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웨이퍼 한 장이 공정 중에 얼마나 휘었는지, 표면이 얼마나 고른지를 재는 장비가 있다. 스페인 스타트업 우프틱스(Wooptix)가 만든 이 계측 장비가 이제 한국 반도체 기업의 공장 안으로 들어왔다. 우프틱스는 최근 국내 한 반도체 기업에 연구용(Lab) 시스템을 설치해 기술 검증과 협력을 시작했다. 협력 기업과 범위는 공개되지 않았다. 삼성을 비롯해 인텔, 도쿄일렉트론(TEL) 등이 투자한 회사라는 점이 눈길을 끈다.
Esiste uno strumento che misura quanto un wafer si incurva durante la lavorazione e quanto è uniforme la sua superficie. La startup spagnola Wooptix (Wooptix) ha portato questa apparecchiatura di metrologia all'interno di uno stabilimento di un'azienda di semiconduttori coreana. Wooptix ha recentemente installato presso un'azienda di semiconduttori coreana un sistema di ricerca (Lab) e avviato la validazione tecnica e la collaborazione. Partner e perimetro della collaborazione non sono stati resi noti. Attira l'attenzione il fatto che tra gli investitori figurino Samsung, Intel e Tokyo Electron (TEL).
웨이퍼 계측은 반도체 생산의 눈과 같다. 회로를 겹겹이 쌓는 공정 중에 원판이 조금이라도 휘거나 응력이 쏠리면, 그 위의 칩들이 불량이 되기 쉽다. 그동안 이 시장은 미국 KLA가 압도적인 점유율로 독주해 왔다. KLA 장비는 양산 라인에서 오래 검증된 안정성, 앞면과 뒷면을 동시에 재는 능력, 두께 정보까지 담는 종합 계측, 공장 공정 제어와의 연계에서 강점을 갖는다. 국내 기업 입장에서는 핵심 계측을 KLA 한 곳에 기대는 구조였다. 그래서 다른 공급처가 등장하는 것 자체가 의미를 갖는다.
La metrologia dei wafer è l'occhio della produzione di semiconduttori. Durante il processo di sovrapposizione dei circuiti, se il disco si incurva anche di poco o se lo stress si concentra in un punto, i chip che si trovano sopra rischiano di diventare difettosi. Finora questo mercato è stato dominato da KLA, statunitense, con una quota schiacciante. KLA gode di vantaggi in termini di stabilità collaudata nelle linee di produzione di massa, capacità di misurare contemporaneamente fronte e retro, metrologia integrata che include anche le informazioni sullo spessore e collegamento con il controllo dei processi in fabbrica. Per le aziende coreane, questo significava affidare la metrologia essenziale a un unico fornitore. Per questo l'arrivo di un altro fornitore ha di per sé un significato.
우프틱스의 기술은 '파면 위상 이미징(WFPI)'이라는 방식이다. 빛의 파면이 웨이퍼 표면에서 어떻게 변하는지를 읽어, 형상과 휨, 나노토포그래피, 스트레스를 한 번에 잰다. 핵심은 단일 샷으로 웨이퍼 전체를 측정한다는 점이다. 진동에 덜 민감하고, 패턴이나 산화막이 이미 올라간 '중반 공정' 이후의 웨이퍼에서도 측정할 수 있다고 회사는 강조한다. 빠른 속도와 정밀도가 이 회사가 내세우는 강점이다. 다만 이는 회사와 보도가 전하는 특성이며, 독립 기관이 양산 환경에서 KLA와 나란히 비교한 결과는 아직 확인되지 않았다.
