노광공정..슈퍼 '을' ASML의 EUV..옴스트롱으로 가는 열쇠

EUV

'Extrme Ultra Violet'

극자외선

 

ASML_EUV

차세대 노광기술의 핵심이라고 불리우는 'EUV'

바로 1500억원 상당의 ASML에서 만든 반도체 공정기술에 꼭 필요한

노광장비이다

 

 노광(Exposure) 공정에서는 반도체 미세공정화가 진행되면서 

노광장비의 해상력을 높임으로서 설계상의 선폭을 최소화하는 방향으로 광원개발이 이뤄지고 있다. 

회로와 회로 사이의 간격이 줄어들어 칩 면적이 감소하면 웨이퍼 한 장에서 얻을 수 있는 칩 수가 증가하고 

이로 인해 원가 절감 효과가 이어지기 때문이다. 

전체 공정에 소요되는 시간 중 약 60%가 

노광공정에서 할애되며 생산원가의 약 33~37%를 차지하는 공정이기 때문에 

노광공정을 통한 원가절감 및 공정 단순화는 반도체 생산업계 의 공동 목표이다

 

 

반도체 칩을 생산할 때 웨이퍼(wafer)라는 실리콘 기반의 원판, 즉 둥근 디스크는 감광물질로 코팅이 되고,

스캐너라고 하는 포토공정 설비로 들어가게 된다.

이 설비 안에서 회로 패턴을 새겨 넣기 위해

레이저 광원을 웨이퍼에 투사하는 노광(photolithography) 작업을 진행한다.

이렇게 해서 반도체 칩 안에 현미경으로 봐야 보일 정도로 작고 미세한 회로소자 수십억개를 형성하게 된다.

EUV 공정은 이러한 노광 단계를 극자외선 파장을 가진 광원을 활용해 진행하는 것을 말한다.

 

노광장치의 핵심은 빛의 파장을 최대한 줄여, 해상도를 높이는 것 이다

기존의 방식은 볼록거울을 통해 낮은 파장의 빛을 모으는 것이였다

하지만 빛의 파장이 짧아질수록 흡수율이 증가하게 된다

이는 양자역학적으로 에너지가 높아진다는 뜻이고 빛이 입자에 가깝게 행동하게 된다는 것이다

이렇게 된다면 광원에서 발생시킨 빛이 온전히 웨이퍼에 전달이 안될 것이다

 

따라서 기존의 기술인 ArF(불화 아르곤)만을 이용한 레이저로는 20nm근처의 노광을 해결 불가했다

기존의 방법으로는 이를 액침기술로 보완하려고 했다.

액침기술이란 광원의 파장을 유지한 채, 렌즈의 아래쪽에

굴절률이 높은 액체를 추가 배치하여 광원의 파장을 줄이는 것이다

또한 멀티패터닝 기술로도 보완을 유지했다.

이는 패터닝을 반복해 미세회로를 구현하는 것이다

이렇게 하여 불화아르곤으로 10nm공정까지 오게 되었으나 그 이상으로가기에는 한계에 다다르게 된다

 

 

무조건적으로 패터닝을 늘릴 수 없는 이유는 바로

첫째, 정렬오차

둘째, 공정의 증가( 패터닝 증가에 따른 공정시간 및 물리적인 비용이 상승)

때문이다 

 

따라서 EUV(13.5nm)의 등장에 대한 당위성이 부여되게 된다

 

 

삼성전자의 경우도 

파운드리 분야의 미세공정에 대한 경쟁력을 확보하기 위해EUV공정을 지속적으로 도입하고 있다