노광공정은 여러 반도체 제조 공정 중 생산 기술 발전을 위한 핵심이다. 전체 공정 소요시간 중 약 60%가 노광공정에 할애된다. 또 소자의 소형화와 집적화를 실현시키는 관문이다. 이를 통해 전력소모를 비약적으로 줄일 수 있게 된다.
최근 업계에 따르면 노광 공정 중 하나인 EUV(극자외선) 노광(Lithography, 리소그래피)장비의 양산성이 개선됨에 따라 EUV 기술 도입이 실현 단계에 가까이 다다른 것으로 나타났다.
EUV 장비 개발 업체인 ASML 측에 따르면 업계가 요구하는 스루풋 달성에는 못 미치지만 작동 시간의 70% 수준까지 올라오는 진보가 있었다. 이를 통해 현재 하루 웨이퍼 처리량이 600장 이상에 이르는 것으로 알려졌다. EUV장비 양산 도입을 위한 웨이퍼 처리량은 하루 2,400장 이상이다.
 
광원 출력 기술도 향상되고 있다. 현재까지 EUV 공정 도입 지연의 원인 중 하나로는 부족한 광원 출력이 지적돼 왔다, 하지만 최근 ASML이 185W 광원을 시연한 데 이어 연말까지 광원을 250W로 올린다고 발표함에 따라 2018년경 EUV 10 nm 공정이 실현될 가능성이 높아질 것으로 보인다. 실제 EUV 공정 양산을 위해 요구되는 광원 출력은 100W다.
TSMC의 팹에 설치된 EUV 프로토타입 시스템 역시 기존 85W 광원에서 125W 광원으로 업그레이드될 예정이다.
ASML 측은 최근 미국에서 열렸던 ‘산업전략심포지엄(Industry Strategy Symposium)’에서 “EUV 노광 장비 공급 계약을 맺은 업체와 양산 시점을 논의 중에 있다”며 “기술이 향상되고 있음에 따라 EUV를 통한 양산은 가능해 질 것”이라고 말했다.
ASML의 프로그램 최고 담당자(Chief Program Officer) 프리츠 반 후트(Frits van Hout)는 “본격적인 EUV 양산을 위해선 현재 2, 3가지 기술의 발전을 기다려야하지만 올해 말까지 프로토타입 툴은 준비될 것”이라고 밝혔다.


인텔, ‘무어의 법칙’ 위해 EUV 도입
EUV는 ‘Extreme Ultra Violet’의 약자로 극자외선에 해당된다. 인간이 볼수 있는 광선은 가시광선으로 빨간색, 주황색, 노란색, 초록색, 파란색, 남색, 보라색이 이에 해당하는 데 빛의 스펙트럼에서 빨간색 왼쪽에 있는 광선은 적외선(IR)이다. 적외선은 빛의 파장이 긴 반면 보라색 쪽으로 갈수록 빛의 파장이 짧아진다. UV(Ultra Violet)는 보라색보다 파장이 더 짧은 빛이다.
EUV 장비는 UV보다 파장이 짧은 광선(193nm 수준)을 사용한다.
EUV 도입 기업은 팹의 생산성을 약 15% 향상시킬 수 있으며 공정 단계 역시 29% ~ 32% 가량 줄일 수 있다. 수율 역시 높아진다. 실현 시 생산원가에서 차지하는 비중도 크게 줄일 수 있게 된다. 가격을 낮출 수 있는 핵심 요인이다.
하지만 문제는 장비의 가격이다. EUV 장비는 장비 가격만 대당 1,500억 원이 넘는다. 따라서 도입하는 기업은 대형기업일 수밖에 없다. 작년 4월 ASML은 미국 반도체 기업 한 곳과 최소 15대 이상의 EUV 노광장비 공급 계약을 맺었다고 밝힌 바 있다. 업체명은 공개되지 않았지만 대상 기업이 인텔일 가능성이 농후하다는 게 업계 중론이다. 거대 자금력을 보유한 기업일 뿐 아니라 ‘무어의 법칙’을 유지하는 데 난항을 겪고 있는 인텔의 대안이 EUV에 있기 때문이다.
 
 
무어의 법칙은 인텔의 공동 설립자인 고든 무어가 1965년에 발표한 이론이다. 반도체 집적회로의 성능이 18개월마다 2배로 증가한다는 법칙이다. EUV 공정을 위해선 변경되는 부분도 많다. 반사형 마스크와 이에 맞는 설계툴과 재료 등이 필요하다.
 
업계 관계자는 “조만간 EUV 기술이 실현 가능성을 던져주지 않으면 인텔의 ‘무어의 법칙’은 7 nm 공정에서의 한계로 인해 파기될 것”이라고 밝혔다.
ASML 측은 “EUV 장비가 양산 과정 도입 단계에 들어섰다”며 “이러한 반도체 장비 산업의 새로운 혁신을 발판 삼아 반도체 제조사와 장비업체 간의 에코시스템에 대한 준비도 진행되고 있다”고 밝혔다.
삼성, ‘듀얼 픽셀’ 기술 적용 차세대 모바일 이미지 센서 양산
삼성전자가 신개념 ‘듀얼 픽셀’ 기술을 적용한 1,200만 화소 차세대 모바일 이미지 센서를 양산 중이라고 발표했다. 아이소셀 기술 기반 1.4 ㎛의 대형 화소에 ‘듀얼 픽셀’ 기술을 적용한 것이 특징이다. 듀얼 픽셀 기술은 모바일에서도 DSLR카메라 수준의 위상차 자동초점 기능을 구현해 스마트폰 사용자들이 어두운 환경에서도 빠르고 선명한 이미지를 촬영할 수 있도록 했다.
일반적으로 이미지 센서의 기본 단위인 화소(Pixel)에는 빛을 모으는 포토다이오드가 한 개 있는데, 신개념의 ‘듀얼 픽셀’에는 하나의 화소에 두 개의 포토다이오드가 집적돼 있다.
또한 이번 제품은 빛을 인식하는 센서와 이를 디지털 신호로 처리하는 로직을 분리한 적층구조로 센서는 65나노 공정, 로직은 28나노 공정을 각각 적용해 이미지센서 크기는 줄이면서도 성능을 극대화했다.
삼성전자 시스템LSI 사업부 마케팅팀장 허국 상무는 “이번 신개념 이미지 센서는 일부 전문가용 카메라에 채택되던 듀얼 픽셀 기술을 모바일용에 구현한 차세대 이미지 센서”라며 “어두운 환경에서도 선명하고 밝은 이미지를 제공하는 최적의 솔루션이 될 것”이라고 밝혔다.