그림 1과 같이 반도체 공정에서 TSV(Through-Silicon Via) 기술은 칩 간의 수직 연결을 가능하게 하는 핵심 기술 중 하나입니다. TSV를 통해 기존의 수평 연결 방식보다 공간 효율성을 높이고, 신호 전송 시간을 단축시키며, 에너지 효율을 개선할 수 있습니다. TSV 깊이 측정은 이러한 수직 연결 기술의 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 필수적입니다. 정밀한 깊이 측정을 통해 제조 공정에서의 불량률을 줄임으로써, 비용을 절감하고 수율을 높여 생산 효율성을 개선할 수 있습니다.
이처럼 중요한 TSV 깊이 측정에 가장 적합한 장비가 바로 미터랩의 t-Nova-1550R입니다. t-Nova-1550R은 분광간섭계를 기반으로 하여, 반도체 공정에서의 다양한 측정 요구사항을 충족시키도록 설계되었습니다. 특히, TSV 깊이 측정에 있어서 t-Nova-1550R은 기존의 계측기와 비교하여 여러 가지 독특하고 중요한 장점을 가지고 있습니다.
t-Nova-1550R은 분광간섭계 원리를 사용하여 나노미터 단위의 고해상도 측정을 가능하게 함으로써 TSV의 깊이와 지름을 매우 정밀하게 측정합니다. 그리고 광학식 비파괴 측정 방법으로써 샘플의 손상 없이 반복 측정과 실시간 공정 모니터링이 가능해져 제조 공정의 샘플 손실을 줄일 수 있으며, 40 kHz의 높은 측정 속도로 양산 공정에서 TSV 검사와 품질 관리를 신속하게 수행하여 생산 효율성을 높일 수 있습니다. 또한, 근적외선 파장 대역을 활용해 실리콘을 포함한 다양한 재질의 반도체 샘플 측정에 적용할 수 있습니다.
그림 2는 TSV를 측정하기 위해 s-Nova-1550를 활용하여 t-Nova-1550R의 실험장치를 구현한 모습입니다. 이를 이용하여 공칭 지름과 깊이가 각각 5 μm, 50 μm이며 세장비가 1:10으로 큰 편에 속하는 TSV의 깊이를 측정하였습니다. 그림 3과 같은 TSV 샘플을 측정한 결과, 실제 깊이 측정값이 40.497 μm였으며 타 장비의 검증값과 80 nm 이내로 일치하는 결과를 보여주었습니다.
이와 같이, 고속 분광기 s-Nova-1550을 결합한 고정밀 TSV 측정 성능을 가진 미터랩의 t-Nova-1550R이 앞으로 반도체 제조 공정에서 TSV 깊이 측정의 실시간 모니터링 장비로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대합니다.
