연마 공정을 마친 후 300㎜ 웨이퍼의 수많은 칩(넷다이)을 낱개로 절단 분리(Sawing)하는 웨이퍼 절단 공정에서 고체 레이저 기술이 주목을 받고 있다.
40 나노급 공정 이하의 웨이퍼 절단 공정에선 그동안 주력 장비로 사용해온 다이아몬드 톱이 제 구실을 하지 못한 탓에 새로운 절단 기술이 요구되기 때문이다.
15일 업계에 따르면 삼성전자·하이닉스반도체가 올해 40 나노급 이하 초고집적 반도체 제조를 위해 금속 배선 재질을 알루미늄(Al)에서 구리(Cu)로 바꾸고 배선 절연 박막의 유전율도 2.7 이하인 저유전체(Low-k)를 사용키로 함에 따라 고체 레이저 절단 기술이 주목받을 전망이다.
삼성전자·하이닉스가 올해 차세대 배선 공정인 구리 공정 도입을 시작하면서 기존 다이아몬드 톱을 활용, 웨이퍼의 Low-k와 Cu 소재를 절단할 경우 넷다이 품질이 떨어지는 등 등 재래 절단 장비 기술이 성능 한계에 부딪치고 있기 때문이다.
특히 다이아몬드 톱으로 구리 배선의 웨이퍼를 절단할 경우 웨이퍼에 입힌 절연 박막이 심하게 벗겨지고 절단 속도 저하 현상이 발생, 제품 생산성이 저하되는 문제점을 안고 있다. 증착·에칭 공정에서 사용하던 반도체 재료가 새롭게 바뀌면서 절단 공정의 장비 기술도 세대 교체가 요구되고 있는 셈이다.
이에 하이닉스·앰코코리아·칩팩코리아 등 반도체 소자 및 패키징 기업들은 고체 레이저 톱과 다이아몬드 톱을 병행·사용하는 절단 기술 도입을 위해 연구 개발을 활발히 진행하고 있다. 이 공정은 먼저 레이저 톱을 이용해, 웨이퍼 박막에 가늘고 길게 패인 홈(Grooving)을 만든 후 마지막으로 다이아몬드 톱으로 나머지 웨이퍼를 절단, 넷다이를 분리하는 것이다.
또한, 레이저 응용 장비 전문 업체인 이오테크닉스와 일본 다이아몬드 장비 전문 업체인 디스코가 올해 웨이퍼 절단 공정에서의 새로운 장비 수요를 놓고 경합을 벌일 전망이다. 디스코는 절단·연삭·연마 관련 장비 시장에서 시장 점유율 70% 이상을 차지한 기업이다.
이오테크닉스 관계자는 “작년부터 대만 일부 후공정 전문 업체들이 레이저 절단 장비를 도입·사용하고 있다”며 “구리배선·저유전체 재료를 도입 내지는 검토하는 국내 고객들도 관심을 두고 있어 웨이퍼 절단 공정에서 레이저 절단 기술이 신 수요를 창출할 것”이라고 말했다.
안수민기자 smahn@etnews.co.kr