세계 반도체 장비 1위 기업 어플라이드머티어리얼즈(어플라이드)가 반도체 극자외선(EUV·Extreme Ultraviolet) 노광 공정을 줄여 초미세 회로 구현을 가능하게 하는 패터닝 기술을 개발했다. 회사 측은 해당 기술이 반도체 제조에 소요되는 비용과 복잡성을 낮추면서도 환경에 미치는 영향은 줄일 수 있다고 설명했다.
어플라이드는 EUV 노광 공정 단계를 줄이는 '센튜라 스컬프타(Centrua Sculpta')' 시스템을 개발했다고 2일 밝혔다. 보통 EUV 노광은 기존 심자외선(DUV·deep ultraviolet) 대비 빛의 파장이 짧아 10나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 이하 초미세 회로를 구현하는 데 쓰인다. 그러나 EUV 노광도 아주 미세한 회로를 그리는 데 어려움이 있다. 반도체 제조사는 이 문제를 해결하기 위해 '멀티 패터닝' 공정을 수행한다. 최소 두 차례 이상 EUV 빛을 쏴 회로 정밀도를 높인다.
이같은 멀티 패터닝은 포토마스크(반도체 회로패턴을 그린 유리기판)를 여러 장 사용해야 한다. 반도체 제조사 입장에서는 부담이 크다. EUV 포토마스크는 한 장에 5억~10억원에 이를 정도로 고가다. 증착과 세정 등 추가 공정도 늘어난다.
어플라이드는 회로를 원하는 방향으로 늘리는 등 독자적인 제어 기술로 이 같은 단점을 보완했다고 설명했다. EUV 노광 공정 한 번으로도 회로 간격을 줄이고 반도체 소자 밀도를 높인다. 포토마스크 한 장을 사용해 비용을 줄일 수 있고, 설계 단순화로 수율 향상에도 보탬이 된다.
어플라이드는 신기술로 △웨이퍼당 50달러 이상의 생산 비용 절감 △15kWh 이상의 에너지 절감 △0.35kg 이상의 이산화탄소에 해당하는 직접 온실가스 배출량 감축 △15리터 이상의 용수 절감 등 반도체 제조 비용과 에너지 사용량을 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
프라부 라자 어플라이드 반도체 사업부 수석부사장은 "새로운 스컬프타 시스템은 반도체 제조사가 칩 면적과 생산 비용을 최적화함과 동시에 첨단 반도체 생산 분야에서 제기되는 경제·환경 문제를 해결하는데 어떤 역할을 할 수 있는지 보여주는 좋은 사례"라고 강조했다.
박종철 삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산) 사업부 식각 기술 팀 마스터는 "어플라이드의 스컬프타 시스템은 전 세계 반도체 제조사가 겪고 있는 패터닝 문제를 극복하고 생산 비용을 줄이는데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
강경주 기자 qurasoha@hankyung.com
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