[ MI 시리즈 ] 측정 및 분석에 대해서

최근 더욱 주목 받으며 중요성이 커지고 있는 MI, 측정 및 분석입니다.

 

결국 반도체는 수율이 정말 중요합니다.

그 추세를 확인하기 위해서는 검사가 정말 중요하죠.

 

각 목적에 따라 적절한 방식을 선택해서 수행할 수 있을 겁니다.

 

측정 및 분석

우선, 측정과 분석을 약간은 나누고 출발하겠습니다.

측정은 소자 혹은 물질의 특성을 검사하는 쪽에 가까운데요.

특성이라는 것은 전기적, 물리적 특성을 말하는 거죠.

 

우선, Parameter analyzer나 Oscilloscsope로는

I/V 혹은 I-t, V-t curve를 관찰할 수 있습니다.

이건 명백하죠.

 

그런데, Profiler나 AFM, 등등은 분류가 애매하긴 합니다.

 

분석은 불량의 형태와 불량 성분을 파악하는 건데요.

파괴검사는 분석이라고 볼 수 있죠.

SEM이나 TEM을 말하는 데요.

아무튼 크게는 이렇게 나뉩니다.

 

Semiconductor parameter analyzer

https://itube.or.kr/aplct/equipSrch/sharingView.do?g_menu_id=MNID210100&equip_no=EPN0001958

Probe station의 사진입니다.

정확히 말하면 Probe station과 Parameter analyzer, supporting equipment 들의 집합이겠네요.

Probe station에서는 Wafer를 Parameter analyzer에 연결하는 역할을 하게됩니다.

 

측정 point를 자동으로 이동하면서, Parameter analyzer의 측정 신호를 받아 wafer에 전달합니다.

https://www.tek.com/en/products/keithley/4200a-scs-parameter-analyzer

parameter analyzer는 wafer, Package 등의 전기적 분석을 하는 기기입니다.

I-V, C-V, DC, 신뢰성 등등

여러 측정이 가능합니다.

 

https://www.zygo.kr/ko-kr/products/metrology-systems/3d-optical-profilers

 

Surface profiler는 측정하고 싶은 물질의 표면을 표현하는데 의미가 있습니다.

Stylus profiler를 먼저 말하자면, 탐침을 통해서 물질 겉면의 높이, 선폭 등 형상을 볼 수 있습니다.

다만, 이 탐침의 사이즈와, pattern의 size에 따라, Pattern이 너무 작고, stylus가 굵다면 왜곡이 생깁니다.

그래서 미세 Pattern에는 적용하기 어렵습니다.

 

따라서 그 대안으로 AFM (Atomic Force Microscope)같은 장비가 존재합니다.

 

 

Nanospec & Elipsometry

이 두가지는 우선 빛의 편광을 사용하고, 그 방식이 유사합니다.

 

Nanospec은 빛을 수직으로 박막에 입사시킵니다.

이때, 반사광을 확인해서 반사광의 반사율을 분석하는데요.

 

이미 이전에 만들어진 model들에 비교해서, 두께, 굴절률을 확인할 수 있습니다.

매우 간단하고 빠른 과정이고, 장비도 저렴한 편에 속합니다.

 

Elipsometry는 선형 편광을 박막에 입사시킵니다.

이때, 반사되는 파장을 확인하는데요.

이후로는 과정이 유사합니다.

반사되는 빛을 관찰해서 두께, 굴절률을 기존 model과 비교해 획득합니다.

Nanospec에 비해 얇은 두께까지 측정이 가능하지만,

측정 시 필요한 두께 자체도 더 얇아서 준비에 시간이 오래걸리고

Process가 느립니다.

 

SEM & TEM

이 두가지는 전자현미경, Electron microscope입니다.

 

먼저 별개로 일반적인 광학현미경을 먼저 다루겠습니다.

Optical Microscope는 가시광선으로 측정을 하는 건데요.

이는 당연히 내부를 볼 수 없고 외형만 관찰합니다.

 

SEM은 고전압을 줘서 전자를 투사하고, 시료에 맞고 반사되는 2차 전자 형상을 관찰합니다.

 

TEM은 초고전압으로 전자를 시료에 투과되게 조절합니다.

그래서 그 뒷면 형광판에 맺히는 형상을 관찰하죠.

이에 따라 내부 구조를 알 수 있습니다.

 

MI 관련해서는 우선 간단하게 대표적인 장비들과 측정방식 위주로 다뤄보았습니다.

이 측정, 분석은 특히 요즘 중요성이 매우 높은데요.

 

따라서 관련된 최신 이슈나 장비들을 이후 후속 글들을 통해 다뤄보겠습니다.

 

읽어주셔서 감사합니다.