웨이퍼 및 다이 검사 최적화: 고속·고정밀 비전 아키텍처
반도체 산업이 고성능·초소형화 시대로 진입함에 따라, 고급 패키징 공정에서의 웨이퍼 및 다이 결함 검사는 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다. 특히 5G, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT)과 같은 첨단 응용 분야에서는 반도체 부품의 품질 기준이 더욱 까다로워지며, 이에 따라 정밀 검사 기술에 대한 요구도 한층 높아지고 있습니다.
웨이퍼 및 다이 검사 대상
반도체 제조에서 웨이퍼 표면 검사와 다이 검사는 모두 중요하지만 서로 다른 품질 관리 단계입니다.
웨이퍼 표면 검사는 오염, 스크래치, 패턴 불일치, 구조적 손상 등 제조 공정 중 발생하는 거시적 결함을 중심으로 전체 웨이퍼를 검사합니다. 이 단계에서는 웨이퍼 전면을 빠르고 정확하게 커버하기 위해 넓은 시야각과 고속 스캔이 가능한 비전 시스템이 필요합니다.
다이 검사는 개별 다이에 대한 정밀 분석에 중점을 두며, 엣지 결함, 불량 다이싱, 내부 구조 이상과 같은 미세한 결함을 검사합니다.
웨이퍼 및 다이 AOI 검사의 4가지 주요 과제
고속 실시간 이미지 처리에서의 CPU 병목 현상
웨이퍼 및 다이 검사는 초당 수십만 장의 고해상도 이미지(25MP 이상)를 빠르게 처리해야 하며, 특히 다이 검사의 경우 0.7초 이내에 결과를 도출해야 하는 고속 처리가 요구됩니다. 하지만 기존 CPU 기반 시스템은 이러한 연산 부하를 감당하지 못해 처리 지연, 생산성 저하, 데이터 처리의 비효율성을 야기하고, 이는 개발 및 생산 전반의 속도를 늦추는 원인이 됩니다.고정형 알고리즘의 한계와 적응성 부족 불규칙하거나 저대비의 결함, SiC나 GaN 같은 특수 소재의 반사 특성은 기존의 고정 알고리즘으로는 효과적으로 대응하기 어렵습니다. 검사 대상의 재질, 크기, 구조가 바뀔 때마다 알고리즘의 재개발이 필요해 대응력이 떨어지고, 검출 정확도 또한 저하됩니다.
미세 결함 검출의 어려움 패키징 공정 고도화에 따라 마이크로 크랙, 오염 등 점점 더 작아지는 표면 결함을 잡아내야 하지만, 카메라와 렌즈의 해상도 한계에 가까운 결함은 검출이 매우 까다롭습니다.
고반사 표면 검사의 복잡성 웨이퍼, 다이, 금속층과 같은 고반사 표면은 일반 머신비전 광학계로는 정확한 검사가 어렵고, 이로 인해 오검출 또는 누락이 빈번하게 발생합니다. 정밀도를 요구하는 반도체 검사 공정에서는 이러한 특성에 대응하는 맞춤형 광학 솔루션이 필요합니다.
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