日 반도체 부활 날갯짓, 日 장비社 新장비 출시 활발

‘세미콘 재팬’ 첨단 전·후공정 장비 총망라, 日 반도체 인재육성 인상적

中 기업 출품↑, 하이브리드 본딩 등 신기술 활용 반도체 강국 지켜야

인하대학교 제조혁신전문대학원 반도체 패키징 주승환, 이수진, 고병철, 조기원 교수팀은 첨단 반도체 현황 및 하이브리드 본딩 현황을 알아보기 위해 12월 11일부터 13일까지 도쿄 빅사이트에서 개최된 ‘세미콘 재팬(SEMICON JAPAN)’을 참관했다. 또한 하이브리드 본딩 장비 업체인 ‘SUSS Microtec’과 ‘ASMPT’를 방문해 미팅을 진행했다.

SEMICON Japan은 △최첨단 반도체 및 어플리케이션 △반도체 제조장치 △제조용 부품·소재 △서비스 및 소프트웨어가 집결하는 반도체 관련 전시회로 세미콘 코리아·타이완·차이나 등과 같이 전 세계를 돌면서 개최된다.

이번 행사의 전시회 참가 업체 수는 기업·단체 1,101개사, 2,789부스, 35개 국가·지역이며, 총 참관객 수는 10만명으로 ’23년 8만5,282명보다 훨씬 많은 인원이 방문했다.

한국은 한국관을 통해 국내 반도체 선도기업인 △㈜엔텍시스템 △㈜에이아이비즈 △영진아이앤디㈜ △위드시스템㈜ △㈜피에스텍 △㈜나노텍 △㈜삼에스라인 △㈜아이엠티 △㈜에이피피 등 9개사가 출품했다.

반도체 기술, 제조 장비 및 재료의 최신 발전 현황을 한눈에 볼 수 있었던 이번 전시회에서는 혁신을 주도하고 디지털 전환 시대를 지원하는 반도체 산업의 중요성을 강조했다.

주요 하이라이트를 살펴보면 먼저 ‘첨단 설계 혁신 서밋(ADIS: advanced Design Innovation Summit)’에서는 차세대 칩 설계·검증에 중점을 둔 전시 및 발표가 진행됐으며, 현재의 과제와 미래 산업 동향을 다루었다.

또 산업 표준화 전략을 논의하는 ‘SEMI Global Standards Summit’이 처음으로 개최됐다. 반도체 업계에서 활약하는 주요 핵심 인물과 전문가들이 △세미나 △다양한 테마와 지역에 특화된 파빌리온 △AI △DX 등 반도체 핵심 응용 분야를 다루며 전시회를 더욱 다양하게 만들었다.

‘지속 가능성 서밋’에서는 반도체 산업의 환경 보전 및 경제 성장에 대한 헌신을 강조했다. PFAS(퍼플루오로알킬 화합물) 관리 및 온실가스 저감과 같은 주제와 기후 변화 대응 전략을 다루었다.

또한 ‘Semicon Stadium’과 같은 인터렉티브 플랫폼과 첨단 패키징, 칩렛 서밋 등의 프로그램을 통해 협력을 촉진하고 인재 육성에 초점을 두고 있는 일본 정부의 적극적인 지원을 볼 수 있었다.

이외에도 △양자 컴퓨팅 파빌리온 △전력 전자 파빌리온 △SEMI 스마트 모빌리티 파빌리온 등 다양한 파빌리온이 마련됐다. AI 서밋 및 스타트업에서는 최신 AI 기술에 대한 통찰을 제공하며, SEMICON 스타디움에서는 최첨단 로봇과의 상호작용 경험을 제공해 많은 볼거리를 제공했다.

전시관은 전공정, 후공정, Glass Core 서브스트레이트, 하이브리드 본딩 장비 위주로 전시됐다.

