VTM 기반 반도체 계측: 2029년에 폭발할 혁신 기술 (2025)

요약: 2025년 및 그 이후
VTM 기반 측정 채택을 가속화하는 시장 동인
기술 개요: VTM 기반 측정의 독특한 특성은 무엇인가?
경쟁 환경: 주요 플레이어 및 혁신가들
반도체 제조를 위한 VTM 응용 프로그램의 최신 발전
팹 환경에서의 통합 과제와 해결책
2029년까지의 시장 전망: 성장, 세분화 및 지역
전략적 파트너십 및 산업 협력
규제, 표준 및 품질 함의
미래 전망: 잠재적 파괴 및 장기 기회
출처 및 참고 문헌

요약: 2025년 및 그 이후

Vapor Transport Method (VTM) 기반 반도체 측정은 반도체 산업에서 장치 아키텍처의 복잡성이 증가하고 공정 제어 요구가 강화됨에 따라 핵심 활성화 기술로 부상하고 있습니다. 2025년 기준으로, 첨단 로직 및 메모리 노드의 확장—특히 3nm 및 그 이상의 노드에서는—비파괴적이고 고해상도의 신속한 분석이 가능한 측정 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. VTM 기반 기술은 얇은 필름, 인터페이스 품질 및 재료 구성에 대한 중요한 측정을 제공하기 위해 공정 제어 워크플로에 통합되고 있으며, 이는 수율 향상 및 결함 감소에 결정적입니다.

주요 장비 제조업체들은 VTM 기반 도구를 측정 포트폴리오에 통합하기 시작했습니다. 예를 들어, KLA Corporation은 차세대 장치 노드에 적합한 새로운 재료 분석 기능을 추구하고 있다고 언급했습니다. 마찬가지로, Lam Research는 VTM 기술이 선택적 증착 및 식각에서의 측정 격차를 해결하는 데 적합하다는 점을 강조하며 원자층 공정을 위한 고급 측정 솔루션을 탐색하고 있습니다. 이러한 노력은 전통적인 측정 방법이 공간 해상도와 재료 감도에서 한계를 겪고 있는 게이트 올 어라운드(GAA) FET와 고급 DRAM과 같은 3D 장치 구조로의 전환과 일치합니다.

SEMI와 같은 산업 컨소시엄과 협력 R&D 이니셔티브는 고속 생산에 대한 관련성을 강조하며 VTM 기반 접근 방식의 표준화와 검증을 지원하고 있습니다. 이러한 방법의 통합은 반도체 제조업체가 사이클 타임을 줄이고 공정 창을 개선하려는 노력을 통해 가속화될 것으로 예상되며, 특히 EUV 리소그래피와 고급 패키징 응용 프로그램에서 더욱 그러할 것입니다.

향후 VTM 기반 반도체 측정의 전망은 매우 긍정적입니다. 파운드리들이 선두 노드에서 생산을 늘리고 이종 통합과 고급 패키징이 산업 표준이 됨에 따라 채택이 증가할 것으로 예상됩니다. VTM 기반 측정은 전통적인 측정 방법으로는 부족한 2D 반도체 및 화합물 재료와 같은 새로운 재료 도입을 지원할 역할을 할 준비가 되어 있습니다. 산업의 초점은 처리량, 자동화 및 AI 기반 공정 제어 플랫폼과의 통합을 향상시켜 도구 제조업체와 칩 제조업체 모두의 투자 수익을 극대화하는 데 두고 있습니다.

요약하자면, VTM 기반 측정은 반도체 공정 제어 혁신의 최전선에 서 있습니다. 2025년 및 그 이후의 궤적은 도구 제조업체의 지속적인 투자, 반도체 제조업체의 증가하는 채택 및 고급 노드 생산의 기술적 도전을 해결하기 위한 공급망 전반의 지속적인 협력에 의해 형성될 것입니다.

