[르포]"웨이퍼 오면 24시간 안에 평가"⋯삼성전자 옆 도쿄일렉트론 R&D 팹 가보니

[아이뉴스24 황세웅 기자] "이곳에서는 실제 고객사의 웨이퍼를 가져와 공정 평가를 진행합니다."

지난 26일 경기 화성 도쿄일렉트론코리아 연구개발(R&D)센터 'TEL Technology Center Korea-2(TTCK-2)'. 방진복을 입고 장갑과 마스크까지 착용한 뒤 외부 공개가 철저히 제한된 클린룸 안으로 들어섰다.

문을 지나자 공기가 달라졌다. 사람 키를 훌쩍 넘는 반도체 공정·계측 장비들이 클린룸 안에 줄지어 들어서 있었다. 장비마다 실제 반도체 웨이퍼를 다루는 엔지니어들의 손길이 이어졌다.

이곳은 단순히 반도체 장비를 전시하거나 기술을 시연하는 공간이 아니다. 실제 고객사의 웨이퍼를 반입해 공정을 진행하고, 장비와 공정 조건을 평가한 뒤 결과를 분석하는 연구 현장이다.

클린룸을 따라 이동하자 반도체 제조 과정의 일부가 눈앞에서 이어졌다. 웨이퍼 위에 막을 쌓고, 필요 없는 부분을 깎아낸 뒤 다시 결과를 측정하는 과정이다.

먼저 마주한 것은 '증착(TFF)' 장비였다. 증착은 웨이퍼 위에 원하는 물질을 아주 얇고 균일하게 쌓는 공정이다.

증착은 웨이퍼 위에 원하는 물질을 얇고 균일하게 쌓는 공정이다. 반도체 소자의 구조와 전기적 특성을 구현하기 위해서는 막의 두께와 조성, 균일도를 정밀하게 제어해야 한다.

장비 앞에 선 담당 엔지니어는 공정 결과에 따라 미세한 조건 차이도 반도체 성능으로 이어질 수 있다고 설명했다.

몇 걸음을 옮기자 이번에는 '식각(ES)' 장비가 나타났다. 앞서 형성한 물질 가운데 회로 구현에 필요하지 않은 부분을 깎아내는 역할을 한다.

하나의 장비에서 막을 '쌓고', 다음 장비에서는 필요한 부분만 남도록 '깎는' 과정이 이어지자 이론으로 배웠던 공정이 실제 장비를 통해 하나의 흐름으로 연결됐다.

마지막은 '계측·검사(MI)' 장비가 자리하고 있었다. 시선은 선폭 측정 주사전자현미경(CD-SEM) 화면에 모였다. 주사전자현미경은 육안으로는 볼 수 없는 미세 회로 패턴을 확대해 선폭 등을 측정하는 장비다.

담당 엔지니어는 "패턴이 목표한 형태와 크기로 구현됐는지를 확인하고, 측정 결과를 다시 공정 조건에 반영한다"고 설명했다.

클린룸 안에서는 이처럼 하나의 과정이 끝나면 다시 다음 과정으로 이어졌다. 웨이퍼에 막을 쌓고, 불필요한 부분을 깎아내고, 결과를 다시 측정한다.

반도체 전체 제조공정을 보는 것은 아니었지만 실제 고객 웨이퍼를 대상으로 첨단 공정이 어떻게 평가되고 검증되는지를 눈앞에서 확인할 수 있었다.

한편, 'TTCK-2'는 2024년 10월 준공된 도쿄일렉트론코리아의 국내 세 번째 R&D 거점이다. 고객사의 평가용 웨이퍼를 반입해 공정을 진행하고 장비 성능과 결과를 분석하는 역할을 한다.

강점은 고객과의 거리다. 회사 측은 TTCK-2의 특징 가운데 하나로 삼성전자를 위한 전용 연구 팹(Fab)을 꼽았다. 연구동에서 바라보면 인근 삼성전자 반도체 공장이 눈에 들어올 정도로 물리적 거리가 가까웠다.

국내 고객사와 가까운 곳에서 평가할 수 있어 일본 본사 연구소로 웨이퍼를 보내는 것보다 대응 시간이 짧다.

도쿄일렉트론코리아에 따르면 고객사의 평가용 웨이퍼가 들어온 뒤 빠르면 24시간 안에 공정 평가를 진행할 수 있다. 평가가 끝난 뒤에는 내부 계측 장비로 결과를 분석해 고객사에 제공한다.

고객사 엔지니어가 직접 TTCK-2를 방문해 평가 계획 수립부터 공정 진행, 결과 분석까지 도쿄일렉트론코리아 엔지니어와 함께 수행하기도 한다.

구체적인 공정 노드나 낸드 적층 단수는 공개하지 않았지만 회사 측은 이곳에서 고객사의 첨단 D램과 낸드플래시, 파운드리 공정을 모두 지원하고 있다고 설명했다.

이날 클린룸 방문은 도쿄일렉트론코리아가 산학협력 대학 이공계 학생을 대상으로 진행한 'TEL-人 Camp(텔인캠프)' 첫날 일정으로 마련됐다.

가천대·경희대·단국대·명지대·성균관대·아주대·인하대·한양대 등 8개 대학 학생들은 전공책과 영상으로 익힌 공정을 실제 장비와 웨이퍼를 통해 확인했다.

클린룸 밖에서는 '증착·식각·계측'이라는 세 개의 공정명이었지만 안에서는 달랐다. 웨이퍼를 가공하고, 결과를 측정하고, 다시 공정 조건에 반영하는 연구개발의 흐름이 장비 사이에서 이어지고 있었다.