한 분사 특성과 세정 성능을 유지할 수 있도록 설계되어야 하며, 재현성은 세정 공정의 신뢰성을 판단하는 핵심 기준이 됩니다.
스프레이시스템은 분사를 ‘경험’이나 ‘감각’이 아닌, 정량화된 엔지니어링 데이터를 기반으로 설계합니다. 모든 노즐과 시스템은 분사 패턴, 입자 크기, 충격력, 커버리지, 재현성과 같은 핵심 지표를 기준으로 측정·분석·검증되며, 실제 공정 조건을 모사한 테스트를 통해 적용 가능성이 확인됩니다. 이를 통해 고객 공정에 적용되기 전부터 예측 가능하고 반복 가능한 세정 성능을 설계 단계에서 확보합니다.
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계측 장비로 분사 특성을 수치화하여 기준화
입자 크기 분포, 분사 각도, 패턴, 커버리지 등을 계측 장비로 정량화하여 분사 성능을 수치로 관리합니다. 이를 통해 조건 변화가 발생하더라도 기준 대비 편차를 빠르게 확인하고 조정할 수 있습니다.
실제 공정과 유사한 조건에서 적용 가능성 사전 검증
실제 고객 공정과 유사한 조건을 구성하여 적용 전 세정 성능과 공정 안정성을 사전에 검증합니다. 설비 도입 전부터 결과를 예측할 수 있도록 테스트 기반의 검증 프로세스를 운영합니다.
유동/궤적/에너지 분포 분석으로 최적 조건 설계
분사 유동, 입자 궤적, 충돌 에너지 분포를 분석하여 최적의 노즐 배치와 운전 조건을 설계합니다. 복잡한 구조에서도 커버리지와 요구되는 충격력을 확보할 수 있도록 설계 근거를 제공합니다.
단발성 성능이 아닌 반복 운전 기준으로 신뢰성 확보
단발성 성능이 아닌, 반복 운전 및 시간 경과에 따른 성능 편차를 기준으로 재현성을 검증합니다. 동일 조건에서 결과가 반복 가능하도록 기준을 설정하고, 편차를 줄이는 방향으로 시스템을 최적화합니다.
Front-End, Back-End, OSAT 공정 전반에 걸쳐 발생하는 다양한 오염과 잔류물을 효과적으로 제거하기 위해 공정 조건에 최적화된 스프레이 기술을 제공합니다. 균일한 커버리지와 정밀한 입자 제어를 통해 세정 효율과 수율을 동시에 향상시키며, 안정적이고 반복 가능한 공정 운영을 지원합니다.
전공정에서는 웨이퍼 표면의 미세 파티클, CMP 슬러리 잔류물, 현상 및 식각 공정 후의 화학 잔류물을 제거하는 것이 핵심 목적입니다. 이 단계에서는 표면 손상을 최소화하면서도, 반복적으로 균일한 세정 품질을 확보하는 것이 중요합니다. 스프레이 분사의 입자 크기, 분사 임팩트, 커버리지 제어가 세정 성능을 좌우합니다.
후공정에서는 다이싱 이후 발생하는 파편, 패키지 표면 오염, 본딩 전 표면 잔류물을 제거하는 공정이 요구됩니다. 이 단계의 세정은 제품 외관 품질뿐 아니라 조립 신뢰성과 전기적 접촉 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 균일한 커버리지와 공정 조건 변화에 대한 안정적인 재현성이 중요합니다.
OSAT 공정에서는 다양한 제품 형상과 공정 조건에 대응해야 하므로, 세정 공정의 표준화와 공정 편차 최소화가 중요한 과제가 됩니다. 패키지, 모듈, 테스트 전후 부품 세정에서 일관된 세정 품질을 유지하기 위해서는, 분사 패턴과 분사 조건이 공정에 맞게 최적화되어야 합니다.
