많은 전자 기기는 반도체라는 작은 컴퓨터 칩에 의존합니다. 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 세탁기, 심지어 자동차까지! 하지만 최근 이 필수 칩의 공급 부족이 전 세계 산업에 영향을 미치고 있습니다.
디바이스와 그 작은 부품에서 결함을 찾는 것이 점점 더 어려워지고 비용이 많이 들기 때문입니다. 제조업체는 피처 축소 없이 소형 부품을 만들려고 노력합니다. 그 결과 설계가 더욱 복잡해져 검사 공정에 영향을 미칩니다.
하지만 제조업체는 모든 생산 단계에서 결함을 검사하여 결함을 조기에 발견할 수 있습니다. 조기 검사는 비용 절감에도 도움이 됩니다. 단계별 스캔을 통해 반도체 산업은 수율을 높이고 비용을 낮출 수 있습니다.
이 기사에서는 반도체 웨이퍼 결함 검사가 무엇인지 살펴봅니다. 또한 24K 라인스캔 이중 텔레센트릭 렌즈의 기능과 웨이퍼 검사 공정에서의 역할에 대해서도 분석합니다.
그럼 시작하겠습니다!
반도체 웨이퍼 결함 검사란?
반도체 산업은 얇은 실리콘 웨이퍼 위에 부품을 층층이 쌓아 올리는 방식으로 이루어집니다. 이 과정을 통해 작은 칩이 만들어집니다.
각 레이어는 복잡한 프로세스를 통해 만들어집니다. 이 과정에는 재료를 추가하고, 디자인을 형성하고, 폐기물을 제거하는 작업이 포함됩니다. 그러나 각 선행 레이어에 결함이 있는지 검사하는 것은 필수적입니다.
이러한 결함은 스크래치나 노출 문제일 수 있습니다. 또한 다음 레이어를 추가하기 전에 일반적으로 발견되는 입자 오염일 수도 있습니다.
결함을 제때 발견하지 못하면 자원이 낭비되고 제품 결함이 발생할 수 있습니다. 이는 완성된 칩의 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
웨이퍼 검사 공정은 일반적으로 반도체 제조 공정의 여러 중요한 단계에서 수행됩니다. 제조업체는 코팅 공정, 웨이퍼를 개별 디바이스로 다이싱하고 패키징하는 등의 공정 중에 이 검사를 수행할 수 있습니다.
검사 프로세스는 가능한 한 많은 결함을 감지하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 잘못된 경고를 최소화합니다. 정교한 알고리즘, 머신 러닝 및 통계적 방법을 사용하여 오탐지를 최소화합니다.
더 나은 결과를 위해 검사 중에 감지된 결함을 그룹화합니다. 그런 다음 결함을 분석하여 원인과 최종 제품에 미치는 영향을 파악합니다.
또한 이러한 결함은 웨이퍼의 어느 곳에서나 발생할 수 있습니다. 또한 색상 변형으로 나타날 수도 있습니다. 따라서 이전 레이어의 배경에서 이러한 결함을 찾는 것은 어려울 수 있습니다.
이러한 결함을 찾기 위한 기존의 접근 방식이 항상 정확한 것은 아닙니다. 우리 모두 알다시피, 수작업 검사는 비용이 많이 들고 느릴 수 있습니다. 또한 웨이퍼의 통계적 하위 집합에 대해서만 수행할 수 있어 복잡합니다.
그렇기 때문에 반도체 웨이퍼 검사가 필수적입니다. 24K 라인스캔 이중 텔레센트릭 렌즈와 같은 고급 툴을 사용하면 결함 검사를 정확하게 수행할 수 있습니다.
웨이퍼 검사에서 발견되는 결함의 유형은 무엇입니까?
웨이퍼 검사 장비를 사용하여 네 가지 주요 유형의 결함을 식별할 수 있습니다. 이러한 결함에는 다음이 포함됩니다:
A) 시스템적 결함
체계적 결함은 특정 영역에서 회로 패턴의 각 사본에 대한 마스크 및 노광 공정 중에 발생하는 오류를 말합니다. 이러한 종류의 결함은 기존 검사 시스템으로는 감지할 수 없습니다.
그러나 체계적인 결함은 최종 제품의 전반적인 성능과 신뢰성에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 수율 감소 및 제조 비용 증가와 같은 문제를 야기할 수도 있습니다.
따라서 고급 툴을 사용하여 체계적인 결함을 식별하고 수정하는 것이 중요합니다. 물론 이중 텔레센트릭 렌즈를 사용하는 웨이퍼 검사 프로세스 중에도 이러한 작업을 수행할 수 있습니다.