VTM 기반 측정 채택을 가속화하는 시장 동인

진공 전달 장치(VTM) 기반 반도체 측정의 채택이 가속화되고 있으며, 이는 2025년에 산업을 재형성할 기술적, 경제적, 공급망적 요인의 융합에 의해 촉발되고 있습니다. 이 경향에 기여하고 있는 몇 가지 주요 시장 동인이 있습니다:

고급 노드 축소 및 장치 복잡성: 현재 진행 중인 5nm 미만의 로직 및 고급 메모리 노드로의 전환은 측정에서 점점 더 많은 정밀도를 요구합니다. 중요한 치수가 감소하고 게이트 올 어라운드(GAA) 트랜지스터 및 높은 비율의 재미 특성을 포함한 복잡한 3D 구조는 VTM 기반 시스템이 가능하게 하는 오염 없는 처리와 신속하고 자동화된 측정 사이클을 필요로 합니다. Lam Research 및 Applied Materials와 같은 주요 장비 공급업체들은 최근 이 요구를 충족하기 위해 측정 및 검사 플랫폼에 진공 기반 전달을 통합하고 있음을 강조했습니다.
수율 향상 및 결함 제어: 공정 창이 좁아짐에 따라 실시간 피드백 및 인사이트 모니터링이 수율 최적화에 필수적이 됩니다. VTM 기반 측정 플랫폼은 클러스터 도구 아키텍처를 지원하여 진공 하에서 공정 및 측정 챔버 간의 매끄러운 전달을 가능하게 합니다. 이는 웨이퍼가 공기 중 오염물질에 노출되는 것을 줄이고 측정 정확성을 보장하는데 중요하며, 이는 KLA Corporation 및 Hitachi High-Tech Corporation의 최신 제품에서 강조되는 주요 고려 사항입니다.
자동화 및 처리량: 웨이퍼 제조 생태계는 숙련 노동력 부족에 대응하고 고속 제조 효율성을 유지하기 위해 자동화를 점점 더 많이 채택하고 있습니다. VTM 시스템은 측정 모듈과 공정 챔버 간에 자동화된 고처리량 웨이퍼 전달을 용이하게 하여 라이트 아웃 팹으로의 경향을 지원합니다. Tokyo Electron 및 SCREEN Semiconductor Solutions는 최신 측정 도구 세트에서 진공 전달 및 로봇의 역할을 강조했습니다.
오염 제어 및 신뢰성: 장치 아키텍처가 미세한 입자 및 분자 오염물질에 대해 더욱 민감해짐에 따라, 웨이퍼 표면을 깨끗하게 유지하는 것이 중요합니다. VTM 기반 측정은 도구 간 전송 중 대기 노출을 없애어 SEMI와 같은 산업 협회가 설정한 오염 제어 기준과 일치합니다.
글로벌 공급망 회복력: 제조업체들은 공급망 유연성을 향상시키기 위해 도구 상호 운용성 및 모듈성을 점점 더 우선시하고 있습니다. VTM 기반 측정 시스템은 표준화된 인터페이스와 모듈식 설계를 통해 상세한 기능으로 빠른 도구 재구성을 지원하고 있으며 ASML의 기술 업데이트에서 언급된 바 있습니다.

2025년 및 그 이후를 바라보며, 더 높은 웨이퍼 출력, 낮은 결함율, 지속적인 공정 혁신을 위한 노력은 VTM 기반 측정이 고급 반도체 팹에서 핵심 기술로 남게 할 것입니다. 이는 점진적이며 혁신적인 공정 발전을 뒷받침할 것입니다.

기술 개요: VTM 기반 측정의 독특한 특성은 무엇인가?

Vapor Transport Metrology (VTM) 기반 기술은 반도체 측정에서 중요한 혁신으로 떠오르고 있으며, 인라인 공정 제어 및 고급 재료 특성화를 위한 고유한 기능을 제공합니다. 전통적인 표면 또는 접촉 기반 측정 방법과 달리, VTM은 제어된 증기 상의 상호 작용을 활용하여 웨이퍼 및 얇은 필름의 조성, 두께, 균일성, 결함율과 같은 중요한 반도체 매개변수를 분석합니다. 이 접근 방식은 특히 5nm 기술 노드의 정밀도 및 비파괴 분석에 대한 엄격한 요구가 있는 산업에서 매우 관련성이 높습니다.

