EUV 노광장비 원리와 상황

반도체 공정 중에서 설계된 반도체 회로를 그려주는 장비가 있습니다. 노광장비는 개당 가격이 몇천억 원 정도 할 정도로 비싼 장비인데, 반도체 생산에 핵심적인 장비라고 할 수 있습니다.

 

최근에는 EUV 노광장비를 통해서 초미세공정을 하고, 한정된 웨이퍼공간에 더 집적도가 높은 반도체를 생산하는 것이 보편화되고 있습니다. EUV 노광장비에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

EUV 노광장비란?

 

EUV는 Extreme Ultra Violet Lithography(극자외선 파장)을 이용한 노광장비입니다. 아주 짧은 파장을 이용해서 반도체에 3 나노미터의 초미세 공정을 가능하게 만들어줍니다.

 

초미세 공정이 왜 중요하냐면 반도체의 칩셋의 회로가 작아지고 집적도가 높아질수록 더 좋은 성능 구현이 가능하기 때문입니다. 

 

EUV 노광장비의 원리

 

어떻게 EUV 노광장비는 더 세밀하게 반도체 회로를 그릴 수 있는 걸까요? 그것은 바로 아주 짧은 파장으로 그리기 때문에 더 세밀하게 그릴 수 있다는 것입니다.

 

마스크라는 곳에 회로를 그려두고 빛을 투과시켜서 웨이퍼에 그림을 그리는데 중요한건 빛이 투과할때 아주 좁은 구멍을 지나갈 수록 빛이 더 많이 퍼진다는 것입니다. 

 

파장이 길수록 더욱 더 빛은 많이 퍼지고, 파장이 짧을수록 빛이 덜퍼집니다. 그래서 짧은파장인 극자외선파장을 사용합니다. 마스크에 그림을 새길만한 세기의 극자외선을 만들기도 어렵지만, 또 다른 물질에 너무 쉽게 너무 쉽게 흡수됩니다. EUV기계 내부를 진공으로 만들어 둔건 물론이고 거울로 이 빛을 모아야 합니다. 

 

 

EUV광을 만들기 위해서 액체금속 주석에 강력한 레이저를 집광하여 EUV광으로 만든 다음, 플라스마 광원을 거울로 한데 모아서 EUV스캐너로 보냅니다. 모아진 EUV 광원 강도는 350W 이상 강해야 하며, 높은 강도의 광원으로 초미세 회로 패턴을 새기는 방식으로 초미세 공정을 진행합니다. 

 

EUV 노광장비를 만드는 회사는?

 

가장 유명한 노광장비 회사는 네덜란드 회사인 ASML이 있습니다. 가장 초미세 공정까지 할 수 있는 EUV를 만드는 회사는 ASML이 유일합니다. 

 

다른 노광장비로 유명했던 캐논과 니콘은 EUV노광장비 개발에 적극적이지 않았기 때문에, 현재 만들어놓은 노광장비를 구매하려고 하는 반도체 업체들이 없어졌습니다. 오직 ASML에서만 만들고 있는데 이 노광장비의 가격은 한대당 2천억 원 수준이며 1년에 만들 수 있는 개수가 몇 대 안됩니다. 

 

특히 초미세공정이 가능한 EUV 노광장비는 삼성전자와 TSMC가 서로 더 많은 물량을 확보하기 위해 경쟁할 정도입니다. TSMC는 2021년 말까지 약 70대의 EUV 노광장비를 보유할 수 있을 것이며, 삼성전자의 경우는 27대의 EUV 장비를 보유할 것을 보입니다.

 

노광장비 국산화가 어려운 이유

 

노광장비 국산화가 어려운 이유를 쉽게 설명하자면 돈이 있다고 만들 수 있는 종류의 것이 아니라는 것입니다. 아무리 중국이 돈을 많이 투여해도 완성차 업계에서 세계적인 자동차 브랜드 하나 못 내놓는 것과 똑같다고 보시면 되겠습니다.

 

하루아침에 기술력을 따라갈 수 있는 거라고 한다면 모든 업체에서 EUV 장비를 연구해서 만들어 낼 것입니다. 대한민국 역시 네덜란드의 ASML의 EUV 노광장비를 수입해서 쓰는 게 더 경제적이고 합리적이며, 시간적으로도 의미 있다고 판단하기 때문입니다.

 

국내 반도체 장비업체인 주성엔지니어링, 원익 IPS 같은 업체는 증착 분야이며, 노광 분야의 기술 수준은 ASML에 비해 1/10 수준밖에 되지 않는 것으로 알려져 있습니다. 

 

국산화 그래도 한다

 

대한민국 정부에서는 소재, 부품, 장비 분야의 국산화를 위해서 계속해서 지원하고 있습니다. 지금 당장 ASML의 EUV 노광장비를 따라갈 수는 없겠지만 조금씩 노광장비를 비롯한 반도체 장비 국산을 위한 개발이 추진 중입니다. 언젠가 반도체 강국 대한민국이 반도체 장비에 있어서도 스스로 생산해낼 수 있는 능력으로 성장하길 기대하보겠습니다.

 

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