McKinsey & Company에 따르면 반도체 기업은 수율 손실을 통해 수백만 달러의 손해를 볼 수 있다고 합니다. 여기서 수율 손실은 기계 또는 공정의 생산량에서 결함, 재작업, 폐기로 인해 발생하는 손실을 뜻합니다.
반도체 제조업체가 품질과 생산량을 개선할 수 있는 방법은 여러 가지입니다. 그러나 집적회로 생산이 매우 복잡하고 많은 비용이 들기 때문에 지속적인 개선은 매우 중요한 사항입니다.
품질 관리 및 수율
수백 개의 칩이 웨이퍼를 통해 동시에 가공됩니다. 맛있는 쿠키를 말하는 것이 아닙니다. 웨이퍼는 일반적으로 매우 얇은 원반 형태로 설계된 실리콘(전 세계에서 가장 풍부한 반도체 중 하나) 또는 기타 반도체 재료 조각을 말합니다. 웨이퍼는 전자 집적회로를 만드는데 사용됩니다.
웨이퍼는 로트라 불리는 그룹으로 한꺼번에 가공됩니다. 가공 공정이 끝나면 모든 웨이퍼의 각 칩은 일련의 기능 테스트를 거쳐 합격 또는 불합격 판정을 받습니다.
테스트 후에 품질 관리와 공정 모니터링을 목적으로 하는 데이터 분석은 이란적으로 수율(로트 내 합격 칩의 숫자)와 기능 칩 중 합격 칩의 비율(good-to-functional ratio, 로트 내 합격 칩의 숫자를 기능하나 사양 한도에 미치지 못하는 칩의 숫자로 나눈 것)과 같은 종합적인 로트 수준의 개요 측정에 중점을 둡니다.
이러한 측정은 매우 중요하지만, 결함이 웨이퍼와 로트 내 모든 웨이퍼에 걸쳐 무작위로 분포되어 있다고 가정합니다.
Minitab은 반도체 산업에서 증가하는 요구 사항을 파악했습니다.
웨이퍼 맵(WAFER MAP)이 도움을 줄 수 있는 방법
로트 수준 수율을 이해하고 근본 원인을 분석하는 것이 수율 개선을 주도하는 해결책입니다. 엔지니어는 웨이퍼 맵을 사용하여 결함이 있는 칩이 체계적인 패턴이나 클러스터를 보이는지 여부를 시각화하여 보다 심층적인 인사이트를 얻을 수 있습니다.
이러한 공간 패턴에는 전체 요약 측정에서 놓칠 수 있는 잠재적인 제조 문제에 대한 유용한 정보가 포함되어 있을 수 있습니다. “Monitoring Wafer Map Data from Integrated Circuit Fabrication Processes for Spatially Clustered Defects” 기사를 공동 집필한 Mark H. Hansen, Vijayan N. Nair 및 David J. Friedman에 따르면 특정 패턴이 일반적인 문제를 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 웨이퍼 가장자리 주변에 데드 칩 고리가 보이면 급속 열 처리 공정 중 온도 분포가 고르지 않음을 나타낼 수 있습니다. 결함이 있는 칩의 바둑판 패턴은 종종 스텝퍼의 오작동을 나타냅니다. 기계의 과도한 진동은 웨이퍼의 일부 인접한 영역에 있는 모든 칩에 고장을 일으킬 수 있는 충분한 입자를 방출할 수 있습니다. 일반적으로 결함 클러스터는 입자 또는 공정 관련으로 분류할 수 있으며, 입자 관련 클러스터는 개별 기계에 할당할 수 있고 공정 관련 클러스터는 사양 요구 사항을 충족하지 않는 하나 이상의 공정 단계로 인해 발생할 수 있습니다.
위의 그림은 웨이퍼 맵의 예를 보여줍니다. Minitab을 통해 나타난 이 결과는 링 형태의 결함은 온도 분포가 고르지 않음을 시사할 수 있습니다.
반면에 공간적으로 무작위적인 결함도 스토리를 전달할 수 있습니다. 예를 들어, 무작위 결함 밀도는 청정실의 전반적인 청결도에 따라 오르락내리락하는 경향이 있습니다. 이러한 문제는 장기적이고 점진적으로 개선하는 지속적인 개선 프로그램을 통해 또는 장비 점검을 업데이트하고 업그레이드하여 줄일 수 있습니다. 또는 공간적으로 무작위적인 결함은 공정에 문제가 있는 것이 아니라 재료에 문제가 있음을 파악할 수 있습니다.
웨이퍼 맵 - 중요한 품질 도구
복잡한 제조 환경에서의 품질 관리 또한 복잡합니다. 비용이 많이 드는 반도체 제조의 특성상 수율을 개선할 수 있는 추가적인 통찰력이 있다면 상당한 비용 절감을 이끌어낼 수 있습니다. 웨이퍼 맵은 문제의 원인을 더 빨리 식별할 수 있는 품질 엔지니어의 툴킷의 추가적인 도구입니다.
직접 경험해보세요! Minitab Statistical Software 30일 무료 평가판을 다운로드하세요.