AGC Inc는 △첨단 반도체 패키징을 위한 유리 캐리어 △유리 관통 비아 △다양한 필름 및 수지 제품과 같은 혁신적인 솔루션을 선보였다. 또한, 지속 가능한 사회에 기여하기 위해 불소 재료 재활용 이니셔티브를 강조했다.

주요 전시업체로 △교세라 △니콘 △히타치 하이테크와 같은 회사들은 첨단 리소그래피 시스템, 에칭 장비·검사 도구를 포함한 최신 반도체 제조 장비 및 기술을 선보였다.

하이브리드 본딩의 경우는 대표적인 ‘ASMPT’, ‘SUSS Microtec’이 참여해, 인하대 팀과 장시간 미팅을 통해 기술 교류를 진행했다.

이번 기고에서는 신제품을 정리하고, 각 회사가 발표한 정보를 전공정(front-end) 및 후공정(back-end)으로 나눠 소개한다.

■캐논

▲ 나노임프린트된 반도체 제조 시스템 ’FPA-1200NZ2C’

캐논은 ’08년 이후 16년 만에 처음으로 참가하는 이번 전시회에서 전공정 생산 시스템인 ‘FPA-1200NZ2C 나노임프린트 반도체 제조 시스템(’23년 10월 출시)’과 새로 개발된 프로젝션 렌즈를 탑재한 소형 기판용 ‘i-line 반도체 리소그래피 시스템 FPA-3030i6(’24년 9월 출시)’을 선보였다. 개발 중인 ArF 건식 반도체 리소그래피 시스템 ‘FPA-6300AS6’ 또한 선보였다.

또한 캐논은 후공정 처리를 위해 12인치 웨이퍼(’25년 1월 출시 예정, Canon Machinery에서 제조)와 호환되는 새로운 다이 본더인 BESTEM-D610을 전시했다.

범용 IC용 D610 다이 본더는 기존 모델에 비해 접합 정밀도를 ±25μ로 향상시켰다. 시간당 채권 수(UPH)가 10% 증가했으며, 목표 칩 크기가 8mm 정사각형에서 최대 15mm 정사각형으로 확장됐다. 칩은 최대 50μm 두께까지 픽업할 수 있다.

▲ Canon Machinery BESTEM-D610

■ULVAC

▲ ULVAC 증착 시스템 ‘ENTRON-EXX’

ULVAC은 새로운 반도체용 다중 챔버 증착 시스템인 ‘ENTRON-EXX’에 대한 주문을 받기 시작했다. ENTRON-EXX는 고객의 공장 공간에 따라 장비를 효율적으로 배치하고, 공간당 생산성을 극대화하며, 이전 모델에 비해 데이터 수집 및 분석 기능을 향상시키고, 모듈을 빠르게 추가 또는 교체할 수 있도록 설계됐다.

■Hitachi High-Tech

Hitachi High-Tech는 9000 시리즈 및 9060 시리즈 도체 에칭 시스템, CV7300 고가속 CD-SEM 시스템 및 G&C(CS, CT, DI) 고해상도 FEB 길이 측정 시스템을 전시했다. ’24년 11월 27일에 발표된 9060 시리즈 DCR 에칭 시스템은 웨이퍼 냉각 메커니즘과 적외선 램프를 이용한 가열 및 냉각에 의한 등방성 가공 외에도 플라즈마 에칭 기술을 활용해 표면 반응을 고속, 고정밀도로 제어하는 등방성 처리를 실현한다. 그 결과, 미세한 3D 구조 가공에 필요한 원자 수준에서 패턴 개구부와 패턴 바닥의 형상을 제어하는 기술을 제공할 수 있게 됐다.

■SCREEN Semiconductor Solutions Co. Ltd.

▲ ‘200mm용 스크린 SS-3200’

SCREEN은 웨이퍼 세정 장비, 코팅 기계 및 현상액, 열처리 장비, 검사 및 측정 장비 등을 전시했다. 신제품으로 스크러버형 싱글 웨이퍼 세척 장비(스핀 스크러버)인 200mm 웨이퍼용 SS-3200의 새로운 라인업을 개발했으며, ’24년 12월에 출시될 예정이다.

