반도체나 전자회로의 전기특성 웨이퍼테스터 클리닝이 중요한 이유

 

반도체 전 공정의 웨이퍼 검사 공정에서는, 불량품의 유출 리스크를 억제하기 위해 전용 테스터의 청정도나 형상을 일정하게 유지하는 것이 중요합니다. 웨이퍼 테스트 검사 공정의 정밀도가 떨어지면 최악의 경우 장기간에 걸쳐 웨이퍼 검사를 중단하거나 전용 테스터를 교체해야 합니다. 이 기사에서는 mipox 클리닝 시트에 대해 소개합니다.

 

웨이퍼테스트(wafer test) 공정에서의 전용 수동 테스터의 중요성

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반도체의 기본적인 제조 공정은 웨이퍼를 칩 형상으로 잘라내는 다이싱 공정 전까지의 전 공정과 다이싱 공정에서 패키징, 완성까지의 후공정으로 나뉩니다.

이 반도체 제조 공정의 전 공정에 있어서 웨이퍼 표면에 디바이스 회로를 형성한 후에 웨이퍼 검사 공정이 있다.

이 웨이퍼 검사 공정에서는 프로브 카드라고 하는 표면에 프로브 핀(콘택트 핀)이 배치된 전용 테스터를 사용합니다. 또한 각종 정밀회로의 제조시나 검사시에도 같은 전용 테스터를 사용합니다. 이 프로브 카드는 웨이퍼 프로버라고 불리는 검사 장치에 탑재되어 인라인으로 웨이퍼 표면의 모든 디바이스의 전기적 특성 및 신뢰성 평가를 테스트합니다. 이 테스트는 프로브 카드의 프로브 핀이 웨이퍼 표면의 각 장치의 전극에 직접 접촉하고 전도하여 테스트 됩니다. 이 테스트는 프로브 핀이 전극에 연속적으로 접촉합니다. 여기서 프로브 핀은 물리적으로 전극에 연속적으로 접촉하여 발생하는 두 가지 문제가 있습니다.

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프로브 핀의 물리적 전극에 연속적으로 접촉하여 발생하는 문제

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1. 물리적 접촉으로 전극이 손상되어 긁힌 전극의 파편이 프로브 핀에 쌓입니다. 이렇게 하면 프로브 핀의 전기 저항 값과 같은 전기적 특성이 변경되고 정확한 테스트가 불가능 합니다.
2. 프로브 핀의 선단의 형상은 접점하는 전극의 종류에 따라 최적의 형상을 한 프로브 핀이 사용됩니다. 그러나 물리적 접촉으로 프로브 핀의 팁 형상은 마멸에 의해 형상이 변화하여 전극과의 접촉을 최적으로 할 수 없게 됩니다.

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상기 불량이 발생했을 때에는 웨이퍼 검사 공정의 정밀도가 저하되어 불량품의 유출 등의 위험이 발생하기 때문에 검사를 중단하여 프로브 핀의 교체 작업이나 수동으로 클리닝이 필요합니다. 그러나, 예를들어 12인치 웨이퍼 반도체 디바이스의 검사의 경우, 12인치 크기의 프로브 카드에는 수 천개에서 수 만개의 프로브 핀이 배치 됩니다. 이 경우 하나씩 핀을 교체하거나, 클리닝하는 경우 오랜 시간동안 웨이퍼 검사를 중단 해야 합니다. 경우에 따라 프로브 카드의 수명으로 새 프로브 카드로 교체 해야 합니다.

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프로브 핀 유형

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프로브 핀의 선단의 형상으로는 그림1과 같이 크게 나누어 6종류가 있습니다. 이러나 모양은 접촉알 전극이 패드 모양(평면), 볼 모양(구면)에 따라 선택됩니다.

 

그림1. 프로브 핀 형상 이미지, 핀 이름

MIPOX 클리닝 시트의 역할

앞서 언급했듯이 프로브 핀을 연속적으로 접촉하면 결함이 발생하면 웨이퍼 검사 공정에서 큰 다운 타임이 우려됩니다. 클리닝 시트의 역할으로는

• 프로브 핀 팁에 증착 된 먼지 청소
• 프로브 핀 팁 형상의 유지에 효과를 발휘합니다. 이것은 클리닝 시트 표면에 있는 클리닝층에 포함된 연마재와 클리닝 시트에 사용하는 특수한 기재가 효과적으로 작용하기 때문입니다.

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최적의 클리닝 시트 선택

그림1과 같이 프로브 핀의 선단 형상은 다양한 형상을 하고 있기 때문에 퇴적한 오염의 효과적인 클리닝 및 프로브 핀의 첨단 형상의 유지에 최적인 클리닝 시트를 선택할 필요가 있습니다. mipox 클리닝 시트는 프로브 핀 팁 형상에 따라 그림2에 표시된 5가지 유형 중에서 선택할 수 있습니다.

 

그림2. mipox 클리닝 시트 유형, 팁 형상

1. PET 타입

PET 등의 평활한 필름 기재 상에 연마재를 유지시키는 수지로 이루어지는 클리닝 층을 형성한 타입 입니다. 클리닝 시트 표면이 매끄럽기 때문에 접촉시 XY 방향으로 미끄러지는 캔틸레버나 팁이 매끄러운 풀랫 타입에 최적입니다. 또한 표면이 평활하기 때문에 접점에 의해 편마모 된 형상을 평활하게 가공하는 것도 가능 합니다.

