▲ 13일 서울 그랜드인터컨티넨탈 파르나스 호텔에서 열린 어플라이드머티어리얼즈 기자간담회에서 박광선 대표가 자사의 회사소개를 전하고 있다.

어플라이드 머티어리얼즈 코리아 박광선 대표가 2030년 반도체 시장 규모가 1천조에 달하며, 이때 반도체 제조장비 시장이 현재 대비 약 50%이상 성장할 것이라고 밝혔다.

어플라이드 머티어리얼즈는 전자빔(eBeam) 이미징의 혁신인 ‘냉전계 방출(CFE, Cold Field Emission)’ 기술을 상용화했다고 그랜드 인터컨티넨탈 서울 파르나스에서 열린 기자간담회를 통해 13일 밝혔다.

어플라이드는 CFE 기술에 기반한 전자빔 시스템 ‘SEM비전 G10(SEMVision G10)’, ‘프라임비전 10(PrimeVision 10)’ 2종을 출시해 정확한 결함 계측을 위한 CFE 기술 기반 전자빔 시스템을 발표해 3D GAA 로직 트랜지스터, 차세대 D램 낸드 메모리 칩 개발을 앞당긴다.

이날 행사에서는 어플라이드 머티어리얼즈 코리아 박광선 대표의 인사말과 회사소개가 진행됐다. 박 대표는 발표를 통해 칩의 개발생산 속도를 향상시키는 선진적인 기술과 필요한 기준인 혁신 솔루션에 대해 소개했다.

박 대표는 “어플라이드머티어리얼즈는 1967년 산타클라라에서 시작해, 지난해 연매출 약 257억9천만달러를 기록, 매년 성장하는 회사”라며 “디스플레이와 반도체에서 개발하는 원천기술들이 고객들의 칩 디자인과 제조를 가능하게 하기에 MAKE POSSIBLE이라는 메시지를 자주 보실 수 있을 것”이라고 포부를 밝혔다.

박 대표는 “한국법인의 경우 1989년 만들어져, 현재 2100여명의 인원이 12개 사이트에 걸쳐 고객을 지원하며 관계된 100개사와 일을 하고 있으며 매출도 매년 증대하고 있다”고 전했다.

이어 “경기도와 산업부와 지난해 MOU를 체결해 연구소를 짓기로 하는 등 부지선정작업이 진행중이며 조만간 후속 발표가 있을 것으로 실리콘 밸리하고 어떻게 유기적으로 연결시켜 스타트업과 벤처기업들이 어떻게 하면 좀 더 많은 기회를 갖고 나갈 수 있을지 관심을 갖고 투자하고 있다”고 밝혔다.

끝으로 그는 반도체 시장의 미래 비전에 대해 “외부기관의 데이터에 따르면 반도체 시장은 2030년 1000조 단위의 규모가 성장이 예측된다. 이때 WFE(반도체제조장비) 시장은 향후 현재보다 거의 50% 성장할 것으로 보면 된다”고 밝혔다.

이어 올해 반도체 시장 전망에 대해 “WFE(반도체제조장비) 시장은 전년보다 줄어들 것으로 예상되며 다만 시장이 정체되어 고객들의 투자비중이 줄어드나 내년이나 후년에는 전체 성장예측은 시장이 확대될 것으로 예상된다”고 밝혔다.

▲ 어플라이드 머티어리얼즈 이석우 기술담당이사가 전자빔 기술 및 신제품에 대해 소개하고 있다.

이어, 어플라이드 머티어리얼즈 이석우 기술담당 이사의 전자빔 기술 및 신제품 발표가 이어졌다.

이석우 이사는 “전자빔 이미징의 혁신인 냉전계 방출인 CFE기술은 1나노이하의 일렉트론의 컨트롤이 가능하며 안정적 구현이 가능하다”며 “얼마나 청정도를 유지하고 클리닝할 수 있는지가 핵심인 만큼, 극도의 초고진공 전자빔 컬럼과 새로운 자가 세정모드의 두 가지 혁신을 이뤘다”고 밝혔다.

고객들은 CFE 기술을 통해 나노미터 단위의 기저부 결함에 대한 검사 및 이미징 작업을 향상시킬 수 있다. 기술의 상용화로 차세대 GAA(Gate-All-Around) 로직 칩은 물론 고집적도 D램, 3D 낸드 메모리 개발 및 생산 속도가 크게 빨라질 전망이다.

반도체 제조사들은 광학 시스템으로 확인되지 않는 크기가 작은 결함을 검출 분류하기 위해 전자빔 기술을 사용하고 있다.