La tecnologia di Wooptix si basa sul metodo denominato «imaging a fase del fronte d'onda (WFPI)». Analizzando il modo in cui il fronte d'onda della luce si modifica sulla superficie del wafer, misura contemporaneamente forma, incurvamento, nanotopografia e stress. Il punto chiave è che misura l'intero wafer con un singolo scatto. Secondo l'azienda, il sistema è meno sensibile alle vibrazioni e può effettuare misurazioni anche sui wafer nella «fase intermedia» del processo, quando sono già presenti pattern o film di ossido. Velocità e precisione sono i punti di forza che l'azienda rivendica. Si tratta però delle caratteristiche dichiarate dall'azienda e riportate dalla stampa: non risulta ancora alcun confronto indipendente, condotto in un ambiente di produzione di massa, con KLA.
그래서 이 기술이 가장 빛날 곳은 첨단 패키징이다. 고대역폭메모리(HBM)처럼 칩을 수직으로 쌓아 올리는 제품에서는 층 사이에 생기는 미세한 빈 공간(보이드), 칩이 들뜨는 현상, 칩의 평탄도, 본딩 후 웨이퍼가 휘는 정도가 수율을 가른다. 우프틱스는 이런 문제를 정밀하게 잡아낼 수 있다고 본다. 선단 로직 공정에서도 층간 정렬 확인에 쓰이지만, 현재로서는 패키징 쪽 활용도가 더 높다는 평가다. 이 때문에 파운드리와 HBM 사업을 함께 하는 삼성전자, HBM 시장을 이끄는 SK하이닉스가 우선 협력 대상으로 꼽힌다.
Per questo motivo, la tecnologia potrebbe dare il meglio di sé nel packaging avanzato. Nei prodotti come la memoria ad alta larghezza di banda (HBM), in cui i chip vengono impilati verticalmente, a determinare la resa sono i vuoti microscopici tra gli strati (void), il sollevamento dei chip, la planarità dei chip e il grado di incurvamento del wafer dopo il bonding. Wooptix ritiene di poter individuare con precisione questi problemi. Anche nella logica avanzata la sua tecnologia serve a verificare l'allineamento tra gli strati, ma secondo le valutazioni attuali la sua utilità è maggiore nel packaging. Per questo Samsung Electronics, che opera sia nella fonderia sia nella HBM, e SK hynix, leader del mercato HBM, sono indicate come i primi partner potenziali.
이 변화가 실제로 누구에게 무엇을 주는지 따져 보자. 국내 반도체 기업이 가장 먼저 얻는 것은 계측 공급처가 하나 더 생긴다는 선택지다. 당장 바뀌는 것은 없다. 설치된 것은 연구용 시스템이고, 본 공정 도입 여부는 검증 결과에 달려 있다. 우프틱스는 지난 6월 프랑스 연구기관 CEA-레티(Leti)의 클린룸에 첫 완전 자동화 장비를 설치했고, 내년에는 글로벌 반도체 제조사들과 공동 개발에 착수해 양산 라인으로 공급을 넓힐 계획이다. 회사 관계자는 “한국은 삼성, SK하이닉스가 있으므로 우리에게 매우 중요한 시장”이라며 “대량 생산(HVM)을 위한 새로운 가능성을 열어두고 있다”고 말했다. 양산 라인에 들어가는 시점은 아직 공개되지 않았다.
Vediamo chi ottiene concretamente qualcosa da questo cambiamento. Il primo vantaggio per le aziende coreane di semiconduttori è la possibilità di avere un fornitore di metrologia in più. Per ora non cambia nulla di concreto: è stato installato un sistema di ricerca, e l'adozione in produzione dipende dai risultati della validazione. Wooptix ha installato il primo sistema completamente automatizzato lo scorso giugno presso la camera bianca del centro di ricerca francese CEA-Leti, e l'anno prossimo prevede di avviare lo sviluppo congiunto con produttori di semiconduttori globali, per estendere la fornitura alle linee di produzione. Un referente dell'azienda ha dichiarato: «La Corea, con Samsung e SK hynix, è un mercato molto importante per noi», aggiungendo: «Stiamo tenendo aperte nuove possibilità per la produzione di volume (HVM)». Il momento in cui il sistema entrerà in una linea di produzione non è ancora stato reso noto.