B) 무작위 결함
무작위 결함은 웨이퍼 표면에 부착되는 입자에서 발생합니다. 육안으로는 이를 예측하거나 감지할 수 없습니다.
웨이퍼 검사 장비의 주요 임무는 웨이퍼에서 이러한 결함을 발견하는 것입니다.
결함을 발견한 후에는 결함이 있는 위치를 정확히 찾아내야 합니다. 무작위 결함은 최종 제품의 성능과 신뢰성에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다.
C) 반복 가능한 결함
웨이퍼 검사에서 반복 가능한 결함은 일상적으로 발견될 수 있는 반복적인 결함입니다. 제조 과정에서 웨이퍼의 정확한 영역에서 이러한 결함을 찾을 수 있습니다.
원재료의 품종이 이러한 결함을 유발하는 것은 아닙니다. 대신 장비나 제조 공정이 이러한 결함의 원인이 되는 경우가 더 많습니다.
D) 조합 결함
결합 결함은 웨이퍼의 많은 피처가 교차하는 곳에서 발생하는 문제입니다. 이러한 결함은 웨이퍼에서 두 개 이상의 피처가 겹치는 곳에서 나타날 수 있습니다.
결합 결함은 다양한 문제로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 문제에는 사용된 재료와 제조 공정의 차이가 포함됩니다. 때로는 장비 자체에서 발생하는 경우도 있습니다.
조합 결함의 몇 가지 예로는 기능이 잘못 정렬되거나 기능이 없거나 부족한 경우가 있습니다.
반도체 웨이퍼 검사에는 어떤 방법이 있나요?
반도체 웨이퍼 검사를 수행하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그러나 제조업체는 이 중 몇 가지 방법만 사용하는 것을 선호합니다. 웨이퍼 검사를 수행하는 효과적인 방법을 살펴보겠습니다.
1) 스캔 결함 검사
제조업체와 반도체 공장은 웨이퍼를 신중하게 검사합니다. 이는 생산을 시작하기 전에 결함이 없는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
이 절차는 기존 결함을 찾아 매핑하는 데 도움이 됩니다. 또한 잠재적인 IC 제조 공정 결함으로부터 결함을 분리하는 데 도움이 됩니다. 결함이 가장 적은 웨이퍼만 제조에 사용됩니다.
생산 전에 발견된 결함은 제조업체가 결함이 있는 영역을 추적하는 데 도움이 됩니다. 이러한 영역은 완성된 칩에 문제를 일으킬 수 있습니다.
웨이퍼는 다양한 공정에 노출되기 전과 후에 추가로 분석됩니다.
그 후 제조업체는 고급 광학 감지 시스템을 사용하여 웨이퍼와 마스크를 검사합니다. 이 시스템은 제품에 입자 및 기타 결함이 있는지 스캔합니다. 광학 시스템은 웨이퍼에서의 위치를 지정하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
패턴이 없는 웨이퍼의 결함을 식별하는 데 사용되는 기본 이론은 간단합니다. 먼저 레이저 빔이 회전하는 웨이퍼의 전체 표면을 스캔합니다.
검사 직원은 빔이 웨이퍼 표면의 모든 부분에 도달하는지 확인합니다. 레이저 빛은 거울에 반사되는 것처럼 웨이퍼 표면에서 반사됩니다.
레이저 빔이 웨이퍼 표면의 결함이나 입자를 감지하면 레이저 빛의 일부가 산란됩니다. 시스템 설정 방식에 따라 시스템은 산란된 빛을 직접 감지할 수 있습니다. 또한 반사된 광선의 강도 손실로 산란광을 감지할 수도 있습니다.
웨이퍼의 위치는 웨이퍼 표면에서 결함의 위치를 지정하는 데 도움이 됩니다.
이 웨이퍼 검사 공정에서는 빛의 세기가 전자적으로 기록됩니다. PMT 또는 CCD를 사용하여 이 작업을 수행합니다.
또한 웨이퍼 표면에서 생성된 산란광의 맵을 기록합니다. 이 맵은 결함의 크기와 위치에 대한 데이터를 제공합니다. 또한 입자 오염과 같은 웨이퍼 표면의 상태에 대한 정보도 포함됩니다.
이 방법은 높은 정확도가 필요합니다. 웨이퍼 스테이지의 반복 가능한 선형 및 회전 제어가 필요합니다. 또한 고도의 광학 부품도 필요합니다.
