두 종류의 측정
반도체 팹과 테스트 플로어는 전혀 다른 두 종류의 측정을 합니다. 첫째는 디바이스 자체의 전기적 특성 평가로, 전류–전압 특성, 누설, 문턱 전압, 정전용량, 타이밍 등입니다. 이는 Keysight, Keithley, Advantest, Teradyne 같은 업체의 소스 측정 장치, 파라미터 분석기, 자동 테스트 장비가 하는 일입니다. 이 장비들은 전압이나 전류를 인가하고 다른 쪽을 펨토암페어까지 측정하며, 자체 교정과 소프트웨어를 갖추고 있습니다. 이 작업을 위한 범용 계산기는 이 사이트에 없습니다.
둘째는 웨이퍼와 디바이스를 둘러싼 조건, 즉 온도, 진공, 가스 압력, 습도, 진동의 측정입니다. 여기서는 모든 공정 산업과 같은 센서를 쓰며, 기준표와 단위 환산이 매일 필요한 곳도 여기입니다.
온도: 척, 로, 오븐
프로버와 서멀 척은 테스트 중 웨이퍼를 설정 온도로 유지하며, 보통 −40~150 °C 또는 그 이상입니다. 척 온도는 리드선 저항이 결과에 들어가지 않도록 4선식으로 연결한 백금 측온저항체로 읽습니다. PT100은 150 °C에서 157.325 Ω입니다. PT100 계산기는 어떤 온도에서든 값과 소자 클래스의 허용차를 보여 줍니다. 두 척의 값이 맞지 않을 때 가장 먼저 알아야 할 숫자입니다.
확산로와 산화로는 1000 °C 전후나 그 이상에서 운전하며, R, S, B형 백금-로듐 열전대를 씁니다. 출력은 작아서 S형 열전대는 1000 °C에서 9.587 mV이고 1도당 약 11.5 µV밖에 변하지 않으므로, 1도 오차는 단자에서 몇 마이크로볼트에 불과합니다. 열전대 계산기는 냉접점 보상을 포함해 환산하며, S형과 B형 페이지에 범위와 허용차 클래스를 정리했습니다.
번인과 고온 동작 수명 시험은 전원을 인가한 디바이스를 오븐에서 스트레스를 줍니다. JEDEC JESD22-A108에 기술된 일반적인 인증 조건은 접합 온도 125 °C 이상에서 1000시간입니다. 오븐과 케이스 온도는 K 또는 T형 열전대로 기록하며, K형은 125 °C에서 5.124 mV입니다. 시험에 필요한 것은 접합 온도, 즉 케이스 온도에 디바이스 자체 소비 전력에 의한 상승분을 더한 값이며, 이를 직접 읽는 온도 센서는 없습니다.
진공과 압력: 단위의 문제
공정 챔버는 업계 상당 부분에서 Torr와 밀리토르로, 다른 곳에서는 파스칼과 밀리바로 규정되며, 설비 가스는 psi, bar, kPa로 표시됩니다. 1 Torr는 133.322 Pa, 1.3332 mbar이므로 100 mTorr 공정은 13.33 Pa입니다. 클린룸 양압과 배기는 파스칼이나 수주 인치 단위의 작은 차압이며, 25 Pa는 0.1004 inH₂O입니다. 압력 단위 변환기는 16개 단위를 한 번에 보여 줍니다.
주의할 점이 두 가지 있습니다. 정전용량형 진공계는 압력을 직접 측정하지만, 열전도형과 전리 진공계는 가스의 성질에서 압력을 추정하므로 가스 종류에 따라 지시값이 달라집니다. 단위 환산으로는 이를 보정할 수 없습니다. 또 진공계는 절대압이지만, 배관 압력 트랜스미터 대부분은 대기 기준 게이지압입니다.
습도와 진동
클린룸 습도는 정전기 방전, 레지스트 공정, 부식에 영향을 주므로 좁은 범위로 유지합니다. 22 °C, 상대습도 45 %인 방의 이슬점은 9.5 °C이며, 냉수 배관처럼 그보다 차가운 표면에는 결로가 생깁니다. 이슬점 계산기는 상대습도, 이슬점, 절대습도를 서로 환산합니다.
노광 장비와 계측 장비는 바닥 진동에 민감합니다. 바닥 진동은 1/3 옥타브 대역별 RMS 속도(µm/s)로 규정되며, 일반 VC 곡선은 50 µm/s(VC-A)에서 약 3 µm/s(VC-E)까지 있습니다. 센서는 가속도를 출력합니다. 진동 변환기는 주어진 주파수에서 가속도, 속도, 변위를 서로 환산합니다. 단일 주파수로 작동하므로 사양서나 센서 데이터시트를 읽는 데는 도움이 되지만, 측정한 스펙트럼을 기준에 비추어 평가하지는 못합니다.
업데이트: 2026년 10월 11일