삼성전자, EUV 시대 가속…7나노 반도체 정조준

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삼성전자, EUV 시대 가속…7나노 반도체 정조준

디지털데일리 발행일 2018-01-23 08:05:22

이수환

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[디지털데일리 이수환기자] 삼성전자가 연초부터 극자외선(Extreme Ultra Violet, EUV) 노광장비 입고를 시작했다. 지난해 1차로 3대를 도입했고 올해 8대가 예정되어 있다.

노광(露光)은 반도체 회로를 그리는 핵심공정으로 포토 리소그래피(Photo Lithography)라고 부른다. 빛의 파장이 기존 노광장비보다 짧은 EUV는 네덜란드 ASML이 독점하고 있으며 시스템 반도체에 우선 적용된 후 D램과 같은 메모리 반도체에도 활용될 계획이다.

EUV는 7나노 이하 반도체 제작에 있어 가장 중요한 장비 가운데 하나이지만, 대만 TSMC와의 경쟁에서도 중요한 차별화 요소다. 같은 7나노라도 TSMC는 기존 장비인 이머전(Immersion, 액침) 불화아르곤(ArF)을 사용하기 때문이다. 단순히 최신 기술을 써서 좋은 게 아니라 얼마나 가격 경쟁력을 확보할 수 있느냐가 관건이다.

23일 업계에 따르면 삼성전자 위탁생산(파운드리)사업부는 ASML로부터 올해 건네받을 EUV 노광장비(모델명 NXE 3400B) 입고에 들어간 것으로 전해졌다.

특히 애초 계획에 맞추기 위해 상당한 노력을 기울였다는 후문이다. 지난해 교통 혼잡을 이유로 경기도 화성시로부터 S3 신규공장 건설과 관련된 인허가 승인을 한동안 받지 못한 것을 만회하기 위해서다. 다행히 인허가는 12월 1일 떨어졌고 이곳에서 본격적으로 EUV 노광장비를 설치, 7나노 이하 반도체를 생산한다는 계획이다.

삼성전자 내부 소식통은 “마케팅 차원에서 ‘풀EUV’라는 용어를 사용하고 있으나 초반 상보성금속산화막반도체(CMOS) 공정에 활용하고 나머지는 기존과 마찬가지로 이머전 ArF를 활용할 것”이라며 “패터닝 횟수를 줄여줄 수 있어서 (그만큼) 저렴하게 반도체 제작이 가능하다”고 말했다.

EUV 상용화의 걸림돌이었던 마스크 검사 장비와 펠리클(Pellicle) 핵심설계도 끝냈다. EUV는 그 자체로 빛의 파장이 13.5㎚로 무척 짧으면서 다른 매질(파동을 전달하는 물질·媒質)에 흡수되는 특성이 있어 기존과 다른 형태로 노광장비를 만들어야 한다. 투과가 아닌 다층 박막 거울을 통해 빛을 반사하고, 이런 환경 자체를 진공에서 이뤄지도록 했다.

삼성전자는 EUV 마스크 검사를 이머전 ArF와 같은 193㎚로 진행할 계획이다. 1세대 기술로 EUV와 같은 파장을 사용하면 가장 좋겠지만 관련 장비가 전혀 없다. 이는 몇 년 전까지만 하더라도 EUV 상용화가 불확실했기 때문이다. 마스크 검사에 있어 무조건 노광장비와 같은 파장을 사용할 필요는 없다.

삼성전자는 상반기까지 적어도 5대 이상의 양산용 EUV 장비를 확보할 것으로 관측된다. 이 가운데 1대는 연구개발(R&D)용으로 사용한 기존 ‘NXE 3350B’를 염두에 둔 것이다. 공정 도입 초기 불량에 대비한 위험생산(Risk Production)을 마치는 대로 실전에 투입하는 개념이다. 올해 중순이 유력하다.

업계 관계자는 “TSMC가 2분기 7나노 반도체 양산을 준비하고 있고 현행대로라면 8나노로 맞대응해야 하지만, TSMC도 곧바로 7나노에서 EUV 노광장비를 활용할 계획이라 맞대응이 필요한 상황”이라며 “삼성전자 7나노는 ‘스마트 스케일링’으로 곧바로 6·5나노로 넘어가게 될 형태다”라고 전했다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr