일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.12.15

최첨단 반도체를 지원하는 'EUV 노광'
개구수 높여 옹스트롬 세대에 대응

EUV 노광은 극단 자외선으로 불리는 파장 13.5nm의 빛을 사용하는 반도체 노광 기술을 가리킨다. EUV 노광 장치는 네덜란드 ASML이 독점 공급하고 있어 최첨단 로직 반도체나 메모리(DRAM)의 양산에 필수적인 툴이다. 유저 기업은 반도체 파운드리 최대 기업인 대만의 TSMC나 한국 삼성전자 등이다. 스마트폰을 비롯해 친숙한 전자기기의 심장부를 담당하는 최첨단 반도체 제조를 지탱하는 기술이다.

로직 반도체에 대한 적용에서 선두를 달리는 곳은 삼성전자로, 7nm 세대 프로세스에서 양산화했다. TSMC가 삼성전자의 뒤를 잇고 있다. 삼성전자와 TSMC에 뒤진 미국 인텔도 2023년 9월, EUV를 사용하는 프로세스 기술 ‘Intel 4’를 양산화했다고 발표했다.

일본에서는 최첨단 반도체의 제조 수탁을 목표로 하는 Rapidus(도쿄)가 홋카이도 치토세시에 건설하는 반도체 공장에 EUV 노광 장치를 도입한다. 현재 EUV 노광 연구 개발에서 풍부한 실적을 가진 벨기에의 imec과 협업을 진행하고 있다. imec에 기술자를 파견하는 등 EUV 노광의 양산 도입에 필요한 노하우 획득을 서두른다.

-- 개구수를 0.33에서 0.55로 향상 --
EUV 노광을 둘러싼 기술 동향에서 주목하고 싶은 것은 노광 장치의 개구수(NA) 향상이다. 렌즈의 집광 효율의 지표가 되는 NA의 향상을 통해 해상도가 보다 높은 노광을 가능케한다. 현재, 양산에 사용되고 있는 EUV 노광 장치의 NA는 0.33이다. 이에 반해 광학계 변경 등에 의해 NA를 0.55로 높인 차세대 기기 개발이 진행되고 있다.

NA가 0.55로 높아지면 현재 최첨단인 5nm~3nm 세대에 이은 2nm 세대 이후로 미세화를 이어갈 수 있다. TSMC나 삼성전자, 인텔은 모두 1nm를 이하의 Å(옹스트롬, 10Å=1nm) 세대로 미세화하는 것을 전망하고 있다. 이 같은 미세화에는 NA를 0.55 또는 그 이상으로 높인 EUV 노광장치가 필수적이다.

이에 대응하고자 ASML은 하이-NA의 EUV 노광 장치에 대해 imec과 공동연구를 진행해 왔다. 도쿄일렉트론 등 반도체 제조장치 업체들도 이 연구에 참여해 하이-NA화에 필요한 주변 기술 개발을 추진하고 있다.

이 같은 개발의 결과, 하이-NA의 EUV 노광 장치는 프로세스 개발용 초호기의 출하가 임박한 단계다. 인텔은 23년 10월, 미국 오리건주 연구개발시설에 대한 새로운 설비 투자 계획을 발표하면서, 이 중에서 세계 최초가 될 하이-NA의 EUV 노광 장치를 23년 안에 도입하겠다고 밝혔다. NA의 숫자는 공개하지 않았지만 0.55로 보이며, 차세대 프로세스 개발에 사용한다.

인텔을 비롯한 반도체 업체가 하이-NA의 EUV 노광 장치를 양산에 사용하는 것은 2020년대 중반 무렵이 될 것으로 보인다. 양산에 대한 도입이 원활하게 진행될지는 2020년대부터 2030년대에 걸쳐 최첨단 반도체의 글로벌 수급 동향에 큰 영향을 미치게 된다.

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