웨이퍼는 반도체 칩 제조의 핵심 재료입니다. 웨이퍼는 일반적으로 고순도 실리콘으로 만들어진 둥글고 얇은 시트입니다. 포토리소그래피, 에칭, 박막 증착 등의 공정을 통해 표면에 트랜지스터, 커패시터, 저항 및 다층 상호 연결 구조가 구성됩니다. 따라서 웨이퍼의 품질이 칩의 성능을 직접적으로 결정합니다.

웨이퍼 공정은 온도에 영향을 받기 쉽습니다. 온도 변동은 에칭 깊이, 포토레지스트 현상 효과 및 필름 응력 분포에 영향을 미쳐 미세 구조의 일관성에 영향을 미칩니다. 따라서 웨이퍼 제조에는 고정밀, 빠른 응답, 장기적으로 안정적인 온도 제어 시스템이 장착되어야 합니다. 고정밀 온도 제어는 웨이퍼 제조에 필수적인 장비입니다.

반도체 냉각기를 사용하는 주요 공정

포토리소그래피

포토리소그래피는 웨이퍼 표면에 회로 패턴을 '인쇄'하는 미세 패턴 전사 기술입니다. 공정 정확도에 따라 칩의 통합과 성능이 결정됩니다. 구체적인 단계는 포토레지스트를 웨이퍼에 균일하게 스핀 코팅하고, 마스크를 통해 노출시키고, 특정 영역을 빛에 노출시킨 다음 현상액을 사용하여 패턴을 표시하고, 마지막으로 굳히고 건조하는 것입니다.

냉각기는 노광기의 광원, 스핀 코터의 공정 챔버, 현상액의 냉각판의 온도를 제어할 수 있습니다. 이를 통해 웨이퍼의 국부적인 열 팽창으로 인한 포토레지스트 성능 저하와 정렬 오류를 방지할 수 있습니다. 또한 고정밀 레이저 포지셔닝 시스템을 위한 냉각수를 제공할 수도 있습니다.

건식 에칭

건식 에칭은 반응성 이온 에칭(RIE)과 유도 결합 플라즈마 에칭(ICP)으로 나뉩니다. 플라즈마 또는 반응성 가스를 사용하여 리소그래피로 형성된 패턴을 재료 층에 새깁니다. 이 과정에서 냉각기는 반응 챔버를 냉각하고 전극 플랫폼의 온도를 제어하며 진공 펌프 시스템과 플라즈마 소스를 보호하는 데 사용됩니다. 온도 제어 안정성은 에칭된 패턴의 수직성과 균일성에 직접적인 영향을 미칩니다.

박막 증착

증착은 웨이퍼에 절연 층, 전도성 층 또는 장벽 층을 형성하는 것을 말합니다. 주로 물리적 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 원자층 증착(ALD)을 통해 이루어집니다. 냉각기는 증착 반응 챔버의 온도를 제어하고 타겟, 코일, 냉각판 및 기타 부품을 냉각하며 박막 두께의 변동과 입자 발생을 방지할 수 있습니다. 그 중에서도 ALD 공정은 더 높은 온도 제어 정확도가 필요하며 동적 온도 제어는 칠러의 도움을 받아야만 달성할 수 있습니다.

폴리싱 프로세스

화학적 기계 연마(CMP)는 화학적 부식과 기계적 마찰의 복합적인 작용으로 웨이퍼 표면을 연마하여 전체적인 평탄도를 달성하는 공정입니다. 이는 다층 상호 연결 금속 배선 전에 반드시 필요한 단계입니다. 폴리싱 슬러리의 순환과 폴리싱 패드와 웨이퍼 사이의 마찰로 인해 상당한 열이 발생합니다. 폐열을 제때 제거하지 못하면 폴리싱 디스크의 열팽창이 발생하여 웨이퍼 표면의 평탄도에 영향을 미칩니다. 이를 위해서는 연마 디스크를 제때 냉각하고 연마 액의 온도를 제어하며 연마 후 세척 장비에 일정한 온도의 순수한 물을 공급하기 위한 냉각기가 필요합니다.

