뉘른베르크에 본사를 두고 있는 Semikron Elektronik GmbH는 집적 회로, 단기능 반도체, 트랜지스터, 다이오드, 사이리스터, 그리고 약 1kW~10MW 정도의 중간 전력 범위에 있는 전원 공급장치 등을 일컫는 전력전자 부품 분야에서 세계 최고의 제조업체 중 하나입니다. 전력전자 부품은 전기차와 하이브리드 차량과 같은 산업 부문부터 풍력과 태양광 발전 및 철도 사업에 이르기까지 다양한 분야에서 폭넓게 사용됩니다. 최근까지 이 회사는 6인치 반도체 웨이퍼의 품질 보증과 생산라인 최적화를 위한 관찰 및 검사를 수행할 때 니콘 메트롤로지의 다양한 광학 현미경을 사용했습니다.
mWL150 싱글암 웨이퍼 취급 툴로 자동화된 니콘 메트롤로지의 NEXIV VMZ-R3020 모델. 이는 Semikron Elektronik GmbH 뉘른베르크 공장의 클린룸에 설치된 최초의 시스템.
2017년 7월, 이 전자 회사는 자사의 비접촉식 검사 기능을 업그레이드하기로 결정함에 따라 동일한 공급업체로부터 6인치 웨이퍼용 전자동 측정 및 검사 시스템을 처음으로 인도받았습니다. 이는 AutoMeasure 소프트웨어가 포함된 NEXIV VMZ-R3020 CNC 화상 측정 시스템과 최대 50개의 웨이퍼를 기록할 수 있는 이중 로드포트를 탑재한 mWL-150 웨이퍼 취급 툴의 조합으로 구성됩니다. 로봇 유닛이 측정할 웨이퍼를 웨이퍼 카세트에서 픽업하여 정렬 및 ID 번호 인식을 위해 반도체 정렬장치에 올려놓은 다음, 실제 측정을 위해 NEXIV 시스템의 진공 테이블로 이송합니다. 측정이 완료된 웨이퍼는 웨이퍼 카세트로 다시 이송되고, 이렇게 수집된 측정값과 추가 정보는 평가를 위해 중앙 IT 시스템으로 자동 전송됩니다. Semikron 포토리소그래피 부서의 공정 엔지니어인 클라우스 머믈러(Klaus Mummler) 박사는 다음과 같이 설명합니다. “당사의 6인치 웨이퍼에 회로를 새겨넣기 위한 초소형 샘플의 미세 가공은 마이크로미터 범위의 구조물을 생성합니다. “해당 기기의 전반적인 성능이 우리에게 확신을 주었습니다. 니콘 메트롤로지와 오랜 기간 좋은 협력 관계를 유지한 것도 한 몫 했고요.”
Semikron 포토리소그래피 부서의 공정 엔지니어인 클라우스 머믈러 박사 
수동식 광학 현미경으로 그만큼 작은 형상을 테스트하고 측정하는 데는 엄청난 시간이 소요됩니다. 공정의 재현성이 낮고, 결과의 충분한 추적이 가능하지 않으며, 수작업이 아니고서는 아카이빙이 어려웠습니다.” 이러한 단점을 보완하고 검사 횟수를 늘림으로써 통계적 평가의 정확성을 끌어올릴 목적으로, 머믈러 박사와 그의 동료인 마르코 클레베르(Marco Kleber) 공정 엔지니어는 시중의 여러 대안적인 측정 기기들을 테스트해본 끝에 니콘 메트롤로지의 NEXIV VMZ-R3020을 설치하기로 결정했습니다. 니콘 솔루션을 선택하게 만든 중요한 고려 요소는 웨이퍼 취급 자동화 소프트웨어와 측정 및 보고용 소프트웨어 사이의 상호 연동 가능성이었습니다. AutoMeasure 소프트웨어의 효율적인 이미지 스티칭 기능에 테이블 제어신호의 정확함까지 더해진 부분 역시 아주 유용하게 받아들여졌습니다.
