반도체 자본 설비의 성능, 생산성 및 안정성 향상

오늘날 반도체 OEM 업체들은 마이크로칩 패키지의 소형화로 인해 리소그래피 기술을 개선해야 한다는 압박을 받고 있습니다. 이러한 가운데 Wilting 같은 반도체 OEM 및 티어 1 공급업체들은 3D Systems의 Application Innovation Group과 협력해 금속 적층 제조 솔루션을 사용하면서 분해능을 높일 수 있도록 최적화된 반도체 구성품을 비롯해 설계 단계에서 응용 분야에 따라 성능 및 기동성을 최적화할 수 있는 컨설팅 서비스의 이점을 마음껏 누리고 있습니다. 

금속 적층 제조는 최적화된 구성품 설계와 제작이 가능합니다. 이러한 설계와 제작을 반도체 리소그래피 및 웨이퍼 처리 설비에 적용하면 매니폴드, 웨이퍼 테이블, 웨이퍼 핸들링 시스템, 굴곡부, 브래킷 같이 복잡한 금속 적층 제조 부품의 성능과 안정성이 향상됩니다. 이러한 이점은 여기에서 멈추지 않고 나노미터 수준의 시스템 정확도 개선과 속도 및 처리량 증가로 이어져 결과적으로 처리 가능한 웨이퍼 수가 늘어나고 총소유비용이 절감되는 효과까지 기대할 수 있습니다. 

반도체 OEM 업체들은 Wilting을 비롯한 3D Systems의 협력 덕분에 3D Systems의 응용 분야 엔지니어가 알려주는 적층 제조 설계와 Wilting의 정밀 생산을 이용하여 설계 및 성능을 여러 차례 개선하고 기간을 앞당길 수 있게 되었습니다. 그 결과, 이제는 검증된 생산 방법으로 복잡한 반도체 구성품을 빠르게 반복 제작하고 테스트할 수 있습니다.  

예를 들어 여기 보이는 부품처럼 적층 제조를 목적으로 설계된 매니폴드는 유체와 가스 유동을 최적화하여 압력 강하를 줄이고 기계적 교란 및 진동을 최소화합니다. 하지만 기존 제조 방식으로 제작하면 부품이 크고 무거울 뿐만 아니라 유동 정체와 불안정한 연결로 인해 시스템 성능에도 악영향을 미치는 경우가 많습니다. 반도체 응용 분야에서 적층 제조를 사용했을 때 이점은 다음과 같습니다. 

• 유체 유동이 최적화됩니다. 적층 제조 솔루션을 사용하면 유체 유동으로 인한 교란 하중을 최대 90%까지 줄일 수 있습니다. 

• 중량과 부피가 감소합니다. 기존 제조 방식과 비교했을 때 적층 제조 경량화로 중량을 최대 50%까지 줄일 뿐만 아니라 제한된 공간에서 필요한 부피를 최적화할 수 있습니다. 

• 안정성이 증가합니다. 기존 방식으로 제작된 매니폴드 어셈블리(20개가 넘는 부품)와 비교했을 때 적층 제조 방식에서는 단일 모놀리식 부품을 제작하여 안정성을 높이는 것은 물론이고 제조 수율까지 개선할 수 있습니다. 

3D Systems의 고객 혁신 센터를 통해 생산 지원을 받을 경우 품질 및 정확도가 높은 적층 제조 서비스가 미세입자 청정도를 최적화할 수 있는 독자적 프로세스와 함께 제공됩니다. 적층 제조 서비스에서는 클린룸 요건에 적합할 뿐만 아니라 리소그래피 및 웨이퍼 처리 설비에서 사용할 수 있는 금속 부품을 제작합니다. 

Wilting은 3D Systems와 손을 잡고 3D 프린팅 부품을 후가공하고, 후처리하고, 조립하는 시간을 지나면서 전문성을 쌓을 수 있었습니다. 이러한 파트너십이 지속되는 동안 Wilting의 고객을 통해서 적층 제조에 대한 수요가 존재한다는 사실도 입증되었습니다. 

Wilting은 적층 제조 시스템을 내부에 갖추고 있었지만 금속 프린팅 부품에 대한 수요가 빠르게 내부 생산량을 넘어설 것이라고 예측했습니다. Kannekens는 "우리와 3D Systems의 협력 관계는 앞으로도 새로운 비즈니스를 개발하는 즉시 효과를 발휘할 것입니다. 사업 확장 시 3D Systems가 초과 생산 지원을 통해 생산량 확보에 나서기 때문입니다."라고 말했습니다. 

Wilting은 고객 사이에서 복잡한 적층 제조 부품에 대한 수요가 반복해서 발생하자 품질 높은 금속 프린팅을 내부에 구현할 목적으로 3D Systems의 DMP Flex 350를 선택했습니다. 3D Systems의 금속 적층 제조 기술은 동급 최고의 산소 농도(< 25ppm)와 불활성 환경 덕분에 강도와 정확도가 우수하고, 화학적 순도가 높은 부품을 티타늄, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 니켈 합금 소재로 제작하는 것이 가능합니다.  

DMP Flex 350은 처리량이 높은 모듈식 프린터 구조(3DXpert® 올인원 3D 프린팅 소프트웨어 포함)와 광범위한 테스트를 통과한 LaserForm® 소재가 결합된 금속 적층 제조 통합 솔루션입니다. 그 밖에도 Wilting은 필요할 경우 프린터를 추가하여 DMP Flex 350의 생산량을 늘릴 수 있습니다.

3D Systems 엔지니어들은 기술 이전을 통해 지식을 공유할 뿐만 아니라 새로운 프린터 고객에게 교육 기회를 제공함으로써 적층 제조로 쉽고 빠르게 전환하여 투자 자산을 보호할 수 있도록 지원합니다. 기술 이전에서는 사전 개발된 프린트 파일과 프로세스가 활용되며, 그 밖에 전문 계정 관리, 컨설팅, 사전에 검증된 적층 제조 생산 프로세스에 대한 교육, 설치 등도 포함됩니다. Wilting의 경우에는 무엇보다도 설비 운전, 프린터 프로그래밍, 프린팅을 위한 파일 설정, 부품 지원 및 오리엔테이션, 부품 후처리 같은 프린팅 프로세스와 전략을 중심으로 기술 이전이 진행되었습니다. 

3D Systems의 기술 이전은 3D Systems 고객이 변화에 따르는 위험을 완화하고 적층 제조 생산성을 빠르게 경험하여 출시 시간을 단축하는 데 커다란 도움이 되고 있습니다.