삼성전자는 최근 경기도 화성에 극자외선(EUV, extreme ultraviolet) 공정을 적용하는 새로운 반도체라인 건설에 착수했다. '화성 EUV라인'의 초기 투자비용은 2020년 본격 가동 전까지 60억달러(약 6조4000억원)에 이를 전망이다. 이 생산라인은 차세대 '싱글(한 자릿수) 나노미터 반도체 시대'에 삼성이 기술 리더십을 이어가는데 핵심 역할을 할 것으로 보인다. 그런데, 차세대 반도체 공정을 얘기할 때 자주 거론되는 'EUV 공정'이란 과연 뭘까.

반도체 산업에서 EUV란 반도체를 만드는데 중요한 과정인 포토공정에서 극자외선 파장의 광원을 사용하는 리소그래피(extreme ultraviolet lithography) 기술 또는 이를 활용한 제조공정을 말한다. 반도체 칩을 생산할 때 웨이퍼(wafer)라는 실리콘 기반의 원판, 즉 둥근 디스크는 감광물질로 코팅된 뒤 스캐너라고 하는 포토공정 설비로 들어가게 된다. 이 설비 안에서 회로 패턴을 새겨 넣기 위해 레이저 광원을 웨이퍼에 투사하는 노광(photolithography) 작업이 진행된다. 이런 과정을 거쳐 반도체 칩 안에 현미경으로 봐야 보일 정도로 작고 미세한 회로소자 수십억개가 형성된다. EUV 공정은 이 같은 노광 단계를 극자외선 파장을 가진 광원을 활용해 진행하는 것을 말한다.

EUV 기술은 왜 필요할까. 반도체 칩 제조를 위해선 웨이퍼 위에 극도로 미세한 회로를 새겨 넣는 것이 필수다. 그래야만 트랜지스터와 콘덴서 등 소자들을 지름 300mm의 제한된 웨이퍼 공간에 더 많이 집적하고, 성능과 전력효율 또한 높일 수 있기 때문이다.

EUV 광원은 기존 공정에 적용 중인 불화아르곤(ArF) 광원보다 파장이 훨씬 짧기 때문에, 더 미세하고 오밀조밀하게 패턴을 새길 수 있다. 새로 나올 EUV 스캐너는 13.5나노미터 파장의 EUV를 활용하며, 이는 현재 불화아르곤 엑시머 레이저 스캐너가 사용하는 빛 파장과 비교해 10분의 1 미만에 불과하다. 기존에 미세회로를 만들기 위해서는 수차례 노광 공정을 반복해야 했지만, EUV 장비로는 공정 단계를 줄일 수 있어 생산성도 획기적으로 높일 수 있다.

삼성전자를 비롯한 반도체 회사들이 만드는 칩은 현재 거의 모든 전자 기기에 사용되고 있다. 특히 첨단 모바일기기, 서버, 네트워크, 슈퍼컴퓨터 등에 적용할 가장 진보한 반도체를 생산하는데 필수인 것이 차세대 EUV 기술이다. 삼성전자는 7나노 LPP(Low Power Plus) 공정을 시작으로 EUV를 활용할 계획이며, 급증하는 반도체 수요에 대비해 올해 하반기 7나노 공정 생산에 착수하는 것을 목표로 하고 있다. 또 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 분야 미래 스마트기기를 창조하고 생산할 세계의 제조기업들에 첨단 반도체를 공급하기 위해, 계속해서 EUV 관련 연구개발(R&D)과 투자에 매진한다는 계획이다.

김병훈 기자 hyundam@successnews.co.kr

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