표면 거칠기는 결함의 크기가 작아질 때 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 산란된 빛의 신호 대 잡음비가 감소하기 때문입니다. 따라서 100nm보다 작은 결함이 있는 웨이퍼를 검사하는 것은 어려운 일입니다.
신호 대 잡음비는 중요한 요소입니다. 이는 사소한 결함을 감지하는 검사 시스템의 능력을 결정하는 데 도움이 됩니다. 또한 습도와 같은 표면의 화학적 오염은 신호 대 잡음비를 감소시킬 수 있습니다.
100nm 미만의 결함을 검출하기 위한 검사 툴은 고급 광학 필터링 편광 분석을 사용합니다. 또한 특수 신호 처리 알고리즘을 사용합니다. 표면 헤이즈가 있는 경우에도 결함을 감지하는 데 도움이 됩니다.
2) 지형 검사
제조업체는 여러 가지 이유로 베어 웨이퍼의 모양을 측정합니다. 예를 들어, 공정 중에 웨이퍼를 고정하는 데 사용되는 기계로 인해 웨이퍼가 구부러지거나 움푹 들어간 부분이 생길 수 있습니다. 작은 크기에서는 이러한 변형이 웨이퍼의 패턴 생산에 영향을 미칠 수 있습니다.
그렇다면 이러한 미세한 찌그러짐이나 구부러짐을 어떻게 식별할 수 있을까요? 간섭계는 이 작업을 수행할 수 있는 정확한 장비입니다. 이 도구를 사용하여 가공 전에 웨이퍼 모양의 변화를 측정할 수 있습니다.
이 계측기는 다른 장치와 기본 설계를 공유합니다. 웨이퍼와 매우 평평하고 매끄러운 기준 표면을 대조합니다.
그 후 기준 표면에서 빛 반사를 생성합니다. 이는 웨이퍼에서 반사되는 빛과 대조를 이룹니다.
그런 다음 웨이퍼의 모양을 매우 정밀하게 매핑합니다. 이 정밀도는 수 나노미터에 불과합니다. 두 가지 빛 반사를 검사한 후 고급 소프트웨어를 사용합니다.
필요한 수준의 정밀도를 충족하려면 고급 이미징 시스템이 필요할 수 있습니다. 또한 이러한 수준의 정확도를 달성하려면 거대한 광학 장치와 강렬한 조명이 필요합니다.
3) 전자빔 웨이퍼 검사
전자빔(EB) 이미징은 결함을 검사하는 또 다른 방법입니다. 이 기술은 매우 작은 크기의 결함을 찾는 데 유용합니다. 광학 이미징 시스템의 효율성이 떨어지는 경우에 유용합니다. 기본 광학 검사 방법과 비교했을 때 EB 검사는 더 높은 수준의 정확도를 제공합니다.
그러나 EB 이미징은 속도가 매우 느리기 때문에 주로 R&D 목적과 새로운 기술 테스트에 국한되어 활용되고 있습니다. 더 작은 결함을 검사하기 위해 매년 수많은 EB 기기가 개발되고 있습니다. 또한 10나노미터 정도의 작은 결함도 감지할 수 있는 새로운 EB 툴도 개발되고 있습니다.
4) 망막 검사
레티클은 제조 공정 중에 웨이퍼에 패턴을 투사하는 고유한 마스크입니다. 이 마스크는 일반적으로 웨이퍼에 원하는 패턴보다 4~5배 더 큰 미세한 특징을 가지고 있습니다.
마스크를 통해 빛을 투과할 수 있는 광학 시스템과 함께 사용할 수 있습니다. 그런 다음 웨이퍼에 패턴을 축소합니다.
레티클 검사는 패턴 웨이퍼나 비패턴 웨이퍼를 검사하는 것보다 더 중요합니다. 레티클의 단일 결함으로 인해 많은 디바이스가 손상될 수 있기 때문입니다. 이는 해당 레티클로 처리된 모든 웨이퍼에서 결함이 반복되기 때문입니다.
레티클 검사 시스템은 웨이퍼 검사 툴과 유사한 원리로 작동합니다. 하지만 반사광 대신 투과광을 사용합니다.
이러한 도구에는 고해상도 이미징 광학 장치가 있습니다. 또한 가시광선 또는 자외선을 사용합니다. 이는 피처 크기와 결함 허용 범위에 따라 다릅니다.
검사는 레티클 생산 과정과 레티클 사용 전반에 걸쳐 이루어집니다. 이러한 툴은 특수 이미지 분석 소프트웨어를 사용합니다. 또한 웨이퍼 검사 툴과 같은 모션 제어 시스템을 사용합니다.
