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반도체 공정 : CMP·세정·이송에서의 센싱 과제 해결 솔루션

CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정과 세정·이송·건조 공정은 웨이퍼 품질과 직결되는 핵심 단계입니다. 장비 고도화가 지속되면서 더 좁은 공간, 더 가혹한 환경에서도 안정적으로 동작하며 높은 정밀도를 갖춘 센서의 필요성이 커지고 있습니다. 

CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정과 세정·이송·건조 공정은 웨이퍼 품질과 직결되는 핵심 단계입니다. 장비 고도화가 지속되면서 더 좁은 공간, 더 가혹한 환경에서도 안정적으로 동작하며 높은 정밀도를 갖춘 센서의 필요성이 커지고 있습니다. 오늘은 실제 장비 제조사·반도체 Fab에서 자주 언급되는 4가지 대표 센싱 과제와, 이를 해결할 수 있는 산업용 센서 솔루션을 정리해 보겠습니다.

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목차

1. CMP 연마 중 웨이퍼 이탈 검출

2. CMP 후 세정 공정에서 웨이퍼 유무 검출

3. 웨이퍼 이송·건조 시 클램프 핀 동작 확인

4. 드레인 팬 누액 단계별 검지

 



1. CMP 연마 중 웨이퍼 이탈 검출

웨이퍼가 캐리어에 고정되어 있어도 CMP 연마 패드 위에서 회전하기 때문에 웨이퍼는 작은 진동이나 장비 편차에도 패드 외측으로 이탈할 수 있습니다. 이탈을 즉시 감지하지 못하면 웨이퍼 파손·스크래치 등 심각한 품질 문제로 이어질 수 있습니다.

 

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웨이퍼 이탈 검출을 위해서는 협소한 CMP 장비에도 설치할 수 있을 만큼 사이즈가 작아야 하고, 미세한 위치 변화를 민감하게 검출해야 합니다. 따라서 초소형 스팟 레이저 센서를 부착하면 웨이퍼 이탈로 인한 파손 리스크를 크게 줄일 수 있습니다.

➡️제안 센서: LS-H201 동축 반사형 레이저 센서

LS-H201은 CMP 장비의 협소한 구조에서도 설치 가능한 초소형 동축 반사형 레이저 센서입니다.

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    • 기존 대비 약 60% 소형화 → CMP 헤드/암 내부 등 극히 좁은 공간에도 장착 용이
    • 장거리 소형 스팟으로 미세한 위치 변화 검출 가능
    • 스팟 크기: 약 φ2mm 이하 (검출거리 300mm 기준)
    • FDA Class 1 레이저 준수, 장비 안전성 확보

 

2. CMP 후 세정 공정에서 웨이퍼 유무 검출

워크의 유무를 검출하는 것은 어렵지 않습니다. 그러나 CMP 후 세정 공정에서는 DI Water(초순수)나 약액이 지속적으로 분사되기 때문에 화학적으로 가혹한 환경에서 버틸 수 있는 센서가 필요합니다. 일반적인 금속 재질 센서는 부식·누설·오작동이 잦아 유지보수 비용이 증가하는 문제가 생깁니다.

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플라스틱 등 부식에 강한 소재를 채택하고 화학 약품에도 견딜 수 있는 높은 보호 구조를 갖춘 센서를 도입하면 유지보수에 드는 비용과 시간을 크게 줄일 수 있습니다.

➡️제안 센서: 내약품 메탈리스·풀 프로텍트 타입 화이버

세정 및 약액 처리 라인에 최적화된 IP68G 보호 구조 화이버로, 렌즈·하우징 모두 금속을 사용하지 않는 메탈리스 구조입니다. 약액이 사용되는 환경에서도 안정적인 웨이퍼 검출이 가능합니다.

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    • 강산·강알칼리 환경에서도 견디는 내약품 설계
    • 메탈 부식 걱정 없이 장기 안정성 확보
    • 다양한 모양·길이의 라인업 → 폭넓은 세정/식각/약액 공정 대응 가능


 

 

3. 웨이퍼 이송·건조 시 클램프 핀 동작 확인

웨이퍼 이송 로봇 또는 스핀 건조 장비에서는 클램프 핀의 개폐 위치가 정확해야 웨이퍼 파손을 방지할 수 있습니다. 하지만 기존 센서들은 건조 장비로 인한 열 변형, 장시간 사용에 따른 케이스 뒤틀림으로 센서 위치가 변할 수 있습니다. 

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따라서 건조 공정에서는 변형이 덜 한 내구성 좋은 센서를 채택하여 측정 정밀도에 영향을 줄 수 있는 요인을 최소화 하는 것이 좋습니다. 

➡️제안 센서: HG-C1050 디지털 레이저 변위 센서

HG-C1050은 측정 중심 거리 50mm에서 반복 정밀도 30μm를 제공하는 고정밀 센서입니다.

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    • 30μm 반복정밀도로 클램프 핀의 미세한 위치 변화까지 검출
    • 알루미늄 다이캐스트 케이스 채용 → 온도 변화·뒤틀림에 의한 오차 최소화
    • 컴팩트 사이즈로 로봇 암·건조 챔버 내부에도 설치 용이

 

 

4. 드레인 팬 누액 단계별 검지


단일 출력의 기존 누액 센서는 문제가 되지 않을 만한 아주 사소한 초기 누액에도 장비를 정지 시켜 오히려 비효율적이었습니다. 그러나 과다(이상) 누액은 신속하게 장비를 긴급 정지 시켜야 합니다.


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이런 상황에서 설비의 가동률을 유지하면서 과다 누액은 확실히 검출하기 위해서는 2단계 검출이 가능한 센서를 사용하는 것이 보다 효과적입니다.

➡️제안 센서:  SQ4 단계별 누액 검지 센서 

SQ4는 초기 누액과 과다 누액을 2단계로 구분하여 검출하는 지능형 누액 센서입니다.

 

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    • 2단계 검지
      초기 누액 경보
      과다 누액(이상 누액) 장비 긴급 정지
      → 생산성과 안전성을 동시에 만족
    • 센서 설치 누락·부적절한 장착 등 설치 이상도 자동 검출

 

 

 

CMP 연마, 세정, 이송, 건조로 이어지는 반도체 공정에서 각 공정마다 요구되는 센싱 조건이 달라 센서의 채택에 고민될 수 있습니다. 그럼에도 기본적으로

  1. 좁은 공간에 설치가 가능하고
  2. 고정밀 측정이 가능하며
  3. 화학 약품이나 고온에 버틸 수 있는 내구성을 갖춘

조건의 센서를 염두에 두신다면 솔루션 구상의 실마리를 잡으실 수 있습니다.

 
파나소닉의 산업용 센서는 실제 고객 현장에서 제기된 문제를 해결하기 위해 설계된 제품들로 장비의 안정성, 웨이퍼 품질, 공정 효율을 모두 높일 수 있습니다. 관심 가는 상품이나 고민 중인 문제가 있다면 아래의 문의하기 버튼을 통해 연락 주시기 바랍니다.

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