▲ 라즈 자미(Raj Jammy) 자이스 PCS(공정제어솔루션) 사장이 신제품을 소개하고 있다.

세계적인 광학 및 광학전자 전문기업 자이스(ZEISS)가 3D로 적층되고 있는 첨단 반도체 내의 불량을 고해상으로 보다 빠르게 한눈에 확인할 수 있는 3D 엑스레이 이미징 솔루션을 새로 선보였다. 이를 통해 첨단 반도체 패키징 개발 가속화와 수율 향상에 기여할 전망이다.

자이스는 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 출시하고 1월23일부터 코엑스에서 열리는 세미콘코리아 2019에 출품한다고 밝혔다.

반도체 업계에서는 미세화 공정이 가속화되고 전력소모도 적은 반도체 생산을 지속하기 위해 칩을 3D로 적층하는 방식이나 혁신적인 패키징 기법을 도입하고 있다. 이는 패키지 구조를 점점 더 복잡하게 만들고 공정상 문제 발생과 패키지 불량 가능성도 높이면서 제조비용 향상과 직결된다. 특히 불량이 발생하는 물리적 위치가 복잡한 3D 구조 안에 묻혀 있는 경우도 많기 때문에, 불량의 위치를 시각화해 불량의 근원을 효과적으로 차단할 수 있는 새로운 기술이 필요하다.

자이스는 비파괴 검사가 가능한 3D이미징 기술을 보유한 기업이다. 여러 가지 각도에서 검사 샘플을 미세하게 회전시키면서 2D 이미지를 촬영한 후 정교한 수학적 모델과 알고리즘을 사용해 3D화 한다. 이후 원하는 부분의 단면도를 분석, 결함의 위치를 미리 파악함으로써 물리적 불량분석의 성공률을 높인다. 한국을 포함한 전세계 100개 FA랩에서 자이스의 장비를 사용할 정도로 업계를 선도하고 있다.

라즈 자미(Raj Jammy) 자이스 PCS(공정제어솔루션) 사장은 “반도체 이미징 분야에서는 구조적·화학적·전기적 특성 등을 종합적으로 제공해야 한다”며 “특히 반도체에서 3D 구조가 표준화되고 반도체 미세공정화로 인해 신소재 사용이 확대되면서 공정상 복잡성을 해결해야하기 때문에 이미징 통합솔루션의 중요성이 더욱 중요해지고 있다”고 강조했다.

이를 위해 자이스가 새로 출시된 제품군은 △서브마이크론과 나노급 패키지 FA 작업용 엑스레디아 600 시리즈 버사(Xradia 600-series Versa) △엑스레디아 800 울트라 엑스레이 현미경(XRM) △엑스레디아 콘텍스트 마이크로CT(Xradia Context microCT) 등 세가지다.

‘엑스레디아 600 시리즈 버사’는 반도체 업계 표준으로 자리매김한 500시리즈 버사를 업그레이드한 제품으로 패키지와 PCB, 300mm 웨이퍼 등 다양한 디바이스 내부의 결함을 비파괴 방식으로 시각화하기 위한 차세대 3D XRM 장비다. 동일한 화질의 경우 기존 장비대비 2배 빨리 얻을 수 있어 생산력이 향상됐으며 고속 활성 소스 제어 기능 등을 통해 사용편의성이 향상됐다.

‘엑스레디아 800 울트라 엑스레이 현미경’은 50나노미터와 150나노미터급 초미세 불량 분석이 가능한 제품이다. 이 장비는 미세피치 코퍼 필라 마이크로범프(copper pillar microbump) 안의 금속간 화합물이 소비하는 솔더의 텍스처와 부피를 시각화 할 수도 있으며 웨이퍼-대-웨이퍼 본딩 인터커넥트나 다이렉트 하이브리드 본딩 같은 블라인드 어셈블리의 구조 품질도 3D로 특성화 할 수 있다. 또한 투과 전자 현미경(TEM), 에너지 분산형 엑스레이 분광분석기(EDS), 원자 현미경(AFM), 2차 이온 질량분석기(SIMS) 및 나노프로빙 등의 후속 분석을 위한 광범위한 옵션들과 호환이 가능하다.

엑스레디아 콘텍스트 마이크로CT는 다양한 크기의 샘플을 엑스레디아 버사 제품 대비 10배 넓은 시야각으로 고화질 이미지를 제공할 수 있는 서브마이크론 분해능 3D 엑스레이 마이크로CT 시스템이다. 작은 픽셀 크기에 고속 6메가픽셀 밀도를 지원하는 감지기가 비교적 넓은 시야각에서도 높은 분해능을 유지하며 엑스레디아 버사와 호환 및 업그레이드가 가능해 온전한 대형 샘플의 고해상 이미징 구현이 가능하다.

한편 지난 1846년 독일에서 설립된 자이스는 산업용 품질 및 연구, 의료용 기술, 컨슈머 시장, 반도체 제조 기술 등 4개 사업군에서 총 58억유로의 매출을 기록하고 있는 글로벌 회사다. 또한 자이스는 반도체 소자를 제조하기 위해 칩 업계에서 사용하는 리소그래피 광학 기술을 선도하고 있으며 안경 렌즈, 카메라 렌즈, 쌍안경 제품에서도 인정받고 있다.

▲ 자이스가 새로 출시한 서브마이크론과 나노급 패키지 FA 작업용 엑스레디아 600 시리즈 버사(Xradia 600-series Versa)

▲ 자이스는 세미콘 코리아에서 신제품을 집중 홍보하고 있다.