SEMICON KOREA 2022에서 저희 램리서치 코리아 대학생 기자단 3조가 취재한 국내외 반도체 재료 및 장비 업체에 대해 각각 간단히 정보전달을 해드릴텐데요,
- ASML
- HITACHI
- SEMES
- MERCK
- TEL
- TORAY
- INFICON
- ULVAC
위와 같은 총 8개의 업체에 대해 하나씩 설명해보고자 합니다 :)
반도체 노광장비 글로벌 1등에 빛나는 ASML
1. ASML에 대해 알아보자!
ASML은 Advanced Semiconductor Materials Lithography의 약자로, Lithography를 통해 Sillicon Wafer에 패턴을 대량 생산하는 데에 필요한 하드웨어와 소프트웨어 및 서비스를 반도체 Chip을 제조하는 업체에게 제공하고 있습니다.
본사는 네덜란드에 위치하고 있으며 한국에서는 화성과 이천, 청주 , 평택 오피스를 기반으로 EUV & DUV 등의 최신 장비들과 반도체 칩 양산에 관한 프로젝트를 진행하고 있습니다.
2. 주력 장비에는 무엇이 있을까?
1) EUV lithography system
EUV는 Extreme Ultra Violet의 약자로, 기존의 자외선을 이용하는 UV 공정보다 짧은 파장의 EUV를 이용하여 Lithography 공정을 가능하게 하는 공정 기술입니다.
아주 미세하게 진행되는 반도체 공정 특성상, 파장이 긴 빛을 사용하면 원하는 Pattern이 아닌 다른 Photo Resist에 빛이 조사되는 문제가 생길 수 있는데, 이에 파장이 아주 짧은 EUV를 이용하면 이 같은 문제를 줄일 수 있습니다.
EUV lithography 장비는 그 제작이 매우 까다롭기에 가격 역시 매우 높게 형성되어있으며, 현재까지 ASML만의 기술로, ASML의 대표 장비로 손꼽히고 있습니다!
2) DUV lithography system
DUV는 Deep Ultra Violet의 약자로, EUV 보다는 긴 파장의 빛을 사용하긴 하지만 EUV 생산 장비 수보다 많은 수의 장비가 생산되고 있으며, ASML의 실적을 만들어내는 사업 부분이 DUV라는 사실!
미세한 공정에는 짧은 파장의 EUV가 유리하지만, DUV에도 장점이 존재합니다. 출시된 지 오래되어서 신뢰성이 높은 방식의 장비임이 검증이 된 점, 그리고 제조사들이 상대적으로 다루기 편리하다는 점!
최신의 미세 공정도 물론 중요하지만, 성능과 수율의 향상 역시 중요하다는 점에서 미루어 볼 때, EUV 장비와 더불어 DUV 장비를 함께 도입해 사용하는 데에도 이유가 존재하는 것입니다.
현재 EUV, DUV 같은 반도체 노광장비 글로벌 1위에 빛나는 ASML은 반도체 제조사 TSMC, 삼성전자, 인텔, SK하이닉스,마이크론 5곳에 EUV 장비를 도입했거나 도입 예정이며 차세대 극자외선(High-NA EUV) 노광 장비인 ‘0.55 NA 플랫폼’을 2025년부터 반도체 제조사들에게 공급할 계획이라고 합니다!
3. SEMICON KOREA 2022 현장에서의 ASML
ASML의 부스는 SEMICON KOREA 2022 현장 3층 B홀에 위치하고 있었습니다!
SEMICON KOREA 2022 현장에서도 ASML의 대표 장비, EUV li thography system 중 위에서 언급한 TWINSCAN NXE:3400C장비의 실제 모습을 살펴볼 수 있었습니다!
DUV lithography system을 이용한 장비인 TWINSCAN NXT:2100i의 실물 모습은 아니지만, 내부 구조와 사용되는 빛의 파장에 관한 설명 또한 접해볼 수 있는 좋은 기회였습니다 :)
Inspire the Next, HITACHI
1. HITACHI에 대해 알아보자!
한국 지사의 정확한 기업 명칭은 히타치 하이테크 코리아로, 본사는 일본 도쿄에 위치해 있으며 한국 내에는 분당, 이천, 기흥, 평택, 청주에 사업소를 두고 있습니다.