이 시스템은 스핀 스크러버에 대한 SS-3200의 표준에서 높은 평가를 받은 웨이퍼 세척 기술, 챔버 설계, 이송 시스템 및 플랫폼을 200mm 장치로 계승하고 최적화한다. 이전 모델보다 3배 이상 많은 시간당 최대 500매의 높은 처리량을 자랑한다.

■Dai Japan Printing

Dai Japan Printing은 미세 가공 기술 및 정밀 코팅 기술과 같은 고유한 핵심 기술을 활용해, 차세대 반도체 패키지용 포토마스크 및 부품을 개발하고 있다. 후공정은 EUV 리소그래피와 호환되는 펠리클이 있는 실제 포토마스크를 전시했다.

또한, 나노임프린트 리소그래피를 위한 실제 마스터 템플릿과 복제 템플릿도 전시했으며, DNP LSI Design은 LSI 설계, 프로토타이핑, 양산 계약 서비스를 소개하고 샘플 칩을 전시했다.

■DISCO

■DISCO 330mm 정사각형 호환 DFD6370

DISCO는 새로운 DDS2030, 소형 칩용 칩 스플리터, 최대 330mm 정사각형 패키지 절단용 DFD6370 다이싱 톱, SiC용 ZHSC25 다이싱 블레이드 및 전자 부품용 Z25 다이싱 블레이드를 전시했다.

이 회사의 DFD6370은 최대 330mm 정사각형의 패키지 절단을 지원하며, 단일 프레임에 부착된 여러 스트립 기판(300×100mm 등)을 절단할 수 있다.

’16년에는 대형 다이싱 쏘(최대 DFD6310 720×610mm 호환)를 출시했지만, 이 크기를 개별화하면 다이싱 톱이 오래 사용돼 생산성에 문제가 있었다. 개별 분할용 DFD6370를 패널 크기에서 DFD6310 등으로 4분할 또는 6분할 한 후 사용하는 것으로, 생산성 향상을 기대할 수 있다. 또한, ’19년에 SEMI가 600mm 정사각형을 표준화한 것으로 4분할 후 300mm 정사각형에서 개별 단편화에 대한 수요가 증가한 것도 DFD6370 개발의 이유이기도 하다.

■OMRON

OMRON은 CT형 자동 X선 검사 시스템 VT-X 시리즈를 소개했다. VT-X 시리즈는 동사의 카메라, 컨트롤러, 서보 모터 및 기타 제품을 결합하여 고속, 고정밀 X-ray 검사 기술을 확립하고 고속 인라인 검사를 실현한다.

또한 독자적인 AI 기술을 활용해 검사를 위한 이미징 조건 설정을 자동으로 최적화해, 이전에는 숙련된 엔지니어만 할 수 있었던 검사 프로그램 생성을 자동화할 수 있다.

■Dai Japan Printing

Dai Japan Printing은 후공정 분야에서 기존의 수지 기판을 고효율로 대면적 대체할 수 있는 ‘유리 관통 전극(TGV) 유리 코어 기판’, 고속 정보 처리와 에너지 절약을 모두 실현할 수 있는 광학 도파관을 갖춘 ‘광전 공동 패키지 기판’, 고성능 필름, 열전도율이 높은 증기 챔버를 출시할 계획이다.

■Toray Industries

▲ 도레이 TRENG-PLP 코터

도레이는 그룹 회사와 공동으로 전시해 PFAS가 없는 이형 필름, 다이싱 테이프 및 폴리이미드 코팅제를 전시했으며, 극세사 닦음포와 고성능 수처리막도 전시했다. 또한, △3D프린터용 PPS 수지 △도레이텍텍스의 웨이퍼 연마 천 △도레이 정밀의 전자현미경용 부품 및 이송 지그 △도레이 엔지니어링의 웨이퍼 검사 장비 △도레이 연구소의 해석 기술 등을 소개한다.