레티클 검사 시스템의 기존 광학은 피처 크기를 90nm까지 확장할 수 있습니다. 이 확장은 UV 조명을 사용하는 것입니다.
더 작은 피처 크기에서의 레티클 검사도 가능합니다. 낮은 처리량을 견딜 수 있는 전자빔(EB)을 사용합니다.
100nm 미만 애플리케이션에 사용되는 레티클 검사 툴은 DUV 조명을 사용합니다. 이는 266nm 또는 193nm의 단일 파장을 사용하는 것을 의미합니다.
이중 텔레센트릭 렌즈가 웨이퍼 검사에 적합한 이유는 무엇입니까?
우리는 일상 생활에서 다양한 전자 기기를 사용합니다. 이러한 장치에는 휴대폰, 컴퓨터, TV 등이 포함됩니다.
이들 모두는 저장 및 데이터 처리 기능을 수행하기 위해 칩에 의존합니다. 각 칩의 핵심은 웨이퍼로 구성되며, 웨이퍼는 다양한 사양의 웨이퍼로 만들어집니다.
웨이퍼 자체에 수율에 문제가 있을 수 있습니다. 웨이퍼 표면에는 다양한 결함이 발견될 수 있습니다. 제조업체는 광학 검사 장비를 사용하여 이러한 결함을 확인, 분류 및 표시합니다.
이를 통해 결함이 있는 웨이퍼를 패키징에 사용하는 것을 방지할 수 있습니다. 전체 검사 공정은 웨이퍼 표면에서 이루어지며 웨이퍼 분류를 지원합니다.
광학 검사 장비에는 광학 렌즈 및 산업용 스캐닝 카메라와 같은 장치가 포함됩니다.
검사 장비에는 광원과 비전 처리 시스템도 포함되어 있습니다. 기존의 수동 육안 검사 프로세스를 대체할 수 있습니다. 스캔한 품목을 정확하게 식별하는 데 도움이 되기 때문입니다. 또한 검사 효율성도 향상됩니다.
이중 텔레센트릭 렌즈는 웨이퍼 검사에 적합합니다. 다른 유형의 렌즈에 비해 몇 가지 주요 이점을 제공하기 때문입니다.
24K 라인스캔 이중 텔레센트릭 렌즈를 추천하는 이유는 무엇인가요?
이중 텔레센트릭 렌즈는 물체 공간과 이미지 공간 텔레센트릭 렌즈의 장점을 결합한 렌즈입니다. 따라서 이 렌즈가 반도체 산업에서 웨이퍼 검사 공정의 중요한 일부가 된 것은 당연한 일입니다!
텔레센트릭 렌즈, 특히 물체 공간 텔레센트릭 렌즈는 산업용 화상 처리에서 흔히 사용됩니다. 마찬가지로 이미지 공간 텔레센트릭 렌즈는 산업용 화상 처리 및 머신 비전에서는 실용적이지 않습니다.
그렇기 때문에 양쪽이 텔레센트릭인 이중 텔레센트릭 렌즈를 사용하는 것이 좋습니다. 24K 라인스캔 이중 텔레센트릭 렌즈는웨이퍼 검사에 매우 유용합니다.
1) 2.0배 상시 확대
첫째, 이중 텔레센트릭 렌즈는 전체 시야에 걸쳐 일정한 배율을 유지합니다. 즉, 웨이퍼에 있는 피처의 크기가 웨이퍼의 위치에 관계없이 동일한 크기로 나타납니다.
웨이퍼 표면의 정확하고 일관된 측정을 보장하는 데 필수적입니다. 이 점을 더 잘 이해하기 위해
렌즈의 배율에 대해 알아볼 수 있습니다.
소니의 이중 텔레센트릭 렌즈인 DTCA 시리즈는 2배 배율로 물체를 더욱 세밀하게 촬영할 수 있는 것이 특징입니다.
2) 뛰어난 해상도
아시다시피 이중 텔레센트릭 렌즈는 피사계 심도가 상당히 깊습니다. 즉, 렌즈에서 다양한 거리에 있는 피사체에 초점을 맞출 수 있습니다.
이렇게 하면 이미지 선명도가 떨어지지 않습니다. 웨이퍼 검사에 유용합니다. 렌즈가 웨이퍼 표면에서 결함이나 입자를 포착할 수 있기 때문입니다. 이러한 결함은 웨이퍼 표면에 존재할 수 있습니다.
