최적의 합금을 이용한 반도체 수율 향상

최적의 재질로 반도체 제조 수율 향상하기

스웨즈락 반도체 시장 매니저 Masroor Malik, 총괄 리드 금속공학 엔지니어 Shelly Tang

경쟁이 치열한 반도체 업계에서 빠른 혁신은 필수입니다. 현대 사회는 점점 더 강력해지는 칩의 개발에 의존하며, 보다 작고 작은 트랜지스터를 사용하여 높은 수준의 처리 능력을 생성합니다. 칩 하나에 들어가는 트랜지스터의 수가 2년마다 두 배로 늘어난다는 무어의 법칙은 1970년대부터 적용되어 왔으며, 오늘날 트랜지스터 개발에 계속 영향을 미치고 있습니다.

물론 제조업체는 이러한 혁신 요구와 생산 생산량과 수익성을 모두 극대화할 수 있는 자체 능력 사이에서 균형을 맞춰야 합니다. 방법이 무엇일까요? McKinsey & Company¹ 의 최신 보고에 따르면 인건비 절감, 자재 소비 축소, 전 세계 배송 비용 절감 등의 흔한 전략 몇 가지는 단기적으로 효과가 있음이 증명되었으나, 장기 수익 창출의 증거는 될 수 없었습니다.

그 대신, 반도체 제조업자가 더 효율적으로 비용을 관리하고 높은 수익성을 유지하는 방법은 종단 간 수율을 향상하는 것입니다. “오랫동안 수율 최적화는 목표를 달성하는 데 가장 중요하지만 어려운 요소 중 하나로 여겨져 왔습니다. 즉 반도체 운영 부문과 관련된 경쟁력 있는 장점이라고 할 수 있습니다.”라고 McKinsey는 말했습니다.

반도체 업계를 위한 스웨즈락 솔루션 자세히 보기

종단 간 수율은 여러 가지 방법으로 향상할 수 있지만, 때때로 간과되는 반도체 제조 공정의 한 분야, 즉 반응성 할로겐 가스를 저장소에서 증착 챔버로 운반하는 중요한 유체 시스템과 부품에서는 상당한 잠재력이 있습니다. 처리 환경 요구 조건이 더욱 까다로워지고, 반응물 가스는 더 가볍고 민감해지고 있으므로, 이 시스템에는 반드시 높은 수준의 퍼포먼스가 필요합니다. 그리고 그 대부분은 어떤 재질로 만들어졌는지에 달려 있습니다.

오늘날의 반도체 칩 생산 환경에서, 낮은 등급의 스테인리스강은 종종 필요한 수준의 성능을 수행하지 못합니다. 이제 좋은 품질의 재질로 만들어진 유체 시스템 부품이 어떻게 높은 종단 간 수율에 이바지하는지, 그리고 스테인리스강을 고를 때 반도체 제조업자가 고려해야 할 것은 무엇인지 알아봅시다.

수율 잠재력에 유체 시스템이 주는 영향

수율에 영향을 주는 유체와 가스 시스템은 주로 두 가지 핵심 요인인 오염과 부식에 따라 좌우됩니다.

먼저, 처리 트랜지스터가 계속 작아짐에 따라, 오염에 강한 성질은 극도로 깨끗한 생산 환경을 위해 더욱 중요해졌습니다. 심지어 너무 작아서 현미경으로 보아야 하는 크기의 외부 입자는 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 올바른 유체 시스템 부품을 이용하면 칩 제조 과정에 진입할 때부터 오염도가 적으며, 따라서 생산 진행 중 사용 가능한 칩의 양을 늘릴 수 있습니다.

두 번째로, 반도체 제조 공정이 점점 높은 가동 온도를 요구하는 강력한 공정 가스를 사용하고 있으므로, 부식의 가능성도 커지고 있습니다. 이러한 시스템은 부식된 밸브, 고정 장치 또는 튜브를 교체하는 데 걸리는 다운타임으로 인해 생산이 중단되고 결국 전반적인 수율이 극도로 낮아집니다. 내식성이 높으면 제조업자는 이러한 다운타임을 예방할 수 있습니다. 안전 또한 중요한 고려 사항입니다. 제대로 작동하지 않는 시스템 부품 때문에 잠재적으로 위험한 누설이 생길 수 있습니다.

전략적인 재질 선정으로 높은 성능 달성하기.

