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삼성, 반도체 파운드리에 EUV 미세공정 도입한다…파운드리도 초일류화 시동

삼성, 조만간 ASML ‘NXE3400’ 구매…내년 7나노칩양산

삼성, 반도체 파운드리에 EUV 미세공정 도입한다…파운드리도 초일류화 시동

삼성전자가 반도체 파운드리 공정에 세계 최초로 극자외선(EUV) 노광장비를 도입한다. 최첨단 미세공정으로 대만 TSMC 등 경쟁사를 빠르게 추월하겠다는 전략이다. 군소 팹리스 고객사에 200㎜(8인치) 공장 파운드리 사업 문호도 크게 확대한다.

삼성그룹은 올해 초 착수한 시스템LSI사업부 경영 진단을 지난달 마무리하고 이 같은 결론을 도출했다. 당초 3월까지 진행할 계획이었으나 세부안을 끌어내는 데 시간이 걸려 진단 완료 시기가 한 달가량 늦어졌다.

경영진단 과정에서 고객사 정보 보안, 운용 효율 측면을 고려해 파운드리 사업을 물리적으로 분리해야 되는 것 아니냐는 의견도 나왔다. 하지만 현 체제를 그대로 유지하되 선진 기술 분야서 경쟁사를 추월하고 고객사 다변화를 강력하게 추진하는 방향으로 가닥을 잡았다.

삼성전자는 조만간 네덜란드 ASML에 양산형 EUV 노광 장비인 NXE3400을 구매 발주할 예정이다. 내년 2~3분기에 장비 입고와 설치를 완료한 뒤 연말께 7나노 칩 양산에 활용한다. 삼성전자가 양산 라인에 EUV 장비를 설치하기는 이번이 처음이다.

EUV 노광 장비는 차차세대 시스템반도체·파운드리 생산 공정에서 활용된다. 7나노 시스템반도체 생산에 EUV 노광 장비를 활용하면서 고객사에 `완벽한 7나노 서비스`를 강조할 계획이다. 대만 TSMC는 아직 EUV 장비를 양산 라인에 도입할 계획이 없다.

삼성전자 시스템LSI사업부는 최근 미국 실리콘밸리에서 비공개로 개최한 `삼성 파운드리 포럼` 현장에서 고객사와 협력사에 이 같은 EUV 도입 계획을 알렸다.

행사에 참석한 한 관계자는 “삼성 측이 차차세대에선 EUV를 활용할 계획을 밝히면서 TSMC와는 다른 `완벽한 7나노`를 구현할 수 있음을 강조했다”면서 “이머전 노광 장비로만 7나노를 구현하는 것이 어렵다는 뜻”이라고 밝혔다.

피터 베닝크 ASML 최고경영자(CEO)는 이번 주에 방한, 한국 법인에서 삼성전자 EUV 장비 구매 발주 등 현안을 챙길 것으로 전해졌다.

EUV 데모툴. 삼성전자에도 이미 한 대가 설치돼 있다.<EUV 데모툴. 삼성전자에도 이미 한 대가 설치돼 있다.>


노광(露光, exposure)은 증착, 식각, 세정 등 무수히 많은 반도체 생산 공정 가운데 핵심 중 핵심으로 꼽힌다. 현재 양산 라인에서 활용되는 노광 장비는 빛 파장이 193㎚인 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저와 액침(液浸, immersion) 기술을 활용해 해상력을 높인 이머전 장비다. 물리적으로 그릴 수 있는 최소 미세 패턴은 38나노에 그친다. 이 때문에 반도체 업체들은 30나노 미만 반도체를 생산할 때 회로 패턴을 두 번 또는 세 번에 나눠 그리는 멀티 패터닝 기법을 활용해 왔다. 그러나 이는 공정 시간과 비용 증가를 야기한다. 7나노대에선 멀티 패터닝으로도 완벽한 패턴을 그리기가 힘들다.

EUV는 자외선(UV)과 X선 중간 영역에 있는 전자기파다. 파장이 13.5㎚로 짧아 10나노 미만 회로 패턴을 한 번에 그려 넣는 것이 가능하다. 지금까지 양산 라인에 도입되지 못한 이유는 웨이퍼 처리 속도가 이머전 장비에 비해 떨어졌기 때문이다.

반도체 공정 전문가는 “삼성전자는 7나노에서 게이트 등 일부 중요한 패턴을 그릴 때 EUV를 활용하고, 나머지는 이머전 장비와 멀티 패터닝 기법을 활용하게 될 것”이라고 설명했다.

한주엽 반도체 전문기자 powerusr@etnews.com

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