VTM 기반 측정의 주요 차별점은 본질적인 비접촉, 화학 선택적 프로빙으로, 이는 샘플 오염 및 물리적 손상을 최소화합니다. 이러한 문제는 장치 구조가 축소되고 재료가 다양해짐에 따라 전통적인 측정에서 점점 더 도전 과제가 되고 있습니다. 특정 필름 또는 기판 성분과 반응하는 표적 화학 증기를 사용함으로써 VTM은 조성 및 두께 변화에 대한 높은 감도를 달성할 수 있습니다. 이는 전통적인 광학 또는 전기 기법이 깊이 해상도 또는 선택성에서 부족할 수 있는 원자층 증착 (ALD) 공정 모니터링, 고-케이 유전물질 평가 및 3D NAND 구조 분석과 같은 응용에서 특히 유리합니다.

주요 장비 공급업체인 Lam Research 및 KLA Corporation은 VTM 원칙을 차세대 측정 도구 세트에 통합하여 고속, 현장 측정 사이클 및 고속 생산과의 호환성을 강조했습니다. 예를 들어, 일부 VTM 지원 시스템은 실시간 분광 분석을 지원하며, 이로써 초속 내에서 실행 가능한 데이터를 제공하고 폐쇄 루프 공정 제어를 지원합니다. 이러한 신속한 피드백은 첨단 로직 및 메모리 팹에서 필수적이며, 고급 노드에서 수율을 유지하는 데 필요한 연속 모니터링을 요구합니다.

더욱이, VTM 기반 측정은 게이트 올 어라운드 FET 및 고급 DRAM 셀과 같은 복잡하고 이종의 장치 아키텍처에 적합하게 구성되어 있으며, 전통적인 방법이 필요로 하는 공간 해상도 또는 물질 분별력이 부족합니다. 매립된 인터페이스를 프로빙하고 고비율 기능에서 일치성을 평가할 수 있는 이 방법은 미래 반도체 축소를 위한 필수적인 활성화 요인으로 자리잡고 있습니다.

2025년 이후에 VTM 기반 측정 도구의 채택이 가속화될 것으로 기대되며, 공정 통합 과제가 심화될 것입니다. 주요 파운드리와 일체형 장치 제조업체는 산업 4.0 자동화와의 호환성 덕분에 VTM 활용을 더욱 확대할 것으로 예상됩니다. 국제 장치 및 시스템 로드맵 (IRDS)은 계속적으로 측정 혁신을 축소의 주요 병목 현상으로 강조하고 있으며, VTM은 차세대 반도체 제조 전략에서 중요한 역할을 할 것으로 보입니다 (IEEE IRDS).

경쟁 환경: 주요 플레이어 및 혁신가들

전압 조정형 메타물질(VTM) 기반 반도체 측정의 경쟁 환경은 기존 측정 회사들과 혁신 스타트업들이 차세대 공정 제어를 위한 VTM의 독특한 기능을 활용하기 위해 노력하면서 빠르게 진화하고 있습니다. 2025년 기준으로, 3nm 이하의 고급 노드로의 추진은 더 높은 감도, 비파괴 측정 및 복잡한 3D 장치 아키텍처와의 호환성을 제공하는 측정 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

가장 두드러진 플레이어 중에서 KLA Corporation은 자사의 측정 플랫폼에 고급 재료와 광학을 통합하고 있습니다. KLA는 2025년 초 현재 VTM 특정 제품을 공개적으로 발표하지 않았지만, 광학 및 Hybrid 측정에 대한 지속적인 투자는 성숙기에 접어드는 VTM 기반 모듈을 통합할 준비가 되어 있음을 나타냅니다. Applied Materials는 고급 재료 및 메타물질 기반 센싱을 탐색하기 위한 연구 협력을 통해 결점 탐지 및 중요한 치수 측정을 향상시키기 위해 측정 및 검사 제공을 확장하는 데 중점을 둡니다.

혁신 부문에서는 여러 전문 회사와 대학 스핀오프들이 VTM 기반 센서 및 모듈을 반도체 특성화에 맞춰 상용화하기 시작했습니다. 특히 imec는 산업 이해당사자들과 협력하여 5nm 하위 공정을 위한 실시간 인라인 측정용 VTM 기기의 프로토타입을 보여주었습니다. 이들 주요 파운드리와 도구 제조업체의 지원을 받는 그들의 조정 메타 표면 및 나노 안테나 배열에 대한 연구는 VTM 기반 솔루션의 조기 채택을 위해 중요한 기여를 하고 있습니다.

