램리서치, 업계 최초 '솔리드 형태' 플라즈마 기술로 식각 장비 승부수

신규 플라즈마 소스 기술로 고성능 식각…차세대 D램·파운드리 겨냥

램리서치가 업계 최초로 솔리드(Solid) 형태의 플라즈마 소스를 활용한 식각 장비로 차세대 반도체 시장을 공략한다.

기존 대비 식각의 정밀성과 생산 효율성을 모두 높인 것이 특징으로, 수직 구조의 차세대 D램과 2나노미터(nm) 이하의 초미세 파운드리 분야에 적용될 것으로 기대된다. 실제로 해당 장비는 주요 고객사의 양산 및 R&D(연구개발) 라인에 이미 도입되기 시작한 것으로 알려졌다.

5일 램리서치는 서울 강남에서 기자간담회를 열고 회사의 최신형 식각 장비인 '아카라(Akara)'의 기술력 및 시장 전략에 대해 소개했다.

조상준 램리서치코리아 기술 담당 부사장(사진=램리서치코리아)

혁신 기술로 이온 반응 속도 100배 향상…종횡비 최고 수준 구현

아카라는 램리서치의 최신형 컨덕터 식각 장비다. 식각이란 반도체 회로가 새겨진 웨이퍼 상에서 특정 물질을 제거하는 공정이다. D램·낸드 등 메모리반도체는 물론, 시스템반도체 분야에서도 필수적으로 쓰인다.

아카라는 기존 램리서치의 식각 공정에서 한층 진보된 기술을 대거 탑재했다. 크게 ▲다이렉트드라이브(DirectDrive) ▲템포(TEMPO) ▲스냅(SNAP) 세 가지로 나눌 수 있다. 이를 통해 식각의 정밀성과 생산 효율성을 극대화할 수 있다는 게 램리서치의 설명이다.

다이렉트드라이브는 식각 업계 최초로 솔리드 스테이트 릴레이(전자 스위치 장치)를 활용해 플라즈마(식각을 위한 이온화된 물질)를 제어하는 기술이다. 기존 기계식 플라즈마 소스 대비 반응 속도가 100배 빨라, 보다 정밀한 식각을 가능하게 한다.

템포는 고성능 플라즈마 펄싱(플라즈마를 껐다 켜며 강도를 조절하는 기술)을 뜻한다. 웨이퍼의 손상을 최소화하고 균일한 식각 품질을 확보할 수 있는 기술이다. 스냅은 플라즈마에 존재하는 이온 에너지를 제어하는 시스템으로, 원자 단위의 식각 성능을 구현한다.

아카라에 적용된 다이렉트드라이브 기술. 플라즈마 응답 속도가 기존 기술 대비 빨라, 식각의 성능을 높일 수 있다(사진=램리서치코리아)

조상준 램리서치코리아 부사장은 "아카라는 고성능 플라즈마 기술을 기반으로 현존하는 최고 식각 성능인 200대 1의 종횡비를 구현한다"며 "단순히 200대 1의 종횡비를 구현하는 기술은 타사에도 있으나, 웨이퍼 손상 없이 효율적인 식각을 구현하는 기술은 아카라가 보유한 장점"이라고 설명했다. 종횡비는 패턴의 높이(깊이)와 너비의 비율로, 수치가 높을수록 식각 능력이 뛰어나다고 볼 수 있다.

VCT·3D D램, 초미세 파운드리 공정 목표…"이미 양산 적용"

램리서치는 아카라를 통해 차세대 반도체 시장을 공략할 계획이다. 현재 주요 고객사의 차세대 D램, GAA(게이트-올-어라운드) 파운드리 공정 등에 채택돼, R&D 및 양산 라인에 도입되고 있는 것으로 알려졌다.

D램의 경우 차세대 제품인 7세대 10나노급(1d) D램은 물론, VCT(수직 채널 트랜지스터) 등 새로운 셀 구조의 D램에도 아카라가 적용될 것으로 기대된다. 

차세대 메모리·시스템반도체에서 아카라 장비를 통한 식각 예시(사진=램리서치코리아)

VCT는 기존 수평으로 배치하던 트랜지스터를 수직으로 배치해, 데이터를 저장하는 셀 크기를 획기적으로 줄일 수 있다. 나아가 셀 자체를 수직으로 쌓는 3D D램에서도 수요가 예상된다. 두 기술 모두 정밀하고 깊은 식각 기술을 필요로 하기 때문이다.

박준홍 램리서치코리아 대표는 "기존 평면 D램에서도 아카라가 활용될 수 있는 공정이 있고, 차세대 D램에서도 모두 수요가 있을 것"이라며 "시스템반도체는 2나노부터 1.4나노, 1나노급의 공정도 모두 아카라가 충분히 대응할 수 있다"고 강조했다.

GAA는 반도체를 구성하는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개면을 모두 감싸는 기술이다. 기존 3개면을 감싸는 핀펫(FinFET) 구조 대비 데이터 처리 속도, 전력 효율성 등을 높일 수 있어 TSMC와 삼성전자 등 주요 파운드리 기업들이 초미세 공정에 도입한 바 있다.