“EUV 공정 효율 획기적 개선”… 어플라이드, 신패터닝 기술 공개

초미세 회로 계측 시스템·EUV 패터닝 시스템 발표
계측 분해능 2배 높이고 처리량은 30% 개선
EUV 노광 한번으로도 회로 밀도 높여
전세계 주요 반도체 제조사에 공급 중
“어디에도 없던, 한계 극복하는 기술이라고 자신”

어플라이드머티어리얼즈가 24일 발표한 전자빔 계측 시스템 ‘베리티SEM 10’. /어플라이드머티어리얼즈 제공

세계 1위 반도체 장비 업체 어플라이드머티어리얼즈가 반도체 극자외선(EUV) 및 차세대 하이(High) NA EUV 공정 효율을 높이는 패터닝 기술을 공개했다.

어플라이드머티어리얼즈 코리아는 24일 온라인 간담회를 열고 EUV와 하이 NA EUV 리소그래피(반도체 기판에 집적회로를 만드는 기술) 공정으로 그린 미세한 회로 간의 거리를 정밀하게 측정할 수 있는 ‘베리티SEM 10′ 시스템을 개발했다고 밝혔다.

통상 반도체 제조사들은 리소그래피 스캐너를 이용해 패턴을 만들고, 패턴 거리 측정 주사전자현미경(CD-SEM)을 사용해 서브 나노미터(0.1 ㎚·1㎚는 10억분의 1m)단위로 패턴을 계측하며 정확성을 높인다. 하지만 초미세회로를 그리는 하이 NA 공정으로 갈수록 포토레지스트 두께가 얇아지면서 반도체 디바이스 소자의 패턴 거리 측정은 점점 어려워지고 있다.

이에 어플라이드머티어리얼즈는 극도로 얇은 포토레지스트가 점유한 좁은 공간에 얇은 전자빔을 정확하게 조사하는 독자 기술을 개발했다. 이 시스템은 섬세한 하이 NA 포토레지스트와 상호작용을 최소화하는 낮은 랜딩 에너지로 기존 CD-SEM보다 2배 높은 분해능(서로 떨어져 있는 두 물체를 서로 구별할 수 있는 능력)을 보이는 것이 특징이다.

이석우 어플라이드머티어리얼즈 코리아 이미징 및 프로세서 제어 기술 총괄이 24일 온라인 간담회에서 신기술을 발표하고 있다. /어플라이드머티어리얼즈 코리아 간담회 캡쳐

이석우 어플라이드머티어리얼즈 코리아 이미징 및 프로세서 제어 기술 총괄은 “독자적인 기술의 검출 장치가 탑재돼 경쟁사 대비 뛰어난 이미징을 구현할 수 있다”며 “1~2㎚ 고분해능을 자랑하는 동시에 처리량도 30% 이상 개선돼 반도체 제조사들은 공정 효율을 높일 수 있다”고 말했다.

반도체 제조사들은 게이트올어라운드(GAA) 로직 트랜지스터, 3D 낸드 메모리 등 의 패턴 거리 측정 애플리케이션에 이 시스템을 활용할 수 있다. 이미 전 세계 주요 파운드리 기업과 메모리 반도체 회사에 이 계측 시스템이 공급되고 있다고 회사 측은 전했다.

어플라이드머티어리얼즈 센튜라 스컬프타 패터닝 시스템. /어플라이드머티어리얼즈 제공

아울러 회사는 EUV 노광 공정을 한 단계로 줄이는 ‘센튜라 스컬프타(Centrua Sculpta’)’ 시스템을 소개했다. 반도체 제조사들은 EUV 공정에서 미세한 회로를 정밀하게 그리기 위해 두 차례 이상 EUV 빛을 쏘는 ‘더블 패터닝’ 적용을 늘리고 있다. 다만 그만큼 추가 공정이 늘어나고 포토마스크(반도체 유리기판)도 2장 이상 쓰여 생산 비용이 오른다는 단점이 있다.

어플라이드머티어리얼즈는 회로를 원하는 방향으로 늘리는 기술을 개발해 한번의 EUV 노광만으로 반도체 소자 간격과 회로 밀도를 높일 수 있게 했다. 포토마스크 한 장으로 원하는 회로를 설계할 수 있어 운영 비용이 절감되고, 복잡한 공정을 단순화해 수율이 개선된다.

이 시스템으로 반도체 제조사는 ▲웨이퍼당 50달러(약 6만6000원) 이상의 생산 비용 절감 ▲웨이퍼당 15kWh 이상의 에너지 절감 ▲웨이퍼당 0.35㎏ 이상의 이산화탄소에 해당하는 직접 온실가스 배출량 감축 ▲웨이퍼당 15ℓ 이상의 용수 절감 등 반도체 제조 비용과 에너지 사용량을 절감할 수 있다는 설명이다.

이길용 어플라이드머티어리얼즈 코리아 기술 마케팅 및 전략 프로그램 총괄은 “스컬프타 시스템은 6년 이상의 개발 과정을 거쳐 나온 장비로, 여태까지 존재하지 않았던 장비이며 기존 제품과는 콘셉트 자체가 다르다”며 “노드가 작아지면서 반도체 제조사들은 EUV를 더 많이 써야하고 비용이 증가하는데, 이 비용을 획기적으로 줄이고 에너지도 절약하는 획기적인 신기술이므로 업계에 빠르게 도입될 것으로 예상한다”고 말했다.

고객사들도 긍정적인 평가를 내놓고 있다. 박종철 삼성전자 파운드리 사업부 식각 기술 팀 마스터는 “패터닝 한계를 극복하기 위해서는 일반적으로 팁 간격 조절, 패턴 브릿지 결함, 라인 에지 러프니스(roughness) 3가지 중요 과제를 해결해야 한다”며 “혁신적인 패터닝 형성 기술의 초기 개발 파트너로서 볼 때, 어플라이드 스컬타 시스템은 전 세계 반도체 제조사가 위와 같은 패터닝 문제를 극복하고 생산 비용을 줄이는 데 큰 도움이 되는 매력적인 해결책”이라고 했다.

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