최첨단 기술을 이용하여 반도체 제조 장치, 과학・분석장치산업자동화 기계, 공업・전자 관련 부품・기기 및 이와 관련된 서비스・솔루션을 제공하고 있습니다.
2. 주력 장비에는 무엇이 있을까?
히타치가 다루고 있는 '반도체 제조 장치, 과학・의료 시스템, 첨단 산업 부재' 3가지 중 반도체 제조 장치에 대해서 알아보겠습니다!
1) CD-SEM
CD(Critical Dimension) 측정 주사형 전자 현미경, 즉 CD-SEM은 Photo Masking 공정이나 Etching 공정이 완료된 반도체 웨이퍼가 원하는 크기로 잘 공정이 진행됐는지를 미세한 Pattern 측정을 통해서 검사하는 장비입니다.
2019년 12월 개발된 새로운 첨단 CD-SEM인 CG7300의 모습입니다. 기존의 장비와 비교했을 때, 고정밀 측정 및 향상된 처리 성능을 제공하고 있습니다.
2019년 7월 개발된 첨단 고전압 CD-SEM인 CV6300 시리즈의 모습입니다. 이는 고해상도, 고품질의 이미징을 구현해낼 수 있는 첨단의 시스템을 갖추고 있으며, 깊이나 바닥의 치수 등을 정확하게 측정해낼 수 있다고 합니다.
이를 통해서 고급 DRAM 및 Logic 장치에 대한 고속+고정밀 한 측정을 지원하여, 96층 이상의 3D NAND FLASH를 제어하는 데에 도움을 주는 것입니다.
2) Etch System
20nm 이하의 차세대 반도체 소자는 이중 패턴이나 3D 구조, Protective Layer 형성 및 마감 기술과 같은 아주 복잡하고 정밀한 공정을 필요로 하고 있는데, HITACHI의 Conductor Etch System 9000 Series는 이러한 차세대 공정을 지원하기 위하여 개발되었습니다.
생산성을 높이기 위해 HITACHI만의 저농축+고속의 전송 시스템을 사용하는 것으로 유명합니다.
3) Defect Inspection Equipment
왼쪽 그림의 LS Series의 경우, Non Pattern Wafer의 미세한 이물질이나 결함을 아주 높은 감도를 통해 검출해내는 차세대 Wafer Inspection System으로 손꼽힙니다.
오른쪽 그림의 IS Series의 경우에는 고감도의 검출뿐만 아니라 처리량이 아주 높아서 고속 제품 모니터링을 실현해 수율의 향상과 생산 비용의 절감에 큰 기여를 하는 차세대 Dark Field Wafer Inspection System입니다.
3. SEMICON KOREA 2022 현장에서의 HITACHI
HITACHI의 부스 전경 모습입니다 :)
장비의 실물은 볼 수 없었지만 관계자분께서 HITACHI의 대표적인 장비들에 대한 설명을 자세하게 진행해주셨습니다.
위에서 언급한 HITACHI의 CD-SEM 장비 중 CG7300, CV6300 Series, CR7300 Series와 Etch System 장비인 9000 Series / J-Lynx에 관한 배너의 모습입니다!
관계자 분께서 특히 9000 Series / J-Lynx에 대해 설명을 아끼지 않으셨는데요, 이 장비 업계는 한국 내에서 램리서치가 길을 잘 닦아 놓았다는 말씀을 듣고 괜히 뿌듯한 마음이 들기도 했답니다 :)
WE MAKE ANSWERS, SEMES
1. SEMES에 대해 알아보자!
SEMES는 연매출 2조 원 규모의 반도체 및 디스플레이 장비 제조회사입니다. 반도체 Clean, Photo, Etch, Test & Package 공정의 장비와, LCD/OLED 디스플레이 장비, 그리고 물류자동화 장비 등을 생산합니다.
2. 주력 장비에는 무엇이 있을까?
반도체 공정 장비들 중에서 SEMES의 주력 장비는 반도체 Clean(세정)과 Etch(식각) 장비입니다.