검사 및 테스트

각 공정 단계 후에는 AOI 자동 광학 검사, 전자빔 전자빔 검사, 전기 프로브 테스트 등의 테스트를 통해 결함 및 전기적 특성을 검출해야 합니다. 냉각기는 장비 온도 상승으로 인한 이미지 드리프트나 오류를 방지하기 위해 AOI 렌즈, 전기 프로브 시트, CCD 및 레이저 스캐닝 모듈을 냉각하는 데 도움을 줍니다.

냉각기를 위한 웨이퍼 제조 요구 사항

웨이퍼 제조에서 냉각기에 대한 요구 사항은 정확성, 안정성, 청결도, 응답 속도 등 여러 측면을 포괄합니다.

온도 제어 정확도

리소그래피, 에칭, 박막 증착과 같은 공정에서는 약간의 온도 차이만으로도 선폭 변화, 고르지 않은 필름 두께 또는 에칭 깊이의 차이가 발생하여 칩 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 특정 중요 공정에서는 ±0.05℃ 또는 ±0.02℃의 온도 정밀도가 요구됩니다.

응답 속도

웨이퍼 제조에서는 공정 전환이 비교적 빈번하게 이루어지며, 냉각기는 생산 지연을 방지하기 위해 온도를 신속하게 조정할 수 있어야 합니다. 냉각기는 시동 후 설정 온도에 빠르게 도달하고 안정적으로 작동해야 합니다. 가열 또는 냉각 속도는 최소 5℃/분에 도달해야 합니다. 온도 교란이 발생하더라도 설정값으로 빠르게 복귀할 수 있어야 합니다.

청결

웨이퍼 제조의 핵심 작업장은 첨단 클린룸으로, 미세한 불순물도 공정에 유입되어 웨이퍼 오염을 일으킬 수 있습니다. 따라서 냉각기는 이온 불순물이 캐비티로 유입되는 것을 방지하기 위해 저항률이 10MΩ-cm 이상인 초순수를 냉각수로 사용해야 합니다. 파이프 라인에 사용되는 재료에는 금속 침전이 있어서는 안 됩니다.

안정성

웨이퍼 제조는 일반적으로 일 년 내내 가동됩니다. 장비 운영 비용이 높고 냉각기 고장으로 인해 배치 불량품이 발생할 수 있습니다. 냉각기의 연속 작동 시간은 20,000시간 이상이어야 하며, 이중 펌프, 이중 회로 또는 N+1 이중화 설계가 장착되어 있어야 합니다. 원격 경보, 시스템 자가 진단, 자동 전환 및 기타 지능형 기능을 지원해야 합니다.

구역별 온도 제어

장치에 가열 구역과 냉각 구역과 같이 서로 다른 공정 구역이 있을 수 있으며, 동시에 서로 다른 온도의 냉각수가 필요할 수 있습니다. 이 시나리오에서는 일반적으로 멀티 채널 냉각기 각 흐름 채널의 매개변수를 독립적으로 제어할 수 있습니다. 각 구역의 온도, 압력, 유량을 독립적으로 설정할 수 있습니다.

안전

웨이퍼 제조에 사용되는 공정 액체는 가연성, 독성 또는 부식성 등의 특성을 가질 수 있습니다. 냉각 장치는 CE, UL, SEMI S2/S8, RoHS 등과 같은 국제 인증을 통과해야 합니다. 전기, 냉매 회로, 펌프 본체 등은 방폭 요건을 충족해야 합니다. 또한 시스템에는 다양한 안전 장치가 장착되어 있어야 합니다.

LNEYA 반도체 냉각기

LNEYA는 고급 온도 제어 장비의 연구 및 개발에 주력하는 중국 냉각기 제조업체입니다. 이 회사의 제품은 웨이퍼 제조, 패키징 및 테스트, 레이저, 칩 패키징 및 기타 링크에 널리 사용됩니다.

제어 가능한 온도 범위를 갖춘 맞춤형 냉각기 솔루션을 제공합니다. -150℃ ~ +350℃ 의 온도 제어 정확도 및 최대 ±0.02℃멀티 채널 제어를 포함한 유연한 구성이 가능합니다, 공랭식 또는 수냉식 옵션을 선택합니다, 방폭형 디자인 등을 살펴보세요.

웨이퍼 온도 제어에 필요한 사항을 LNEYA 냉각기 전문가와 상의하세요.