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[피플] 첨단 반도체 패키징 불량분석(FA)용 고해상 3D 엑스레이 이미징 솔루션

롤리 에스트라다(RALEIGH ESTRADA), 자이스(ZEISS) SMT 선임 마케팅 디렉터

자이스(ZEISS)가 2.5/3D 및 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FoWLP) 등 첨단 반도체 패키지의 불량분석(failure analysis, FA)을 위한 고해상 3D 엑스레이 이미징 솔루션 최신 제품들을 발표했다.

새로운 자이스 시스템에는 각각 서브마이크론과 나노급 패키지 FA 작업에 사용되는 엑스레디아 600 시리즈 버사(Xradia 600-series Versa)와 엑스레디아 800 울트라 엑스레이 현미경(XRM), 그리고 새로운 엑스레디아 콘텍스트 마이크로CT(Xradia Context microCT)가 포함된다.

기존 제품군에 이들 신제품을 추가함으로써, 자이스는 이제 반도체 산업을 위한 가장 방대한 3D 엑스레이 이미징 기술 포트폴리오를 제공하게 됐다.

롤리 에스트라다(RALEIGH ESTRADA), 자이스(ZEISS) SMT 선임 마케팅 디렉터가 자이스의 최신 3D 엑스레이 이미징 솔루션들의 특징과 반도체 패키징 업계에 주는 이점에 대해 말한다.

롤리 에스트라다(RALEIGH ESTRADA), 자이스(ZEISS) SMT 선임 마케팅 디렉터
롤리 에스트라다(RALEIGH ESTRADA), 자이스(ZEISS) SMT 선임 마케팅 디렉터 (이미지. 자이스, 그래픽. 아이씨엔미래기술센터)

 

‘엑스레디아 600 시리즈 버사’의 특징

새로운 엑스레디아 600 시리즈 버사는 온전한 반도체 패키지 내부의 국부적인 결함을 비파괴 방식으로 시각화하기 위한 차세대 3D XRM 장비이다. 신제품은 공정 개발, 수율 개선, 구조 분석을 위한 구조적 및 FA 애플리케이션에서 탁월한 성능을 나타낸다. 신제품은 RaaD(Resolution at a Distance) 기능을 지원하고 수상 실적도 갖고 있는 버사 플랫폼을 기반으로 설계됐다. 이러한 특성을 바탕으로 한 새로운 엑스레디아 600 시리즈 버사는 패키지와 PCB, 300mm 웨이퍼의 결함과 불량의 근본적 원인을 확인할 수 있도록 원거리에서 대형 샘플에 대한 고해상 이미징을 표시하는 데 있어서 탁월한 성능을 제공한다.

이 장비는 일반적인 범프나 마이크로범프의 균열이나 솔더 웨팅 (solder wetting) 문제, 또는 TSV(Through Silicon Via) 보이드 같은 패키지 레벨의 불량과 관련된 결함을 눈으로 쉽게 확인할 수 있게 해준다. PFA(Physical Failure Analysis)를 시도하기 전에, 이처럼 결함을 3D로 시각화하면 인공결함(artifact)을 줄이고 단면 방향을 지정할 수 있어, 궁극적으로 FA 성공률을 높일 수 있다. 이 외에 다음과 같은 특징들을 포함한다.

• 0.5µm의 공간 분해능과 40nm의 최소 화적소 크기(voxel size)
• 전체 kV 및 전력 범위에 걸쳐 뛰어난 소스 스폿 크기 안정성과 열 관리 제어 기능으로 고해상도를 유지하면서, 엑스레디아 500 시리즈 버사보다 최대 2배 더 높은 생산력 달성
• 고속 활성 소스 제어 기능 등 사용편의성 향상
• 제품 수명 테스트의 여러 단계에서 패키지 내부의 매우 작은 구조적 변화를 시각화

자이스 2019년 라인업 확장 신규 3D 이미징 솔루션
자이스 2019년 라인업 확장 신규 3D 이미징 솔루션 (출처. 자이스 프레스 컨퍼런스 2019)

 

‘엑스레디아 800 울트라’의 특징

새로운 엑스레디아 800 울트라는 나노급 영역에 대한 3D XRM을 지원함으로써, 패키지에 묻힌 기능들의 이미지를 나노 크기의 공간 분해능으로 생성하면서, 확인하고자 하는 영역의 볼륨 무결성을 보존한다. 이 장비는 초미세 피치의 플립칩 및 범프 연결의 공정 분석, 구조 분석, 결함 분석에 활용되어 초미세 피치 패키지와 BEOL(back-end-of-line)의 공정을 향상시킬 수 있다. 엑스레디아 800 울트라는 미세피치 코퍼 필라 마이크로범프(copper pillar microbump) 안의 금속간 화합물이 소비하는 솔더의 텍스처와 부피를 시각화 할 수도 있다. 시각화 하는 동안 결함 부분은 그대로 보존되기 때문에, 다양한 기법들을 동원한 후속 분석이 가능하다.

웨이퍼-대-웨이퍼 본딩 인터커넥트나 다이렉트 하이브리드 본딩 같은 블라인드 어셈블리의 구조 품질도 3D로 특성화 할 수 있다. 이 외에도 다음과 같은 특징들을 포함한다.

• 150nm 및 50nm 공간 분해능(샘플 준비 필요)
• 광학 피코초(ps) 레이저 샘플 준비 툴로, 1시간 이내에 온전한 볼륨 샘플(통상 직경 100µm) 추출 가능
• 투과 전자 현미경(TEM), 에너지 분산형 엑스레이 분광분석기(EDS), 원자 현미경(AFM), 2차 이온 질량분석기(SIMS) 및 나노프로빙 등의 후속 분석을 위한 광범위한 옵션들과 호환 가능

 

‘엑스레디아 콘텍스트 마이크로CT’의 특징

새로운 엑스레디아 콘텍스트 마이크로CT는 버사 플랫폼을 기반으로 한 새로운 서브마이크론 분해능 3D 엑스레이 마이크로CT 시스템이다. 신제품은 근거리에서 고효율로 패키지에 대한 고해상 이미징 검사를 수행할 수 있도록 설계됐다.

제품의 특징은 다음과 같다;

• 대형 샘플의 전체 필드 이미징을 위한 넓은 시야각(엑스레디아 버사 XRM 시스템보다 10배 더 큰 볼륨)
• 작은 픽셀 크기에 고속 6메가픽셀 밀도를 지원하는 감지기가 비교적 넓은 시야각에서도 높은 분해능을 유지
• 0.95µm의 공간 분해능과 0.5µm의 최소 화적소 크기를 지원하는 마이크로CT 엑스레이
• 뛰어난 화질과 콘트라스트
• 엑스레디아 버사와 필드 호환이 가능해, RaaD 기능 및 온전한 대형 샘플의 고해상 이미징 구현이 가능

자이스는 새로운 엑스레디아 600 시리즈 버사, 엑스레디아 800 울트라 및 엑스레디아 콘텍스트 마이크로CT 시스템을 포함한 반도체 제조용 최신 현미경 제품과 솔루션을 1월 23일 코엑스에서 개최되는 세미콘 코리아아 일정에 맞춰 공식 발표했다. 이러한 자이스의 행보는 한국 반도체 패키징 시장의 중요성을 말해준다.


About 우 청 기자

에너지 절감을 위한 소소하고 다양한 솔루션들을 찾아 나서고 있습니다. 재생에너지와 저전력 기기 기술 발전을 위한 산업용 전기료 현실화를 적극 지지합니다. 어릴적 꿈을 현실로~~

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