삼성전자 천안 캠퍼스(사진=삼성전자 뉴스룸)

삼성전자가 반도체 품질·수율과 직결되는 웨이퍼 절단 공정을 차세대 방식으로 전환한다.

고대역폭메모리(HBM)4를 대상으로 지난해 처음 도입합 '펨토초(1000조분의 1초) 레이저' 공정을 확대 적용한다. 절단 정밀도를 대폭 끌어올린 기술로 HBM4 시장 주도권을 쥐려는 행보다.

23일 업계에 따르면 삼성전자는 펨토초 레이저 기술을 적용한 웨이퍼 절단 장비를 발주한다. 웨이퍼에 홈을 파는 '그루빙'과 한 번에 자르는 '풀컷' 장비로, 초기 도입 물량만 최소 10대 이상이다. 첨단 반도체 패키징이 이뤄지는 천안 캠퍼스에 도입할 예정으로, 현재 구매주문(PO)을 준비하고 있다.

삼성전자는 추가 발주로 장비 도입 물량을 최대한 늘리는 방안도 검토 중이다. 웨이퍼 절단 장비의 납기 기간(리드타임)이 8개월 이상으로 긴 만큼 선제적으로 물량을 확보하는 한편, 펨토초 레이저 기반 웨이퍼 절단 공정 범위를 대폭 확대하는 게 목적이다.

사안에 밝은 업계 관계자는 “초기 도입 이후에도 삼성전자가 펨토초 그루빙과 풀컷 장비 도입을 지속 확대하기 위해 협력사와 논의 중”이라며 “웨이퍼 절단 공정 다수를 차세대로 바꾸려는 시도”라고 풀이했다.

(사진=게티이미지)

반도체는 웨이퍼에 회로를 새기는 전공정 이후 개별 칩 형태(다이)로 만들기 위한 절단·분리 공정(다이싱)이 필수다. 기존 절단 공정은 대부분 다이아몬드 휠을 통해 기계적으로 이뤄졌다. 일부 레이저를 활용하기도 하지만, 정밀도의 척도가 되는 레이저 펄스가 나노초(10억분의 1초) 수준에 머물렀다.

펨토초 레이저는 이보다 빠른 1000조분의 1초 단위 레이저 펄스를 발생시킨다. 기존 기계적 방식이나 나노초 대비 미세 절단이 가능하다. 선폭이 매우 얇은 첨단 반도체 회로나 배선에 영향을 주지 않고, 절단 과정에서 발생하는 이물(파티클)도 최소화할 수 있다. 최종 반도체의 품질을 최대한 끌어올릴 수 있다는 의미다.

삼성전자는 지난해 2분기 반도체 절단 공정에 펨토초 레이저 절단을 처음 도입했다. 당시 장비는 수 대에 불과했지만, 성능과 생산성 개선 성과를 입증해 확대 도입하기로 한 것이다. 펨토초 레이저 절단을 HBM4 공정에 우선 적용, HBM4 수율과 생산성을 높일 방침이다.

최근 삼성전자는 HBM4 양산 공급을 시작했다. 대량 생산 체제 전환(램프업) 일정에 맞춰 펨토초 레이저 절단 수요도 확대될 것으로 관측된다. 또 낸드 플래시와 시스템 반도체 등 D램 외 제품에도 펨토초 레이저 절단 도입을 검토하는 것으로 전해진다.

삼성전자 펨토초 레이저 절단 공급망은 국내 기업인 이오테크닉스와 일본 디스코가 담당할 전망이다.

업계 관계자는 “펨토초 레이저 절단 시장을 두고 이오테크닉스와 디스코 간 수주 경쟁이 치열해질 것”이라며 “삼성전자뿐만 아니라 국내외 다른 반도체 제조사에서도 펨토초 레이저 절단 수요가 늘고 있는 상황”이라고 전했다.

권동준 기자 djkwon@etnews.com

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