아시아에서는 Western Digital (Innovation Labs) 및 여러 주요 파운드리들이 재료 과학 스타트업과 협력하여 인라인 웨이퍼 검사 및 오버레이 측정을 위한 VTM 지원 센서를 적극적으로 탐색하고 있습니다. 이러한 지역적 초점은 한국과 대만에서 반도체 R&D에 대한 정부의 상당한 투자에 의해 지원되고 있으며, VTM 기반 도구의 빠른 프로토타입 제작 및 시범 채택을 위한 경쟁 환경을 조성하고 있습니다.

향후 경쟁 환경은 장비 제조업체, 연구 기관 및 재료 회사 간의 협력이 증가할 것으로 예상됩니다. VTM 기반 측정의 로드맵은 2025년 말에서 2026년 동안 파일럿 라인에서 상업적 배포가 이루어질 것으로 예상되며, 더 넓은 시장 침투는 기존 측정 도구 체인과의 성공적인 통합 및 처리량 및 측정 충실도를 입증하는 혜택에 따라 달라질 것입니다. 생태계 파트너십이 심화됨에 따라, 이 분야는 빠른 발전에 대비하고 있으며, 신생 기업과 기존 기업 모두가 확장 가능하고 생산 준비가 완료된 VTM 측정 솔루션을 제공하기 위해 경쟁하게 될 것입니다.

반도체 제조를 위한 VTM 응용 프로그램의 최신 발전

진공 전달 모듈(VTM) 기반 기술의 반도체 측정 통합은 제조업체가 고급 노드와 더 복잡한 장치 아키텍처로 나아가는 과정에서 계속 가속화되고 있습니다. 2025년 현재, 산업은 VTM 기반 솔루션을 샘플 무결성을 유지하고 반도체 제조 과정 전반에 걸쳐 고속 비파괴 측정 워크플로를 가능하게 하는 핵심 요소로 보고 있습니다.

가장 중요한 발전 중 하나는 VTM 시스템과 스캐닝 전자 현미경(SEM), 투과 전자 현미경(TEM), 원자 힘 현미경(AFM)과 같은 최신 측정 도구의 결합입니다. 이러한 모듈은 공정 챔버와 검사 스테이션 간의 웨이퍼 및 샘플을 초고진공(UHV) 또는 제어된 환경에서 오염이 없는 상태로 매끄럽게 전송할 수 있도록 합니다. 이러한 기능은 5nm 규모에서 측정 과정에서 매우 중요하며, 짧은 대기 노출조차도 표면 화학을 변경하거나 결함을 유발할 수 있습니다. ULVAC, Inc. 및 Kurt J. Lesker Company와 같은 회사들은 300mm 웨이퍼 크기 이상의 측정 및 공정 도구와 직접 통합되는 모듈형 VTM 플랫폼을 개발했습니다.

최근 제품 발표는 이 추세를 강조합니다. 2024년, Brooks Automation은 VTM 포트폴리오를 확장하여 더 높은 처리량과 개선된 클린룸 호환성을 제공하며, 측정 셀에서의 신속하고 오염이 없는 웨이퍼 취급에 대한 수요에 직접 대응하고 있습니다. 마찬가지로, Ferrotec는 신뢰성 및 AI 기반 결함 분석 플랫폼과의 통합에 중점을 두고 차세대 측정 및 검사에 설계된 새로운 VTM 구성 요소를 도입했습니다.

응용 분야에서 VTM 기반 측정은 인라인 및 끝단 결함 검사, 주요 치수(CD) 측정, 오버레이 측정 및 고급 패키징을 위한 공정 제어에서 점점 더 많이 채택되고 있습니다. 예를 들어, Applied Materials는 최신 공정 제어 솔루션에서 측정 모듈에 대한 진공 기반 전달의 중요성을 강조하며, 측정 반복성의 향상 및 입자 유입에 의한 수율 손실 감소를 언급하고 있습니다.

