'1조분의 1' 반도체 오염 검출도 '초격차'

머니투데이

중기협력팀 이유미 기자

무어의 법칙. '반도체 성능은 2년마다 2배 향상된다'는 걸 예견한 말이다. 인류는 반도체를 더 세밀하고 빠르게 만드는 데 도전해 왔다. 삼성은 올해 초 7㎚ 공정 칩 양산에 성공했다. 1㎚는 1m를 10억으로 나눈 단위다. 머리카락 하나를 1만 가닥으로 나눈 정도다. 2020년부터는 7㎚보다 성능을 35% 높인 3㎚ 개발에 들어간다.

이렇게 되면 반도체 회로 선폭이 더 좁아진다. 가뜩이나 복잡한 공정이 더 까다로워지는 것이다. 세밀해진 만큼 오염에 더 취약할 수밖에 없다. 하지만 '수율'은 놓칠 수 없는 핵심 가치다. 실제 공정 중 수율 손실의 10~30%가 '눈에 보이지 않을 정도의 미량한 오염'으로 일어난다. '초미세 공정'에서는 '초미량 검출' 기술도 뒤따라야 한다.

하지만 말만큼 간단한 일은 아니다. 반도체는 웨이퍼 제작 후 산화·포토·식각·금속 배선 등의 공정 과정을 600번 이상 반복하는데, 공정을 중간에 멈출 수 없다. 이 과정에서는 웨이퍼 오염 때문에 불량이 발생하고 있는지를 알 수 없다는 얘기다. 이 때문에 뒤늦게 샘플 분석에 나서기도 한다.

반도체 장비 업체 엔비스아나(대표 김영남)는 반도체 공정 '사후 약방문'을 막을 수 있는 솔루션을 개발했다. 2015년 세계 최초로 웨이퍼 표면의 '금속성 오염'을 실시간 모니터링할 수 있는 장비 'M-SPEC'을 개발했다.

이 장비가 차세대 반도체 산업의 '히든 챔피언'으로 평가받는 데는 여러 이유가 있다. 기존 '사후' 오염 평가 방식을 '실시간'으로 전환해서다. 검사 소요 시간 또한 대폭 줄였다. 24시간에서 최대 1주일 걸리던 것을 단 20분으로 단축한 것이다. 검출 수준도 1PPT까지 끌어올렸다. 이는 업계 최초다. 1PTT는 '1조분의 1'이다. 세계에서 가장 민감한 실시간 측정 기술이라는 게 업체 측 설명이다. 메모리 반도체 세계 1위와 2위를 각각 차지하는 삼성전자와 SK하이닉스 등도 이 제품을 쓰고 있다.

엔비스아나 관계자는 "국내 반도체 산업의 미세 공정화와 생산 수율 향상에 기여할 수 있는 장비"라면서 "오는 2020년 금속성 오염 외 유기성·이온성 오염을 검출할 수 있는 신제품도 출시할 계획"이라고 했다.