[e돋보기] 미세공정 기술

[양태훈기자] 미세공정 기술은 반도체를 작게 만들기 위해 활용되는 기술을 말한다.

웨이퍼의 회로선폭을 축소해 셀(데이터 저장의 최소 단위)의 집적도를 높이는 것이 핵심이다. 이를 통해 한 장의 웨이퍼에서 생산할 수 있는 칩의 생산량이 늘어나 반도체 칩셋의 가격을 낮출 수 있기 때문이다.

더 많은 양의 정보를 더 빠르게 처리, 소비전력이 줄어드는 이점도 얻을 수 있다.

반도체란, 전기가 통한 물질인 '도체'와 전기가 통하지 않는 물질인 '부도체'의 특성을 동시에 지닌 물질을 말한다.

노광공정을 통해 웨이퍼에 회로를 인쇄하는 포토 과정, 인쇄된 회로를 깎아 패턴을 형성하는 에칭 과정, 특정 불순물을 주입해 반도체의 전자소자를 구현하는 디퓨전 과정, 이후 금속막이나 절연막 등을 증착하는 박막증착 과정, 각종 오염원을 화학용액을 통해 제거하는 클리닝 과정, 마지막으로 웨이퍼 표면을 편평하게 만드는 연마 과정을 거쳐 생산된다.

일반적으로 연마 과정까지의 공정을 전공정이라 부른다. 이후 완성된 칩이 제대로 동작하는지 테스트하고 칩을 여러 개 쌓아 하나의 제품으로 만드는 '패키징 단계'를 후공정이라 부른다.

미세공정 기술의 핵심은 웨이퍼에 전자회로를 새기는 노광과정을 꼽을 수 있다.

현재 삼성전자와 SK하이닉스 등은 불화아르곤(ArF)을 광원 소스로 193나노미터의 빛 파장을 이용하는 이머전(물을 넣어 빛 굴절률을 높인 기술) 노광 기술과 회로 패턴을 여러 번 새기는 멀티패터닝 기술을 통해 10나노미터대 칩셋을 양산 중이다.

업계에서는 ArF 이머전 노광 및 멀티패터닝 기술은 여러 번 반복되는 공정으로 비용이 늘어나는 한계가 있는 만큼 10나노미터 이하부터는 차세대 노광장비인 극자외선(EUV) 장비가 활용될 것으로 전망하고 있다.

삼성전자와 SK하이닉스는 이와 관련해 각각 7나노미터, 10나노미터 공정부터 EUV 노광장비를 도입할 계획이라고 발표한 상태다.