앞으로 몇 년 동안 VTM 모듈의 표준화 및 상호 운용성이 더욱 향상될 것으로 예상되며, 유연한 도구 클러스터링 및 보다 자율적인 제조 환경을 가능하게 할 것입니다. 게이트 올 어라운드(GAA) FET 및 3D NAND와 같은 장치의 지속적인 소형화는 VTM 기반 측정 하드웨어 및 소프트웨어 통합에서 혁신을 계속 촉진하고 있을 것입니다. 산업이 2nm 및 그 이상의 노드로 나아가면서, VTM 솔루션은 반도체 측정 워크플로에서 요구되는 정밀성, 청결 및 처리량을 달성하는 데 더욱 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

팹 환경에서의 통합 과제와 해결책

진공 전달 모듈(VTM) 기반 반도체 측정 시스템의 팹 환경 내 통합은 칩 제조업체들이 고속 처리량과 보다 엄격한 공정 제어를 요구함에 따라 빠르게 발전하고 있는 분야입니다. 핵심 과제는 VTM 기반 측정을 공간 제약이 큰 클린룸 내에서 고자동화된 시스템에 원활하게 통합하면서 신뢰성, 오염 및 데이터 통합 요구를 충족하는 것입니다.

주요 문제 중 하나는 공정 및 측정 도구 간의 웨이퍼 전송 동안 초고진공 상태를 유지해야 한다는 것입니다. VTM은 오염 위험을 최소화하는 데 필수적이지만, 그 통합은 시스템의 복잡성과 공간 요건을 증가시킵니다. 최근 솔루션은 모듈형 VTM 설계 및 향상된 로봇 기술에 초점을 맞추어 팹 레이아웃에 최소한의 간섭으로 유연한 배치를 가능하게 하고 있습니다. 예를 들어, Lam Research는 식각 및 측정 모듈을 모두 지원하는 콤팩트한 클러스터 도구 호환 VTM 플랫폼을 도입하여 팹들이 장비 공간과 웨이퍼 처리 단계를 최소화할 수 있도록 돕고 있습니다.

데이터 상호 운용성은 또 다른 과제로, VTM 기반 측정 시스템은 다양한 데이터 세트를 생성하며, 이는 팹 전반의 제조 실행 시스템(MES) 및 고급 공정 제어(APC) 플랫폼과 동기화되어야 합니다. KLA Corporation와 같은 주요 장비 제조업체들은 공정 피드백을 개선하고 사이클 타임을 줄이기 위해 공구 수준에서 안전하고 실시간 분석을 촉진하는 표준화된 데이터 인터페이스 및 엣지 컴퓨팅 솔루션을 개발하고 있습니다.

또 다른 통합 과제는 지속적인 생산의 가혹한 환경 하에서 도구 가동 시간과 신뢰성을 유지하는 것입니다. IoT 센서와 AI 기반 진단을 활용한 예측 유지보수 혁신이 배포되어 VTM 상태를 모니터링하고 사전적으로 실패를 해결하고 있습니다. Applied Materials는 VTM 기반 측정 클러스터에 대한 원격 모니터링 기능을 최근에 확장하였으며, 계획되지 않은 다운타임 및 서비스 개입의 측정 가능한 감소를 보고하고 있습니다.

2025년 및 그 이후를 바라보며, More-than-Moore 애플리케이션(예: 고급 패키징, 이종 통합)으로의 전환은 더욱 적응력 있는 VTM 기반 측정 시스템을 요구할 것입니다. SEMI가 주도하는 산업 협업은 장비 통신과 상호운용성을 위한 열린 표준 개발을 위해 노력하고 있으며, 이는 다양한 공정 흐름 전반에 걸친 VTM 통합을 간소화하는 것을 목표로 하고 있습니다. 반도체 제조업체들이 5nm 이하의 노드 및 3D 구조에서 더 높은 수율과 효율성을 추구함에 따라 VTM 기반 측정을 유연하고 신뢰성 있게 통합할 수 있는 능력이 주요 차별 요소가 될 것입니다.

