반도체 주식투자에 앞선 전공정 부분을 이제 마무리하고자한다. 끝은 없지만 최소한의 수준의 이해를 돕기 위해, 그리고 나의 공부와 복기를 위해 글을 시작하였다. 이 글을 보는 사람들은 모르겠지만 나 자신한테는 확실히 글을 작성해보니 도움이 되는 것 같다. 하지만 이 게시물을 클릭한 이들에게도 도움이 되었으면 한다.
계측장비
웨이퍼 패턴 결함을 검사하는데 필요한 장비이다. 앞선 세정공정 처럼 어느 한 공정에서만 사용되는 것은 아니다.
노광 공정 후에도 식각 공정 후에도 필요시에 시행되는 검사 공정이다. 패턴 결함은 반도체 수율과 직결되는 이슈이다. 수율과 상관관계가 깊으므로 중요한 공정이라 볼 수 있다. 결함이 없는 웨이퍼 이미지와 반복 비교를 통해 결함 여부를 확인하고 검출한다.
계측장비의 종류는 크게 2가지로 나뉜다. Bright-Field Tool과 Dark Field Tool 이 그 종류이다. Dark Field 방식은 자외선을 활용한 일반 공정의 검사장비이다. 자료를 참고한 넥스틴이 대표기업이다. Bright 방식은 좀더 미세하게 검출할 수 있는 방식이다. 넥스틴은 Dark Field 방식의 장비를 생산하고 있으며, Bright 방식은 개발 중에 있다.
반도체가 미세공정 공정 수가 증가함에 따라 미세하게 검사할 수 있는 장비 수요는 증가하게 된다. 미세화는 웨이퍼안에 칩의 생산량 증가와 성능 향상을 위해 진행되는 과정이다. 2010년에는 30나노였다면 22년에는 3나노로 미세화는 진행되고 있다. 미세화가 진행될 수록 난이도는 증가하고 수율 관리가 중요해진다. 그렇게되면 검증하는 계측에 대한 것도 아울러 중요하게 분류될 것이다. 작은 파티클이 치명적 결함을 초래한다.
즉, 미세화 트렌드 속에 섬세한 작업을 위해서는 그것이 잘되고 있는지 검사하는 계측장비의 중요도도 높아 질 것이다.
계측장비의 밸류체인
KLA의 점유율이 압도적이다. 넥스틴은 약 15%정도 수준이다.
AFM(원자현미경)
AFM은 현미경으로 패턴을 살펴보는 장비이다. 우리의 육안으로는 반도체를 살펴볼 수 없다. 패턴을 살펴보기 위해서는 도구가 필요하다 그게 AFM이다.
AFM 공정은 웨이퍼를 제조할 때, 산화공정, 식각공정, 연마 공정에 주로 필요하다. 웨이퍼결함, 패턴결함, 포토마스크 결함 등을 검증할 떄 사용된다. 대표 기업으로는 파크시스템스가 있다.
파크시스템스는 글로벌로서의 위상도 높으며, 파크시스템즈의 기술은 삼성의 GAA공정에도 필요한 필수 장비이다.
GAA공정은 추후 배워보기로 한다.
파크시스템스 원자현미경의 특징은 비접촉모드(탐침, 시료 접촉이 없음, 세계유일), X,Y와 Z분리(독립적 조절, 탐침 수명증가, 시료손상이 없음), 스마트 스캔기술(자동검사 기능), 미세공정 필수장비(GAA필수)가 있다. 쉽게 생각하자, 글로벌한 M/S를 지닌 기업은 기술력 없이는 불가능 할 것이다. 기술력을 지닌 기업으로 이해하자.
최근 핫한, HBM에도 필요한 장비이다. HBM은 메모리를 위로 적층하는 형태로 만들어지게된다. 올바르게 적층을 하기위해서는 정밀한 계측이 필요하게되는데 이 경우에 AFM장비가 사용된다.
EUV 마스크의 결함을 위해서도 AFM장비는 필요하다. EUV는 노광장비이다. 미세화를 위해 필요한 장비로 앞서 네덜란드의 ASML기업이 제조한다고 기술한 바 있다. 삼성의 이재용도 장비를 구입하기 위해 직접 찾아갈 정도로 소위 슈퍼을인 기업이다. EUV 빛을 인식하고 설계하기 위해서는 그에 맞는 설계도면(포토마스크)가 필요한데, 그걸 EUV 마스크라 한다. 그 EUV 마스크의 결함을 발견하는데 AFM이 필요하게 된다.
고압수소어닐링
앞선 게시물의 복기가 필요하다. 증착 시에 원자증착 방식을 사용할 경우 HIGH-K 소재가 필요하다고 했다.
반도체 제조 공정을 복기하면, 웨이퍼를 제조하고 표면에 회로를 그리고(포토/식각) 거기에 이온을 주입하여 전기적 특성을 부여한뒤 회로가 새겨진 부분에 박막(증착)을 한다고 하였다. 이 증착하는 방법에는 물리적/화학적/원자적 증착방법이 있다고 하였는데, 미세화와 정확도를 위해서는 원자층증착 방식이 선호된다고 하였다. 그러나, 원자층증착방식은 누설 전류를 제어할 필요가 있다고 했다. 누설 전류를 위해서는 HIGH-K 소재가 필요하다고 기술하였다.
(세부 내용은 아래 작성글을 참조하면 된다)
반도체 주식투자_전공정 식각과 증착 (tistory.com)
반도체 주식투자_전공정 식각과 증착
반도체 주식투자에 앞서 기본적인 이해를 해야 올바른 투자를 이어갈 수 있다. 각종 기사, 뉴스에 나온 상황을 이해함과 동시에 공시가 나왔을 때 그게 어떤 내용인지 알 수 있을 정도는 되어야
kss1kkkk.tistory.com
미세화를 위해서는 원자층증착방식이 선호되고 그 방식은 누설 전류가 발생하는 단점이 있는데 그걸 방지할려면 HIGH-K 소재를 사용한다 했다. 근데 HIGH-K 소재를 사용하면 전류가 감소하고 회로 동작 속도도 감소하는 단점이 있다.
이를 방지하기 위해 필요한 장비가 고압수소어닐링 장비이다.
더 심플하게, 미세화를 위해서는 원자층증착방식이 필요하고 이 방식의 단점은 누설전류인데 이를 보완하려면 HIGH-K 소재가 필요하고 근데 이 소재를 사용하면 역시 단점이 존재하는데 그걸 보완하는 작업이 고압수소어닐링 작업이다.
대표 기업으로는 HPSP이며, 세계유일의 제조사이다.
전공정 주요 장비의 삼총사
공통적으로 미세화와 관련이 되어있다. 첨부한 이미지의 참고한 회사를 보면 알겠지만, 3총사가 있다.
1) 계측장비 : 넥스틴
2) 원자현미경 : 파크시스템즈
3) 고압수소어닐링 : HPSP
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