엑스레이 분석 시스템 전문업체인 리가쿠가 웨이퍼 레벨 공정용 박막 두께, 조성, 범프(bump)[1] 구조를 측정하는 새로운 반도체 계측 시스템인 ‘오닉스 3200(ONYX 3200)’의 출시를 발표했다. 이 시스템은 반도체 칩의 금속 배선 형성 공정(BEOL, back-end-of-line) 및 패키징 공정에서 제조업체가 품질을 안정화하고 수율을 높일 수 있도록 설계됐다.
듀얼 헤드 마이크로 포커스 엑스레이 소스(Dual-Head Micro-Focus X-ray Sources)AI, 고성능 컴퓨팅, 데이터센터, 모바일 기기 등에 대한 수요가 가속화되면서 칩 배선 및 인터커넥트(interconnect) 구조가 점점 더 정밀하고 복잡해지고 있다.
그 결과 특히 BEOL 및 패키징 공정에서 머리카락보다 얇은 금속층과 10µm 미만의 범프를 정확하고 비파괴적으로 측정하는 능력이 매우 중요해졌다. 신뢰성과 균일성이 최종 소자의 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.
오닉스 3200은 이러한 요구 사항을 충족하며, 과거에는 여러 대의 장비가 필요했던 범프 내 복잡한 금속층 측정을 단일 플랫폼에서 수행할 수 있다는 강력한 이점을 제공한다.
[1] 범프(Bump): 반도체 칩 간 또는 회로 기판과의 연결에 사용되는 돌출된 금속의 미세 영역.
오닉스 3200의 특징
· 3D 공초점 스캐너를 활용한 고정밀 범프 계측
오닉스 3200은 미세 범프와 전도성 금속 패턴의 형상 및 높이를 3D로 고정밀 검사할 수 있다. 범프는 주석과 은으로 구성된 상부층 아래에 구리, 니켈 등의 하부층이 있는 구조로 이루어진다. 기존 계측 방식으로는 상부층에 의한 흡수 현상 때문에 상하부층을 동시에 측정할 수 없었다.
오닉스 3200은 광학 스캐너를 통합해 범프의 전체 형상과 총 높이를 캡처하고, 형광 X선 검출기를 통해 상부 금속층 두께를 측정한다. 이 값들을 감산(subtraction)하면 하부 금속층을 정밀하게 계산할 수 있어 견고한 인터커넥트 신뢰성을 보장하는 기준이 된다.
· 독자적인 듀얼 헤드 마이크로 포커스 엑스레이 소스
주석-은(SnAg) 범프의 재료 비율은 패키징 연결의 신뢰성에 상당한 영향을 미친다. 리가쿠는 SnAg 범프 내 2%까지 낮은 은 함량을 10만분의 4라는 탁월한 정밀도로 검출할 수 있는 고유한 전용 엑스레이 헤드를 개발해 패키징 수율을 위한 엄격한 재료 비율 제어를 제공한다. 또한 듀얼 헤드 아키텍처는 칩 인터커넥트 주변의 광범위한 금속 특성을 동시에 측정할 수 있어 처리량과 분석 유연성을 향상시킨다.
