SWR 공정 Spin Wet Rinse Process

SWR 공정은 반도체 웨이퍼 표면 세정 단계에서 활용되는 Spin Wet Rinse 프로세스로, 표면의 화학액 및 오염물을 정밀하게 제거하기 위해 회전 기반 세정과 순수수(UPW) 린스 단계를 결합한 방식이다. 본 문서에서는 SWR 공정의 정의, 기본 구성, 장비 구조, 주요 파라미터, 공정 제어 요소, 장점 및 한계 등을 산업 실무 기준으로 정리한다. 또한 유사 공정과의 비교표 및 응용 사례를 포함해 설비 엔지니어, 공정 엔지니어가 참고할 수 있는 실제적 자료로 구성한다.

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서론 Introduction

반도체 제조에서 웨이퍼 표면 세정은 미세 패턴 구조의 결함을 최소화하기 위해 필수적으로 수행된다. 특히 미세선폭이 축소되고 공정 층수가 증가할수록 세정 품질에 대한 요구 수준은 더욱 높아지며, SWR 공정은 이러한 요구 조건에 대응하는 핵심적 세정 단위이다. SWR 공정은 회전(Rotation) 기반의 Wet Rinse 방식으로, 웨이퍼 면에 잔류하는 화학물질(화학 세정액, 파티클, Metal ion)을 균일하게 제거하기 위해 UPW 분사 조건 및 회전 속도를 정밀하게 제어한다.

본 문서에서는 SWR 공정의 기본 구조 및 장비 아키텍처, 주요 운영 파라미터, 장비 간 구성 차이, 적용되는 세정 시나리오 등을 종합적으로 설명하며, 실제 반도체 Fab 내 도입 시 고려해야 할 실무적 사항도 함께 다룬다.

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Definition & Basics

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SWR 공정(Spin Wet Rinse Process)은 웨이퍼를 스핀 척에 고정한 뒤 회전시키며 UPW를 공급해 표면 오염물과 잔여 화학액을 제거하는 공정이다. 일반적으로 SC-1 또는 HF Dip 이후의 린스 단계에서 사용되며, PR Stripping 후 잔여 성분 제거에도 적용된다.

SWR 공정의 핵심 요소는 회전 속도, UPW 분사 패턴, 스프레이 노즐 구조, Drain 설계, 에어 나이프 사용 여부 등으로 구성된다. 또한 Dry 단계와 통합된 SWR-Dry 구조도 존재한다.

Spin 기반 세정 방식은 균일 세정 효과, 화학약품 사용량 절감, 장비 Footprint 최적화의 장점을 제공한다. 반면 노즐 배치 및 회전 조건 설계가 부적절할 경우 Edge Bead 및 Water Mark 발생 가능성이 존재한다.

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Types & Comparison

Spin Wet Rinse process flow diagram

SWR 공정은 장비 설계 구성에 따라 다음과 같이 구분된다.

구분	특징	장점	한계
Standard SWR	기본 UPW 스프레이 기반	구조 단순, 유지보수 용이	Dry 효율 낮음
SWR-Dry Integrated	Air Knife + High-speed Spin 포함	세정·건조 공정 통합	초기 투자비용 증가
Multi-Nozzle SWR	Zone별 독립 제어	세정 균일도 향상	구조 복잡

유형별로 응용 가능 공정이 다르며, 특히 High Aspect Ratio 구조가 많은 공정에서는 Multinozzle SWR 방식이 상대적으로 높은 세정 균일성을 제공한다. 반면 단순 세정 단계는 Standard SWR 만으로도 충분한 경우가 많다.

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Practical Use Cases

Multi-nozzle SWR 장비의 단면 구조도

SWR 공정은 반도체 Fab 전 공정 중 다양한 단계에 사용된다. 대표적으로 SC-1, SC-2 이후의 린스 단계에서 잔류 화학액 제거에 사용되며, HF Vapor 또는 HF Dip 후 표면의 이온 잔류 제거에도 적용된다.

또한 PR Stripping 후 Resist 잔류 성분 제거를 위해 SWR 공정을 적용하는 사례도 증가하고 있으며, Etching 공정에서 발생하는 Polymer Residue를 제거하는 보조 린스 프로세스로도 사용된다. SWR 공정은 Wet Bench 기반의 대체 공정으로 적용될 수 있으며, Chemical 사용량 절감 및 장비 Footprint 축소 효과를 제공한다. 특히 고순도 UPW 사용이 필수인 선단 공정(FEOL)에서 안정적 세정 품질 확보를 위한 핵심 기술로 평가된다.

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FAQ 

SWR 공정 적용 시 가장 많이 논의되는 부분은 린스 균일도와 건조 효율 문제이다. 회전 속도와 UPW 유량의 상관관계를 이해해야 하며, 노즐 배치가 Edge 영역에 미치는 영향도 중요하다.

또한 SWR과 SRD(Spin Rinse Dryer)가 동일한 개념으로 혼동되는 경우가 있으나, SRD는 Dry 단계 비중이 높고 Air Knife 및 고속 회전이 필수적으로 포함된다.

SWR 공정은 Wet 중심의 린스 프로세스이며, 건조 단계는 일부 장비에서만 통합 제공된다는 점을 구분해야 한다.
특히 고집적 공정에서는 Water Mark 발생을 최소화하기 위한 Drain 설계 및 Chuck 표면 처리 조건이 품질에 직접적으로 영향을 미친다.

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Summary & Tip

SWR 공정은 반도체 제조의 핵심 세정 단계로서 UPW 기반 Spin Rinse 방식의 효율성과 공정 안정성을 제공한다. 공정 최적화를 위해서는 회전 속도, UPW 온도, Spray Pressure, 노즐 Layout 등 다양한 파라미터를 고려해야 한다.
장비 선택 시에는 공정 조합, 처리량(Throughput), Zone별 균일도, Water Mark 발생 가능성 등을 종합적으로 검토해야 한다.
특히 SWR 공정은 미세 패턴 구조에서의 잔여 화학물 제거에 유효하며, Fab 내 다수의 Wet 프로세스를 대체할 수 있다는 장점이 있다.

설비 엔지니어는 세정 균일도 향상을 위해 Chuck 평탄도 및 Drain 구조의 미세 차이까지 점검하는 것이 도움이 된다.

 

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