수율은 결함 없는 합격품 비율로, 반도체 경쟁력의 핵심이다. 특히 반도체 미세화로 공정 난도가 높아져 웨이퍼(원판) 1장당 발생하는 불량품을 줄이는 것은 전 세계 반도체 제조사들의 풀어야 할 숙제다.
SK하이닉스는 지난달부터 가상 계측 AI솔루션 ‘판옵테스 VM’ 소프트웨어 제품을 양산 팹(Fab)에 도입해 사용한다고 10일 밝혔다.
‘판옵테스’는 그리스 신화에 나오는 눈이 100개 달린 거인 이름에서 따왔다. SK하이닉스가 투자한 산업 AI 전문 스타트업 ‘가우스랩스’에서 지난해 11월 출시한 솔루션이다.
이 제품은 AI 기술을 활용해 장비 센서 등의 데이터로 제조 공정 결과를 예측할 수 있다. 생산 운영 효율을 높일 뿐 아니라 불량품 발생도 줄일 수 있다.
SK하이닉스가 웨이퍼 위에 얇은 막을 씌우는 ‘박막 증착’ 공정에 ‘판옵테스’를 적용한 결과, 이미 실제 계측 장비와 유사한 예측 정확도로 품질이 개선되는 효과를 낸다.
SK하이닉스 측에 따르면 가상 계측 결과를 공정 제어에 반영하자 공정 산포(해당 공정에서 생산된 제품들의 품질 변동 크기)는 평균 21.5% 개선돼 불량 가능성이 줄었다. 또 수율 개선 효과도 컸다.
SK하이닉스 관계자는 “반도체 품질은 박막의 두께와 굴절률이 결정하는데, 이를 계측하려면 많은 시간과 자원이 소요돼 전수 검사에 어려움이 많았다”며 “가상 계측을 통해 100% 전수 검사하는 효과가 있다”고 설명했다.
품질 사고 예방도 가능하다. 기존에는 계측 주기가 길어 공정 중 문제가 발생해도 이를 포착하고 적절한 조처를 하는 데까지 많은 시간이 걸렸다. 하지만 이제 공정과 장비의 이상 상황을 빠르게 확인하고 해결할 수 있다.
향후 SK하이닉스와 가우스랩스는 박막 증착 공정 외 다른 공정에도 테스트를 진행해 가상계측 공정을 더 확장할 계획이다.
제조 공정 중 이상 원인을 분석해주는 RCA와 반도체 공정 이미지로부터 공정 결과를 계측하는 IM 제품도 함께 개발할 예정이다.
SK하이닉스 제조·기술 김영식 부사장은 “반도체 개발 및 생산 전반에 AI 기술을 접목해 기술 우위를 지속적으로 확보해 갈 것”이라고 말했다.
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