[t-Nova Series – Applications]
반도체 집적회로를 형성하기 위한 기판으로 사용되는 웨이퍼는 주로 실리콘을 재료로 만들어지고 있습니다. 웨이퍼 위에 형성된 회로의 불량을 줄이기 위해서는 웨이퍼의 높은 두께 균일도가 요구되며, 이에 따라 고속 두께 측정을 통한 실시간 모니터링이 필요합니다. 반도체 공정에서 고속, 고정밀 두께 측정을 위해 일반적으로 광학식 두께 측정 기술이 사용되고 있으며, 그 중에서도 광간섭법이 대표적입니다. 광간섭법은 비접촉식으로 웨이퍼 표면에 손상을 주지 않고 밀리초(ms)의 짧은 시간에 나노미터(nm) 수준의 높은 정밀도로 광두께를 측정할 수 있습니다.
광간섭법을 이용하여 실리콘의 두께를 측정하기 위해서는 그림 1과 같이 실리콘의 윗면뿐만 아니라 실리콘을 투과하여 아랫면에서 반사된 빛을 검출해야 합니다. 이에 따라, 실리콘을 투과할 수 있는 파장의 광원을 사용해야 합니다. 미터랩의 반사형 고정밀 광학식 두께 측정 센서인 t-Nova-1550R은 실리콘을 투과하는 중심파장 1550 nm의 빛을 광원으로 사용하여 두께(굴절률 3.6 기준) 1 μm – 1.2 mm의 실리콘을 측정할 수 있습니다.
그림 2는 t-Nova-1550R을 이용한 실리콘 두께 프로파일 측정을 위한 실험 장치입니다. 샘플을 횡방향으로 이송 가능한 스테이지에 장착된 두께 480 μm인 실리콘 웨이퍼와 샘플로부터 60 mm의 원거리에 장착된 지름 30 mm, 길이 60 mm로 작고 가벼운 t-Nova-1550R의 프로브입니다.
영상 1과 같이 실리콘 웨이퍼를 이송시키며, 나노미터(nm) 수준의 높은 정밀도로 수십 킬로헤르츠(kHz)의 고속으로 40 mm 영역의 두께 프로파일을 획득하였습니다. 이와 같이 고속, 고정밀 두께 측정 성능을 가진 미터랩의 t-Nova-1550R이 앞으로 실리콘 웨이퍼가 사용되는 다양한 반도체 제조 공정에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대합니다.
