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AMEC, 반도체 제조의 모든 식각 공정의 해결사

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오늘날 IC 제조에서는 새로운 소재의 도입, 트랜지스터 구조의 변화 뿐 아니라 이중 및 사중 패터닝 공정 등 지속적인 기술 진보로 인해 칩 사이즈의 소형화가 진행되고 있다. 이와 같은 반도체 제조 환경에서 식각 공정에 가장 필요로 하는 요구사항에는 넓은 공정 윈도우와 웨이퍼 전반에 걸친 높은 균일성, 재현성 그리고 공정 제어 능력 등이 있다.

Advanced Micro-Fabrication Equipment (AMEC; www.amec-inc.com)는 반도체 제조라인에 필요한 식각 공정 기술을 제공하는 중국 기업이다. 상하이에 본사를 둔 AEMC는 유전체와 TSV 식각 장비 전문 업체로서 중국 로컬의 파운드리뿐 아니라 대만 및 한국의 파운드리 업체, 종합 반도체 회사들을 상대로 비즈니스를 일궈내고 있다.
최소 7nm 공정 노드에서의 칩 양산을 위한 설비를 공습하는 이 회사는 아시아 전역 40개 첨단 반도체 공장에 800여 챔버에 달하는 공정 제품을 설치해왔다. 유럽에서도 브랜드 파워를 높이고 있는 이 회사는 특히 MEMS 설비를 유럽의 주요 종합 반도체 회사들에게 공급하고 있다. 이렇듯 왕성한 기술력을 바탕으로 최근에는MOCVD 시스템의 반도제 조명용 장비 시장으로까지 사업 영역을 확대하기 시작했다.
미국 실리콘 밸리 및 세계 유수의 반도체 장비 업체에서 에칭 분야의 공정 개발에 참여했던 인원들로 구성된 이 회사는 세계 최고 메모리 반도체 생산국인 한국에서 Flash Memory 뿐 아니라 DRAM 분야로까지 사업 영역을 넓혀왔다.
특히 한국에서의 비즈니스 성과를 토대로 대만, 일본 및 미국의 주요 소자 업체들에게 기술 우위성을 인정받은 이 회사는 20nm 이하 급 반도체 제조에서 많은 군소반도체 장비 업체들이 기술력 한계로 시장에서 퇴출되던 것과는 달리 고객들과 공동으로 DRAM 및 3D NAND 공정 개발을 성공적으로 해오고 있기도 하다.
사실 반도체 제조 업계의 선두 고객들은 단순히 새로운 설비를 찾는 것이 아니라 복잡한 제조 난관을 이겨낼 해결책을 원하기 때문에 진보된 기술과 관련 전문 지식을 융합한 긴밀한 협력관계를 필요로 한다. 이러한 점을 십분 활용해 AMEC은 고질적인 공정 문제 해결에서 한 발짝 더 나아가 현지의 자체 연구 개발팀을 활용해 고객사와 함께 플래시 메모리 개발에 기여한 바 있다.
이 회사의 주력 제품인 Primo SSC AD-RIE는 첨단 식각 공정의 까다로운 요구사항들을 만족시킬 뿐 아니라 고생산성, 탁월한 공정 능력, 차세대 공정으로의 확장성까지 갖추고 있다. 최대 6챔버까지 장착이 가능하며 우수한 공정 제어능력을 갖도록 설계 된 각각의 챔버는 높은 펌핑 능력, multi-zone 가스 분사, RF 펄싱, multi-zone ESC 온도 제어 등의 기능 챔버간 공정 재현성을 확보함으로써 반도체 제조 라인에서의 생산성을 확대해준다.
이 회사는 공급망의 효율성을 높여 유지 비용을 낮추도록 실시간 자체 국제 공급망 체인을 강화하기 위해 SAP?HANA(R) 플랫폼을 운영 중이다. 이 플랫폼은 의사소통 장애물을 제거함으로써 정보 공유를 크게 개선하고 실시간 작업 흐름 조정을 촉진한다.
이를 활용해 AMEC은 제품 시설 전반에 걸쳐 데이터 수집을 동기화 및 가속화함으로써 품질 관리와 진척 상황을 효율적으로 추적, 관리하는 시스템을 가동 중이다. 그 결과 AMEC의 기존 ERP 시스템에 비해 비용을 상당히 절감할 뿐 아니라 효율성을 높이면서도 전반적인 품질 경영과 관리 프로세스를 최적화하고 있다.
공급망 효율성 최적화를 핵심적인 사업 요소로 삼아온 이 회사는 작년에 2017 SAP?HANA(R) Innovation Award의 고객 트랙 '디지털 개척자' 부문에서 수상을 받기도 했다. 획기적인 혁신을 단행함으로써 새로운 사업 모델과 기회를 창출한 기업에게 수여된 이 상에는 전 세계 150개가 넘는 업체가 경합을 펼쳤었다.
한편 이 회사가 최근에 공개한 Primo nanova 시스템은 메모리와 로직 IC의 전공정의 양산을 위한 유도 결합 플라스마(inductively coupled plasma, ICP) 식각기다. 이 시스템은 혁신적인 ICP 코일 기술과 차별화된 기능을 결합해 고객이 필요로 하는 CD(critical dimension) 균일성과 제어 능력을 강점으로 꼽는다.
이 시스템의 특징은 초고속 펌핑 속도를 지원하는 대칭형 챔버 구조, 파티클 생성을 절감시키는 저용량성 결합 코일 설계, 다구역 온도제어가 가능한ESC(electrostatic chuck) 등이 있다. 이 시스템은 이들 기능 외에 다른 차별화된 기능을 바탕으로 5nm 이하의 미세 식각 공정에서 우수한 성능을 제공하며 경쟁사 대비 탁월한 가격 경쟁력을 자랑한다.
AMEC은 글로벌 고객들로부터 nanova 시스템 주문을 받아 이미 제품을 선적한 상태인데 첫 설비는 이미 생산에 들어가 매우 안정적인 수율을 보이고 있다. 지속적으로 다양한 공정의 웨이퍼에 이 설비를 설치, 가동 중인 AMEC은 기존의 산화물 에칭 설비, TSV 에쳐에 이어 유도 결합 플라즈마 분야에서 까지 포트폴리오를 탄탄히 함으로써 종합 에치 설비 업체로서의 입지를 더욱 굳히고 있다.
AMEC의 부사장인 톰 니 (Tom Ni)는?nanova 시스템이 혁신적인 설계 기술과 우수한 공정 유연성을 바탕으로 고난이도의 최첨단 제품을 생산하는 고객사들의 까다로운 요구사항을 만족시킨다며 "경쟁 우위의 생산성과 우수한 온-웨이퍼 성능을 기반으로 한 이 장비들이 STI, 폴리-게이트, 스페이서, 마스크 에칭 및 에치백 같은 다양한 반도체 식각 공정을 처리할 수 있을 뿐 아니라 ICP에 기반을 둔 기술로서 높은 종횡비(aspect ratio)의 구조, 정밀한 profile 제어가 필요한 미세 패턴의 에칭을 가능케 한다고 장점을 설명했다.
컴팩트한 풋프린트로 팹 공간 활용을 극대화 해주는 이 시스템은 소모품 사용을 줄이는 혁신적인 설계로 인해 가격 경쟁력을 갖춘 솔루션이기도 한데 두 개의 로드 락 스트리퍼(load lock stripper) 기능을 갖춘 6개 챔버로 구성된 이 설비는 생산 수율 향상 뿐 아니라 처리 물량 증대에도 기여하는 바가 큰 것으로 알려졌다.