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2. PF3 타입

기재로서 표면이 평활한 쿠션 기재를 사용하고, 이 쿠션 기재 위에 클리닝 층을 형성한 타입 입니다. PF3 타입은 클리닝 시트 표면이 평활하며, 쿠션 기재의 효과로 접촉시 프로브 핀이 클리닝 시트에 침지하기 위해 프로브 핀의 선단과 측면 클리닝도 가능합니다. 또한 프로브 핀이 클리닝 시트에 침투하기 때문에 컨택에 의해 선단이 평활하게 되어 버린 라운드 핀이나 니들 핀의 선단의 R 가공이 가능합니다.

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3. SWE 타입

기재로서 표면이 개공한 특수한 요철을 가지는 쿠션 기재를 사용해 이 쿠션 기재 위에 클리닝 층을 형성한 타입입니다. 크라운, 포고, MEMS 핀과 같은 특수한 형상의 프로브 핀에도 요철 쿠션 층으로 클리닝이 가능합니다.

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4. BC3 타입

BC3 타입은 PET 타입의 뒷면에 쿠션 기재가 포함되어 있습니다. 이로 인해 마모를 일으키기 쉬운 재질로 만들어진 프로브 핀과 미세한 크기의 니들과 MEMS 핀에 대해 부드러운 클리닝이 가능합니다.SWE

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5. FB 타입

FB 타입은 기재로서 필름 기재 위에 수직으로 마이크로 화이버가 늘어서 있는 구조입니다. 이 마이크로 화이버 하나, 하나에 클리닝 층이 형성되어 화이버가 자유롭게 움직여 프로브 핀의 팁 구석에 들어가 특수 형상과 미세한 크기의 프로브 핀을 클리닝 할 수 있습니다.

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다음으로, 클리닝력(가공력)을 결정하는 것은 클리닝 층에 포함되는 연마재의 재질과 사이즈(입경)입니다.

 

연마재 재질, 경도, 사이즈, 입경

연마재 경도(MIPOX 자체 경도) 는 클 수록 딱딱하고 세정력이 강해집니다. 연마재 사이즈는 입경(1립의 사이즈)이 클 수록 세정력이 강해집니다.

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예를 들면, 장시간의 웨이퍼 검사로 연속 컨택한 프로브 핀에 퇴적한 오염이나, 고주파 디바이스 등의 파워 반도체의 웨이퍼 검사시에는 종종 고전압, 대전류가 흐르기 때문에 퇴적한 오염도 강고하게 프로브 핀에 부착 합니다.

이 경우에는 견고하게 부착 된 얼룩을 제거하는데 필요한 클리닝도 강해집니다. 한편, 강력한 클리닝력의 시트를 사용한 경우, 귀금속을 재질로 한 프로브 핀은 쉽게 마모되기 때문에 주의가 필요합니다. 이 경우에는 연마재의 클리닝력을 약하게 하여 클리닝시 컨택 횟수를 늘리는 클리닝 빈도를 올리는 작업을 추천 드립니다.

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상술한 바와 같이 반도체 디바이스나 각종 정밀 회로의 검사에 사용되는 프로브 카드나 프로브 테스터는 프로브 핀의 형상이나 재질, 오염의 부착 정도 등 다양한 케이스가 있습니다만 mipox 클리닝 시트는 시트 타입, 연마재 재질, 연마재 사이즈를 조합하는 것으로 모든 프로브 카드, 프로브 테스터에 최적의 클리닝이 가능합니다.

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MIPOX 클리닝 시트 사용 예

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클리닝 웨이퍼

MIPOX 클리닝 시트의 이면은 모두 점착 가공이 가능하고, 검사 대상의 반도체 디바이스의 웨이퍼 사이즈(프로브 카드의 사이드도 동등) 에 맞춰 클리닝 시트를 웨이퍼에 붙여, 프로브 카드와 함께 프로브 핀을 클리닝 웨이퍼에 전면 접촉 시킵니다.

전용 스테이지

웨이퍼 프로브에 탑재되어 있는 연마잔이라고 하는 전용 스테이지에 클리닝 시트를 붙여 클리닝시에는 프로브 카드에 대해 스폿으로 클리닝 시트가 붙여진 연마반을 접점시킵니다.

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컨택시에는 하중이나 횟수도 최적의 클리닝에 중요한 조건이 됩니다.

 

MIPOX 주식회사

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'MIPOX 주식회사'는 '코팅, 슬리팅, 연마' 의 코어 기술을 베이스로, '연마 필름, 클리닝용 필름, 액체 연마제(슬러리)' 를 전기 전자 용도로부터 일반 공업 용도까지 폭 넓게 판매하는 연마재 메이커입니다. 오랜 세월 쌓아 온 코어 기술 '코팅, 슬리팅, 연마' 를 응용하여 '코팅 수탁(수탁 코팅팅)', 자사제 각 연마 제품을 활용한 '수탁 연마 서비스(수탁 연마 가공)', 메인 사업인 '연마 제품 사업'과 조합해 고객 에게 각 제품, 서비스를 제공하고 있습니다. 최고의 파트너가 필요하시다면 언제든 대양하이테크 기술영업팀 으로 문의해 주시기 바랍니다. 

 

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