"반도체 회로가 점점 좁아지고, 물리적 구조가 3차원으로 진화하면서 각 공정마다 물리적인 변화나 결함(신호-잡음)을 구분하는 게 어려워지고 있다." KLA코퍼레이션 아마드 칸(Ahmad Khan) 글로벌 제품그룹 수석 부사장의 설명이다. 

특히 극자외선(EUV) 노광(리소그래피) 공정용 결함 검사는 이후 공정에서 반도체의 수율에 결정적인 역할을 한다. EUV 공정에서 구현하는 패턴이 워낙 미세해 그동안 검사 시스템 개발에도 난항을 겪어왔다. 

반도체 검사 장비 분야 1위 업체 KLA이 EUV용 결함 검사 시스템을 11일 발표했다. 광학 결함 검사 시스템 'D32'와 'D8', 전자빔 결함 리뷰 시스템 'eDR7380'이다. 

신규 시스템은 이 회사가 자랑하는 '패턴 웨이퍼 플랫폼'을 확대한 제품으로, 이전 버전보다 속도와 감도를 모두 향상시켰다. 특히 전자빔 리뷰 시스템은 결함과 결함 소스 사이의 핵심적인 연결을 찾아낼 수 있어 반도체 수율 향상에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.

D32·D8 광학 패턴 웨이퍼 결함 검사 시스템은 광대역 플라즈마 조명 기술과 센서 아키텍처, 반도체 칩 설계 정보를 통합해 결함 분류를 하고 감도, 처리량, 수율을 높이는 것을 돕는다. KLA 측은 과거 어느 첨단 시스템보다 빠르게 결함을 찾아내며, 수율 학습을 가속시키고, 더 포괄적인 인라인(inline) 모니터링을 가능하게 한다고 설명했다. 또 이 시스템은 다른 파장 대역을 이용해 EUV 리소그래피 품질 관리를 포함해 얕은 트렌치 분리(STI)에서 금속배선까지 모든 레이어(layer)에 대한 검사 애플리케이션을 포함했다. 

eDR7380 전자빔 웨이퍼 결함 리뷰 시스템은 테스트 한번으로 결함 파레토(Pareto) 분석을 해 빠르게 결함 원인을 찾을 수 있게 하는 장비다. 양산시 더 빠르게 공정 이상을 감지하며, 더 정확하고 실행가능한 데이터를 제공할 수 있다. 취약한 EUV 리소그래피 공정 레이어의 리뷰를 지원하고 특별한 연결방식으로 검사기와 연동해 결과 도출 시간을 단축한다. KLA 특화 애플리케이션에 광범위하게 적용 가능하고, 스마트 샘플링과 결함 데이터의 효율적인 교환을 통해 검사 감도를 개선한다.

아마드 칸 부사장은 “차세대 메모리와 로직 반도체 칩 제조에서 수익을 내기 위해서는 선례가 없는 공정 관리가 필요하다"며 "허용 가능한 물리적인 변동과 결함 (신호-잡음)을 구분해 내는 것은 엄청나게 어려운 문제가 되고 있다"고 말했다. 

D32, D8와 eDR7380 시스템은 이전 세대 D30, D7, eDR7xxx 시스템에서 업그레이드를 통해서도 이용이 가능하다. 이 시스템들은 팹(fab)의 투자 효율성을 높여 주기 위하여 향후 업그레이드 가능하게 설계됐다.