1) SUPER CRYSTAL
반도체 세정장비는 웨이퍼에 붙어있는 미세한 불순물을 제거합니다.
SEMES가 개발한 'SUPER CRYSTAL'은 초미세 반도체 제조 공정에 특화된 세계 최초의 '초임계 장비'입니다.
그럼 '초임계'가 무엇일까요?
초임계는 임계점을 넘어갔을 때 기체도 액체도 아닌 특수한 성질을 띄는 물질입니다.
기존 세정공정은 웨이퍼를 회전시켜 불순물을 걸러내는 방법을 사용합니다. 하지만 이 공정 방법으로는 패턴이 휘거나 패턴끼리 붙는 문제가 발생합니다.
이 문제를 해결하기 위해 'SUPER CRYSTAL'은 웨이퍼를 회전시키지 않고, 고압으로 생성된 초임계 물질로 액체를 건조하고 불순물 입자를 걸러냅니다.
이러한 방법으로 'SUPER CRYSTAL'은 19nm 입자를 제거할 정도로 고등급의 공정을 구현할 수 있습니다. 현재 'SUPER CRYSTAL'는 삼성 커패시터 공정의 수율 향상에 큰 도움을 주고 있습니다.
2) OMEGA-K PLUS
SEMES의 포토 장비 'OMEGA-K PLUS'입니다.
포토공정은 포토레지스트라는 감광제를 실리콘 기판 웨이퍼에 도포한 후, 마스크의 패턴에 따라 빛을 조사해 회로를 제조하는 공정입니다.
SEMES의 대표 포토장비 'OMEGA-K PLUS'는 포토공정에서 도포 현상을 담당합니다. 이 장비는 시간당 도포 현상을 280장 현상할 수 있어 포토공정의 속도를 높입니다. 또한, AI를 사용하여 지능형 분석과 원격 모니터링이 가능합니다.
OMEGA-K PLUS는 이와 같은 성능을 인정받아 2020년 1주 차 IR52 장영실상을 수상했다고 합니다!
3. SEMICON KOREA 2022 현장에서의 SEMES
SEMES의 부스는 SEMICON KOREA 2022 현장 1층 A홀에 위치하고 있었습니다. 1층 박람회 입구에 들어서자마자 한눈에 찾을 수 있습니다.
삼성전자의 자회사인 만큼 상징적인 파란색 배경과 SEMES의 좌우명 “WE MAKE ANSWERS"를 볼 수 있습니다.
부스에는 담당 공정에 맞게 장비 설명이 분류되어 있고 관계자분이 자세히 설명해 주셔서, 각 공정마다 SEMES가 자랑하는 대표 장비 성능을 알 수 있었습니다.
반도체 소재 업계를 주도하는, MERCK
1. MERCK에 대해 알아보자!
다음으로 소개할 회사는 반도체 소재 업계를 주도하는 MERCK입니다.
MERCK 그룹은 독일의 종합 화학, 제약 회사로써 임상&진단, 식음료, 제약 연구, 반도체 솔루션, 디스플레이솔루션 등 다양한 사업 분야를 가지고 있습니다. 그중 한국 MERCK는 '반도체 솔루션' 사업 분야에서 통합 소재 솔루션을 제공하고 있습니다.
MERCK PERFORMACE MATERIALS는 미국 '버슘 머티리얼즈'와 '인터몰레큘러'를 인수하면서 도핑, 패터닝, 증착, 평탄화, 식각, 세정, 패키징 등 모든 반도체 7대 핵심 전공정에 솔루션을 제시하는 회사입니다. 그뿐만 아니라 반도체 소재와 소재 딜리버리 시스템도 제시하고 있습니다.
2. 주력 서비스에는 무엇이 있을까?
MERCK의 주력 솔루션은 반도체 소재의 딜리버리 시스템입니다.
DGM100은 여러 장치로 구성되어, 순도 높은 가스를 안전하게 공급하는 장비입니다. 이 장비를 구성하는 Cabinet장치는 반도체 제조과정에서 사용되는 고위험 가스 specialty gas 실린더를 보관하고 공급합니다.
