[반도체 설비] N2 Purge System (질소 퍼지 시스템)

반도체 제조 공정에서 N2 Purge(질소 퍼지)는 매우 중요한 역할을 합니다. 질소는 비활성 기체로 화학적으로 안정적이며, 반도체 제조 환경에서 많이 활용됩니다. 반도체 공정 장비에서 N2 Purge가 사용되는 이유와 그 원리, 활용 방안을 자세히 설명하겠습니다.

 

N2 Purge의 필요성

1. 산화 방지

반도체 공정 중에 사용되는 재료들은 특정 기체들과 반응하여 표면에 산화막이나 오염이 발생할 수 있습니다. 이는 제품의 품질을 저하시킬 수 있으므로, 질소를 사용하여 산소를 포함한 기체들을 배제해야 합니다.

 

2. 습기 제거

공기 중의 수분은 반도체 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 고온 공정에서는 수분이 화학적 반응을 유발하거나 부식성을 증가시킬 수 있기 때문에, 질소 퍼지를 통해 습기를 제거합니다.

 

3. 오염 물질 제거

외부에서 유입될 수 있는 입자나 유기 화합물 등의 오염 물질은 반도체 제조 과정에서 큰 문제를 일으킬 수 있습니다. 질소 퍼지를 통해 이런 오염 물질을 제거합니다.

 

이러한 이유들로 인해 N2 purge가 사용됩니다. 이로써 품질 향상 및 수율 개선을 통해 생산성을 증가시킬 수 있습니다.

 

N2 Purge의 원리

질소 퍼지의 기본 원리는 장비 내부를 질소로 채워 산소와 수분의 농도를 낮추는 데 있습니다. 이는 크게 두 가지 방식으로 이루어질 수 있습니다.

 

1. 배기 방식 (Displacement)

질소를 장비 내부에 주입하여 기존의 공기(산소 및 기타 불순물)를 밀어내는 방식입니다. 이 방법은 주로 고정된 밀폐 공간에서 사용됩니다.

 

2. 희석 또는 충진 방식 (Dilution)

질소를 지속적으로 공급하여 공기 중의 산소와 수분 농도를 서서히 낮추는 방식입니다. 이 방법은 넓은 공간이나 지속적인 퍼지가 필요한 경우에 적합합니다.

 

N2 Purge의 활용

1. Side Storage 또는 Buffer

식각 (Etch) 공정이 끝난 웨이퍼가 Side Storage또는 Buffer로 이동하게 됩니다. 웨이퍼에서 발생할 수 있는 Fume을 이곳에서 제거합니다. 이를 통해 Wafer 불량을 방지하도록 활용합니다.

 

2. LPM (Load Port Module)

LPM을 통해 FOUP이 장착되면, FOUP 내부로 N₂ Purge를 실시하여 내부의 산소 및 수분 농도를 낮춥니다. 또한 웨이퍼가 FOUP에서 나와 장비로 이동하는 과정에서 외부 공기로부터의 오염을 방지하기 위해 Load Port 주변에 질소를 분사합니다.

N2 퍼지가 가능한 Load Port (출처: 저스템)