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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.
Há um equipamento que mede o grau de deformação de um wafer durante o processo e a uniformidade da sua superfície. A Wooptix, startup espanhola, fabricante deste equipamento de metrologia, acaba de chegar às fábricas de uma empresa de semicondutores coreana. A Wooptix instalou recentemente um sistema de investigação (Lab) numa empresa de semicondutores coreana e iniciou a validação técnica e a cooperação. O parceiro e o âmbito da cooperação não foram divulgados. O facto de a empresa ter recebido investimento da Samsung, da Intel e da Tokyo Electron (TEL) é um dado que chama a atenção.
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.
A metrologia de wafers é, na produção de semicondutores, como os olhos da fábrica. Durante o processo de empilhamento de circuitos, basta que o disco se deforme ligeiramente ou que a tensão se concentre numa zona para que os chips situados sobre essa área se tornem defeituosos. Até agora, este mercado era dominado de forma esmagadora pela norte-americana KLA, com uma quota de mercado que deixava pouco espaço à concorrência. Os equipamentos da KLA são apreciados pela estabilidade comprovada em linhas de produção em massa, pela capacidade de medir simultaneamente a face frontal e a face posterior, pela medição integrada que inclui também a espessura e pela integração com o controlo de processos da fábrica. Para as empresas coreanas, isto significava depender de um único fornecedor para a metrologia essencial. Por isso, o simples surgimento de outro fornecedor já é significativo.
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.
A tecnologia da Wooptix assenta num método designado «imagem de fase de frente de onda» (WFPI, na sigla inglesa). Ao analisar a forma como a frente de onda da luz se altera à superfície do wafer, permite medir, de uma só vez, a forma, a deformação, a nanotopografia e a tensão. O ponto central é a medição de todo o wafer com uma única captura. A empresa sublinha que o método é menos sensível às vibrações e que consegue também medir wafers em «fase intermédia» do processo, depois de já terem sido aplicados padrões ou camadas de óxido. A rapidez e a precisão são os trunfos que a empresa apresenta. Trata-se, porém, das características indicadas pela própria empresa e pela imprensa, e ainda não foram conhecidos resultados de comparações independentes, em ambiente de produção em massa, com a 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.
Por isso, é na embalagem avançada que esta tecnologia tem mais probabilidades de se destacar. Em produtos como a memória de largura de banda elevada (HBM), em que os chips são empilhados verticalmente, a qualidade é determinada pelos pequenos vazios que se formam entre as camadas (vazios, ou «voids»), pelo levantamento dos chips, pela planaridade dos chips e pelo grau de deformação do wafer após a ligação (bonding). A Wooptix considera que consegue detetar com precisão estes problemas. Também é utilizada na verificação do alinhamento entre camadas nos processos lógicos de ponta, mas, por enquanto, a sua utilidade é avaliada como maior na área da embalagem. Por esta razão, a Samsung Electronics, que tem negócios de foundry e de HBM, e a SK Hynix, líder no mercado de HBM, surgem como os parceiros prioritários.
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.
Vale a pena analisar quem ganha o quê com esta mudança. A primeira vantagem para as empresas coreanas de semicondutores é a possibilidade de contar com mais um fornecedor de metrologia. Para já, nada muda. O equipamento instalado é um sistema de investigação, e a adoção no processo de produção depende dos resultados da validação. A Wooptix instalou em junho o seu primeiro equipamento totalmente automatizado na sala limpa do instituto de investigação francês CEA-Leti e prevê, no próximo ano, iniciar o desenvolvimento conjunto com fabricantes globais de semicondutores, de modo a alargar o fornecimento a linhas de produção em massa. Um responsável da empresa afirmou que «a Coreia é um mercado muito importante para nós, porque tem a Samsung e a SK Hynix», e que a empresa «mantém em aberto novas possibilidades para a produção em volume (HVM)». Não foi divulgado quando é que a tecnologia chegará às linhas de produção em massa.