스토캐스틱(stochastic) 기반 분석·제어를 선도하는 차세대 반도체 산업 주자 프랙틸리아가 FAME™(Fractilia Automated Measurement Environment, 프랙틸리아 자동화 측정 환경) 포트폴리오에 최신 제품 ‘FAME 300’을 추가한다고 22일 밝혔다.
대량 제조(high-volume manufacturing, 이하 HVM) 팹 환경에서의 사용을 위해 특별히 설계된 FAME 300은 첨단 노드 공정에서 패터닝 오류의 주된 원인인 스토캐스틱 효과를 실시간 측정·감지·모니터링 할 수 있다. FAME 300을 사용하면 팹에서 스토캐스틱 변이로 인해 발생하는 잠재적 공정 문제를 단 몇 분만에 파악할 수 있어 신속한 수정 조치를 통해 패터닝 공정에 대한 제어 개선과 수율 최적화가 가능하다.
FAME 300은 프랙틸리아의 FILM™(Fractilia Inverse Linescan Model) 특허 기술을 활용한다. 이 기술은 CD(Critical Dimension, 임계 선폭) 측정뿐 아니라 거칠기를 포함한 다양한 스토캐스틱 효과를 고도로 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는 유일한 팹 솔루션이다. 프랙틸리아의 제품은 반도체 제조사, 장비 회사, 반도체 원재료 공급사의 연구 개발 및 공정 개발 환경에서 이미 검증됐다. 프랙틸리아 제품을 사용해 수행된 모든 측정은 연구개발 단계에서 HVM 단계로 이전될 수 있으며 완전 자동화가 가능하다.
크리스 맥(Chris Mack) 프랙틸리아 CTO(최고기술책임자)는 “반도체 업계가 지속적인 미세화를 통해 무어의 법칙을 계속 유지해 나가고자 함에 따라 업계 선도적인 팹들은 갈수록 악화할 뿐인 스토캐스틱 변동이 크게 늘어나는 것을 경험하고 있다. 신규 팹 공정이 우수한 수율을 나타낼 수 있도록 제어하기 위해서는 스토캐스틱에 대한 정확한 측정이 필요하다”며 “프랙틸리아는 FILM 측정 엔진을 높은 처리량과 신뢰성, 낮은 대기 시간이 특징인 새로운 FAME 300 플랫폼에 통합함으로써 스토캐스틱 분석 기능을 팹 HVM 환경에 도입했다. 이제 프랙틸리아의 고객은 자사의 HVM 프로세스를 더 잘 제어하고, 제품의 스토캐스틱 문제를 해결하는 것과 관련해 수개월을 절약할 수 있을 것”이라고 말했다.
새로운 FAME 300 플랫폼은 전체 팹에 대한 모든 SEM(주사전자현미경) 이미지를 측정하는 데 필요한 처리량을 달성할 수 있을 만큼 확장성이 뛰어난 쿠버네티스(Kubernetes) 클러스터 기반 아키텍처를 활용한다. 지연 시간이 줄어들어 팹에서 전방 피드포워드(feed-forward) 또는 피드백(feedback) 프로세스 제어에 사용할 수 있는 실행 가능한 데이터를 단 몇 분 만에 얻을 수 있게 해준다.
FAME 300의 응용 분야에는 인라인(in-line) 미션 크리티컬 활용 사례와 HVM 모니터 활용 사례 등이 포함되며, 랏 배치(lot dispositioning), 실시간 일탈 감지(excursion detection), 에지 배치 오류 최적화, 리소그래피 및 식각(etch) 공정 장비 모니터링, SEM 장비 모니터링, SEM 플릿 매칭(fleet matching), 식각 장비 챔버 매칭 등 다양한 응용 또한 가능하다. 프랙틸리아는 HVM 모니터만 활용하는 사례를 위한 추가적인 도구 구성도 제공한다.
