노광장비 기술 근황 : DUV -> EUV -> High NA EUV

 

EUV  DUV

 

 

반도체 제조 공정에서 핵심 역할을 하는 노광장비 기술은 지속적으로 발전하고 있습니다. 최근 주요 트렌드는 다음과 같습니다.

 

1. EUV(극자외선) 노광장비의 상용화 확대

EUV 노광장비는 기존 DUV(심자외선) 노광장비보다 훨씬 짧은 파장의 빛을 사용하여 더 미세한 패턴을 제작할 수 있어 첨단 반도체 생산에 필수적입니다. ASML 네덜란드는 현재 유일한 EUV 노광장비 생산업체이며, 최근 생산량을 늘리고 가격을 낮추기 위한 노력을 기울이고 있습니다.

• 주요 제품: ASML EUV 노광장비 (TWIN EUV, NXE:3400B, NXE:3500B)
• 장점: 5nm, 3nm, 2nm 등 첨단 공정에 필수, 높은 해상도 및 정밀도
• 단점: 고가, 복잡한 구조, 취급 어려움

 

2. DUV 노광장비의 성능 향상

EUV 노광장비 아직 보편화되지 않은 상황에서 DUV 노광장비의 성능 향상도 중요한 기술 트렌드입니다. 기존 DUV 노광장비보다 더 높은 해상도와 생산성을 가진 DUV 노광장비들이 개발되고 있습니다.

• 주요 제품: ASML DUV 노광장비 (TWIN DUV, NXT:1950i, NXT:2150i), 캐논 FPA-5200i, 니콘 NRS520EUV
• 장점: 비교적 저렴, 상대적으로 간단한 구조, 취급 용이
• 단점: EUV 노광장비에 비해 해상도 및 정밀도 낮음

 

3. 다중 노광 기술 개발

EUV 노광장비의 한계를 극복하기 위해 다중 노광 기술이 개발되고 있습니다. 다중 노광 기술은 여러 번의 노광 공정을 통해 EUV 노광장비만으로는 제작하기 어려운 미세한 패턴을 제작하는 기술입니다.

• 주요 기술: SAQP (Self-Aligned Quadruple Patterning), Multiple Patterning Lithography (MPL)
• 장점: EUV 노광장비 없이도 첨단 반도체 생산 가능
• 단점: 생산 공정 복잡, 생산성 저하, 비용 증가

 

4. 극자외 레이저 노광 기술 연구

EUV 노광장비 다음 세대 노광 기술로 극자외 레이저 노광 기술이 연구되고 있습니다. 극자외 레이저 노광 기술은 EUV 노광장비보다 더 높은 해상도와 생산성을 제공할 것으로 기대됩니다.

• 연구 단계: 초기 연구 단계, 실용화까지는 상당한 시간 소요 예상
• 장점: EUV 노광장비보다 더 높은 해상도 및 생산성 기대
• 단점: 기술 개발 어려움, 실용화까지 많은 시간 및 투자 필요

 

5. 차세대 노광장비 개발 경쟁

EUV 노광장비 이후 차세대 노광장비 개발을 위한 경쟁이 치열해지고 있습니다. 삼성전자, TSMC, 인텔 등 주요 반도체 회사들이 차세대 노광장비 개발에 투자하고 있으며, 다양한 기술들이 연구되고 있습니다.

 

노광장비 기술은 반도체 산업 발전에 필수적인 기술이며, 지속적으로 발전하고 있습니다. EUV 노광장비의 상용화 확대, DUV 노광장비의 성능 향상, 다중 노광 기술 개발, 극자외 레이저 노광 기술 연구 등 다양한 기술 트렌드가 나타나고 있으며, 차세대 노광장비 개발 경쟁도 치열해지고 있습니다. 

 

 

 

High NA EUV

 

 

최근에는 High NA EUV 기술에 대한 관심도도 높아지고 있습니다.

 

1. High NA EUV란 무엇인가?

하이 NA EUV(High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet)는 극자외선(EUV) 노광 기술의 차세대 기술입니다. 기존 EUV 노광장비보다 더 높은 개구수(Numerical Aperture, NA)를 사용하여 웨이퍼에 더 작고 정밀한 패턴을 투영할 수 있도록 합니다.

• NA: 빛이 렌즈를 통해 웨이퍼에 입사하는 각도를 나타내는 지표. NA가 높을수록 렌즈가 더 많은 빛을 집중시킬 수 있음.
• EUV: 파장이 13.5nm인 자외선 빛. 기존 DUV(심자외선) 노광장비(파장 193nm)보다 훨씬 짧은 파장으로 더 미세한 패턴 제작 가능.

 

2. 하이 NA EUV의 주요 특징

• 높은 해상도: 기존 EUV 노광장비 대비 2배 이상 높은 해상도(5nm 이하 공정) 달성 가능
• 향상된 생산성: 웨이퍼 노광 시간 단축, 생산 비용 절감 기대
• 다양한 반도체 공정 지원: 로직, 메모리, 파운드리 등 다양한 반도체 제조 분야에 활용 가능

 

3. 하이 NA EUV의 기술적 과제

• 높은 제작 비용: 렌즈, 광원, 노광 시스템 등 핵심 부품 제작 비용이 매우 높음
• 복잡한 기술: 빛의 굴절, 반사, 흡수 등 광학적 문제 해결 필요
• 열 관리 어려움: EUV 노광 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 관리해야 함

 

4. 하이 NA EUV의 주요 기업 및 제품

• ASML: EUV 노광장비 시장 독점 기업, 하이 NA EUV 노광장비 'TWIN EUV XTREME' 개발
• 삼성전자: 자체 EUV 노광장비 개발 추진, 'EUV S80' 개발 목표
• TSMC: EUV 노광장비 도입 확대, 3nm 공정 양산 추진

 

5. 하이 NA EUV의 미래 전망

하이 NA EUV는 5nm 이하 첨단 반도체 공정의 양산에 필수적인 기술이며, 향후 반도체 산업 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 하지만 높은 제작 비용, 복잡한 기술, 열 관리 어려움 등 해결해야 할 과제도 존재합니다. 주요 반도체 기업들과 장비 제조업체들의 지속적인 연구개발 투자가 필요합니다.