Geometry
형상
두께(Thickness), TTV(GBIR), Bow, Warp, GFLR. 상·하 정전용량 센서쌍이 웨이퍼를 사이에 두고 마주 보며 비접촉으로 읽습니다.
Semiconductor Wafer Metrology & Sorting
웨이퍼는 놓는 순간
자기 무게로 휜다.
우리는 그 휨을 계산해 걷어낸다.
㈜자이랩은 실리콘 웨이퍼의 두께·평탄도·비저항·극성·ID 를 한 번의 반송으로 측정하고 등급대로 분류하는 ZAFS 시리즈를 만듭니다. 0.01 µm 를 다투는 자리에서 정확도를 가르는 것은 센서의 값이 아니라, 웨이퍼에 실제로 작용하는 물리를 얼마나 정직하게 모델링했는가입니다.
- Throughput
- 55sec / wafer
- Repeatability
- ±0.3µm
- 측정 항목
- 9종 동시
- Port
- 8입력 2 / 출력 6
What we build
한 번의 반송으로 아홉 가지를 재고, 그 자리에서 나눕니다
웨이퍼를 여러 장비에 돌려가며 재면 시간도 들고 값도 흔들립니다. ZAFS 는 한 번 집어 든 웨이퍼에서 형상·전기·식별 정보를 모두 얻고, 레시피가 정한 등급대로 출력 포트에 나눠 담습니다.
Electrical
전기 특성
비저항 1 ~ 1,000 Ω·cm, P/N 극성 판정. 비저항은 한 장에서 최대 3 점까지 잡아 웨이퍼 안의 분포를 봅니다.
Identity
식별과 분류
앞·뒷면 OCR 2 기로 레이저 마킹 ID 를 읽고, 카세트 바코드와 대조합니다. 직경까지 확인한 뒤 등급별 출력 포트로 분류합니다.
Scientific originality
측정의 정확도는 센서가 아니라 물리에서 나옵니다
같은 센서를 쓰고도 값이 다른 이유는, 웨이퍼가 측정되는 동안 겪는 물리 현상을 어떻게 다루느냐에 있습니다. 자이랩이 다르게 푼 네 가지입니다.
-
01
중력 처짐을 모델링해 분리한다
지름 300 mm, 두께 0.8 mm 의 실리콘 원판은 자기 무게만으로 수 µm 처집니다. 척 위의 웨이퍼가 보여 주는 형상은 웨이퍼 고유의 형상 + 중력에 의한 탄성 처짐의 합입니다. 자이랩은 이 처짐을 실리콘의 탄성 상수와 지지 조건에서 출발한 판(plate) 변형 문제로 풀고, 기준 웨이퍼로 계수를 교정해 측정값에서 걷어냅니다.
경험적으로 찾은 보정 상수를 빼는 것과는 다릅니다. 물리식에서 나온 항이라 웨이퍼 두께·지지 조건이 바뀌어도 같은 논리로 다시 세울 수 있습니다.
-
02
두께와 형상을 같은 순간에 분리한다
상·하 센서가 웨이퍼를 사이에 두고 마주 봅니다. 두 센서 사이의 기준 간극이 고정돼 있으므로, 위·아래 거리의 합을 간극에서 빼면 웨이퍼를 뒤집지 않고 두께가 나오고, 두 거리의 차는 웨이퍼 중립면의 위치, 곧 형상을 줍니다.
두께 공정과 형상 공정을 따로 돌릴 필요가 없습니다. 같은 샘플 순간의 값이라 두 값 사이에 시간차로 생기는 오차가 원리적으로 존재하지 않습니다.
-
03
세 방향이 서로를 구속한다
θ 축이 웨이퍼를 120°씩 돌려 세 방향의 지름선을 2 mm 피치로 훑습니다. 세 라인은 중심에서 만나므로 서로의 기준면을 구속합니다. 이 구속을 이용해 최소자승 기준면(Best-fit)과 3점 기준면(3-Point)을 같은 데이터에서 동시에 산출합니다.
고객의 규격이 어느 정의를 쓰든 다시 측정할 필요가 없습니다. 라인 수는 레시피에서 늘릴 수 있습니다.
-
04
노치를 점이 아니라 대칭으로 찾는다
모든 측정은 노치를 기준으로 한 각도 위에서 이뤄집니다. 노치의 꼭짓점을 직접 찾으려 하면 센서 잡음이 그대로 각도 오차가 됩니다. 자이랩은 노치가 센서 창에 들어온 지점과 빠져나간 지점의 중점으로 꼭짓점을 추정합니다. 노치 형상의 대칭성을 쓰는 방식이라 잡음에 둔감합니다.
