인텔은 18일(현지시각) 미국 오레곤주 힐스보로의 R&D 구역에 업계 최초의 상업용 ‘고개구율 극자외선(High-NA EUV: High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet)’ 노광장비의 조립을 완료했다고 발표했다.
인텔은 ASML의 ‘트윈스캔 EXE:5000(TWINSCAN EXE:5000)’ 고개구율 극자외선 노광장비를 지난해 말 최초 인수해, 이제 초기 설치를 마치고 차세대 첨단 공정 로드맵 개발에 사용될 준비를 위한 여러 조정 단계를 진행하고 있다고 밝혔다. 인텔은 2026년 정도로 예정된 차세대 ‘14A’ 공정에 ‘고개구율 극자외선’ 기술을 적용한다는 계획이다.
인텔은 지난 2021년 발표한 4년 내 5개 공정의 실현을 완료한다는 계획을 순조롭게 진행하고 있다. 현재까지 총 세 개의 공정이 제품화되었거나 제품화를 앞두고 있다. 인텔 4 공정에서는 극자외선(EUV)이 적용됐으며, 인텔 20A, 18A 등 차세대 공정에서는 리본펫(RibbonFET), 후면전력공급기술인 파워비아(PowerVIA) 등이 본격 적용될 예정이다.
이 ‘4년 내 5개 공정 실현’은 2025년에 ‘인텔 18A’ 공정으로 완료된다. 이후 차세대 공정으로는 ‘인텔 14A’가 발표됐으며, 2026년 정도에 구현이 완료될 것으로 알려졌다. 특히 이 ‘인텔 14A’에서는 업계 최초로 ‘고개구율 극자외선’이 적용될 예정이며, 인텔은 이를 위해 ASML의 고개구율 극자외선 노광장비인 ‘트윈스캔 EXE:5000’을 지난해 말 업계 최초로 인수해 설치 작업을 진행해 왔다.
‘하이-NA EUV’ 노광장비는 지구에서 자연적으로 발생하지 않는 13.5나노미터(nm) 파장의 빛을 사용하며, 섭씨 22만도로 가열된 주석 방울이 강력한 레이저가 부딪쳐 생성된다. NA(Numerical Aperture)는 빛을 수집하고 초점을 맞추는 능력을 측정하는 척도로, 기존 EUV 장비의 NA는 0.33이지만 ‘하이 NA’ 장비의 NA는 0.55다.
‘하이-NA EUV’ 노광장비는 향후 미세공정 구현 경쟁력에 핵심 요소 중 하나가 될 것으로 기대된다. 인텔은 인텔 파운드리의 다른 주요 공정 기술 역량과 결합해, 고개구율 극자외선 장비는 기존 극자외선 장비 대비 최대 1.7배 미세한 전사가 가능할 것으로 기대했다. 또한 ASML은 최근 네덜란드의 본사에 위치한 연구소에서 현재 상용화된 노광 장비의 해상도를 넘어서는 10나노미터(nm) 폭의 선을 인쇄하는 데 성공했다고 밝힌 바 있다.
‘하이-NA EUV’ 도입을 통한 전사 해상도 향상은 칩의 집적도를 2.9배까지 높여 무어의 법칙을 이어갈 수 있을 것으로 기대된다. 또한 기존 EUV 대비 하이-NA EUV는 노출 당 더 적은 광량으로 더 높은 이미징 콘트라스트를 제공해, 각 레이어를 인쇄하는 데 필요한 시간을 줄여 팹의 웨이퍼 생산량을 높일 수 있다.
특히 인텔은 이 전사 해상도 향상으로, 차세대 공정에서 노광장비의 부족한 해상도를 극복하기 위해 여러 장의 마스크로 여러 번 전사 과정을 거치는 ‘멀티 패터닝’의 필요성을 줄이고, 향후 미세공정에서의 디자인 복잡성을 줄이고, 생산성과 경제성도 높일 수 있을 것이라고 소개했다.
인텔은 이 ‘하이-NA EUV’ 적용을 위한 ‘트윈스캔 EXE:5000’ 시스템의 조립이 성공적으로 완료됐고 극자외선 생성과 시스템의 조정도 성공적으로 진행되고 있다고 밝혔다. 이 ‘하이-NA EUV’ 장비는 올해 말쯤 완전히 준비돼 본격적인 활용에 들어갈 예정이다. 인텔은 이를 기반으로 한 ‘인텔 14A’ 공정이 2025년부터 본격적으로 시작될 것이라 언급했다. 이 공정을 사용한 상용 제품의 구체적 등장 시기는 미정인 상태다.
또한 인텔은 첨단 공정 기술 개발에서 비용과 성능의 최적화를 위해, 2025년 인텔 18A 제품 검증을 시작으로 인텔 14A 생산에 이르기까지 첨단 칩을 개발 및 제조할 때 다른 노광 공정과 함께 EUV 와 하이-NA EUV를 모두 사용할 예정이다.
인텔은 이번 ‘트윈스캔 EXE:5000’의 도입 뿐만 아니라, 지속적인 협력을 통해 시간당 200개 이상의 웨이퍼 생산성을 갖춘 차세대 ‘트윈스캔 EXE:5200B’ 시스템도 도입해 하이 NA EUV 시스템 활용에서 업계를 선도한다는 전략을 제시했다.
또한 초미세 트랜지스터 구현에는 새로운 트랜지스터 구조와 다른 공정 단계의 개선도 필요하며, 인텔은 최초의 하이-NA EUV 시스템 통합화 병행해 개발 중인 다른 공정 단계도 개선 중이다.
마크 필립스(Mark Phillips) 인텔 펠로우 겸 인텔 파운드리 로직 기술 개발 부문 노광, 하드웨어 및 솔루션 담당 디렉터는 “하이 NA EUV 추가로, 인텔은 업계에서 가장 다방면의 노광 장비를 보유하게 되었으며, 2025년 이후 인텔 18A를 넘어 미래 공정을 추진할 역량을 갖추게 됐다”고 밝혔다.
권용만 기자 yongman.kwon@chosunbiz.com