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반도체 공정에서의 Wafer Map Image 분석 방법론
Wafer Map Image Analysis Methods in Semiconductor Manufacturing System 원문보기

대한산업공학회지 = Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, v.41 no.3, 2015년, pp.267 - 274  

유영지 (고려대학교 산업경영공학과) ,  안대웅 (SK 하이닉스) ,  박승환 (고려대학교 산업경영공학과) ,  백준걸 (고려대학교 산업경영공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the semiconductor manufacturing post-FAB process, predicting a package test result accurately in the wafer testing phase is a key element to ensure the competitiveness of companies. The prediction of package test can reduce unnecessary inspection time and expense. However, an analysing method is ...

주제어

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문제 정의

  • 이 때 패키지 테스트 단계에서 결정될 칩의 양/불량 판정을 웨이퍼 테스트 단계에서 미리 판별하게 된다면 불필요한 검사 단계를 줄여 제조시간을 단축하고 비용을 감축하여 효율적인 공정진행이 가능하다(Kim and Bae, 1995). 따라서 본 연구에서는 웨이퍼 테스트 단계에서 수집되는 데이터를 이용하여 패키지 테스트의 결과를 예측하고 양/불량의 원인을 파악하고자 한다.
  • 현재까지 웨이퍼 레벨에서의 결함 패턴에 대해서는 다양한 연구가 진행되어 온 반면에 칩 레벨에서의 fail bit pattern에 관한 연구는 미미한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 칩 레벨에서의 fail bit pattern이 칩의 불량 발생률에 미치는 상관성에 대해 분석하고 패턴 정보를 패키지 테스트 결과 예측에 반영하기 위해 fail bit pattern의 분석 방법론을 제안한다.
  • 예를 들어 외곽에 원형의 결함 패턴이 발생한 웨이퍼에서는 외곽에 위치한 칩의 fail bit 개수 및 패턴이 웨이퍼 중앙에 위치한 칩과 다른 경향성을 가지게 된다. 따라서 웨이퍼 상에서 칩의 위치를 나타내는 좌표 정보를 특질로 추출하여 fail bit의 개수 및 패턴과 함께 칩의 패키지 테스트 결과 예측에 반영하고자 한다. [Figure 4]의 칩 DX= x, Y= y는 웨이퍼상의 좌표(x,y)에 위치하고 있으며, x값과 y값에 해당하는 좌표값이 특질로 추출된다.
  • 본 연구에서는 웨이퍼 테스트 단계에서 수집되는 웨이퍼 맵 이미지 데이터의 fail bit pattern을 칩 레벨에서 분석하기 위한 방법론을 제안한다. 칩 별로 fail bit pattern의 정보를 반영할 수 있는 특질을 추출하고 패키지 테스트의 결과를 예측하여 현장에서 사용하는 방법과 비교실험을 한다.
  • 본 연구에서는 웨이퍼 테스트 단계에서 수집된 웨이퍼 맵 이미지 데이터를 분석하여 패키지 테스트 결과를 예측하는 방법론을 제안한다. 웨이퍼 레벨에서 웨이퍼 맵 이미지에 대한 연구는 활발하게 진행되어 왔으나 칩 레벨에서의 접근 방법은 요약된 형태의 데이터를 이용하기 때문에 예측 성능 향상에 한계가 있다.
  • 본 연구에서는 칩에 위치하는 fail bit 분포의 경향성을 파악하기 위해 총 세 개의 특질을 추출하였다. 첫 번째 특질은 웨이퍼 상에서 칩의 좌표 정보이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
반도체가 필수적인 요소가 되는 분야는 무엇이 있는가? 반도체 시장은 전 세계적으로 IT경기가 상승하면서 빠른 속도로 성장하고 있다. 스마트폰과 태블릿 등 모바일 기기뿐만 아니라 자동차, 웨어러블(Wearable) 등 사물인터넷과 로봇 분야도 빠르게 성장해 반도체는 다양한 전자 제품과 사물에서 필수적인 요소가 되어가는 추세이다. 또한 전 세계적으로 완제품에 들어가는 반도체의 수요가 폭발적으로 증가하면서 국내에서 생산되는 반도체의 수출도 증가하고 있다.
일반적인 반도체 제조 공정은 어떻게 진행되는가? 하나의 반도체 제품을 만들기 위해서는 매우 정교하고 복잡한 여러 단계의 작업을 거치게 되며 완제품이 되기까지 약 3~4개월의 오랜 시간이 걸린다. 일반적으로 반도체 제조 공정은 FAB(Wafer fabrication) 공정, 웨이퍼 테스트(Wafer test) 공정, 조립(Assembly) 공정, 패키지 테스트(Package test) 공정의 순서대로 진행이 된다(Uzsoy et al., 1992).
반도체 제조 공정 중 웨이퍼 테스트(Wafer test) 공정은 어떤 공정인가? , 1992). 웨이퍼 테스트 공정은 FAB 공정이 끝난 뒤에 웨이퍼(Wafer) 내의 칩에 전기적 자극을 가해 정상적인 기능을 하는지 검사하여 양/불량을 판별하는 공정이다. 조립 공정에서는 웨이퍼를 낱개의 칩으로 자르고 리드프레임 연결 및 반도체 회로를 보호하기 위한 틀 형성 등의 다양한 작업이 진행된다.
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참고문헌 (17)

