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실리콘 웨이퍼가 정상적으로 기능하기 위해서는 거의 완벽에 가까운 상태여야 합니다. 약 400~600개의 공정 단계로 이루어지고 2~3개월이 소요되며 수백만 달러의 비용이 드는 전체 웨이퍼 제조 공정을 모두 거친 이후에도, 충분한 품질 관리와 검사가 이루어지지 않으면 해당 웨이퍼는 반도체 소자로서의 성능이 저하될 수 있습니다.
제조 공정과 품질에 대한 높은 요구 사항을 더 잘 이해하기 위해, 이번에는 벌크 마이크로 결함(Bulk Micro Defects, BMD)의 식별에 초점을 맞춰 실리콘 웨이퍼에서 나타나는 대표적인 결함을 살펴보겠습니다.
이러한 결함에 대해 무엇을 알아야 할까요?
'벌크 마이크로 결함(BMD)'은 일반적으로 실리콘 내 산소 석출물을 지칭하는 용어로 사용됩니다. 실제로는 실리콘 격자의 다양한 불완전성이 결함을 형성하며, BMD는 산소 석출물뿐만 아니라 공극, 개재물, 슬립 라인 등 다양한 형태의 결함을 포함할 수 있습니다. 전위는 결정 성장 과정에서 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 에피택셜 층 성장이나 이온 주입 후 어닐링과 같은 CMOS 소자 제조 공정 중 웨이퍼의 열처리 과정에서도 형성될 수 있습니다.
'Defect Universe' 그래프를 통해 이러한 작지만 심각한 결함을 시각화할 수 있으며, 적시에 검출되지 않을 경우 전체 칩을 손상시키고 귀중한 시간과 자원을 낭비하게 만들 수 있습니다.
광 산란 단층 촬영 기술은 수십 나노미터 범위의 벌크 단결정 재료 내 결함을 검출하는 데 효과적인 방법입니다. 집속된 적외선 레이저 빔은 반도체 웨이퍼 절단면 근처의 벌크 영역에 존재하는 석출물, 전위, 적층 결함과 같은 산란체를 조사합니다. 수직 방향으로 산란된 빛은 높은 개구수(NA)를 가진 대물렌즈로 수집되며, 이미지는 근적외선 감응 CCD 카메라로 검출됩니다.
트리플 HD 기능을 갖춘 LST-2500HD 시스템은 벌크 결함 검출을 위해 광 산란 단층 촬영 기술을 적용한 당사의 솔루션입니다. 높은 동적 범위, 높은 검출 속도, 높은 검출 감도를 결합한 이 시스템은 현재 이용 가능한 장비 중에서 최대 12 nm 크기의 BMD까지 검출할 수 있는 가장 민감한 장비입니다.
당사의 저각 광 산란 단층 촬영 솔루션은 제조업체가 결함이 있는 재료를 선별해낼 수 있도록 하여, 귀중한 시간과 자원을 절감하고 오직 완전한 칩만이 시장에 공급되도록 보장하며 불필요한 제품 폐기를 방지합니다.