방식을 바꾼 뒤 각도 추정의 산포가 한 자릿수 이상 줄었습니다. 정렬이 안정되면 세 라인이 만나는 중심도 함께 안정됩니다.
Verification
주장하지 않고, 맞춰 보입니다
계측 장비의 값은 스스로 증명되지 않습니다. 자이랩은 같은 웨이퍼를 이미 현장에서 쓰이는 동급 상용 장비와 나란히 측정해 경향이 일치하는지 보고, 고객사가 값을 확정해 준 기준(Reference) 웨이퍼와 직접 대조합니다.
- 동일 MSA 웨이퍼 7 매를 동급 상용 장비와 교차 측정 — Warp·Bow·중심두께 경향 일치
- 고객 제공 기준 웨이퍼 대조 — Warp 평균 편차 0.36 µm, Bow 평균 편차 0.20 µm
- 동일 지점 10 회 × 5 set 반복 측정 — 표준편차 0.002 ~ 0.003 µm
- 출하 검수 — 100 매 이상 연속 Auto Running 중 장비 기인 에러 0 건
| 항목 | 기준값 평균 | ZAFS 평균 | 편차 |
|---|---|---|---|
| Warp (Best-fit) | 11.78 | 11.42 | 0.36 |
| Warp (3-Point) | 12.90 | 13.28 | 0.38 |
| Bow (Best-fit) | −5.16 | −5.35 | 0.20 |
| Bow (3-Point) | −8.47 | −8.58 | 0.12 |
ZAFS series
세 모델, 같은 측정 원리
측정부는 같습니다. 웨이퍼 크기와 포트 구성, 분류 기능의 유무가 다릅니다.
8 Port · 측정 + 분류
ZAFS 4000
300 mm · 200 mm 웨이퍼의 전 항목을 측정하고 등급대로 분류하는 소터. 입력 2 포트, 출력 6 포트(양품 Grade 1·2, Reject 각 2 포트). 55 sec/wafer.
3 Port · 측정 전용
ZAFS 3000 / 2000
3000 은 300 mm, 2000 은 200 mm 웨이퍼 측정 전용기입니다. 측정 항목과 원리는 4000 과 같고, 설치 면적이 작습니다.
Where we are going
다음 단계는, 장비가 스스로 남긴 데이터로 장비를 개선하는 것입니다
ZAFS 는 이미 웨이퍼 한 장마다 원시 스캔 파형, 정렬 진단값, 동작 이력을 남깁니다. 이 데이터는 지금까지 사람이 사고 뒤에 열어 보는 기록이었습니다. 앞으로는 사고가 나기 전에 읽어 내는 재료로 씁니다.
Stage 1
정지를 예고한다
정렬 실패나 반송 정지는 갑자기 오지 않습니다. 실패 직전 수십 분 동안 선행 지표가 먼저 흔들립니다. 이 지표를 학습해 계획 정지로 바꿉니다.
Stage 2
물리 모델에 학습을 얹는다
중력 처짐·스테이지 기준면 같은 물리 모델이 설명하고 남긴 잔차만 학습 모델이 맡습니다. 데이터가 적어도 무너지지 않는 구조입니다.
Stage 3 · 4
파라미터와 개발 공정 자체를
스캔 가감속·정렬 창 같은 수십 개 파라미터를 실측에서 자동 탐색하고, 시뮬레이터 위의 자동 회귀로 릴리스 주기를 줄입니다.
Patent
특허 출원 중
자이랩은 위 측정 원리 가운데 핵심에 해당하는 부분에 대해 특허를 출원하였으며, 현재 심사가 진행 중입니다. 구체적인 구성과 청구 범위는 출원 공개 시점에 맞춰 이 자리에 공개합니다.
Company
2021년에 시작해, 네 해 만에 8인치와 12인치를 모두 출하했습니다
㈜자이랩은 반도체 계측·검사 장비를 개발하는 회사입니다. 로봇·비전·패턴인식을 전공한 연구 인력과 장비 개발 경력 15 ~ 25 년의 엔지니어가 설계부터 제어 소프트웨어까지 직접 만듭니다.
물리로 설명되는 것은 물리에 맡기고,
남은 것만 데이터에 맡긴다.
㈜자이랩 설립
ZAFS 시리즈 개발 착수
ZAFS 2000 (8″) 출하
웨이퍼 리클레임 전문 기업ZAFS 3000 (12″) 출하
국내 대형 웨이퍼 제조사ZAFS 4000 1호기 출하
분류 기능 포함ZAFS 4000 2호기 출하