◇ ‘편향되지 않은’ 측정으로 웨이퍼에 보다 완벽한 데이터 제공
프랙틸리아의 FAME 솔루션 포트폴리오는 독자적이고 고유한 물리학에 기반한 SEM 모델링과 데이터 분석 접근법을 사용한다. 이를 통해 SEM 이미지로부터 오는 무작위(random) 오차와 시스템(systematic) 오차를 측정하고 제거함으로써 이미지 상에 보이는 것이 아니라 실제 웨이퍼 모습을 정확하게 측정한다.
FAME은 모든 주요 스토캐스틱 효과를 동시에 측정할 수 있는데, 여기에는 라인 에지 거칠기(LER, Line Edge Roughness), 라인 폭 거칠기(LWR, Line Width Roughness), 국부적 CD 균일성(LCDU, local CD uniformity), 국부적 에지 배치 오차(LEPE, local edge placement error), 스토캐스틱 결함과 그 외에 많은 것들이 포함된다. 또 FAME은 업계 최고 수준의 신호 대 잡음 에지 검출(경쟁 솔루션 대비 최대 5배에 달하는 신호 대 잡음비(SNR)) 성능을 제공하며, 각 SEM 이미지로부터 30배 이상 더 많은 데이터를 추출한다.
아울러 FAME은 모든 SEM 장비업체 및 모든 SEM 장비 모델과 호환되며, SEM 장비간 매칭 성능을 5배~20배 개선한다. 이와 동시에 SEM 장비 처리량을 30% 이상 향상시킨다. 이런 전례 없는 수준의 매칭 성능은 동일 세대, 동일 유형의 SEM 장비는 물론 다른 세대의 장비, 심지어 다른 장비업체들 사이에서도 보장된다.
에드워드 샤리에(Edward Charrier) 프랙틸리아 CEO 겸 사장은 “프랙틸리아의 FILM 기술은 스토캐스틱 분석의 업계 표준”이라며 “지금까지 프랙틸리아는 선도적인 반도체 디바이스 제조사, 주요 장비 제조회사, 원자재 공급업체, 연구 컨소시엄 등 연구개발(R&D) 분야에서 1000명 이상의 제품 사용자를 확보했고 OPC(optical proximity correction), 리소그래피, 식각, 증착, 측정·검사, 재료 및 기타 공정에 걸쳐 수많은 입증된 활용 사례를 보유하고 있다. 프랙틸리아 고객들에 의해 측정되는 SEM 이미지 수는 해마다 두 배 이상씩 증가하고 있다. 현재 반도체 업계에서는 프랙틸리아가 개발한 정확한 스토캐스틱 분석 기술을 HVM에 적용할 필요성이 분명히 있다. 프랙틸리아의 고객들은 HVM 패터닝 공정을 보다 정확하고 강력하게 제어할 수 있는 새로운 FAME 300 시스템을 통해 이를 실현할 수 있다”고 강조했다.
◇ SPIE Advanced Lithography + Patterning 2023 참가
미국 캘리포니아주 산호세에 위치한 산호세 컨벤션 센터에서 2월 26일부터 3월 2일(미국 현지시간)까지 개최되는 ‘SPIE Advanced Lithography + Patterning 2023’ 행사에서 프랙틸리아는 스토캐스틱 분석·제어 솔루션이 제공하는 이점을 제시하는 여러 논문들을 발표할 예정이다. 이 논문과 관련한 내용은 미국 국제광공학회(SPIE) 홈페이지에서 확인할 수 있다.
한편 프랙틸리아의 FAME 300 시스템에 대한 자세한 사항은 프랙틸리아 웹사이트에서 확인할 수 있다. 스토캐스틱 측정·제어와 관련한 프랙틸리아의 솔루션을 조명한 기술 개요와 최근 컨퍼런스 및 기술 문서는 프랙틸리아 아카데미(Fractilia Academy)에서 확인할 수 있다.
