반도체 웨이퍼 가공라인 안전수칙

반도체는 클린룸(Clean Room)에서 다양한 단위 공정으로 구성된 웨이퍼 가공라인 및 칩 조립라인의 과정으로 만들어진다. 각 공정에서는 많은 화학물질과 다양한 설비들을 사용하기 때문에 다양한 유해·위험요인이 발생한다.

 

 

 

반도체 웨이퍼 가공라인 안전수칙

 

반도체 제조 흐름

 

<그림 1> 반도체 제조 흐름도

 

 

공정별 유해요인 및 작업환경관리

1. 확산 공정 Diffusion

● 공정 개요

- 전기로(확산로)의 고온을 이용해 고체상태의 웨이퍼(wafer) 표면에 필요한 불순물(dopant)을 주입해 반도체 소자 형성을 위한 새로운 막(특정 영역)을 형성하는 공정

- 전기로에서는 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하는 산화(oxidation)와 반도체 결정의 복원 및 불순물의 활성화를 위한 열처리(annealing) 과정 등이 이루어짐

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- PM(preventive maintenance, 유지보수) 작업 시 챔버 내에 남아있는 잔류가스나 수소, 염화수소 등의 부산물 등에 노출될 수 있어 챔버를 열기 전에 잔류물질을 충분히 배기한 후 국소배기장치가 가동되는 상태에서 호흡보호구, 보안경 등 개인 보호구를 착용함

- 각종 설비 점검 시 불산, 황산, 암모니아수 등 산·알칼리에 노출될 수 있어 호흡보호구, 보안경 등 개인 보호구를 착용함

 

 

2. 포토 공정 Photolithography

● 공정 개요

- 웨이퍼에 반도체 회로 패턴을 형성시키는 공정

- 반도체 웨이퍼에 감광 성질을 가지고 있는 포토레지스트(PR : photoresist, 감광액)를 도포한 후, 마스크 패턴을 올려놓고 자외선(UV) 등의 빛을 쬐어 회로패턴을 얻음

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 포토레지스트(PR) 등을 도포 시 휘발성 물질에 노출될 수 있고, 노광(light exposure) 작업 시 수지, 감광성 물질의 분해로 부산물이 발생할 수 있어 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업함

- 용액보충, 유지보수, 배관 등에 대한 점검 시 화학물질에 노출될 수 있어 호흡보호구, 보안경, 보호장갑, 보호의 등의 개인 보호구를 착용하고 작업함

 

 

3. 식각 공정 Etch

● 공정 개요

- 포토공정에서 구성한 회로를 완성하기 위해 불필요한 부분을 제거해 주는 공정으로 화학 용액(chemical)으로 화학적인 반응을 통해 제거하는 방식인 ‘습식식각’과 반응성 기체, 이온 등을 이용해 특정 부위를 제거하는 방식인 ‘건식식각’으로 나눌 수 있음

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 습식식각 : 식각작업, 용액 보충작업, 배관 등에 대한 점검 작업 시 불산, 황산, 암모니아수 등 산·알칼리에 노출될 수 있으므로 호흡보호구, 보안경, 보호장갑, 보호앞치마 등 개인보호구를 착용함

- 건식식각 : 반응챔버를 열 때 잔류가스, 부산물 등에 노출될 수 있어 잔류물질을 충분히 배기한 후 국소배기장치가 가동되는 상태에서 호흡구, 보안경 등 개인 보호구를 착용함

 

 

4. 증착 공정 Deposition

● 공정 개요

- 웨이퍼 상에 화학적 또는 물리적 방법으로 전도성 또는 절연성 박막(분자 또는 원자 단위의 물질로 1㎛(마이크로미터) 이하의 매우 얇은 막)을 형성시키는 공정으로 박막(thin film) 공정이라고도 함

- 화학 기상증착(chemical vapor deposition, CVD) : 기체에 열 혹은 플라즈마를 가해 화학반응을 유도한 뒤, 이를 웨이퍼에 증착하는 공정

- 물리적 기상증착(physical vapor deposition, PVD) : 금속판에 물리적 반응을 일으켜 금속 물질을 이온 상태로 웨이퍼에 입히는 공정

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- PM 작업 등을 위해 반응챔버를 열 때 장비 내에 잔류하고 있는 반응가스, 부산물 등에 노출될 수 있어 작업 전 장비 내의 잔류물질을 충분히 배기한 후 국소배기장치가 가동되는 상태에서 호흡보호구, 보안경 등 개인 보호구를 착용함

- 배관 등에 대한 점검 시에는 가스 누출로 인한 급성중독을 예방하기 위해 호흡보호구, 보안경 등 개인 보호구를 착용함

 

 

5. 이온 주입 공정 Ion implantation

● 공정 개요

- 반도체에 전도성을 부여하기 위해 불순물을 주입하는 공정으로 이온 주입(ion implant) 장비를 이용해 입자를 가속시켜 웨이퍼에 주입함

- 확산공정 내에 이온 주입 공정이 포함되기도 함

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- PM 작업 시 장비 내에 남아있는 잔류가스 또는 부산물에 노출될 수 있어 잔류물질을 충분히 배기한 후 국소배기장치가 가동되는 상태에서 호흡보호구, 보안경 등 개인 보호구를 착용하고 작업함

- 장비 점검, 수리 및 교체 등을 위해 이온 주입 장비에 접근하는 경우 전리방사선에 노출될 수 있어 방사선 작업 근로자 외에 접근 및 조작을 금지하고 인터록을 임의로 해제하면 안 됨

 

 

6. 연마 공정 Chemical mechanical polishing, CMP

● 공정 개요

- 요철이나 굴곡이 발생한 웨이퍼의 박막 표면을 화학적·기계적 요소를 통해 연마해 평탄화 하는 공정

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 인터록을 해제하고 작업하면 연마액 등이 비산되어 산·알칼리에 노출될 수 있어 인터록이 정상 작동되는 상태에서 작업함

- 설비 및 배관점검, 연마액 보충, 폐액 회수, 부품 교체, 기타 PM 작업 과정에서 산·알칼리에 노출될 수 있어 호흡보호구, 보안경, 보호장갑, 보호앞치마 등 개인 보호구를 착용하고 작업함 

 

 

7. 세정공정 Cleaning

● 공정 개요

- 반도체 공정 진행 전·후로 웨이퍼 표면에 발생하는 오염물질을 물리적·화학적 방법으로 제거하는 공정으로 화학 용액을 사용하는 습식세정(wet cleaing)과 플라즈마(plasma)와 같은 가스를 이용하는 건식세정(dry cleaning)으로 구분

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 수동으로 습식세정 작업을 할 경우 불산, 황산, 암모니아수 등 산·알칼리에 노출될 수 있어 호흡보호구, 보안경, 보호장갑, 보호앞치마 등 개인 보호구를 착용하고 작업함

 

Reference : KOSHA  ｢반도체사업장 현장실습생 건강관리 길잡이｣