삼성전자가 극자외선(EUV) 노광 기술을 적용한 7나노미터(㎚, 10억분의 1m) 파운드리 공정 개발을 완료하고 본격적인 생산에 착수했다. EUV 공정을 D램 설계에도 적용해 초고속·초고용량 차세대 D램 개발에도 나선다.

삼성전자는 17일(현지시각) 미국 실리콘밸리에 위치한 삼성전자 미주법인 사옥에서 ‘삼성 테크 데이 2018’을 열고, 차세대 반도체 솔루션을 소개했다.

최주선 삼성전자 미주 지역총괄 부사장이 17일(현지각) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 테크 데이 2018’에서 개회사를 하고있다. / 삼성전자 제공
최주선 삼성전자 미주 지역총괄 부사장이 17일(현지각) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 테크 데이 2018’에서 개회사를 하고있다. / 삼성전자 제공
이번 테크 데이에서 삼성전자 파운드리 사업부는 EUV 노광 기술을 적용한 7나노 공정(7LPP, Low Power Plus) 개발을 완료하고 생산에 착수했다고 밝혔다.

반도체는 제한된 크기 안에 보다 미세한 회로를 새겨 넣음으로써 고성능·저전력 특성을 발전시켜왔다. 반도체 미세공정은 웨이퍼 위에 회로가 새겨진 마스크를 두고 특정 광원을 마스크에 투과시키는 방식으로 이뤄지며, 이를 노광 공정 또는 포토 공정이라고 부른다.

반도체 미세공정이 미세화되면서 노광 공정을 수 차례 반복하는 멀티 패터닝 방식으로 미세한 회로 패턴을 구현해왔으나, 최근 반도체 공정이 10나노 이하로 접어들면서 불화아르곤(ArF)을 사용하는 기존의 노광 공정은 한계에 이르렀다.

EUV는 불화아르곤을 대체할 수 있는 노광 장비의 광원으로, 기존 불화아르곤보다 파장의 길이가 14분의 1 미만에 불과해 보다 세밀한 반도체 회로 패턴을 구현하는데 적합하다. 또 복잡한 멀티 패터닝 공정을 줄일 수 있어 반도체의 고성능과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다.

삼성전자에 따르면, 7LPP 공정은 기존 10나노 공정과 비교해 면적을 40%쯤 줄일 수 있고, 20% 향상된 성능 또는 50% 향상된 전력 효율을 제공한다. EUV 노광 공정을 사용하지 않는 경우에 비해 총 마스크 수가 20%쯤 줄어 7LPP 공정 도입에 대한 설계 및 비용 부담을 줄일 수 있다.

EUV는 기존 반도체 미세공정의 한계를 극복할 수 있는 광원이지만, 실제 양산에 적용하기 위해서는 완전히 새로운 방식의 장비 개발과 인프라 구축이 요구된다. 삼성전자는 EUV 노광 공정에 사용되는 마스크의 결함 여부를 조기에 진단할 수 있는 검사 장비를 자체 개발하고, 크기와 무게가 대폭 증가한 EUV 노광 장비를 대량으로 수용할 수 있는 첨단 라인을 2019년말 완공 목표로 화성캠퍼스에 구축하는 중이다.

삼성전자는 EUV 공정 기반의 차세대 D램을 선행 개발해 초고속·초고용량 D램 시장 수요를 지속적으로 확대해 사업 위상을 더욱 높여 나갈 것이라고 덧붙였다.

밥 스티어 삼성전자 DS부문 미주총괄 시니어 디렉터는 "7LPP 공정은 삼성전자가 EUV 노광 기술을 적용하는 첫 번째 파운드리 공정이라"라며 "삼성전자는 이번 생산을 시작으로 7나노 공정의 본격 상용화는 물론, 향후 3나노까지 이어지는 공정 미세화를 선도할 수 있는 기반을 확보했다"고 말했다.