어플라이드머티어리얼즈(AMAT)가 높은 민감도의 전자빔(eBeam)과 인공지능(AI) 이미지 인식 기능이 결합된 결함 리뷰 시스템 ‘SEM비전 H20(SEMVision H20)’을 20일 공개했다.

전자빔 이미징은 기존 광학 기술로는 식별이 어려운 미세결함 분석에 중요한 도구로 오랫동안 사용돼 왔다. 전자빔 이미징의 초고도 분해능은 수십억개의 나노미터(nm) 회로 패턴 속에서 미세한 결함을 분석할 수 있게 해준다. 

전통적으로 광학 기술은 잠재적 결함을 찾기 위한 웨이퍼 스캔에 사용되며 이후 결함을 더 정확하게 특정하기 위해 전자빔이 활용된다.

하지만 옹스트롬(Angstrom, 0.1나노) 수준에 도달한 칩 기술에서는 가장 작은 칩 피처의 두께가 원자 몇 개 수준에 불과해 실제 결함과 거짓 경보를 구별하는 것이 점점 더 어려워지고 있다.

첨단 노드에서 광학 검사가 이전보다 훨씬 높은 밀도의 결함 맵을 생성함에 따라 전자빔 리뷰로 전달되는 결함 후보의 수는 기존보다 100배 이상 늘었고 폭발적으로 증가하는 샘플을 빠르고 정확하게 분석하면서도 반도체 양산에 필요한 속도와 민감도를 유지할 수 있는 결함 리뷰 시스템에 대한 수요도 크게 늘었다.

어플라이드의 새로운 전자빔 기술은 게이트올어레이(GAA) 트랜지스터를 포함한 2나노 이하의 로직 반도체 제조 뿐만 아니라 고밀도 D램 및 3D 낸드메모리 형성에 필요한 복잡한 3D 아키텍처 변화를 지원하는 핵심 기술이다. 

새로운 SEMVision H20 시스템은 차세대 냉전계 방출(CFE) 기술과 딥러닝(DL) 이미지 모델을 활용해 뛰어난 정확도로 결함을 분류하고 기존 기술보다 3배 빠른 속도로 결과를 제공한다고 AMAT는 설명했다.

AMAT의 CFE 기술은 가장 미세한 크기의 내재된 결함을 식별하는 데 필요한 나노미터 이하의 분해능을 구현한다.

상온에서 작동하는 CFE는 더 많은 전자를 사용해 더 좁은 폭의 빔을 생성하며 기존 열전계 방출(TFE) 기술에 비해 나노 크기 이미지 분해능은 최대 50%, 이미징 속도는 최대 10배 개선됐다는 게 사측 설명이다.

SEMVision H20은 업계에서 가장 높은 수준의 감도와 분해능을 유지하면서도 더 빠른 속도의 처리량을 제공하는 AMAT의 2세대 CFE 기술이 적용돼 반도체 제조사들이 기존과 동일한 정보를 수집하는 데 걸리는 시간을 3분의 1로 단축한 점도 특징이다.

AI를 활용해 거짓 결함에서 실제 결함을 자동으로 추출하는 구조로, 자체 개발한 DL 네트워크는 반도체 제조사의 팹 데이터를 지속적으로 학습하며 결함 유형을 보이드(void), 잔여물, 스크래치, 입자 등의 유형으로 세분화해 보다 정확하고 효율적인 결함 분석이 가능하다는 게 AMAT의 설명이다.

키스 웰스 AMAT 이미징·공정제어 그룹 부사장은 “혁신적인 전자빔 기술의 탁월한 속도와 분해능에 첨단 AI 알고리즘을 결합한 SEMVision H20시스템은 3D 디바이스 구조 깊숙이 위치한 가장 미세한 크기의 결함을 빠르게 식별해 반도체 제조기업들은 공정 사이클을 단축하고 수율을 높일 수 있다”고 말했다.