이를 통해, 가스를 일정한 압력과 양을 유지하여 분배 장치로 공급할 수 있고, 혼합가스의 순도를 유지할 수 있습니다.
또한, 비상시 자동으로 차단하는 시스템으로 안전하게 고품질의 가스를 공급할 수 있습니다.
3. SEMICON KOREA 2022 현장에서의 MERCK
MERCK의 부스는 SEMICON KOREA 2022 현장 3층 D홀에 위치하고 있었습니다.
MERCK 부스에서는 더 빠른 혁신을 위한 통합 소재 및 딜리버리 솔루션을 제공한다고 강조하고 있었습니다.
가스 딜리버리 시스템을 한눈에 볼 수 있는 Dynamic Gas Mixer (DGM100) 모형도 확인할 수 있었습니다! 각 장치의 이름이 쓰인 버튼을 누르면, 가스의 이동하는 경로와 장치의 설명을 제공해주어서 MERCK만의 딜리버리 솔루션을 잘 이해할 수 있었습니다 :)
반도체 전공정 후공정 모두 책임진다, TEL
1. TEL에 대해 알아보자!
TEL의 주력 사업군은 반도체, 액정 제조설비 서비스, 판매 지원과 반도체 제조장치 연구 및 개발입니다. 국내에는 화성, 평택, 이천, 파주, 천안, 청주사무소를 두고 있으며, 화성에 TEL Technology Center가 있습니다.
TEL은 모든 반도체 제조 공정에 대응하는 제조 장비를 제작하고 있습니다. 이어서, TEL의 각 공정별 주력 제품에 대해 소개하겠습니다.
2. 주력 장비에는 무엇이 있을까?
silicon dioxide(이하, 이산화규소)와 silicon nitride(이하, 질화규소)와 같은 박막(이하, Thin Film)은 Thermal Oxidation, CVD, ALD에 의해 증착되는데, 이 과정에 쓰이는 대표적인 TEL의 장비로는 TELINDY PLUS가 있습니다.
웨이퍼가 고속으로 회전하는 동안 웨이퍼 표면에 Photoresist(이하, PR)를 코팅하고 노출된 Photoresist를 현상하면 웨이퍼에 특정 패턴이 남게 됩니다. 이를 development라고 하는데 이 과정에서 쓰이는 TEL의 대표 장비로는 CLEAN TRACK LITHIUS Pro Z가 있습니다.
플라즈마 식각 시스템에서 남아있는 Photoresist를 따라 웨이퍼 표면에서 노출된 silicon dioxide, silicon nitride를 제거하게 되는데, 이 과정에서 사용되는 TEL의 대표적인 장비로는 Episode UL이 있습니다.
식각 후 공정에서 Photoresist를 제거하고 웨이퍼를 화학 용매에 담가 웨이퍼의 입자와 불순물을 제거하는 Ashing 및 Cleaning 단계에서 쓰이는 TEL의 대표적인 장비로는 CELESTA 시리즈가 있습니다.
이외, 대표적인 장비로는 wafer bonder/debonder역할을 수행하는 Synapse V, wafer/dicing frame prober역할을 수행하는 WDF 12DP+ 장비가 있습니다.
3. SEMICON KOREA 2022 현장에서의 TEL
TEL 부스는 SEMICON KOREA 2022 현장 3층 D홀 D112에 위치하고 있었습니다.
도쿄일렉트론은 아래 그림과 같이 SEMICON KOREA 2022에서 8대 공정의 단계별로 적용되는 장비가 무엇인지 로드맵 형식으로 제시하였고, 각 공정별 엔지니어들이 부스에 상주하여 자세한 설명을 들을 수 있었습니다.
특히 Patterning Systems 설명을 해주실 때 고객의 요구사항이나 예기치 못한 Problem이 생겼을 때는 기존 공정과정에 없던 Pre-etch clean 등이 추가될 수 있다는 점을 강조해서 설명해주셨습니다.
여러 산업 전반을 담당하는 분석 기업, TORAY
1. TORAY에 대해 알아보자!
TORAY Engineering의 주력 사업군은 분석 서비스(이하, Analytic Services)입니다.
