<300㎜웨이퍼시대>반도체 장비 국내외 개발 동향과 과제

국내 반도체 관련 장비업체들은 차세대 300㎜ 웨이퍼 시대가 세계적인 업체로 도약할 수 있는 절호의 기회로 보고 2년전부터 300㎜(12인치) 웨이퍼 제조공정용 장비 개발에 힘을 쏟고 있다.

특히 일부 장비업체들은 300㎜ 웨이퍼 제조용 베타 장비를 개발, 지난해부터 국내 소자업체의 파일럿 라인에 투입해 성능 테스트를 진행하고 있다.

국내 업체들만이 바쁜 게 아니다. 어플라이드 머키리얼스·램리서치·동경엘렉트론 등 해외 유수 장비업체들도 지난 98년부터 300㎜ 양산용 장비 개발을 본격 착수해 지난해부터 각 공정장비를 내놓고, 외국 및 국내 소자업체의 파일럿 라인에 납품해 평가작업을 진행중이다.

전세계적으로 현재 300㎜ 웨이퍼 제조용 에처·화학증착(CVD), 스퍼터링(PVD), 이온 주입기, 열 공정(RTP)장치들의 개발이 순조롭게 진행되고 있는 모습이다.

그러나 300㎜ 웨이퍼 제조용 장비를 개발하는 업체들의 가장 큰 이슈는 300㎜용 장비의 개발보다는 300㎜ 웨이퍼 양산을 위한 공정의 균일성(Unifomity)과 수율(Yield)을 높여줄 수 있느냐로 모아지고 있다. 300㎜용 장비를 개발하는 것 못지 않게 양산라인 채용시의 생산성 여부가 가장 관건이라는 것.

최근 세미월드(http://www.semiworld.com)가 국내 반도체 관련 종사자들을 대상으로 실시한 「300㎜ 공정 준비에 있어 가장 진행정도가 낮은 공정은 무엇인가」라는 물음에서 포토리서그라피(photolithography)공정이 가장 준비가 덜 된 것으로 나타났다. 다음으로 화학적 기계연마(CMP·16.9%), 스퍼터(14.6%), 재료(10.8%) 순이었다.

이는 200㎜ 웨이퍼 제조 공정에서 0.20㎛ 이하의 공정을 진행하는데 딥(Deep) UV 공정이 아직도 많은 문제를 안고 있음을 의미하는 것이다. 지금까지 딥 UV 공정은 ArF 레이저의 신뢰성 및 포토레지스트를 포함한 재료의 선택, 포토마스크 방식, 베이크(Bake) 조건 등에서 많은 문제점을 보이고 있다. CMP와 스퍼터 공정도 웨이퍼 대구경화에 따른 균일도 악화 등의 문제가 도출되고 있기 때문으로 해석되고 있다.

업계의 한 관계자는 이와 관련, 『웨이퍼가 300㎜로 대구경화하면서 플라즈마 밀도나 공정 관련 요소들의 균일도가 나빠지는 경향이 나타나는데 현재까지는 웨이퍼 제조 앞공정에서 균일도가 염려했던 것보다 잘 나오고 있다』며 『문제는 평가작업과 양산이 다르기 때문에 300㎜ 웨이퍼 양산에 쓸 만큼 장비가 가치가 있는가를 향후 평가작업을 통해 더 지켜봐야 할 것』이라고 말했다.

따라서 국내 반도체 소자업체들은 메모리의 경우 CPU나 파운드리(Foundry)에 비해 균일도와 수율에 가장 민감하기 때문에 300㎜ 웨이퍼 양산시의 생산성과 채산성 확보를 위해 파일럿 라인에서 지속적으로 장비 평가작업을 진행하고 있다.

<온기홍기자 khohn@etnews.co.kr>