[서울=뉴스핌] 이나영 기자= 반도체 식각 장비 전문기업 기가레인이 인공지능(AI) 기술을 활용해 플라즈마 식각 공정의 최적 조건을 자동으로 도출하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

기가레인은 한국핵융합에너지연구원 플라즈마장비지능화연구단과 협업해 AI 기반 공정 최적화 툴을 개발했다. 엔지니어가 수행한 51개 실험 데이터 중 34개의 정제된 데이터를 AI 모델에 학습시킨 결과, 단 1회 학습만으로 6개 공정 목표를 동시에 만족하는 최적 조건을 도출했다.

회사에 따르면 식각 공정은 반도체 웨이퍼 위에 회로 패턴을 만들기 위해 플라즈마로 불필요한 부분을 정밀하게 깎아내는 핵심 공정이다. 반도체가 미세화·고집적화되면서 엔지니어가 조절해야 할 변수는 기하급수적으로 늘어났다.

또한 압력, 소스파워, 바이어스파워, 가스 종류 및 주입량, 척 온도, 백사이드 헬륨, 공정 시간 등 다수의 입력 변수를 동시에 제어해야 하는 반면, 에칭량·속도·각도·상·하부 선폭·마스크 선택비 등 6가지 항목을 동시에 만족해야 했다. 기존에는 엔지니어가 수많은 테스트를 반복하며 최적 조건을 찾아야 했고 많은 시간과 웨이퍼가 소모되는 한계가 있었다.

기가레인은 1회 학습으로 목표치를 만족하지 못할 경우 새 공정 결과를 다시 학습시켜 재차 최적 조건을 제시하는 반복 알고리즘도 구축했다. 이를 통해 공정 최적화에 들어가던 웨이퍼와 엔지니어링 리소스를 크게 절감하고, 고객사의 다양한 요구에 대응하는 속도도 단축할 수 있게 됐다.

한편 기가레인은 다른 공정에도 AI 적용을 확대해 데이터가 쌓일수록 개발 효율이 높아지는 구조를 만들어갈 계획이다. 현재의 입력 변수와 결과값 매칭 단계를 넘어 장비가 공정을 진행하는 동안 발생하는 실시간 센서 데이터까지 AI와 연동하는 고도화도 추진한다. 이를 통해 반도체 장비가 스스로 공정 상태를 진단하고 보정하는 자율 운영 장비 체계를 구축한다는 전략이다.

기가레인 관계자는 "이번 프로젝트는 회사가 보유한 플라즈마 식각 장비 노하우와 국책연구기관의 지능제어 기술이 결합한 산학연 협력 사례"라며 "데이터 기반의 공정 최적화 프로세스를 바탕으로 글로벌 반도체 소자 기업들의 요구에 효율적으로 대응하며 시장 경쟁력을 강화해 나갈 것"이라고 말했다.

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