▲ M램용 ‘엔듀라 클로버 PVD 플랫폼(왼쪽)’과 PC램 및 Re램용 ‘엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼(오른쪽)’은 어플라이드 머티어리얼즈 개발 역사상 가장 정교한 칩 제작 시스템이다.

어플라이드 머티어리얼즈가 차세대 메모리인 M램, Re램, PC램에 사용되는 신소재들이 양산과정에서 원자 단위 정밀도로 증착될 수 있는 정교한 생산 시스템을 선보였다.

어플라이드 머티어리얼즈는 최근 차세대 메모리의 대량 생산에 적합한 새로운 시스템인 M램용 ‘엔듀라 클로버 PVD 플랫폼’, PC램 및 Re램용 ‘엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼’을 출시했다고 밝혔다. 이 제품들은 어플라이드 머티어리얼즈 개발 역사상 가장 정교한 칩 제작 시스템이다.

이 새로운 통합 소재 솔루션은 M램, Re램, PC램에 사용되는 신소재가 양산 과정에서 원자 단위의 정밀도로 증착될 수 있도록 하며, 이 플랫폼들은 기계 안에서 공장과 같은 역할을 한다.

M램은 저전력, 비휘발성이면서 상대적으로 속도가 빠르고 내구성이 높아 IoT 디바이스를 위한 차세대 메모리 후보로 부상하고 있다.

PC램과 Re램은 스토리지급 메모리로 사용될 수 있는 고속, 비휘발성, 저전력 고밀도 메모리로 서버 D램과 스토리지 간 심화되는 가격 대비 성능 격차를 해소한다.

PC램은 열을 프로그래밍 메커니즘으로 고도의 비결정질 소재 배열에서 결정형 배열로 전환되는 ‘상변화’ 소재를 기반으로 한다.

PC램과 Re램은 복합 소재(3가지 이상의 소재 구성)를 사용해 제작되며 이 소재는 불순물에 매우 취약하다.

M램, PC램, Re램의 대량 생산을 위해 어플라이드 머티어리얼즈가 최근 출시한 시스템은 이전에는 불가능했던 새로운 형태의 필름과 구조 생성에 필요한 여러 재료 공학의 혁신을 제공한다.

M램 구현을 위해 어플라이드 머티어리얼즈는 5가지 소재별 초박막 레이어를 극도의 균일성과 매우 적은 에너지로 정밀하게 증착해 의도치 않은 소재 혼합을 방지하는 멀티 캐소드(multi-cathode) PVD 챔버를 개발했다.

클로버 M램 PVD 플랫폼은 전처리, 초저온 냉각, 고온 열처리에 온보드 계측을 통합하고 모든 공정은 어플라이드 머티어리얼즈 시스템 사상 최고 수준의 진공 상태에서 진행된다.

PC램과 Re램을 위한 엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼은 진공 상태로 구성된 9개의 공정 챔버로 구성되며, 온보드 계측이 내장돼 정밀한 적층과 이들 메모리에 사용되는 여러 개 소재를 통제한다. 이는 양산 과정에서 높은 성능, 신뢰도, 내구성을 구현하는데 핵심적이다.

온보드 계측은 레이어 사이의 두께를 통제하고 빠른 램프(ramp) 타임과 우수한 생산 수율 실현에 매우 중요하다.

이는 M램, PC램, Re램 모두에 필수적 요소지만 특히 일부 레이어의 두께가 원자 지름 8∼12배를 유지해야 하고, 필름 균일성 편차가 원자 하나의 지름보다 적어야 하는 M램에 더욱 요구된다. 필름 균일성을 보장하는 것은 읽기 성능과 내구성에 있어 매우 중요하다.

기존 계측 기법들은 증착 시스템에서 웨이퍼를 꺼내고 넣는 과정에서 진공 상태를 유지할 수 없어 민감한 소재에 손상을 가한다.

반면에 온보드 계측 기능이 있으면 M램, PC램, Re램 레이어 생성 과정에서 레이어 두께를 1옹스트롬 이하의 민감도로 측정하고 모니터링할 수 있어 외부 환경에 노출되는 위험 없이 원자 수준의 균일성을 보장한다.