투명·고반사 반도체 소재의 3D 정밀 검사 기술

반도체 제조에서는 생산 전 과정에서 치수 확인, 핵심 형상 검사, 결함 검출, 조립 상태 확인 등이 요구된다. 소자와 패키지 구조가 미세해질수록 필요한 측정 정확도와 반복성도 높아지는데, 검사 대상이 투명하거나 반사성이 높으면 측정 난도는 더욱 커진다.

LMI Technologies는 유리 웨이퍼, 디스플레이 기판, 광학 부품, 연마 표면, 첨단 패키징 소재를 대표적인 검사 난제로 꼽는다. 표면 반사는 필요한 형상을 가릴 수 있고, 굴절은 측정 정확도에 영향을 줄 수 있다. 표면 간 대비가 낮거나 형상이 복잡하고 경사가 급한 경우에도 안정적인 3D 데이터를 얻기가 어렵다.

특히 TGV(Through Glass Via)는 유리 기판을 관통하도록 미세 비아를 형성하는 기술로, 투명한 기판에 만들어진 미세 구조를 정밀하게 측정해야 한다. 반사와 굴절의 영향을 받는 유리 소재 특성까지 고려해야 하기 때문에 3D 측정 난도가 높은 검사 대상 가운데 하나다.

▲ Gocator 4000 시리즈를 이용한 실리콘 웨이퍼 3D 검사. 동축 라인 공초점 기술로 반사·투명·복잡 표면의 형상을 측정한다.

사각 영역 줄이고 급경사 형상까지 측정

Gocator 4000 시리즈는 이러한 검사 과제에 대응하기 위해 동축 라인 공초점 기술을 사용한다. LMI에 따르면 이 방식은 투명·반사·복합 표면을 고해상도 3D로 측정하고, 사각 영역을 최소화하는 동축 광학 구조를 통해 기존 검사 방식에서 데이터가 누락되기 쉬운 형상의 표면 정보를 취득하도록 설계됐다.

동축 광학 구조는 급경사 형상과 깊은 홈, 돌출 구조처럼 측정 시사각 영역이 발생하기 쉬운 대상에 유리하다. Gocator 4000 시리즈는 시리즈 기준으로 프로파일당 1920 포인트, 최대 1.9 μm의 X 해상도, 최대 5.0 mm의 측정 시야(FOV), 최대 ±85°의 경사각, 가속 시 최대 36 kHz의 스캔 속도를 지원한다. 다만 이 수치는 개별 모델과 설정에 따라 달라질 수 있으므로 실제 적용에서는 해당 모델의 사양 확인이 필요하다.

센서에는 GoPxL 소프트웨어가 탑재돼 측정과 분석, 검사를 엣지 에서 직접 수행한다. LMI는 이를 통해 외부 데이터 처리 구성을 단순화하고 인라인 환경에서 검사 결과를 빠르게 활용할 수 있다고 설명한다.

웨이퍼부터 TGV·BGA·와이어 본딩까지

LMI가 제시하는 적용 범위는 웨이퍼 검사에만 한정되지 않는다. 반도체 패키징, BGA 검사, 와이어 본딩 검사, 정밀 계측, 표면 결함 검출, 유리 기판 및 TGV 검사 등 다양한 공정에서 동축 라인 공초점 기반의 3D 측정을 활용할 수 있다.

BGA의 미세 범프나 복잡한 와이어 본딩 구조처럼 형상 변화가 크고 사각 영역이 발생하기 쉬운 대상에서는 표면 데이터의 누락을 줄이면서 형상을 안정적으로 측정하는 것이 중요하다.

투명·반사 소재 검사의 핵심은 단순히 해상도를 높이는 데 있지 않다. 반사와 굴절, 급경사와 깊은 구조처럼 측정을 방해하는 조건에서도 안정적인 3D 데이터를 확보하고, 이를 인라인 검사 흐름에서 바로 분석할 수 있어야 한다. LMI는 동축 라인 공초점 기술을 이러한 반도체 검사 과제에 대응하는 방법으로 제시하고 있다.

자료제공: LMI Technologies (www.lmi3d.com)