파운드리 공정 엔지니어 업무 실전편 ①NPW BACK UP

파운드리 공정 엔지니어 업무 실전 편 ①NPW BACK UP

 CVD 공정 엔지니어 실전 업무에 관해 알아보도록 하겠습니다. 그중 가장 기본적이면서도 중요한 것 중 하나가 NPW BACK UP입니다.

 

 

1. NPW 란?

 보통 반도체라고 하면 하기와 같은 Image를 많이 떠올리실 겁니다. 하기 Wafer는 실제 제품을 위해서 Pattern 형성이 된 Wafer 입니다. 흔히 PW (Pattern Wafer)라고도 부릅니다. NPW는 그 반대 의미이며 (Non Pattern Wafer)입니다. 즉 Pattern이 형성되지 않은 Wafer를 의미하는데 주로 설비 BACK UP을 할 때 사용됩니다. 위에 Pattern Wafer와 달리 아래에 Non Pattern Wafer (이하 NPW)는 Si 상태입니다. 

Wafer Image (출처 : 삼성반도체 뉴스룸)

Ingot 및 NPW Wafer

 2. 설비 Back Up 이란?

 말 그대로 해당 설비에서 진행하는 공정조건이 제대로 설정 되었는지를 확인하는 과정입니다. 설비를 새로 Setup 하는 경우 그 안에 모든 Parts 및 부대설비 등에 아무 문제가 없지만 실제 양산을 시작하면서 많은 수의 Wafer를 진행하다 보면 특정 부품의 주기가 다 되어서 교체를 해야 하는 상황이 됩니다. 주기에 맞춰 설비 정비를 하면 PM / 다른 Issue로 인해서 미리 설비 정비가 되면 BM 이라고도 하는데 Parts 교체 및 Cleaning 등을 진행합니다. 이렇게 작업을 하고 나면 설비 내의 condition이 미세하게 바뀌는데 이러한 차이로 인해서 공정에 영향을 미칩니다.

 

 1) Particle 검증

  Particle 이란 쉽게 말하면 먼지 같은 것이라고 생각하면 됩니다. 물론 실제로는 외부의 먼지가 들어오는 경우 보다는 Moving 시 충돌, 미반응 Source의 낙하 등 정말 다양한 원인이 있지만 먼지라고 이해하시는 게 제일 쉬울 것 같습니다. 우리 일상생활에서 먼지가 좀 있다고 해도 사는 게 크게 문제는 없을 것입니다. 하지만 반도체에서는 그렇지 않습니다. 3nm까지 초미세 공정을 하는데 (nm = 10-9승 , 10억 분의 1미터) 하기와 같이 1um (um = 10-6승 , 100만 분의 1미터)의 먼지는 엄청난 크기인 것입니다. 이러한 Particle 이 발생을 하게 되면 후속 공정에 불량을 일으키게 되고 결국 해당 Chip은 제대로 동작을 못 하게 됩니다. 그래서 PM 등을 진행하고 나면 Particle 측정을 해서 관리 수준 이내인지 확인을 합니다.

미세먼지 크기 (출처 : 네이버 지식백과)

 2) Thickness 검증

 CVD 막질은 각 film 및 PPID 마다 Target 으로 하는 Thickness가 정해져 있습니다. 각 PPID 마다 적당 Thickness가 되어야 Pattern Wafer에서 그 역할을 제대로 할 수 있기 때문입니다. 그렇기 때문에 PM 등을 하고 나면 그에 맞춰서 Thickness Back up을 하게 됩니다. 막질마다 그 역할이 다르고 상대적으로 중요도가 높은 막질이 있고 상대적으로 덜 한 막질도 있습니다. Critical 한 막질의 경우 관리기준을 Tight 하게 가져가고 그렇지 않은 경우에는 상대적으로 Loose 하게 가져가기도 합니다.

 

 3) 막질 특성 검증

 각 막질마다 관리하는 기준이 다릅니다. 위의 Particle 과 Thickness는 가장 기본이 되는 조건으로 해당 조건 외에도 봐야 하는 항목이 많습니다. 물론 어떤 막질은 Particle과 Thickness 만 봐도 되기도 합니다. 어떤 어떤 항목들이 있는지 간략하게 알아보도록 하겠습니다. 하기 특징들 외에도 공정 특성에 맞춘 여러 가지 막질 특성들이 존재하고 그 조건들이 관리 수준 내로 들어오는지 확인이 필요합니다.

 

 - RI (Reflective Index) : 굴절율

Reflective Index

 - Wafer Stress

Wafer Stress

 - Absortion Ratio : 흡광율

 - metallic Contamination : 오염

 

 결론적으로 NPW BACK UP 이란 설비 조건 변경 등이 있을 시 Patter Wafer 진행에 아무 문제가 없게끔 공정 조건이 제대로 잡혔는지 확인하는 과정입니다. 이러한 과정을 거치고 Pattern Wafer를 진행해야지만 수율이 제대로 나오게 됩니다. 어찌 보면 귀찮기도 하지만 가장 기본이 되는 만큼 가장 중요한 작업 중에 하나입니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다!