2029년까지의 시장 전망: 성장, 세분화 및 지역

VTM 기반 반도체 측정 시장은 2025년부터 2029년까지 크게 확장될 것으로 예상되며, 이는 반도체 제조 분야에서 고급 공정 제어 솔루션을 신속하게 채택함에 따라 주도되고 있습니다. 가상 측정(VTM)은 머신 러닝 및 공정 데이터를 활용하여 중요한 웨이퍼 매개변수를 실시간으로 예측하여 느리고 비용이 높은 물리적 측정에 대한 의존성을 줄이고 더욱 높은 처리량과 수율을 가능하게 합니다. 이러한 기술적 전환은 칩 제조업체들이 5nm 이하의 노드로 이동하고 3D 아키텍처를 배치함에 따라 모멘텀을 얻고 있습니다.

최근 주요 반도체 장비 공급업체들의 공개 성명 및 로드맵에 따르면, 기존 측정 도구와 VTM 통합이 로직 및 메모리 팹 전반에 걸쳐 광범위하게 이루어질 것으로 예상됩니다. Applied Materials는 새로운 트랜지스터 구조 및 EUV 리소그래피를 위한 고급 공정 제어 전략에서 VTM의 역할을 강조하며 소프트웨어 기반 측정이 2026년까지 차세대 팹의 초석이 될 것이라고 전망합니다. 유사하게, KLA Corporation는 자사 측정 포트폴리오에서 VTM 지원 플랫폼의 지속적인 개발을 강조하며, 주요 파운드리 및 일체형 장치 제조업체에 의한 채택이 강하게 성장할 것으로 기대하고 있습니다.

시장 세분화를 보면, 로직 제조는 AI, HPC, 모바일 애플리케이션을 위한 고급 노드에 의해 VTM 기반 측정 솔루션의 가장 큰 채택자가 될 것입니다. 특히 3D NAND 및 DRAM을 생산하는 메모리 팹들도 공정 복잡성이 증가함에 따라 VTM에 대한 투자를 늘릴 것으로 예상됩니다. 지리적으로 아시아-태평양 지역은 대만, 한국 및 중국에 주요 팹이 집중되어 있어 여전히 지배적인 시장이 될 것입니다. TSMC 및 삼성전자와 같은 회사들은 선두주자로서 경쟁력을 유지하기 위해 고급 측정 접근 방식을 적극적으로 통합하고 있습니다.

2029년을 바라보며, 경쟁 환경은 장비 제조업체와 소프트웨어 공급업체 간의 파트너십이 증가할 것으로 예상됩니다. VTM의 데이터 기반 접근 방식은 팹 자동화 및 공정 제어 시스템과 원활한 통합을 요구할 것입니다. “스마트 팩토리” 모델로의 전환—AI, 빅데이터 및 VTM을 포함하는—은 채택 속도를 더욱 가속화할 것입니다. 결과적으로, 글로벌 VTM 기반 반도체 측정 시장은 2029년까지 견고한 두 자릿수 성장을 기록할 것으로 예상되며, 아시아-태평양 지역이 선두를 차지할 것이며, 그 뒤를 북미 및 유럽이 따를 것입니다.

전략적 파트너십 및 산업 협력

반도체 제조에서 VTM(가상 테스트 측정)의 증가는 칩 제조업체와 장비 공급업체가 공정 제어를 가속화하고 고급 노드에서 수율을 향상시키기 위해 전략적 파트너십 및 산업 협력을 추진하는 계기가 되고 있습니다. 2025년에는 공정 환경에 VTM 통합이 진행되고 있으며, 이는 측정 전문성과 AI, 데이터 분석 및 공정 장비의 발전을 결합한 동맹에 의해 촉진되고 있습니다.

VTM 기반 측정의 주요 플레이어인 KLA Corporation 및 Applied Materials는 5nm 및 신흥 3D 구조에 맞춰 VTM 솔루션을 공동 개발하기 위해 주요 반도체 파운드리 및 일체형 장치 제조업체(IDM)와 파트너십을 체결하고 있습니다. 예를 들어, KLA Corporation는 대규모 생산을 위한 AI 기반 가상 측정을 배치하기 위해 주요 로직 및 메모리 제조업체와 협력하고 있으며, 실시간 공정 및 센서 데이터를 활용하여 중요한 치수 및 결함률을 보다 정확하게 예측하고 있습니다.

