EUV(Extreme Ultra Violet) 더 작고 빠른 반도체를 위한 기술

반도체 산업에서 중요한 이슈로 더 작고 더 빠른 반도체를 만드는 기술이 있습니다.
본 포스팅에서는 더 작고 빠른 반도체를 위한 미세화 기술 EUV란 무엇인지와 공정 특성에 대해 알아보겠습니다.

또한 반도체 장비업체 ASML에 관한 내용과 각 글로벌 업체의 장비 도입 현황에 대해서 살펴보도록 하겠습니다. 

 

EUV(Extreme Ultra Violet)란?

극자외선이란 뜻이며 반도체 도면을 얇게 그려주는 펜의 역할을 한다.
반도체 제작에 중요한 과정인 포토 공정을 할 때 극자외선 파장의 광원을 사용하는 리소그래피 기술 및 제조 공정을 말하며 반도체 칩을 더욱 미세화하고 생산성을 증대시키는 혁신적인 기술이다. EUV 공정은 반도체를 만드는 원판(웨이퍼) 위에 설계도를 빛을 통해 사진을 찍듯이 찍어내는 공정으로 쉽게 설명하면 깎아내기 전에는 밑그림을 그리는 작업이다.

EUV 공정 특성으로 기존 ArF(불화 아르곤)보다 열 배 넘게 짧은 파장을 이용함으로써 더욱 정교한 회로를 구현하여
기존 하나의 원판에 열 개의 반도체 칩을 만들 수 있다면 20개 이상의 반도체 칩을 생산할 수 있게 된다.

 

미세화 기술은 칩을 더 작게 만들면서 성능은 향상하고 생산 단가를 낮추는 작업이며 미세화의 가장 중요한 요소는 칩 설계도면을 작게 그리는 것으로 이때 사용하는 기술을 EUV라고 한다.

 

리소그래피(Lithography) 공정이란?

웨이퍼 위에 도면을 그려내는 작업 과정을 리소그래피 공정이라고 한다.
웨이퍼에 빛을 쏘아 특수한 화학처리를 통해 빛이 쏘아진 부분만 남기거나 벗기면서 도면을 그린다.
도면을 작게 그리면 그릴수록 하나의 웨이퍼에 더 작고 많은 칩을 만들어 낼 수 있어 단가를 낮추고 생산성을 높여주기에 중요한 공정이다.
* 1기가 D램 기준 칩을 제작하는 시간 중 리소그래피 공정이 차지하는 비중은 약 60%이다.
리소그래피 기술의 핵심은 짧은 파장의 빛을 사용하여 정밀도를 높이는 것이다. 처음에는 가시광선, 자외선을 사용했으나 최근에는 전자 빔을 사용해 더 미세한 패턴을 만든다.

 

글로벌 반도체 업체의 EUV 도입 현황

반도체의 성능을 향상 시킬 수 있고 생산 단가를 낮출 수 있는 EUV 장비를 도입하기 위해서 글로벌 업체의 도입 경쟁이 치열한 상황이다. 먼저 알아볼 것이 EUV 장비의 제조 업체이다. EUV 장비 생산업체는 네덜란드 ASML이다. EUV 장비는 ASML에서 독점 공급하고 있으며 연간 40대가량 생산한다. 대당 1500억 원을 호가하는 초고가의 장비이며 EUV 노광기를 설치하는 기간은 약 6개월가량이 소요된다. ASML은 EUV 노광장비를 독점 생산할 수 있으므로 반도체 장비 업계에서 슈퍼 을의 지위를 유지하고 있다.

각 기업별 EUV 장비 도입 현황은 다음과 같다.
삼성전자 사업장에 설치된 EUV 노광기는 총 15대 내외로 알려져 있으며 2022년 10대가 넘는 장비를 배치하는 것이 목표이다.
SK하이닉스는 이천 M16에 신규 노광기 NXE:3600D 설치하기 시작하였으며 총 2대 가동 중이다.
TSMC는 100대 이상의 노광기를 갖추고 있는 것으로 알려져 있다.
인텔은 아일랜드 공장에 설치할 예정이며 2023년에 칩 생산을 시작할 예정이다.

감사합니다.