Wafer Fabrication Flow(웨이퍼 제조 과정)

반도체 공정은 웨이퍼 위에 합니다.

그럼 이 웨이퍼를 어떻게 만드는지에 대해서 오늘 배워보겠습니다.

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wafer를 담는 Carrier Box

200mm 크기의 wafer까지는 보통 Wafer Boat, Wafer Box라고 불리는 곳에 wafer를 담았습니다.

그리고 여기서 웨이퍼를 꺼내서 공정하기 때문에 청정실 자체가 class1이어야 했습니다.

 

하지만 300mm(12inch)크기의 wafer를 쓰는 현재는 FOUP(Front Unified Pod)에 wafer를 담습니다.

그리고 이 자체내부가 class1이라서 청정실은 class10 정도여도 됩니다.

 

이 그림에서 보면 사람이 있는 clean room의 청정도는 class10정도면 됩니다.

대신 FOUP과 FOUP의 뚜껑을 열어주는 EFEM(Equipment Front End Module), 공정을 하는 Equipment는 class1이어야 합니다.

OHT(Overhead Hoist Transfer)

 

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Ingot Manufacturing Methods(잉곳 제조 방법)

이 사진에서 원기둥 모양처럼 생긴 게 잉곳입니다. 

그리고 이것을 얇게 잘라서 wafer를 만듭니다.

 

이러한 잉곳을 만드는 방법에는 두 가지가 있습니다.

1. Czochralski method(초크랄스키)

그림을 설명해보자면, 

1) Polysilicon을 crucible에 녹입니다. (도핑)

2) Seed라고 불리는 막대기가 Si가 녹은 곳으로 주입됩니다.

3) Seed를 돌리면서 위로 빼냅니다.

 

이 방식의 단점은 crucible에 많이 존재하는 산소불순물이 잉곳에 들어가 버린다는 것입니다.

 

2. Float-zone method( 플로트 존)

1) polycrystalline ingot을 만듭니다. 그리고 맨 아래에 원하는 결정방향의 single crystal을 붙입니다.

2) inductive heating coil이 위로 올라가면서 결정방향대로 잉곳이 형성됩니다.

 

이 방식의 단점은 비싸고, 300mm wafer를 위한 잉곳이 잘 만들어지지 않는다는 것입니다.

하지만 초크랄스키와 비교하면 불순물이 없는 잉곳을 만들 수 있다는 장점이 있습니다.

 

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Wafer Fabrication Flow(웨이퍼 제조 과정)

1. Ingot Inspectation(size, resistivity, orientation)

위에서 설명한 방식으로 잉곳을 만듭니다.

 

2. shaping the Ingot

잉곳의 둘레를 둥글고 매끈하게 만들어줍니다.

 

3. Introducing flat(notch)

flat(notch)는 웨이퍼가 둥글기 때문에 기준을 잡아준다고 생각해주시면 됩니다.

공정 과정에서 웨이퍼가 올바르게 들어가게 해주기 위해 생성!(특히 Lithography과정)

 

4. Sawing

잉곳을 얇게 잘라줍니다.

single wafer 생성!

 

5. Wafer labeling with a laser to mark wafer ID

날짜, 몇 번째 잉곳의 몇 번째 박스인지 등을 기록.

나중에 결함이 발생했을 때 어디서 발생했는지 등을 알기 위해서도 기록!

history를 알기 위해!

 

6. lapping/grinding

두께 조절, flatten

보통 aluminum oxide slury를 사용합니다.

 

7. shaping edge(smooth edge)

bevel 형성

8. Etching

wafer를 깨끗하게!!

보통 wet etching을 합니다.

 

9. CMP(Chemical Mechanical Polishing)

wafer surface를 편평하게 만들어줍니다.

(DSP(Double Side Polishing), SSP(Single Side Polishing))존재

 

10. complete!! 

wafer box에 담아서 label을 붙여줍니다.

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전체과정을 그림으로 표현하면 다음과 같습니다.