고성능 합금과 잔여물 함량의 균형이 최적으로 배합된 스테인리스강 형성은 반도체 생산 환경에 매우 중요합니다.

예를 들어 스테인리스강 제형에서 크롬, 니켈, 몰리브덴의 함유량이 많아지는 경우, 민감한 시스템 매질과 접촉하면서 자재의 강도와 부식을 견디는 능력 모두 높아집니다. 특정 잔여물은 제형에 남아 있어야만 합니다. 예를 들어, 황의 특정 비율은 최종용도 부품 표면의 마감과 용접성을 확인하기 위해서 필요합니다. 균형을 맞추기 위해 성능 요건을 조합하는 것은 어려운 일입니다. 또한, 제조업자에게는 금속공학과 재료 과학에 대한 많은 경험과 지식이 요구됩니다.

스웨즈락과 함께 재료 과학에 대한 지식을 쌓읍시다

반도체 생산에서 청결도와 순도는 매우 중요합니다. 청결도는 아르곤 산소 탈탄(AOD), 진공 유도 용해(VIM), 진공 아크 재용해(VAR)와 같은 처리 과정으로 불순물을 최소화한 스테인리스강과 순도가 높은 자재를 사용하여 높일 수 있습니다. 엄격한 품질 관리와 테스트 역시 제조업자에 의해 구현되어야 합니다. 초음파탐상실험, 와전류탐상실험 등은 순도를 떨어트리는 매우 작은 내부 혹은 외부의 불완전성을 감지할 수 있습니다. 기계 처리 후의 전해 연마와 패시베이션과 같은 과정은 부품의 청결도를 훨씬 향상시킵니다.

오염도를 줄이고, 내식성은 높이며, 종단 간 생산 수율을 높이기 위해서, 반도체 제조업자는 응용 분야의 중요성을 이해하고 최선의 기능과 자재 제조에 대한 솔루션을 제공하는 증명된 유체 시스템 부품 공급업체를 물색해야 합니다.

이상적인 공급업체의 조건

• 자재 과학과 반도체 제조의 어려움에 대해 철저히 이해하고 있음
• 증명된 공급업체로부터 가장 좋은 품질의 스테인리스강을 조달받음
• 엄격하게 규정한 물질 화학과 공정 기준을 지킴
• 모든 스테인리스강 자재를 엄격하고 철저하게 실험함
• 제조 공정 전체에서 자재를 엄격하게 관리하는 것을 유지함
• 모든 스테인리스강 자재의 배송 과정을 원자재 상태에서부터 100% 추적함

이러한 각각의 요소들을 보여주는 공급업체를 찾는 것은 경쟁이 치열한 이 세계에서 높은 생산량을 달성하고자 하는 반도체 제조업자에게는 노력할 가치가 있는 일입니다. 적절한 자재 선택과 제품 디자인을 통하여 오염과 부식을 최소화하는 고성능 제품을 제공하는 공급업체를 찾는 것은 상당한 투자자본수익률 잠재력을 가지는 것과 마찬가지입니다.

최적화된 유체 시스템이 어떻게 장기 수익 창출에 도움이 되는지 더 알고 싶으십니까? 스웨즈락은 수십 년간 고성능 부품을 반도체 업체에 제공해 온 경험이 있습니다. 오늘 저희 팀에게 문의하시고 수익 창출 방법을 발견하세요.

스웨즈락 판매 및 서비스 센터에 문의하기

¹ “Taking the next leap forward in semiconductor yield improvement,” McKinsey & Company, 2018년 5월 2일.

Masroor Malik는 스웨즈락 회사의 반도체 시장 매니저입니다. 22세에 그는 본 회사에서 반도체 시장 전역에 걸쳐 고객들을 돕는 중요한 기술적 경험을 하였습니다. 그는 네브라스카-링컨 대학교, 케이스 웨스턴 리저브 대학교의 웨더헤드 경영학교에서 학위를 취득하였습니다.

Shelly Tang은 스웨즈락 회사의 총괄 리드 금속공학 엔지니어입니다. Shelly는 이 역할로 거의 20년 동안 중요한 유체 시스템 분야에서 재료 과학 분야에서 상당한 경험을 쌓았습니다. 그녀는 펜실베이니아 주립대학교에서 재료 과학 및 공학 박사 학위를 취득하였습니다.