프로세스 제어

반도체 제조에서 웨이퍼 품질과 수율을 모니터링하고 제어하기 위해 사용되는 검사 및 계측 단계입니다.

반도체 제조에서 공정 제어(process-control)는 웨이퍼의 물리적 결함을 검출하는 검사(inspection)와 물리적 치수, 막 두께 및 전기적 특성을 측정하는 계측(metrology)을 결합하여 칩 제조 공정을 모니터링하고 관리하는 것을 의미합니다. 현대의 마이크로칩은 한 자릿수 나노미터 단위로 측정되는 피처를 갖기 때문에, 원자 규모의 변동만으로도 실리콘 한 배치 전체가 쓸모없어질 수 있습니다. 공정 제어 시스템은 리소그래피, 에칭, 증착 및 기타 장비가 엄격한 물리적 허용 오차 내에서 작동하도록 유지하는 데 필요한 실시간 피드백 루프를 제공합니다. 투자자들은 공정 제어를 웨이퍼 팹 장비(WFE) 시장의 고도로 전문화된 고마진 하위 부문으로 분석합니다. 이 기술은 첨단 광학, 전자빔 및 딥러닝 알고리즘에 의존하여 미세한 이상을 고속으로 식별하기 때문에 진입 장벽이 매우 높습니다. 소수의 지배적 사업자가 시장을 통제하고 있어 막대한 가격 결정력, 전환 비용이 높은 고객 관계, 그리고 주기적 침체기에도 지속되는 회복력 있는 서비스 매출을 확보하고 있습니다. 반도체 장비 기업을 평가할 때, 상승하는 공정 제어 집약도(전체 WFE에서 공정 제어 지출이 차지하는 비중)는 일반적으로 칩 제조업체가 더 복잡하고 더 작은 노드(예: 3nm 이하)로 전환하거나 GAA(Gate-All-Around) 트랜지스터와 같은 새로운 아키텍처를 채택하고 있음을 시사합니다. 반대로 이 집약도가 하락하면 수율이 안정화되면서 모니터링 단계가 줄어들어 제조 공정이 성숙했음을 나타낼 수 있습니다.

월 100,000장의 웨이퍼를 처리하는 반도체 파운드리는 초기에 90%의 수율을 보여 결함으로 인해 10,000장의 웨이퍼가 폐기됩니다. 고급 공정 제어 계측 장비에 투자함으로써 이 파운드리는 리소그래피 드리프트를 조기에 식별하고 수율을 95%로 높입니다. 결함 웨이퍼 수는 5,000장으로 감소하며, 이는 파운드리가 월 5,000장 웨이퍼당 $2,000의 제조 원가 = $10,000,000의 낭비를 절감하는 효과를 냅니다.