  1. An, D., Ko, H-H., Baek, J., and Kim, S.-S. (2009), A Final Test Yields Prediction Methodology in the Semiconductor Manufacturing Process Using Stepwise Support Vector Machine, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 1-8. 

  2. An, D., Ko, H.-H., Kim, J., Baek, J., and Kim, S.-S. (2009), A Yields Prediction in the Semiconductor Manufacturing Process Using Stepwise Support Vector Machine, IE interfaces, 22(3), 252-262. 

  3. Anon, Kim, T. S. and Bae, G. J. (1995), Research of TEST Trend for High density memory product, The Institute of Electronics Engineers of Korea. 

  4. Baddeley, A. (2008), Analysing spatial point patterns in R, Technical report, CSIRO, 2010, Version 4. 

  5. Cleveland, W. S. (1979), Robust locally weighted regression and smoothing scatterplots, Journal of the American statistical association, 74(368), 829-836. 

  6. Hsu, S. C. and Chien, C. F. (2007), Hybrid data mining approach for pattern extraction from wafer bin map to improve yield in semiconductor manufacturing, International Journal of Production Economics, 107(1), 88-103. 

  7. Hwang, S. H., Kim, J. H., Yoo, C., Jung, S. W., and Lee, J. H. (2010), Characteristics of Inter-monthly Climatic Change Appeared in Long-term Seoul Rainfall, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 30(1), 1-11. 

  8. Kang, P., Kim, D., Lee, S.-k., Doh, S., and Cho, S. (2012), Estimating the Reliability of Virtual Metrology Predictions in Semiconductor Manufacturing : A Novelty Detection-based Approach, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 38(1), 46-56. 

  9. Kim, K.-H. and Baek, J. (2014), A Prediction of Chip Quality using OPTICS(Ordering Points to Identify the Clustering Structure)-based Feature Extraction at the Cell Level, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 40(3), 257-266. 

  10. Li, T. S. and Huang, C. L. (2009), Defect spatial pattern recognition using a hybrid SOM-SVM approach in semiconductor manufacturing, Expert Systems with Applications, 36(1), 374-385. 

  11. Liu, S. F., Chen, F. L., and Lu, W. B. (2002), Wafer bin map recognition using a neural network approach, International Journal of production research, 40(10), 2207-2223. 

  12. Nurani, R. K., Strojwas, A. J., Maly, W. P., Ouyang, C., Shindo, W., Akella, R., and Derrett, J. (1998), In-line yield prediction methodologies using patterned wafer inspection information, Semiconductor Manufacturing, IEEE Transactions on, 11(1), 40-47. 

  13. Park, S-R., Kim, J. S., Park, C-S., Park, S. H., and Baek, J.-G. (2014), Under Sampling for Imbalanced Data using Minor Class based SVM(MCSVM) in Semiconductor Process, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 40(4), 404-414. 

  14. Ripley, B. D. (1996), Pattern recognition and neural networks, Cambridge university press. 

  15. Uzsoy, R., Lee, C. Y., and Martin-Vega, L. A. (1992), A review of production planning and scheduling models in the semiconductor industry part I : system characteristics, performance evaluation and production planning, IIE transactions, 24(4), 47-60. 

  16. Wang, C. H., Kuo, W., and Bensmail, H. (2006), Detection and classification of defect patterns on semiconductor wafers, IIE Transactions, 38(12), 1059-1068. 

  17. Wang, C. H. (2008), Recognition of semiconductor defect patterns using spatial filtering and spectral clustering, Expert Systems with Applications, 34(3), 1914-1923. 

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