"미세공정 결함 잡자"…2나노 전쟁 美 어플라이드로 수율 잡기 > 경제기사 | economics

[이데일리 조민정 기자] “인공지능AI으로 반도체 회로 간격이 좁아지면서 아주 작은 결함을 제어하기 위한 새로운 ‘도전’에 직면했다.” 장만수 이미징 및 프로세스 제어 기술 디렉터

미국 최대 반도체 장비업체 어플라이드 머티어리얼즈AMAT가 3D 반도체 구조에서도 문제없이 미세 결함을 찾아내는 차세대 전자빔 기술을 공개했다. 최근 반도체 공정 미세화가 진행되면서 기존 기술로 결함을 잡으려면 시간이 오래 걸리고 정확도가 떨어진다. AMAT는 업계 최초로 전자빔 기술을 상용화하며 최선단 공정인 ‘2나노 시대’에서 수율 잡기의 핵심으로 자리 잡을 방침이다.

미국 최대 반도체 장비업체 어플라이드 머티어리얼즈의 장만수 이미징 및 프로세스 제어 기술 디렉터가 20일 서울 강남구 파크하얏트서울에서 기자간담회를 진행하고 있다.사진=조민정 기자

AMAT는 20일 서울 강남구 파크하얏트 서울에서 기자간담회를 열고 새로운 결함 리뷰 시스템 ‘SEM 비전 H20’을 발표했다. AMAT는 네덜란드 ASML, 미국 램리서치, 일본 도쿄일렉트론 등 세계 4대 반도체 장비업체 중 하나다.


SEM 비전 H20은 업계에서 가장 민감도 높은 전자빔 기술과 첨단 AI 이미지 인식 기능을 결합한 기술이다. 반도체 내부의 나노미터 크기의 결함을 더 정확하고 빠르게 분석할 수 있도록 설계됐다.

최근 AI 영향으로 최근 고성능 반도체에 대한 수요가 높아지며 반도체 회로가 점차 좁아지고 있다. 전력 소모를 줄이고 데이터 이동 속도를 높이기 위해서다. 회로가 미세화되면 똑같은 크기의 반도체여도 장애가 많아지면서 결함을 찾아내는 게 매우 어려워진다. 특히 올해는 본격적으로 2나노1나노는 10억분의 1m 경쟁이 펼쳐지는데 수율 잡기가 주요 과제로 꼽힌다.

장 디렉터는 “3~4년 전만 해도 이전 노드에서는 문제없이 결함을 발견할 수 있었는데 회로 미세화로 인해 결함을 찾는 정확도가 떨어졌다”며 “CFE냉전계 방출 기술로 많은 전자를 사용해 더 좁은 폭의 빔을 생성하면서 이미지 분해능은 최대 50%, 이미징 속도는 최대 10배 향상됐다”고 설명했다. AMAT가 빠르고 정확한 검사 결과를 제공하면서 반도체 제조기업들은 공장 사이클 타임을 단축하고 수율을 높일 수 있다.

미국 최대 반도체 장비업체 어플라이드 머티어리얼즈의 차세대 전자빔 시스템 ‘SEMVision H20’을 이용해 설계 결함을 찾아낸 사례.사진=조민정 기자

AMAT의 신기술은 2나노 공정에 게이트올어라운드GAA 공정은 물론 3D D램, 낸드 메모리 등 현존하는 모든 반도체에서 결함을 찾아낸다. 장 디렉터는 “2D, 3D, 4D로 반도체 구조가 변하고 있는데 GAA 구조처럼 깊숙이 바닥에 있는 결함을 보려면 이미지가 입체 구조를 뚫고 들어가야 한다”며 “최근 1년 사이에 D램도 초고도화되면서 어려워졌는데 이런 반도체에서도 모두 결함을 발견할 수 있다”고 설명했다.

어플라이드의 SEM비전 제품군은 업계에서 상용화된 유일한 기술이다. 키스 웰스 AMAT 이미징 및 공정 제어 그룹 부사장은 “반도체 제조기업들은 해당 제품을 통해 반도체 개발 속도를 높이고 양산 과정에서 전자빔 기술을 폭넓게 활용할 수 있다”며 “빠르고 정확한 검사 결과를 제공함으로써 반도체 제조기업들은 공장 사이클 타임을 단축하고 수율을 높일 수 있다”고 말했다.

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조민정 jjung@