[첨단 헬로티]

반도체 및 웨이퍼 처리 솔루션 공급기업인 ACM 리서치(ACM Research, NASDAQ: ACMR)가 첨단 패키징 솔루션을 위한 새로운 장비 ‘Ultra SFP ap’를 발표했다. Ultra SFP ap는 TSV(through-silicon via) 및 FO-WLP(fan-out wafer-level packaging) 공정에서 발생하는 수율 문제, 예컨대 TSV에서 구리 초과 충전이나 FO-WLP 공정에서 발생하는 웨이퍼 휨 문제 등을 해결하도록 설계됐다.

ACM의 검증된 SFP(stress-free polishing) 기술을 활용하는 Ultra SFT ap는 SFP 기술을 화학적/기계적 평탄화(CMP) 및 습식 식각 챔버와 함께 하나의 시스템에 통합했다. 프로세스 웨이퍼는 3단계 공정을 거치며 챔버를 통해 이동하면서 초과 충전된 구리를 부드럽게 제거하고 웨이퍼 휨 현상을 완화한 다음, 최종 평탄화 및 습식 식각 단계에 들어간다. 또한, 이 SFP ap는 전해액 재활용 및 재사용 빌트인 시스템을 통해 화학물질 사용을 대폭 줄임으로써 더 낮은 소유비용으로 보다 오랫동안 지속가능하고 환경친화적인 옵션을 제공한다. 

ACM 리서치의 데이비드 왕(David Wang) CEO는 “ACM은 2009년에 이미 SFP 기술에 대한 연구개발을 마쳤다. 10년 이상 시대를 앞서 간 셈이다”라며, “TSV와 FO-WLP 애플리케이션이 급격한 늘어나고, 여기에 보다 적은 소유 비용 및 소모품 비용으로 환경친화적인 공정을 추진하려는 분위기가 더해지면서, 이제 우리가 Ultra SFP을 소개할 수 있는 이상적인 시장 여건이 마련되었다”고 설명했다. 

ACM의 전기-구리 도금(ECP) 기술과 유사하지만 거꾸로인, Ultra SFP ap 고유의 전기-화학 반응 메커니즘은 웨이퍼가 척(Chuck) 위에서 회전할 때 전해질과 전원을 웨이퍼에 동시에 공급함으로써 웨이퍼 표면의 금속이온을 전기적으로 제거한다. TSV와 팬아웃 애플리케이션 모두에서 Ultra SFP ap의 3단계 방식은 공정 중에 웨이퍼에 가해지는 스트레스를 효과적으로 제거한다. 

먼저, TSV 애플리케이션에서는 SFP가 TSV 충전 후에 초과 충전된 벌크 구리를 0.2μm까지 제거한다. 다음으로, CMP 작업을 통해 웨이퍼를 평탄하게 하고 티타늄 장벽층까지 잔류 구리를 제거한다. 마지막으로, 습식 식각 단계에서는 티타늄 제거와 산화막층 노출이 이루어진다. FO-WLP에서는 이와 똑같은 일련의 절차를 적용함으로써 웨이퍼 휨 현상을 없애고, 초과 충전된 구리를 제거하며, 재배선층(redistribution layer, RDL)을 평탄화 할 수 있다.

전해질과 습식 식각 화학물질은 전해질 재활용 빌트인 시스템을 통해 실시간으로 재활용 및 재사용되기 때문에, Ultra SFP ap는 전반적인 소모품 사용량을 크게 줄일 수 있다. 또한 이 시스템은 제거한 금속 물질들을 회수할 수 있는 기능이 있어 다른 용도로도 사용할 수 있기 때문에 지속가능성을 더욱 높인다.

Ultra SFP ap 335는 2개의 SFP 챔버와 1개의 CMP 스테이션 그리고 2개의 습식 식각/세정 챔버로 구성된다. 공정에 필요한 화학물질에는 전해질, 구리 슬러리, 구리 에칭제 그리고 티타늄 에칭제가 포함된다. 3가지 공정 모두 1분당 0.5µm의 제거율을 나타내며, 웨이퍼 내 불균일도는 3% 미만, 웨이퍼 대 웨이퍼 불균일도는 1.5% 미만이다. 

이와 함께 ACM은 중국의 WLP 기업에 첫 번째 Ultra SFP ap 장비를 2019년 4분기에 납품했다고 발표했다. 이 반도체 패키지후공정 외주기업(OSAT)은 자사 연구개발 라인에서 장비 검증을 진행 중이며, 장비 성능에 대한 첫 번째 데이터는 2020년 중반에 나올 것으로 예상된다. 그 후, 이 장비는 생산 라인으로 옮겨져 추가 검증을 거친 후 고객의 승인을 받게 될 것이다.