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

어플라이드 머티어리얼즈 코리아는 24일 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 어플라이드는 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 장점이다.

이석우 어플라이드 머티어리얼즈 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 글로벌 주요 파운드리 기업과 메모리 반도체 회사에 이 계측 시스템이 공급되고 있다고 어플라이드 측은 밝혔다.

아울러 어플라이드는 EUV 노광 공정을 한 단계로 줄이는 '센튜라 스컬프타(Centrua Sculpta)' 시스템도 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.

어플라이드는 회로를 원하는 방향으로 늘리는 기술을 개발해 한 번의 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 수율을 개선할 수 있다.

이 시스템으로 반도체 제조사는 △웨이퍼당 50달러 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 어플라이드 머티어리얼즈 코리아 기술 마케팅 및 전략 프로그램 총괄은 "노드가 작아지면서 반도체 제조사들은 EUV를 더 많이 써야하고 비용이 증가하는데, 이 비용을 획기적으로 줄이고 에너지도 절약하는 획기적인 신기술"이라며 "업계에 빠르게 도입될 것으로 예상한다"고 말했다.

어플라이드의 혁신 기술에 고객사인 국내 반도체 대기업도 호응하고 있다. 박종철 삼성전자 파운드리 사업부 마스터는 "어플라이드의 스컬프타 시스템은 글로벌 반도체 제조사가 패터닝 문제를 극복하고 생산 비용을 줄이는데 큰 도움이 되는 매력적인 해결책"이라고 말했다.