한편, 장비 공급업체들은 프로세스 도구에 VTM 알고리즘을 내장하기 위해 소프트웨어 회사들과 협력하고 있습니다. 리소그래피 분야의 선두 공급업체인 ASML은 공정 제어 및 분석 업체와 협력하여 그 스캐너와 검사 플랫폼에 가상 측정 모듈을 통합하여 EUV 및 고급 DUV 노드의 인라인 모니터링을 향상시키고 있습니다 (ASML). 이러한 협력은 팹에 예측 제어 및 피드백 루프를 제공하여 측정 부담을 줄이고 사이클 타임을 단축하며 전체 수율을 향상시키는 것을 목표로 하고 있습니다.

산업 협회 및 R&D 동맹도 VTM 방법론의 개발 및 표준화를 촉진하고 있습니다. SEMI 및 imec와 같은 조직은 반도체 제조업체, 도구 공급업체 및 분석 제공업체 간의 공동 프로젝트를 주도하여 VTM 모범 사례를 설정하고 이질적인 팹 환경 전반에서의 상호 운용성을 보장합니다 (imec). 산업이 고혼합, 저볼륨 생산 및 이종 통합으로 전환함에 따라 이러한 협력은 점점 더 중요해지고 있으며, 전통적인 측정만으로는 확장할 수 없는 한계를 극복하는 데 필수적입니다.

향후 몇 년간 이러한 교차 산업 파트너십은 데이터 형식 표준화, 모델 전이 가능성 개선 및 새로운 재료 및 공정 흐름으로 VTM 범위 확장을 목표로 더욱 심화될 것으로 예상됩니다. 반도체 복잡성이 증가함에 따라 전략적 동맹을 통한 집단 혁신이 수율 향상과 고급 제조에서의 경쟁 차별화를 유지하는 데 필수적일 것입니다.

규제, 표준 및 품질 함의

VTM(진공 전달 모듈) 기반 반도체 측정이 점점 더 고급 칩 제조에 도입됨에 따라, 규제 프레임워크와 산업 표준이 전 세계 공급망의 품질, 상호 운용성 및 안전성을 보장하기 위해 신속하게 발전하고 있습니다. 2025년에는 3nm 이하 노드와 복잡한 3D 아키텍처로의 전환이 VTM 표준의 강화를 더욱 강조하고 있으며, 사소한 공정 편차도 장치 수율 및 신뢰성에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다.

SEMI와 같은 주요 국제 표준 기관들은 VTM 인터페이스, 청결, 오염 제어 및 데이터 교환 프로토콜과 관련된 사양을 적극적으로 갱신하고 있습니다. 예를 들어, 자동화된 물질 처리 시스템과 기판 추적을 관리하는 SEMI E84 및 E87 표준은 스마트 제조 환경 내에서 점점 더 정교해지는 VTM 기반 측정 도구의 통합을 다루기 위해 재검토되고 있습니다. 또한 ZEISS 반도체 제조 기술 및 KLA Corporation는 실시간 공정 제어를 위한 inline 측정 데이터 상호 운용성을 보장하기 위해 도구 간 통신의 모범 사례를 정의하는 데 협력하고 있습니다.

품질 보증은 매우 중요합니다. VTM 기반 시스템은 입자 오염을 방지하기 위해 진공 환경에서 초청정 웨이퍼를 처리하는 경우가 많습니다. Brooks Automation 및 ULVAC와 같은 제조업체들은 최고의 작업 안정성을 보장하고 오염 위험을 최소화하기 위해 최신 SEMI F47(전압 강하 면역성) 및 SEMI S2(안전 지침) 표준에 부합하도록 VTM 모듈을 인증하고 있습니다. 이러한 인증은 새로운 측정 플랫폼을 채택하기 전에 엄격한 검증 데이터를 요구하는 주요 파운드리 및 일체형 장치 제조업체들에게 점점 더 요구되고 있습니다.

