반도체 제조 업체들은 초순수의 한계를 시험하고 있습니다. 노드 공차가 줄어들면서 웨이퍼를 보호하기 위해 물의 순도를 높여야 합니다. 따라서 수질 분석은 최종 수율에 영향을 미칠 수 있는 미세한 수질 변화까지 감지해야 합니다.
저항률은 정수 공정 전반과 후처리 시스템에서 측정됩니다. 핵심 분석 항목 중 하나인 저항률은 생산 라인에 물을 공급할지 여부를 결정하는 중요한 지표입니다. 저항률이 감소하면 최종 웨이퍼 수율이 떨어질 수 있습니다. 따라서 수율을 보호하기 위해, 시설에서는 수질이 좋지 않은 물을 후처리 라인으로 보내는 대신 생산 라인에 물 공급을 중단하는 경우가 많습니다. 저항률 허용 오차는 그 어느 때보다 엄격해졌으며, 과거에는 18.00 MΩ·cm가 이온 순도의 한계로 여겨졌습니다. 하지만 현재 업계의 목표치는 18.18 MΩ·cm로 향하고 있습니다.
정확하고 안정적인 비저항 센서는 시스템 제어 및 신뢰할 수 있는 데이터 기반 의사 결정에 필수적입니다. UPW UniCond™ 센서는 탁월한 안정성과 정확도를 자랑하는 최첨단 비저항 센서입니다. 이 글에서는 반도체 설비에서 흔히 발생하는 몇 가지 시나리오와 UPW UniCond 센서가 이러한 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 살펴봅니다.
첫 번째 두 시나리오에서는 수질 불량으로 인한 손실을 방지하고자 하는 수처리 시스템 관리자를 가정합니다. 저항률 경보는 업계 표준인 18.00 MΩ-cm로 설정되어 있습니다. 측정값이 18.00 MΩ-cm 이상이면 시스템에서 생산되는 물의 이온 순도가 제품 수율을 보호하기에 충분한 수준입니다.
측정값이 18.00 MΩ-cm 미만으로 떨어지면 수율 손실을 방지하기 위해 수처리 시스템을 중단해야 합니다. 현재 사용 중인 비저항 센서의 정확도는 1%로 시중에서 흔히 볼 수 있는 수준이지만, UPW UniCond 센서의 정확도보다 두 배 높습니다. UPW UniCond의 훨씬 더 엄격한 0.5% 사양이 값비싼 가동 중단과 그보다 훨씬 더 큰 수율 저하를 방지하는 데 어떻게 더 큰 보호 기능을 제공하는지 살펴보겠습니다.
수질 저항률이 허용 오차 범위를 벗어난 17.90 MΩ-cm까지 떨어졌다고 가정해 보겠습니다. 1% 정확도 사양을 가진 비저항 센서는 최대 18.08 MΩ-cm까지 보고할 수 있어, 시스템이 정상적으로 작동하고 있다고 착각하게 만들 수 있습니다(그림 1 참조).
안타깝게도, 이 시나리오에서는 수질이 좋지 않은 물이 감지되지 않고 하류로 보내지게 됩니다. 하지만 UPW UniCond를 사용한다면 17.90 MΩ-cm의 물을 18.00 MΩ-cm로 보고하는 일은 절대 없을 것입니다. 더욱 엄격한 정확도 사양은 시스템 위험을 줄이고 물이 품질 요구사항을 충족한다는 확신을 높여줍니다.
다시 한번, 1% 정확도 사양의 비저항 센서가 있다고 가정해 보겠습니다. 센서가 갑자기 17.96 MΩ-cm를 측정하기 시작합니다. 생산량을 보호하기 위해 상수도 시스템을 중단하기로 결정합니다. 전체 조사가 필요하고, 이를 통해 수처리 시스템을 분석하고 근본 원인을 파악해야 하므로 가동 중단은 24시간 동안 지속됩니다. 시스템이 가동을 중단하는 매 시간마다 회사에 5만 달러의 손실이 발생합니다.
하루가 지난 후, 조사 결과 수처리 시스템에는 문제가 없는 것으로 판명되었습니다. 수질은 18.15 MΩ-cm였지만, 저항률 측정값인 17.96 MΩ-cm는 비저항 센서의 규격 범위 내에 있었음에도 불구하고 잘못된 수치였습니다(그림 2 참조). 이 잘못된 측정값과 그로 인한 가동 중단으로 회사에 120만 달러의 손실이 발생했습니다.
만약 UPW UniCond 센서를 사용했다면 이러한 상황은 발생하지 않았을 것입니다. 0.5%의 정확도를 자랑하는 UPW UniCond 센서는 18.15 MΩ-cm의 저항률을 허용 오차 범위 밖으로 표시하지 않았을 것입니다. 즉, UPW UniCond 센서는 예기치 못한 고비용의 가동 중단으로부터 생산량과 수처리 시스템을 보호하는 데 도움을 줍니다.
이 시나리오에서도 마찬가지로, 여러분은 수처리 시스템 관리자라고 가정해 보겠습니다. 저항률 추세를 분석하여 정수 과정을 거치면서 미량의 이온성 오염 물질이 유출되었는지 확인하려고 합니다.
일반적인 비저항 센서로는 잡음과 미세한 저항률 변화를 구분하기 어렵습니다. 업계에서 수질의 미세한 변화까지 감지하려는 요구가 증가함에 따라 분석 기술 또한 그에 맞춰 발전해야 합니다.
당사는 동일한 물에서 경쟁사 비저항 센서와 UPW UniCond 센서를 나란히 놓고 비교 테스트를 진행했습니다. 그 결과, UPW UniCond 센서가 경쟁사 센서보다 10배 더 안정적인 것으로 나타났습니다.
그다음, 더욱 가혹한 환경을 시뮬레이션하기 위해 UPW UniCond 센서의 측정 회로에 직접 전기적 잡음을 주입했습니다. 그 결과, 잡음 주입이 없을 때의 기준선과 비교했을 때 불안정성이 약간 증가했을 뿐이었습니다.
수처리 시스템 관리자로서 이러한 저항률 측정값을 어떻게 해석해야 할까요? 18.12 MΩ-cm로 읽어야 할까요, 아니면 18.14 MΩ-cm로 읽어야 할까요? UPW UniCond는 이 테스트에서 일관되게 18.19 MΩ-cm를 측정하여 오차의 여지를 남기지 않습니다.
반도체 제조 규격이 점점 더 엄격해짐에 따라 분석 기술 또한 이에 발맞춰야 합니다. 수백만 달러에 달하는 제품의 가치를 모니터링하는 데 있어 가장 신뢰할 수 있는 분석 기술만이 필수적입니다.
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