머믈러 박사는 이렇게 덧붙입니다.“니콘 메트롤로지와 오랜 시간 긴밀하게 협력해온 것도 사실이지만, 장치의 전반적인 성능이 워낙 뛰어나서 결정이 어렵지 않았죠. 시스템의 설치 과정은 순조로웠고 장비 교육 역시 문제 없이 진행되었습니다. 그 이후로 우리는 더욱 진보한 더블암 취급 툴을 갖춘 두 번째 시스템을 설치했습니다.” 자동화 덕분에 측정의 정확도와 반복성이 크게 향상되었으며, 측정 결과의 해석 역시 더욱 빠르고 쉽게 수행되었습니다. 그 결과, 제조 공정의 매개변수에 발생한 모든 편차를 훨씬 정확하게 감지하고 수정할 수 있게 되면서 구성품의 품질을 높이는 것이 가능해졌습니다. 또한 데이터의 수집 단계와 평가 단계를 직접적으로 연동한 결과 수동 측정에 비해 추적성이 크게 향상되었습니다. 오늘날 Semikron은 독일, 브라질, 중국, 프랑스, 인도, 이탈리아, 슬로바키아 및 미국에서 생산 시설을 가동 중이며, 전 세계 24개 지사에 3,000명의 직원을 고용하고 있습니다. 그들의 전력전자 제품 혁신을 통해 고객은 더 작고 에너지 효율적인 시스템을 개발할 수 있게 되었고, 이는 전 세계 화석 연료 소비의 절감에도 도움이 됩니다. 니콘 메트롤로지는 Semikron과 고객이 이 목표를 달성할 수 있도록 뒷받침한 것을 보람 있게 생각합니다.
SEMIKRON에 설치된 NEXIV VMZ-R3020 시스템 소개
CNC 화상 측정 시스템에는 고배율에서 고해상도를 제공하는 15배 줌 광학 장치가 탑재되어 있습니다. 에피스코픽 및 디아스코픽 LED 조명과 3가지 각도 선택이 가능한 이중 8 세그먼트 LED 링라이트는 샘플의 조명을 최적화할 수 있는 뛰어난 유연성을 제공합니다. XY 이동 거리가 300 x 200mm인 NEXIV 시스템은 기계 구성품이나 성형 부품처럼 크기가 작은 구성품을 측정할 수 있습니다. 그러나 해당 장치의 핵심 응용 분야는 인쇄 회로 기판이나 웨이퍼와 같이 집적도가 높은 전자장치에 대한 검사입니다.
NEXIV VMZ-R3020 시스템이 제공하는 고정밀 이미지 처리 기능은 형상을 정확하게 측정 및 평가할 수 있습니다. 또한 프로파일 평가나 거칠기 측정을 위한 지형 데이터를 얻기 위해 TTL 레이저 스캔을 통해 표면을 감지하는 것도 가능합니다. 무엇보다 주목할 만한 특징은 긴 작동 거리, 넓은 시야각, 그리고 뛰어난 분해능을 위한 높은 개구수입니다. 축의 위치를 컨트롤러에 피드백해주는 고해상도(0.01마이크로미터)의 선형 인코더로 측정 정확도가 향상됩니다. 프로그래밍 가능한 AutoMeasure 소프트웨어 플랫폼은 이미지 처리의 결과로서 수집된 데이터를 기록하고 평가하는 데 이상적인 툴입니다. 여기에는 대화형 측정 및 학습 도우미, CAD 인터페이스, 형상 분석 수행 기능, 데이터 관리 툴 등의 기능이 포함되어 있습니다. 또한 프로파일 형태 평가, 3D 표면 분석 및 보고를 위한 프로그램과의 통합도 제공됩니다. 그래픽 사용자 인터페이스는 사용자의 선택에 따라 표준 레이아웃을 사용하거나 개별적으로 조정할 수 있게 해줍니다. 프로그래밍 편집기, 라이브 이미지 창, 조명 설정 제어 등의 고급 기능을 조정할 수 있습니다. 사용자는 간소화된 레이아웃으로 간단한 일상 작업을 수행하거나, 또는 완벽하게 갖춰진 레이아웃을 사용하여 훨씬 복잡한 프로그램까지 소화할 수 있습니다. 양팔 로봇이 탑재된 WL150-2d 웨이퍼 취급 툴은 ISO EN 14 644-1에 대응하는 클린룸 5등급(더 나은 등급은 선택 사양으로 제공)의 자동화 장치로, 검사 시 카세트에서 6인치 웨이퍼를 자동으로 로딩 및 언로딩하도록 설계되었습니다. 웨이퍼 취급 툴에는 1개 또는 2개의 니들 엔드 이펙터, 스캐너가 포함된 2개의 카세트 스테이션, 반도체 정렬장치, 니들 테스트 스테이션 및 터치스크린이 장착되어 있습니다. 요청 시, 크기가 서로 다른 2개의 웨이퍼를 하나의 시스템에서 처리하는 것도 가능합니다. 8인치나 12인치 규격의 더 큰 웨이퍼를 취급할 수 있는 대형 웨이퍼 취급 툴(mWL200/300)도 준비되어 있습니다. NEXIV VMZ-S3020은 NEXIV VMZ-R3020을 계승한 후속 모델입니다.