앞으로 규제 환경은 VTM 기반 측정 시스템의 데이터 무결성과 사이버 보안과 관련하여 더욱 강화될 것으로 예상됩니다. 측정 도구와 공장 자동화 시스템 간의 연결성 및 데이터 흐름이 증가함에 따라, SEMI E30(GEM) 및 SEMI E133(데이터 수집 관리)와 같은 안전한 데이터 처리 및 추적 가능성을 위한 표준이 더욱 강화되고, 향상될 것으로 예상됩니다. 또한, 미국 환경 보호국(EPA)과 같은 기관이 주도하는 진공 펌프 배기가스 및 에너지 소비에 대한 환경 규정은 향후 VTM 장비 선택 및 운영 관행에도 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.

요약하자면, 2025년은 VTM 기반 반도체 측정에서 더욱 강화된 규제 조치와 표준화가 이루어지는 시점으로, 산업 이해관계자들이 기술 발전과 함께 견고한 품질 및 준수 프레임워크를 보장하기 위해 긴밀히 협력하고 있습니다.

미래 전망: 잠재적 파괴 및 장기 기회

2025년과 그 이후를 바라보며, VTM(가상 테스트 측정) 기반 반도체 측정의 궤적은 산업에 중대한 변화와 새로운 장기 기회를 나타냅니다. 장치 아키텍처가 더욱 복잡해짐에 따라—3nm와 같은 고급 노드 및 3D 구조의 확산—전통적인 측정 방법은 정확하고 비파괴적이며 비용 효과적인 공정 제어를 제공하는 데 점점 더 도전을 받고 있습니다. AI, 머신 러닝, 고성능 시뮬레이션 등을 활용하여 직접적인 물리적 측정을 보완하거나 대체하는 VTM은 이러한 요구를 충족시키고 전 세계 팹의 공정 제어 전략을 재정의하는 데 적합한 위치에 있습니다.

주요 산업 플레이어들이 VTM 기술을 적극적으로 발전시키고 있습니다. 예를 들어, Lam Research는 장비 포트폴리오에 가상 측정 기능을 통합하여 예측 공정 제어 및 수율 향상을 강조하고 있습니다. 마찬가지로, Applied Materials는 AI 기반 분석 및 가상 센서를 사용하여 실시간 통찰력을 제공하며, 측정 도구의 부하와 사이클 타임을 줄입니다. 이러한 이니셔티브는 2025년까지 더 성숙해져 고속 제조 환경에서 보다 넓은 채택을 기대하게 합니다.

예상되는 주요 변화는 광범위한 인라인 측정 샘플링에서 선택적이고 데이터 기반의 접근 방식으로의 전환입니다. 이러한 전환은 웨이퍼 측정 비용을 크게 줄일 수 있으며, 이는 역사적으로 선두주자 팹의 주요 비용 항목이었습니다. 따라서 팹은 더 높은 수율을 달성하고 새로운 장치 세대의 빠른 대량 생산을 우선 할 수 있게 됩니다. VTM은 또한 공정 개발을 더욱 민첩하게 만들 수 있는 가능성을 제공하며, 가상 피드백 루프가 학습 주기를 가속화하고 공정 레시피의 신속한 조정을 가능하게 하여 포괄적인 실험적 테스트 대신 시뮬레이션된 결과를 기반으로 하게 됩니다.

모델 검증 및 기존 제조 실행 시스템과의 강력한 통합 필요성을 포함하여 도전 과제가 여전히 존재합니다. SEMI 및 imec와 같은 컨소시엄이 주관하는 산업 협력은 VTM의 확장성을 보장할 상호 운용성 표준 및 모범 사례를 설정하는 데 필수적입니다.

장기적으로 VTM은 AI, 디지털 트윈 및 팹 전반의 데이터 인프라의 발전에 맞춰 발전할 것으로 예상됩니다. 예측 정확성이 향상되면 VTM은 많은 공정 제어가 자동으로 관리되고 최적화되는 “라이트 아웃” 팹으로의 길을 열 수 있습니다. 궁극적으로, VTM 기반 측정의 통합은 반도체 제조업체에게 경쟁적 차별 요소가 될 수 있으며, 10년 후에도 비용, 품질 및 시장 출시 시간에 대한 산업 접근 방식을 형성하는 데 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

출처 및 참고 문헌

FemtoSense: CES 2025

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