다양한 산업에 대한 분석 서비스를 제공하는데, 당사는 다음과 같은 산업군에 대한 분석 서비스를 제공합니다.
1. 반도체 & 패키징(이하, Semiconductor & Packaging)
2. IT 장치(IT devices)
3. 배터리(Batteries)
4. 자동차(Automobiles)
5. 재료(Materials)
6. 환경(Environment)
7. 생활 혁신(Life Innovation)
8. 약 & 바이오 기술(Medicine & Bio Technology)
2. 주력 장비에는 무엇이 있을까?
Toray가 이번 세미콘 코리아에서 선보인 장비와 특징에 대해서 설명하겠습니다.
1) Micro LED용 Laser Mass Transfer 장비
RAP-LLO Series
이 제품은 양품 Chip만을 선택하여 Laser 전사가 가능하며, 특성 편차(휘도 및 파장)를 AI 기술을 이용하여 Chip에 분산 전사가 가능합니다. 또한 최대 10,000 Chip/sec의 고속 전사가 가능합니다.
2) COS(Cip on Substrate)을 위한
Flip Chip Bonder
SEMICON KOREA 2022에서 Toray는 Flip Chip Bonder로써 FC6000H를 소개하였습니다.
이 제품은 2개의 Stage와 4개의 본딩 헤드 구성으로 고 UPH를 실현하였고, TCCUF 및 TCNCP에 대응할 수 있으며, 니들 지그를 자동으로 교환할 수 있습니다. 또한, 하나의 웨이퍼 교환 시간이 30 sec로 짧으며 이전 모델인 FC3000L2 대비 공간이 축소되었습니다.
3) R&D용 Flip Chip Bonder
이 제품군에서는 3가지 제품을 소개하였습니다. FC3000S는 최소 Foot Point에서의 장비 도입이 가능하며 CoC/CoS 분야에서의 R&D용 제품입니다.
FC3000WS는 CoW를 기본으로 CoC/CoS와 광폭 R&D에 대응하기 위한 제품입니다. 이 제품은 여러 가지 요구 사양에 맞출 수 있는 유연함을 가졌습니다.
PB3000MS는 최대 125mm의 Chip Size와 최대 3000N을 실현할 수 있는 특수 Sample에 특화된 제품입니다.
4) Mini, MicroLED용 Laser Transfer장비 LMT-TR Series
이 제품은 다양한 Laser 가공이 쓰이는 Mini/Micro LED 제조 과정에 적용되며, LED의 결함을 다듬거나, Chip의 어느 특정 부분을 떼어내거나, 금속을 잘라낼 때 사용됩니다. 266nm와 532nm의 파장의 Laser를 사용하며, 가공 처리 속도는 0.7 sec/1 process입니다.
3. SEMICON KOREA 2022 현장에서의 TORAY
TORAY의 부스는 SEMICON KOREA 2022 현장 3층 D홀 D918에 위치하고 있었습니다.
TORAY의 부스에서는 장비에 대한 소개뿐만이 아니라, TORAY에서 진행한 분석 서비스의 예들을 볼 수 있게 전시하였습니다.
TORAY는 총 10가지 분석 수법을 소개하고 분석 예시를 자세하게 첨부하여 제시하였습니다.
10가지 Technical Notes
- Micro LED 제조, 양산 기술 개선을 위한 분석(LED 전사 조건의 최적화)
- Nano-ESI-Orbitrap MS에 의한 EUV Resist용 유기금속 화합물의 구조평가
- TFT 구조 중, IGZO층의 전자구조 및 콘택 계면 상태의 평가
- 동일 시야에 있어 가열 in-situ TEM 관찰과 ACOM-TEM에 의한 결정 성장 메커니즘 해석
- 고감도 질량 이미징(NanoSIMS 50L)에 의한 금속재료의 원소 분석
- SiC-MOSFET Dopant carrier 분포 평가
- DPC STEM 법을 이용한 폴리머 재료의 정전 Potential imaging
- 고속 Calorimetry(FSC)를 이용한 에폭시 수지 경화 중의 real-time 유리 전이 온도 해석
- Flexible Electronics용 은 나노잉크 분산 상태의 평가
- 전자 디바이스 솔루션 서비스(열관리, 고주파 기술, 수명 예측)
진공계를 제작하는 진공장비 기업, INFICON
1. INFICON은 어떤 기업일까?
INFICON은 진공도를 측정하는 계기인 진공계를 제조하는 스위스의 기업입니다.
