한국생산기술연구원(원장 이낙규)은 남경태 디지털전환연구부문 박사 팀이 산·학·연 융합연구로 동시에 16장 웨이퍼 검사가 가능한 ‘고속 멀티 프로빙 웨이퍼 검사 시스템’을 개발했다고 22일 밝혔다.
이번 개발로16배 많은 처리량을 구현할 수 있게 됐다. 반도체 웨이퍼 검사 장비 75% 이상을 해외 제품에 의존하는 가운데 장비 국산화에도 청신호가 켜졌다.
웨이퍼 검사는 ‘프로버’ 장비의 ‘척’ 위에 웨이퍼를 위치시키고, ‘프로브 카드(Probe Card)’와 접촉시켜 불량품을 선별해 내는 방식이다.
프로브 카드의 미세 핀들이 웨이퍼와 접촉해 전기신호를 보내고, 되돌아오는 신호를 분석해 불량 여부를 판별한다. 아주 작은 반도체 칩 위에 마이크로미터(㎛) 크기 핀 수만 개를 접촉시키는 고도의 기술력이 요구된다.
관건은 검사 시간과 항목을 줄이는 것이다. 검사 시간이 늘어나면 제조비용 상승으로 이어진다.
이에 연구팀은 1회 검사로 여러 장 웨이퍼를 동시 테스트하는 고속 멀티 프로빙 웨이퍼 검사 시스템을 설계했다.
시스템 핵심은 일체형 카트리지, 이송로봇, 멀티 챔버 설계·제작 및 이를 구동할 수 있는 통합 제어시스템이다.
웨이퍼 테스트 주요 부품인 프로브 척, 웨이퍼, 프로브 카드를 하나의 프레임 안에 패키지화한 일체형 카트리지를 개발했다.
이어 일체형 카트리지를 16개 장착할 수 있는 ‘멀티 챔버 방(Chamber Channel)’을 제작하고, 카트리지를 검사용 챔버까지 정확하게 연결할 수 있는 시스템을 설계했다.
수백 킬로그램(㎏)의 고 중량 카트리지를 챔버 방까지 빠르고 안전하게 전달하는 이송로봇도 함께 개발했다.
남경태 박사팀이과제 총괄 주관을 맡고 성균관대, 티로보틱스, 에이엠에스티, 정순종 한국전기연구원 박사팀, 전재호 한국재료연구원 박사팀이 참여했다.
남경태 박사는 “웨이퍼 검사 시스템도 2세대 전환을 서둘러야 할 시점”이라며 “개발 시스템 현장 적용시 생산성과 공간 활용도를 높이면서도 비용을 획기적으로 줄일 수 있다”고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