3) 대구경 조리개 F/4.8
이중 텔레센트릭 렌즈는 조리개값이 큰 렌즈(F/4.8)입니다. 더 많은 빛을 포착하고 더 높은 수준의 디테일이 있는 이미지를 생성할 수 있습니다. 이는 웨이퍼 표면의 미세한 결함이나 입자를 감지하는 데 매우 중요합니다.
4) 넓은 이미지 서클
마지막으로, 이중 텔레센트릭 렌즈는 매우 안정적입니다. 또한 이미지 서클이 넓어 3.5μm 라인 스캔 카메라와 88mm 센서에 쉽게 맞출 수 있습니다. 오랜 기간 동안 이미징 성능을 유지합니다. 이는 일관되고 안정적인 검사 프로세스에 필수적인 요소입니다.
자주 묻는 질문:
1) 패턴 웨이퍼 검사 시스템이란?
패턴 웨이퍼 검사 시스템은 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 전문 툴입니다. 이러한 웨이퍼에는 트랜지스터, 인터커넥트 및 기타 구성 요소와 같은 특징이 있는 패턴이 있습니다.
이 기술은 웨이퍼 패턴의 결함 및 불규칙성을 검사합니다. 완성된 전자 장치의 신뢰성과 성능에 영향을 줄 수 있는 결함을 찾는 데 도움이 됩니다.
패턴 웨이퍼 검사 시스템에서 결함 검사는 인접한 칩의 패턴 이미지를 확인 및 비교하여 차이를 구하는 방식으로 수행됩니다.
제조업체는 가공된 웨이퍼에 대해 패턴 웨이퍼 검사를 수행합니다.
2) 비패턴 웨이퍼 검사 시스템이란?
비패턴 웨이퍼 검사 시스템은 반도체 초기 생산 단계에서 결함을 감지하는 데 사용되는 툴입니다.
패턴이나 구조가 없는 웨이퍼의 표면을 검사하고 분석합니다. 따라서 이미지를 비교하지 않고도 결함을 검출할 수 있습니다.
3) 라인 스캔 렌즈를 사용하는 이유는 무엇인가요?
라인 스캔 렌즈는 산업용 이미지 처리 및 머신 비전 애플리케이션에서 다양한 용도로 사용됩니다. 라인스캔 렌즈는 고정된 카메라를 지나 움직이는 물체의 이미지를 캡처합니다.
이 렌즈는 좁고 길쭉한 화각을 제공합니다. 이를 통해 이미지의 매우 섬세한 선을 동시에 캡처할 수 있습니다.
라인 스캔 렌즈는 검사 중에 고해상도 이미지가 필요한 애플리케이션에 유용하다는 점을 기억하세요. 또한 일부 검사 시스템에서는 왜곡이 적고 빠른 이미지 획득이 필요합니다. 웨이퍼 검사가 그러한 애플리케이션 중 하나입니다.
일반적으로 라인 스캔 카메라와 함께 사용됩니다. 카메라는 물체가 렌즈를 지나갈 때 이미지를 한 줄씩 캡처합니다.
최종 생각!
오늘날 반도체는 점점 더 작아지고 설계가 복잡해지고 있습니다. 따라서 웨이퍼에서 결함을 발견하는 데 많은 비용이 소요되고 있습니다.
그러나 제조업체는 여전히 사소한 결함을 신속하게 식별할 수 있습니다. 제조의 모든 단계에서 검사를 수행함으로써 비용을 절감할 수 있습니다.
이중 텔레센트릭 렌즈는 웨이퍼 검사 방식에 혁신을 가져왔습니다. 정확하고 신뢰할 수 있는 고유한 검사 솔루션을 제공합니다.
웨이퍼 검사 절차의 핵심 장비는 24K 라인스캔 이중 텔레센트릭 렌즈입니다. 이 렌즈는 짧은 시간에 많은 결함을 식별하고 위치를 파악하는 데 도움이 됩니다. 이러한 결함은 조합적, 무작위적, 반복적, 체계적 결함일 수 있습니다.
물론 이러한 결함을 적시에 발견하는 것은 어려운 작업입니다. 사소한 결함 하나가 전체 생산 주기를 망칠 수 있기 때문입니다.
따라서 검사 프로세스에 적합한 장비를 선택하십시오. 비코이미징에서는 텔레센트릭, 이중 텔레센트릭 등 다양한 유형의 렌즈를 찾을 수 있습니다. 또한 검사 설정을 지원하는 데 도움이 되는 다양한 유용한 광학 액세서리도 제공합니다. 지금 바로 비코이미징에 문의 하세요!