세미콘에서 소개된 INFICON의 진공계는 Pirani gauge(피라니 진공계)인 PIRANI PCG55x와 ionization gauge(이온 진공계) MAG500과 BPG입니다.
2. SEMICON KOREA 2022에서 INFICON의 장비들
이번 SEMICON KOREA 2022에서 INFICON은 다양한 진공계들을 출품했는데, 그중에서도 대표적인 피라니 진공계와 이온 진공계에 대해 소개하겠습니다.
1) 피라니 진공계 : PIRANI PCG55x
피라니 진공계 PIRANI PCG55x는 열전도를 이용하는 저진공 진공계입니다.
진공시스템 내에서 가열된 필라멘트에 기체 분자가 충돌하여 열을 빼앗아 주위로 전달함으로써 기체를 통한 열의 전도가 발생하게 됩니다. 필라멘트에 충돌하는 기체 분자의 수가 많을수록 필라멘트의 열손실이 커지고 온도가 더 낮아지게 됩니다. 즉 진공시스템 내에서 가열된 필라멘트의 열손실이 압력에 비례한다는 것을 이용한 진공계입니다.
PIRANI PCG55x는 필라멘트의 온도 변화를 전기저항의 변화로 측정하여 압력을 구합니다.
PIRANI PCG55x은 텅스텐, 니켈과 세라믹으로 코팅되어 있는 이중 센서를 활용하기 때문에 높은 정확성과 다양한 종류의 가스에 적용될 수 있다는 장점을 가집니다.
2) 이온 진공계 : MAG500과 BPG
이온 진공계 MAG500과 BPG 전자가 기체 분자와 충돌하면서 기체의 이온화가 일어나고 이온의 수가 기체 압력에 비례하는 원리를 이용한 고진공 진공계입니다.
그중 BPG는 Hot cathode ionization gauge(열음극 전리 진공계)로서 고온의 필라멘트로부터 열 방출된 열전자를 이용하는 진공계입니다. 삼중 센서 기술이 적용되어 수명이 길다는 장점이 있습니다.
MAG500은 Cold cathode ionization gauge(냉음극 전리 진공계)이며 전계 방출에 의해 발생되는 전자를 이용하는 진공계입니다. 가혹한 환경에서도 긴 수명을 자랑하며 관리가 필요 없다는 장점을 갖고 있습니다.
진공펌프를 제작하는 진공장비 기업, ULVAC
1. ULVAC은 어떤 기업일까?
세미콘에서는 진공을 측정하는 진공계를 제조하는 기업뿐만 아니라, 내부 대기를 배출하여 진공 상태로 만들어주는 진공 펌프를 제조하는 기업 또한 참가하였습니다.
ULVAC은 진공 장비 유지 보수와 Cryo pump를 제조하는 일본의 기업입니다. 이번 세미콘에서 ULVAC은 자사의 Cryo pump를 주력으로 내세웠습니다. Cryo pump란 흡착 또는 응축을 이용하는 물리적 흡착식 펌프입니다.
Cryo pump의 배기 작용은 다음과 같습니다.
1. Warm stage(액체질소의 온도)에서 Condensation으로 수증기, 이산화탄소 등의 기체 분자 제거
2. Cold stage(액체 헬륨의 온도)에서 저온 응축으로 질소, 산소 등의 기체 분자 제거
3. Cold stage에서 저온 흡착으로 수소, 헬륨, 네온 등의 기체 분자 제거
2. SEMICON KOREA 2022에서 ULVAC의 장비
ULVAC은 기존에 출시했던 U8H보다 더 우월한 성능을 갖춘 신제품인 CRYO-U8HSP를 출시했습니다.
CRYO-U8HSP는 U8H보다 Ar의 배기 용량이 약 2.5배이며, H2의 배기 속도는 약 1.2배 향상되었습니다.