차세대 반도체 제조의 혁신 료
차세대 반도체 제조의 혁신
Masroor Malik
스마트 기술의 가파른 성장으로 인해 반도체 제조는 마이크로 전자 기술에서 원자 단위의 규모로 빠르게 진행되고 있습니다. 올해 개최된 캘리포니아 세미콘 웨스트 박람회(SEMICON West Expo in California)에서도 강조되었듯이, 업계는 진화하는 디지털 환경에 발맞춰 기술 발전을 계속하고 있습니다. 인공 지능, 빅데이터와 같은 새로운 시대의 기술은 핵심 성장 동력이며, 이에 따라 작은 크기의 칩에 더 큰 동력을 압축해야 할 필요가 생겼습니다. 이 뜻은 제조가 점점 더 복잡해진다는 의미입니다.
차세대 선진 기술을 개발할 때에는 여러 가지 독특한 요인을 고려해야 합니다. 제품의 성능을 개선하고 혁신적인 설계 방법을 찾아야 함은 물론, 시스템의 운영 비용까지 절감해야 합니다. 이번 박람회는 안정적인 공정 제어를 통해 하루빨리 더 엄격한 요구사항에 부합하고, 더 높은 고온 및 대유량 애플리케이션에 적응해야 함을 강조하였습니다.
업계에 새로운 차원의 정교함이 요구됨에 따라, 더 큰 책임감과 개선된 부품 안정성, 최고의 정밀도를 보장하는 화학물질을 다루는 것이 핵심이 될 것입니다.
미래를 위한 선진 반도체 제조
업계에서는 ‘모든 것이 스마트’ 한 열풍이 계속되고 있고, 이런 트렌드를 반영하여 세미콘 박람회에서도 혁신은 가까운 미래에도 계속될 것이라는 것을 확인할 수 있었습니다. 더 작고 더 얇으며 더 빠른 장비에는 정밀성이 그 무엇보다 중요해질 것입니다.
시스템 장비는 작업 조건과 관계없이 고온의 화학 물질 이송, 주입량, 청정도에서 반드시 정밀성을 유지해야 합니다. 경쟁력을 갖추고 진화하는 요구에 부합하기 위해서는 우선 제조의 매 단계마다 공정 변수를 더 잘 제어할 수 있어야 합니다.
처음 시작(source)부터 배출할 때까지 더 효율적으로 온도를 제어하고 오염을 예방하는 것이 핵심입니다. 가스 박스에서는 최적의 제어를 통해 화학물질의 공급을 전환할 수 있어야 합니다. 각 공정을 작업할 때는 고온의 화학물질을 정밀하게 이송하고, 더 정확한 주입량 및 청정도를 확보해야 합니다. 배출 단계에서는 최적의 압력을 유지하면서 남은 화학물질을 퍼지(purging)하는 데 집중해야 합니다.
올바른 실습 교육과 교육 도구를 통한다면 자신 있게 제조 목표를 달성할 수 있으며, 무엇보다도 빠르게 진화하는 업계에서 안전한 공정과 작업 환경을 확보하여 오류를 줄일 수 있습니다.
새로운 품질 기준에 부합하는 역량의 중요성
세미콘 박람회를 통해 분명히 알 수 있듯이, 스마트 기술의 세계는 우선순위의 전환을 요구할 것입니다. 박람회는 향상된 장비 성능의 수요를 강조하여, 웨이퍼(wafer) 제품의 새로운 재료 및 방법론이 나타날 것을 시사하였습니다.
차세대 애플리케이션에는 더 까다로운 청정성이 요구될 것입니다. 이는 생산 공정에 새로운 역량을 구축할 필요가 있다는 것을 강조합니다. 그러나 단일 기업은 성능을 혁신하기 위해 역량을 추가하는 비용이 크게 느껴질 수 있습니다. 따라서 클린룸(cleanroom) 역량이 새로운 품질 기준에 부합하고 예상치 못한 요구가 급증했을 때 이를 수용할 수 있는 부품 제조업체와의 협력을 고려해볼 수 있습니다. 더 우수한 역량을 갖춘다면 생산을 중단하거나 부족한 상황을 막을 수 있고, 완제품을 더 빨리 출시할 수 있습니다. 생산 장애물을 줄이는 것이 ‘모든 것이 스마트’한 세상을 점점 더 가능하게 만들 것입니다.
오염 제어 개선으로 생산량 간소화
공기의 청정성이 중요한 것처럼 휘발성 가스 스트림을 전환할 때 발생할 수 있는 교차 감염 또한 공정에 위험을 야기할 수 있습니다. 화학물 전환을 순조롭게 다룰 수 있는 밸브는 오염에 강하고 유량 제어를 도울 수 있어 시스템에 매우 유력한 옵션이 됩니다. 효율적인 밀폐를 제공하고 수분 없이 흐름을 유지하며 가장 높은 수준의 가스 순도를 확보하는 초고순도 밸브는 반복적인 가스 전환과 퍼지 시간을 확보하고 불필요한 재교정(recalibration)으로 인한 다운타임(downtime)을 방지합니다.
올바른 설치는 모든 제조 공정에 지속적인 청정성을 확보합니다. 유독성 및 부식성 유체에서는 확실히 밀폐할 수 있도록 알맞는 시스템 부품들을 함께 사용해야 합니다. 따라서 가장 적합한 설치 및 유지보수 작업을 수행할 수 있도록 실습 교육을 진행하는 것도 고려해볼 수 있습니다.
신뢰성: 주문의 이행과 비즈니스 손실의 차이
세미콘 박람회에서 논의한 주요 트렌드 중 하나는 새로운 애플리케이션의 온도 요구가 급증한다는 것입니다. 박람회 발표자들은 반도체 사양이 애플리케이션 요구에 부합하기 위해 고온에서 작동할 필요가 높아지고 있다고 강조했습니다. 따라서 까다로운 작업 조건에서 부품의 안정성을 유지하려면 더 많이 노력해야 합니다.
반도체를 제조할 때 부품은 부식성이나 유독성이 높은 환경에 노출될 수 있으며, 고온에 노출되었을 때 반드시 제대로 작동해야 합니다. 높은 온도에 노출되면, 가스 공급장치(gas delivery assembly)가 막혀 성능저하를 야기할 수 있습니다. 결국 부품을 교체해야 하는 상황에 이르게 되고 다운타임이 초래되어 제조 공정이 중단될 수 있습니다.
시스템이 더 복잡해지고 요구 사항이 늘어남에 따라, 제조업체들은 시스템 성능을 개선하기 위해 부품의 신뢰성과 공정 제어를 계속해서 더 우수하게 유지해야 합니다. ‘모든 것이 스마트’한 세계에서 성능을 높게 유지하고 진화하는 요구 사항에 부합하기 위해 시스템 안정성을 반드시 확보해야 합니다.