KLA가 반도체 계측·검사과정에서 발생한 데이터와 공정 결합을 강조했다. 데이터 기반으로 반도체 공정을 제어하게 되면 수율 확보와 반도체 기술 발전에 유용하다는 것이다.
허진석 KLA 팀장은 18일 열린 '테크서밋 2023'에서 “반도체 공정이 초미세화하면서 양품 비율을 높이기 위한 노력이 이뤄지고 있다”면서 이같이 밝혔다.
KLA는 반도체 계측검사 장비 분야 글로벌 1위 기업이다. 공정 제어는 계측과 검사를 통해 반도체 공정의 정확성을 높이고 오류를 파악해 수정하는 과정 전반을 의미한다. 계측은 원하는 수준로 만들어졌는지 측정하는 것이고, 검사는 양품과 불량품을 구분하는 기술이다. 공정마다 원하는 모양의 패턴이 잘 형성하고 구현됐는지 계측하고 원하는 형상으로 완성이 됐는지 검사하는 기술이다.
반도체 공정은 기판에 회로를 입히는 패터닝 공정 기술로 진행된다. 최근 반도체 핵심 공정인 노광공정에는 극자외선(EUV) 공정이 이용되고 있다. 3나노미터(㎚) 이하 초미세공정이 적용 중이다.
여러 층의 블랭크마스크(패턴이 노광되기 전 마스크)와 작고 복잡한 패턴 형상, 고종횡비 구조가 대세로 자리 잡고 있다.
이에 수율과 직결되는 계측 검사 중요성은 더욱 커지고 있다. 미세 공정일수록 오류 증가를 피할 수 없기 때문이다.
허 팀장은 “공정제어는 단순히 정확도 높은 장비를 이용해서 계측하고 선형적 모델을 이용해 보정하는 것이 아닌 고차원적인 모델링 기술을 이용해 보정하는 것까지 개발되고 있다”고 설명했다.
대표적인 예로 KLA는 반도체 오버레이 계측·검사에 인공지능(AI)과 전자빔을 도입했다고 소개했다. 기존 광학적인 방법으로 웨이퍼 전면을 계측할 수 없었던 점을 극복하기 위한 것이다.
광학적인 방식과 전자빔 계측 방식을 어떻게 조합해서 계측하고 분석하느냐에 따라 셀 오버레이를 컨트롤하는 공정을 안정화할 수 있다.
그는 “하나의 팹에서 발생하는 공정 및 계측 데이터는 10만조에 이른다”면서 “이를 여러 툴을 조합하는 방법으로 정확하게 분석해 적합한 해법을 제시할 수 있어야 보다 정확하게 공정을 제어할 수 있을 것”이고 부연했다.
공정 기술 혁신에서 계측을 떼어낼 수 없다는 의미다. 공정과 계측이 서로 뗄 수 없는 상호 작용을 통해 개선점을 찾아가기 때문이다.
KLA는 공정의 정확도 향상을 위해 수많은 계측과 검사 기술을 제공한다. 여기서 나온 방대한 데이터를 분석해 공정기술의 개선방향을 제안하는 소프트웨어도 갖췄다.
허 팀장은 “공정 제어 시장은 현재 110억달러(한화 약 14조8500억원) 규모지만 연평균 8.9%씩 성장할 것”이라고 밝혔다.
김영호 기자 lloydmind@etnews.com
