SWIR(Short Wave InfraRed) 카메라를 통한 반도체 재료 검사
전자 기기는 현대 사회에서 매우 보편화되어있다. 아마 대부분의 사람들이 전자 기기를 사용하면서 실리콘 웨이퍼를 우연히 만나 간접적으로 사용해보았을 가능성이 있다.
AlliedVision의 단파 적외선(SWIR)카메라는 반도체 제작 공정에서 결함을 탐지하기 위해 IR현미경에 사용된다.
반도체의 핵심 소재인 실리콘
웨이퍼는 전자 부품에 통합 회로 제작에 사용되는 반도체 소재의 얇은 기판이다. 반도체 재료는 종류가 다양하며 전자 제품에서 가장 많이 쓰이는 반도체 재료 중 하나가 실리콘(Si)이다. 실리콘 웨이퍼는 집적 회로의 핵심 부품이다.
실리콘 웨이퍼는 실리콘 볼(boule)에서 얇게 잘라낸 매우 순수하고 거의 결함이 없는 단일 결정 실리콘으로 구성된다. 또한 웨이퍼 안팎에 설치된 마이크로 전자 소자의 기판 역할을 한다. 웨이퍼는 마스킹, 에칭, 도핑, 금속화 등 미세화 과정을 거친다.
집적 회로는 거의 모든 전자 장치의 주요 구성요소가 되었다. IC 라고 하는 집적 회로는 실리콘과 같은 반도체 물질의 단일 결정 표면에 이식된 전자 회로와 구성품의 미세한 배열이다. 부품, 회로, 베이스 재료가 모두 실리콘 웨이퍼의 한 조각으로 만들어지기 때문에 집적 회로라고 불린다. 수백 개의 집적 회로가 한 장의 얇은 실리콘 웨이퍼에 동시에 만들어진 다음 개별 IC 칩으로 분할된다.
최종 제품의 품질을 떨어뜨리는 실리콘 균열
웨이퍼는 세척, 확산, 산화, CVD, 포토프로세스(리소그래피와 에칭), 배선 등 여러 공정에서 잔류 응력을 누적한다. 공정 전체에 균열이 발생할 수 있으며, 감지되지 않은 웨이퍼는 이후 제조 단계에서 사용할 수 없게 된다.
집적 회로가 개별 IC 로 절단될 때도 균열이 발생할 수 있다. 따라서 가공 중 불량품을 검출하고 가공하기 전에 원료 기판의 불순물 유무를 점검하는 것이 원가 절감에 중요하다.
적외선 촬영으로 실리콘 기판 내부 균열 감지
실리콘은 적외선에 투명한 성질을 가지고 있다. 그 결과 0.9㎛ 에서 1.7㎛ 까지 SWIR(short-wave infrared) 파장 대역에서 작동하는 InGaAs(Indium gallium arsenide) 카메라가 가능하다.
적외선 이미지는 실리콘 웨이퍼 내부의 균열 등의 결함을 강조하기 때문에 이러한 반도체 소재를 통해 볼 수 있어 제조 공정에 큰 이점을 제공한다.
Radiant Optronics의 활용 예시
싱가포르에 본사를 둔 기술 회사 Radiant Optronics는 아시아 반도체 분야, 웨이퍼 제작, 서비스 실험실, 패키징과 PCB 어셈블리에 중점을 두고 고장 분석 애플리케이션에 최신 기술을 적용한다. 이 회사의 다양한 고객 기반에는 전자, 반도체, R&D 기관 및 바이오 테크 부문의 기관들이 포함되어있다.
집적 회로(IC) 제조업체는 Allied Vision의 SWIR 카메라, Goldeye G-008가 장착된 Radiant Optronics 의 적외선 이미징 현미경을 사용하여 내부 결함 또는 균열이 있는지 검사한다.
최고의 가격 대비 성능을 제공하는 Goldeye G-008
Allied Vision의 Goldeye 모델은 최고급 산업 표준을 충족하도록 설계된 고성능 InGaAs 센서를 기반으로 하는 단거리 적외선 카메라 SWIR이다.
모든 Goldeye 카메라가 주변 온도에 관계없이 낮은 소음의 이미지를 전달할 수 있는 활성 온도-전기 냉각 장치(TEC1) 가 장착되어있다. 팬이 없는 냉각 시스템을 갖춘 견고한 소형 하우징은 손쉬운 시스템 통합을 위한 다양한 마운팅 옵션을 제공한다.
사회에서 전자 제품의 수요가 증가하면 반도체 제조 공장과 집적 회로 제조업체들은 수요를 충족시키기 위해 더 많은 양의 웨이퍼와 IC 를 생산하고 있다. 수요 증가로 인해 업계는 고급 영상 기술을 품질 관리에 사용하고 있다.
이것은 비용을 낮추기 위해 매우 중요하다. Goldeye G-008은 GigE Vision 인터페이스와 1/4-VGA 해상도의 단거리 웨이브 적외선 카메라이다. 프레임 속도가 최대 344fps에 이르면 다용도 애플리케이션 필드를 처리할 수 있으며 제조 프로세스를 크게 개선할 수 있다.
Radiant Optronics 의 디렉터 Christopher Cheong은 Allied Vision SWIR 카메라를 선택하는 이유에 대해 “Goldeye G-008은 저렴한 가격의 저 해상도 모델이다. 낮은 해상도로 결함을 발견할 수 있으므로 비용에 민감한 애플리케이션에 이상적이다. 고객들은 Goldeye의 뛰어난 성능을 활용할 수 있고 싱가포르의 Allied Vision 의 Asia-Pacific 사무소로부터 지원받는다.”라고 말했다.
자료제공 : Allied Vision