10월23일에 발표된 화합물 반도체 고속 패키징 기술과 11월14일에 발표된 역삼투압(RO) 멤브레인도 패널에 전시됐다. 신제품으로는 PLP(panel-level package)용 고정밀 코팅 장치인 TRENG-PLP 코팅기가 ’24년 12월에 판매될 예정이다.

■Japan Electric Glass

Japan Electric Glass는 △저팽창에서 고팽창에 이르는 다양한 기판 유리 △절연, 코팅, 접착 및 밀폐 장치에 사용되는 분말 유리 △광통신, 의료, 감지 등 다양한 특성을 가진 유리를 전시했다. 이 회사는 매우 다재다능한 CO₂ 레이저로 천공할 수 있는 새로운 유형의 유리 코어 기판을 개발하기 시작했다.

▲ 이번에 출시된 하이브리드 본딩 장비. 정밀도 200nm@3시그마 장비가 출시가 됐고, 2025년에는 100nm@3 시그마 장비가 출시될 예정이다. 우리나라도 이에 대한 기술이 빠르게 진행이 돼야 한다는 점을 실감했다. 이 제품은 HBM 4 또는 5이상, 16-20 hi에 적용이 될 것이라 국내외 많은 관심을 갖는 분야이기도 하다.

▲ BESI社의 8800 Chameo Ultra Plus Chip-to-Wafer Hybrid Bonder가 출시가 됐다.

■하이브리드 본딩 분야 기술교류

▲ ASMPT社(左) 및 SUSS Microtec社와 미팅을 하고 기술교류를 했다.

하이브리드 본딩 분야는 현재 일본에서 관심이 많은 분야로 패키징 분야에 적용을 하고 있으며, 국내에서도 많은 연구가 진행되고 있다. 인하대 주승환 교수팀은 장비에 대한 기술 개발 연구를 수행하고 있으며 이번에 인하대 반도체 패키징 참관단과 함께 ASMPT社와 SUSS Microtec社를 방문해 기술적인 교류를 진행했고 추후 학교와의 협력 방안에 대해 많은 의견을 나누면서 교류했다.

하이브리드 본딩은 현재 대량생산(HVM) 중인데, 일본 Sony社는 CIS 카메라 촬상 소자를, AMD社의 경우는 TSMC社와 함께 지속적으로 하이브리드 본딩으로 제작한 GPU와 CPU를 출시하고 있다.

중국 YMTC(양쯔메모리)는 5세대 3D 낸드를 만드는 과정에서 첨단 패키징 기술로 불리는 하이브리드 본딩 공법을 다시 한 번 업그레이드해 양산에 적용하는 데 성공한 것으로 확인됐다. 전 세계적으로 하이브리드 본딩이 적용되는 시기에 한국은 HBM, 낸드 메모리 등에 아직 적용의 시기가 늦어지고 있다는 것이 안타까운 현실이다.

결론을 내리자면 현재 일본 내 반도체 산업의 분위기는 아주 좋은 상황이다. 대표적으로 대만의 TSMC가 구마모토에 지은 JASM 1공장이 12월 말 양산을 시작한다. 지난해 2월 공장 준공 이후 수율이 향상돼, 생산한 제품을 소니에 공급한다.

일본은 8개 대기업의 출자로 2022년 설립된 반도체 회사 라피더스를 통해 다시 반도체의 역사를 쓰려고 한다. 이를 뒷받침할 수 있도록 우수한 인재를 양성하려는 노력이 전시회 내내 비쳐지고 있었다.

또한 국내 업체보다는 중국 업체가 더 많이 전시해, 한국이 빠진 부분에 중국 업체가 들어오고 있다는 느낌을 받았다. 하이브리드 본딩 기술 등 신기술로 우리의 위치를 차지하는 것이 중요한 시기로 여겨진다. 대한민국 반도체 업계도 신기술로 반도체 강국의 자리를 지켜나가길 기대한다.