반도체 칩 조립라인 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 칩 조립라인 안전수칙

 

반도체 제조 흐름

 

<그림 1> 반도체 제조 흐름도

 

 

공정별 유해요인 및 작업환경관리

1. 후면연마공정 Back grind, Back lap

● 공정 개요

- 웨이퍼 가공라인에서 가공된 웨이퍼의 뒷면을 얇게 갈아주는 공정을 말하며 사업장에 따라 back grind(B/G) 공정 또는 back lap(B/L) 공정이라고 함

- 웨이퍼는 연마작업에 앞서 앞면(웨이퍼 가공라인에서 회로를 구성한 면)을 보호하기 위하여 라미네이션 테이프가 붙여지며 연마(grind) 장비에 의해 자동으로 연마작업이 진행됨

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 연마액 등의 비산으로 강염기성 물질이 노출될 수 있어 장비 문을 개방한 상태에서 작업하지 않도록 해야 함

- 설비 및 배관점검, 연마액 보충, 폐액 회수, 부품 교체, 기타 PM 작업 과정에서 강염기성 물질에 노출될 수 있어 호흡보호구, 보안경, 보호장갑, 보호앞치마 등 개인 보호구를 착용함

 

 

2. 웨이퍼 절단 공정 Wafer saw

● 공정 개요

- 웨이퍼를 개개의 칩으로 잘라주는 공정으로 원형 칼날(saw blade)을 이용해 잘라주며 웨이퍼 절단 과정에서 계면활성제 또는 DI water가 사용됨

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 웨이퍼 절단 시 절삭액의 비산으로 인해 계면활성제 등에 노출될 수 있어 인터록이 정상 작동되는 상태에서 작업함

- 설비 및 배관점검, 절삭액 보충, 폐액 회수, 부품 교체, 기타 PM작업 과정에서 계면활성제 등에 노출될 수 있어 호흡보호구, 보안경, 보호장갑 등 개인 보호구를 착용함

 

3. 칩 접착 공정 Die attach

● 공정 개요

- 웨이퍼 절단 공정에서 낱개로 잘려진 칩을 접착제를 이용하여 회로기판에 접착시키는 공정

- 칩 접착 작업이 끝난 제품은 오븐(oven)에서 경화(cure)시키는데, 경화온도와 시간은 제품마다 차이가 있으나 보통 175℃에서 1시간 정도이고, 2단계로 나누어 경화하기도 함

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 접착제에 유기용제가 함유되어 있는 경우 접착과정에서 휘발성 유기화학물에 노출될 수 있으므로 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업함

- 경화 과정에서 휘발성 유기화합물에 노출될 수 있으므로 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업해야 하며, 호흡보호구, 보안경 등의 개인 보호구를 착용함

- 충분히 냉각하지 않았을 때는 고온접촉으로 화상을 입을 수 있기 때문에 오븐에서 충분히 냉각과 배기를 한 후 제품을 꺼내도록 하고 보호장갑을 착용함

 

 

4. 몰드 공정 Mold

● 공정 개요

- 반도체 칩을 외부환경으로부터 보호하기 위해 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC)로 감싸주는 공정

- 몰드 장비의 세정(금형세정)을 위해서 멜라민 수지 등이 함유된 화합물이나 왁스 등이 사용되는데 금형세정 작업도 몰드 작업과 유사한 조건에서 이루어짐

- 에폭시몰딩컴파운드(EMC)를 안정된 경화물로 만들기 위하여 일정시간 동안 고온에서 경화시키는 것을 몰드 후 경화(post mold cure)라 하며, 경화 온도는 보통 175℃이고 시간은 보통 1시간에서 5시간 정도임

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 에폭시몰딩컴파운드(EMC)를 180℃ 정도로 가열하여 칩에 코팅하는 과정에서 EMC의 구성성분인 카본블랙, 실리카, 삼산화안티몬 등과 부산물(휘발성 유기화합물)에 노출될 수 있으니 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업해야 함

- 경화과정에서 휘발성 유기화합물에 노출될 수 있으니 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업하고 호흡보호구 등 개인 보호구를 착용함

 

 

5. 인쇄 공정 Marking

● 공정 개요

- 레이저나 잉크를 이용하여 제품별 고유번호나 회사 로고 등을 칩에 인쇄하는 공정

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 레이저 마킹 과정에서 설비 내에는 레이저 및 휘발성 유기화합물 등이 발생하고 있으므로 장비가 가동되는 동안은 장비 문을 열지 말아야 하며, 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업하고 호흡보호구 등 개인 보호구를 착용함

- 잉크 마킹 작업에서는 잉크성분 및 신너에 포함된 유기용제에 노출될 수 있기 때문에 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업해야 하고, 호흡보호구, 보안경, 보호장갑 등 개인 보호구를 착용함

 

6. 도금 공정 Plating

● 공정 개요

- 리드프레임(lead frame)의 부식을 막고 특성을 양호하게 하기 위하여 주석 등으로 도금하는 공정 - 일부 제조사는 해당 공정이 없을 수 있음

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 도금을 위해 수산화칼륨, 메탄설폰산, 메틸알콜, 과산화수소, 황산, 질산, 주석메탄설포네이트 등이 사용되며, 도금조에 리드프레임을 투입하거나 회수하는 과정, 도금액을 보충하는 과정 등에서 도금용액에 노출될 수 있어 국소배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업하고 호흡보호구, 보안경, 보호장갑, 보호앞치마 등 개인 보호구를 착용함

 

 

7. 솔더볼 부착 공정 Solder ball mount, Solder ball attach

● 공정 개요

- 반도체 칩이 장착될 회로기판에 플럭스(flux)를 도포하고,솔더볼(solder ball)을 붙여주는 공정으로 solder ball mount(SBM) 또는 solder ball attach(SBA)라고 함

- 솔더볼이 부착된 회로기판은 SBM(또는 SBA) 장비와 연결되어 있는 오븐으로 투입되며 여기에서 솔더볼은 경화과정을 거치게 되는데 최고 280℃까지 온도가 설정됨

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 솔더볼 접착과정에서 주석, 구리, 플럭스 성분 등에 노출될 수 있고, 솔더볼 부착 후 280℃ 정도까지 가열해 경화(cure) 하는 과정에서 플럭스 성분으로부터 휘발성물질이 발생될 수 있기 때문에 배기장치가 정상적으로 가동되는 상태에서 작업함

 

 

8. 열적테스트 공정 Test during burn-in, TDBI

● 공정 개요

- 반도체 칩에 열을 가해 테스트(최고 온도 125℃)하면 서 불량을 제거하는 공정으로 Monitoring burn-in test(MBT) 공정이라고도 함

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 최고 125℃ 정도로 이루어지는 테스트 과정에서 반도체 칩의 수지성분 등으로부터 톨루엔, n-헥산 등 휘발성 유기화합물이 발생할 수 있기 때문에 배기 장치의 정상 작동 여부를 확인하고, 챔버 내에서 충분히 냉각과 배기를 한 후에 제품을 꺼내도록 해야 함

 

9. X-선 검사 공정 X-ray test

● 공정 개요

- X-선 형광분석기를 이용해 제품의 불량을 확인하는 공정

● 유해·위험 요인 및 예방 대책

- 인터록을 임의로 해제한 상태에서 X-선 장비 내부로 신체가 들어갈 경우 전리방사선에 노출될 수 있으므로 반드시 안전작업 절차를 준수해야 함

 

Reference : KOSHA  ｢반도체사업장 현장실습생 건강관리 길잡이｣