코드 디스크 제조 공정
클린룸: 먼지 한 톨이 코드 디스크에 의미하는 것
코드 디스크의 눈금선은 폭이 수 μm에서 수십 μm에 불과해, 수 μm 크기의 먼지 하나로도 핀홀, 잔류 크롬, 단선이 생길 수 있다. 이 글에서는 청정도 등급을 읽는 법, 입자와 눈금선의 크기 비교, 입자가 어느 공정에서 떨어지느냐에 따라 남기는 결함, 그리고 클린룸이 입자를 관리하는 방법을 설명한다.
햇빛이 창으로 비스듬히 들어오면 공기 중에 떠다니는 수많은 빛나는 점이 보인다. 그것도 비교적 큰 먼지일 뿐이다. 더 작은 입자는 맨눈에 보이지 않지만 똑같이 물체 표면에 내려앉는다. 눈금선 폭이 수 μm에 불과한 코드 디스크에서는 수 μm 크기의 먼지 한 톨이 결함이 될 수 있다.
청정도 등급 읽는 법
청정도는 공기 중 입자의 무게가 아니라 개수를 본다. 업계에서 흔히 말하는 ‘백 클래스’, ‘천 클래스’는 미국 연방 규격 209E에서 왔다. Class N은 공기 입방피트당 입경 ≥0.5 μm 입자가 N개 이하라는 뜻이다. 이 규격은 ISO 14644-1로 대체되었으며, 둘은 대략 다음과 같이 대응한다.
| 통칭 | ISO 등급 | ≥0.5 μm 입자 상한(입방미터당) |
|---|---|---|
| 십 클래스(Class 10) | ISO 4 | 352 |
| 백 클래스(Class 100) | ISO 5 | 3520 |
| 천 클래스(Class 1000) | ISO 6 | 35200 |
| 만 클래스(Class 10000) | ISO 7 | 352000 |
1 입방피트는 약 0.0283 입방미터이므로, 입방피트당 100개는 입방미터당 약 3500개에 해당하며 ISO 5의 상한과 맞아떨어진다. 등급이 한 단계 다를 때마다 허용 입자 수는 10배 차이 난다.
입자와 눈금선 비교
그림 2를 보자. 머리카락 지름은 약 50–100 μm이다. 반지름 20 mm, 2500라인 디스크는 선폭과 투광 슬릿이 모두 약 25 μm이고, 반지름 5 mm, 10000라인 디스크는 선폭이 약 1.6 μm에 불과하다. 5 μm 입자는 전자에서는 슬릿 안의 작은 검은 점이지만, 후자에서는 슬릿 여러 개를 한꺼번에 막을 수 있다.
입자가 어느 공정에서 떨어지느냐가 결함의 모양을 정한다
입자가 어떤 결함을 만드는지는 어느 공정에서 떨어졌느냐에 달려 있다.
| 떨어진 시점 | 결과 |
|---|---|
| 크롬 성막 전 유리 위 | 크롬 원자를 가리고, 떨어져 나간 뒤 핀홀이 남는다 |
| 레지스트 도포 중 기판 위 | 레지스트 막에 혜성 모양 줄무늬가 생기고, 국부적으로 두께가 고르지 않다 |
| 노광 전 투광부 레지스트 위 | 자외선을 가려 슬릿 안에 잔류 크롬 점이 남는다(그림 1) |
| 포토마스크 위 | 모든 디스크의 같은 위치에 결함이 생긴다 |
| 완제품 표면 | 얼룩이 빛을 가려 신호가 국부적으로 약해진다 |
그림 1은 흥미로운 점도 하나 보여 준다. 포지티브 레지스트를 쓸 때, 원래 크롬을 남길 영역 위에 떨어진 입자는 노광 단계에서 결함을 만들지 않는다. 정말 위험한 것은 투광부에 떨어진 입자다.
입자는 어디서 오는가
- 사람: 각질, 머리카락, 옷 섬유, 내쉬는 숨의 비말. 클린룸에서 가장 큰 입자원은 보통 사람이다.
- 설비: 가동부의 마모와 마찰.
- 물품: 골판지 상자, 종이, 일반 비닐봉지, 그리고 절단·에지 연삭에서 나오는 유리 가루.
- 공정 재료: 제대로 여과되지 않은 레지스트, 현상액, 순수, 가스.
어떻게 관리하는가
- 송풍: 공기를 HEPA 필터를 거쳐 위에서 아래로 보내 층류를 만들고, 입자를 바닥 쪽으로 밀어내 배출한다. 실내는 양압으로 유지해 외부 공기가 들어오지 못하게 한다.
- 구역 분리: 레지스트 도포, 노광 같은 핵심 공정은 국부적으로 더 높은 등급의 청정 구역으로 만들 수 있다.
- 인원: 방진복, 장갑, 마스크를 착용하고 에어 샤워를 거쳐 입실하며, 돌아다니는 것을 줄인다.
- 물품: 골판지 상자는 청정 구역에 들이지 않고, 물품은 반입 전에 닦는다. 절단, 에지 연삭처럼 분진이 나는 공정은 포토리소그래피 구역과 분리한다.
- 모니터링: 파티클 카운터로 정기 측정하고 추세를 기록한다. 공정마다 결함을 검사하고, 이상이 보이면 원인을 추적한다.
정리
청정도 등급은 ≥0.5 μm 입자가 몇 개인지를 센다. 선폭이 수 μm에서 수십 μm인 코드 디스크에서는 수 μm 입자가 핀홀, 잔류 크롬, 단선을 일으킬 수 있고, 포토마스크에 떨어지면 모든 디스크에서 반복된다. 클린룸은 여과 송풍, 구역 분리, 인원과 물품 관리, 지속적인 모니터링으로 이런 결함을 매우 낮은 수준으로 억제한다.
중국어 원문 기사 번역 (0029). ENC7 코드 디스크 제조사 (문의) · 기술 자료 · https://enc7.com
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