반도체 제조사들이 EUV 리소그래피 사용과 GAA 로직 트랜지스터 및 3D 낸드메모리 등 복잡한 3D 아키텍처 전환을 가속화함에 따라 표면 및 기저부 결함 검출은 점점 어려워지고 있다. CFE 기술을 통한 전자빔 이미징 분해능과 속도 혁신으로 반도체 제조사들은 칩 개발 속도를 높이고 특히 대량 생산에서 해당 기술을 폭넓게 적용할 수 있다.

차세대 전자빔 기술인 냉전계 방출(CFE)은 기존 섭씨 1500도 이상에서 작동하는 고온전계 방출형(TFE, Thermal Field Emission) 전자빔 시스템 대비 26도의 상온에서 공정이 가능하며, 1나노미터 이하의 이미지 분해능 및 10배 빠른 이미징 속도를 구현할 수 있다.

특히, 온도를 낮추면 빔 폭은 좁아지고 전자 개수가 많아지기 때문에 물리학자들은 나노미터 이하의 CFE 전자빔 기술 상용화에 수십 년 간 큰 노력을 기울여왔다.

기존 TFE 시스템에서는 불순물이 자동 제거되지만 기존 CFE 기술로는 시스템 내 불순물이 전자빔 방출기에 축적돼 전자 흐름을 저해하므로 상용 애플리케이션에 적합한 안전성을 구현할 수 없었다. 어플라이드는 CFE 전자빔 시스템 양산을 가능하게 하는 △극도의 초고진공 전자빔 컬럼 △새로운 자가 세정 모드의 두 가지 혁신을 이뤘다.

어플라이드는 전자빔 방출기를 포함한 핵심 컴포넌트로 구성된 독보적인 초고진공 전자빔 컬럼을 개발했다. 이 새로운 CFE 컬럼은 극도의 초고진공 운영 환경에서도 오염 물질을 현저히 낮추는 특수 개발 챔버 소재를 결합했다.

또한, 특수 펌프를 통해 1x10-11밀리바를 훨씬 밑도는 진공 상태를 유지하도록 지원하며, 이 수치는 TFE 시스템에 비해 2~3자릿수(수십에서 수백 배) 향상된 것으로 우주의 진공 상태와 유사하다.

극도의 초고진공 상태에서도 전자빔 컬럼에 극미량의 잔류가스가 형성될 수 있다. 전자빔 소스부(source tip)에 하나의 원자라도 부착되면 이 원자가 전자 방출을 부분적으로 가로막아 불안정한 운영을 발생시킬 수 있다. 어플라이드는 CFE 소스에서 오염물을 지속 제거해 안정하고 균일한 성능의 새로운 순환적 자가 세정 프로세스를 개발했다.

한편, 어플라이드머티어리얼즈는 이날 2종의 신제품인 CFE 기술 기반 전자빔 시스템 2종을 발표했다.

어플라이드 SEM비전(SEMVision) 제품군은 전 세계에서 가장 진보되고 널리 사용되는 전자빔 계측 시스템으로, 고객들이 가장 작은 결함을 이미징해 칩 공정 개발 및 대량 생산에 영향을 미치는 문제를 파악하도록 지원한다.

▲ 어플라이드_SEM비전 G10 시스템

새로운 SEM비전 G10 결함 리뷰 시스템은 CFE 기술을 사용해 나노미터 이하의 이미지 분해능과 어플라이드 기존 최고 성능 제품 대비 최대 3배 빠른 이미징 작업을 구현했다. 모든 로직 GAA 고객사가 SEM비전 G10 시스템을 공정 개발 툴로 선택해 이 시스템은 이미 4억 달러 이상의 매출을 거두었다. 또한 유수의 메모리 고객사들이 신규 D램과 낸드 공정 노드를 개발하고 기존 메모리 노드의 대량 생산 능력 확대를 위해 SEM비전 G10 시스템을 배치하고 있다.

▲ 어플라이드_프라임비전 10 시스템

프라임비전 10 결함 검출 시스템은 어플라이드 전자빔 포트폴리오에 새롭게 합류된 제품이다. 이 시스템은 웨이퍼 표면 미세 결함을 검사하기 위한 나노미터 단위의 분해능은 물론 3D GAA 구조 로직 소자 및 고종횡비(High Aspect Ratio) 메모리 소자의 수율에 영향을 미치는 치명적 결함을 검사하는 3D 검사 기술을 특징으로 한다. 프라임비전 10 시스템은 높은 전자빔 밀도로 TFE 기반 전자빔 계측 시스템보다 최대 10배 빠른 속도로 고분해능 이미지를 생성할 수 있다.