10nm 이하 반도체 공정 EUV가 유일?…삼성전자 "아닐 수도"

[양태훈기자] 삼성전자가 내년 양산이 전망되는 10나노미터(nm, 10억분의 1미터) 이하 공정과 관련해 극자외선(EUV) 외 다양한 차세대 노광 기술 도입을 고려중인 것으로 알려졌다.

최근 미국 실리콘밸리에서 비공개로 열린 '삼성 파운드리 포럼'에서 EUV 장비 도입 계획을 발표한 바 있지만, 삼성전자 측은 채산성 확보가 관건인 만큼 수년 내 EUV 만을 생산라인에 적용하지는 않겠다는 입장이다.

EUV는 자외선(UV)과 X-선의 중간 영역에 있는 13.5나노미터의 빛 파장을 활용, 한 번의 노광(웨이퍼에 패턴 새김)으로 10나노미터 이하의 칩셋을 생산할 수 있는 차세대 노광 기술을 말한다. 대표적으로 네덜란드의 ASML이 EUV 장비를 개발하고 있다.

현재 삼성전자는 불화아르곤(ArF)을 광원 소스로 193나노미터의 빛 파장을 이용하는 이머전(물을 넣어 빛 굴절률을 높인 기술) 노광 기술과 회로 패턴을 여러 번 새기는 사중 포토 노광 기술(QPT) 공정을 통해 연말 10나노미터 칩셋 양산을 계획 중이다.

업계 한 관계자는 "과거 25나노미터 공정부터는 EUV가 필요하다고 했지만, 20나노미터에 이어 18나노미터까지 EUV 장비 없이 양산에 성공했다"며, "삼성전자가 현재 수대의 EUV 장비로 연구개발을 진행하는 것은 다양한 상황에 따른 전략을 준비하는 차원으로, EUV 외에도 수많은 대안들을 보고 있다"고 전했다.

실제 반도체 업계에서는 SK하이닉스 및 삼성전자가 EUV 외 10나노미터 미만 공정에서 나노임프린트 리소그래피(NIL)이나 화학적 패턴 형성 방식인 DSA(Directed Self Assembly) 기술의 도입 가능성이 높은 것으로 진단하고 있다.

NIL은 나노미터 수준의 패턴이 각인된 스탬프를 사용해 도장을 찍듯 웨이퍼 위로 패턴을 형성하는 기술을, DSA는 성질이 다른 두 고분자를 하나의 분자로 합성한 재료를 웨이퍼에 도포, 가열해 패턴을 얻는 기술을 말한다. 두 기술 모두 EUV 기술 대비 단가절감의 이점을 제공한다.

이는 EUV의 경우, 장비 1대당 1천500억원을 호가하는 고가인데다 기존 ArF 이머전 장비와 달리 진공상태에서 패터닝이 이뤄져야하고, EUV가 흡수되지 않는 새로운 미러 시스템을 도입해야하는 등 여러 한계가 있기 때문이다.

국내 반도체 업체 한 고위 관계자는 이와 관련해 "EUV는 굉장히 고가의 장비로, 에코시스템 구축 없이 단가절감이 가능할지 의문"이라며, "이에 DSA와 NIL 기술개발을 진행 중"이라고 전했다.