EUV – SK hynix Newsroom 'SK하이닉스 뉴스룸'은 SK하이닉스의 다양한 소식과 반도체 시장의 변화하는 트렌드를 전달합니다 Tue, 18 Feb 2025 01:30:54 +0000 ko-KR hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.7.1 https://skhynix-prd-data.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/wp-content/uploads/2024/12/ico_favi-150x150.png EUV – SK hynix Newsroom 32 32 SK하이닉스, SK그룹 ‘SUPEX추구상’ 2개 부문 수상, “어려움을 헤쳐 나가는 도전정신” /supex-award-laureate-interview/ /supex-award-laureate-interview/#respond Tue, 30 May 2023 15:00:00 +0000 http://localhost:8080/supex-award-laureate-interview/

“인간의 능력으로 도달할 수 있는 최고 수준(Super Excellent Level)인 ‘SUPEX’를 이루기 위해 끊임없이 도전해 혁신을 만들고 있습니다.”

SK그룹은 30일 서울 서린동 본사에서 그룹 내 여러 멤버사 구성원들이 참석한 가운데 ‘SUPEX추구상’ 시상식을 열었다. 이날 시상식에는 이노베이션(Innovation)상과 시너지(Synergy)상을 받은 SK하이닉스 임직원들이 참석해 수상의 영예를 안았다.

SUPEX추구상은 SK그룹 내 가장 권위 있는 상으로 새로운 도전을 두려워하지 않고, 혁신을 이뤄낸 멤버사 구성원들에게 수여된다.

먼저, 이노베이션상은 기술혁신을 통해 그룹 내 귀감이 되는 도전과 성과를 이뤄낸 사례에 주어지는 상으로, LPDDR5(Low Power Double Date Rate 5) 개발을 성공적으로 이끈 DRAM개발 이상권 부사장, 권언오 부사장(펠로우), 홍윤석 팀장, 조성권 팀장, 미래기술연구원 손윤익 팀장이 수상했다.

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SK하이닉스는 2022년 11월 세계 최초로 모바일용 D램인 LPDDR에 HKMG(High-K Metal Gate)* 공정을 도입해 성공적으로 LPDDR5X*를 개발한 데[관련기사] 이어, 올해 1월 LPDDR5X보다 동작 속도가 13% 빨라진 LPDDR5T 개발에 성공했다.[관련기사] 과감한 도전으로 혁신을 이뤄낸 성과를 인정받은 것이다.

* HKMG 공정 : 유전율(K)이 높은 물질을 D램 트랜지스터 내부의 절연막에 사용해 누설 전류를 막고 정전용량(Capacitance)을 개선한 차세대 공정. 속도를 빠르게 하면서도 소모 전력을 줄일 수 있음. SK하이닉스는 2022년 11월 HKMG 공정을 모바일 D램에는 세계 최초로 도입했다.

* LPDDR5X는 이전 세대(LPDDR5) 대비 33% 향상된 동작 속도인 8.5Gbps 이면서도, 국제반도체표준협의기구(JEDEC, Joint Electron Device Engineering Council)가 정한 초저전압 범위인 1.01~1.12V에서 작동하면서 이전 세대 대비 소비전력을 25% 줄이는 데 성공했다.

또, 원팀(One Team)으로 함께 문제를 해결해 나가는 협업을 바탕으로 성과를 이룬 사례에 주어지는 시너지상은 SK하이닉스와 SK머티리얼즈 퍼포먼스 임직원들이 공동으로 받았다. SK하이닉스에서는 반도체 공정의 핵심 소재인 EUV PR*의 국산화에 기여한 공적을 인정받은 EUV소재기술 김재현 부사장(펠로우), FAB원자재구매 윤홍성 부사장, 미래기술연구원 길덕신 부사장(펠로우), 손민석 팀장이 수상했다.

* EUV PR(Extreme Ultraviolet Photo Resist) : 극자외선 공정으로도 불리는 EUV 공정은 반도체를 만드는 데 있어 중요한 과정인 포토(노광) 공정에서 극자외선 파장의 광원을 사용하는 리소그래피(Lithography) 기술 또는 이를 활용한 제조공정을 말한다. EUV 공정에 사용되는 PR(Photo Resist)은 반도체 칩의 성능과 수율에 영향을 끼치는 핵심 소재

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SK하이닉스는 그룹 멤버사인 SK머티리얼즈 퍼포먼스와 긴밀하게 협업해 EUV PR의 국산화를 이끌며 소재 수급 정상화를 이루고, 91%에 달하던 수입 의존도를 낮춘 공로를 인정받았다.

뉴스룸은 SUPEX추구상을 수상한 SK하이닉스 임직원들을 직접 만나 SUPEX를 이루기 위한 그들의 노력과 비하인드 스토리, 그리고 수상소감을 들어봤다.

새로움을 두려워 않는 도전 정신에서 혁신은 시작된다” – 이노베이션상

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▲ SUPEX추구상 이노베이션상을 수상한 조성권 팀장, 홍윤석 팀장, 이상권 부사장, 손윤익 팀장, 권언오 부사장(펠로우)(좌측부터)이 인터뷰를 진행하고 있다.

“최근 SK하이닉스는 LPDDR뿐만 아니라 혁신을 이룬 다양한 제품들을 개발했습니다. 저희 LPDDR이 수상한 이노베이션상은 SK하이닉스가 이뤄낸 모든 혁신을 대표해서 받는 상이라고 생각합니다. 앞으로도 실패를 두려워하지 않는 도전 정신으로 끊임없는 혁신을 이뤄내겠습니다.”

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▲ SK하이닉스의 모든 혁신들을 대표해 이노베이션상을 수상하는 것이라고 말하는 이상권 부사장(오른쪽)과 경청하고 있는 홍윤석 팀장

이상권 부사장은 이노베이션상 수상의 영광을 SK하이닉스 전 구성원에게 돌렸다. 그러면서도 자신들이 이룬 성과에 대해 자랑스러워하며 소감을 전했다.

“LPDDR5X와 LPDDR5T 등을 통해 이뤄낸 압도적인 혁신은 VWBE*와 적극적인 협업, 그리고 새로운 것을 두려워하지 않는 도전 정신 덕분에 가능했습니다. 당연히 구성원들의 뼈를 깎는 노력도 중요했습니다. 하지만 그중에서도 가장 중요한 것은 ‘더 이상 개선이 불가능할 정도로 압도적인 제품을 개발하겠다’는 구성원들의 SUPEX 정신이었다고 생각합니다.”

* VWBE : SK그룹 경영철학 중 하나로, 자발적(Voluntarily)이고 의욕적(Willingly)인 두뇌 활용(Brain Engagement)을 의미

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▲ 권언오 부사장(펠로우)이 LPDDR5X와 LPDDR5T 개발 성공이 갖는 의미에 대해 설명하고 있다.

지난 개발 과정을 돌아보면, 시작부터 난관의 연속이었다. 기존의 방법으로는 획기적인 성능 향상이 어려웠기 때문이다. 권언오 부사장(펠로우)은 개발 초기 당시를 다음과 같이 회상했다.

“시장에서는 더 뛰어난 성능의 모바일용 D램에 대한 수요가 있었는데요. 더 작은 크기와 더 낮은 소비전력이 핵심인 LPDDR의 성능을 끌어올리기에는 어려움이 있었습니다. 기존 반도체 소자를 통한 미세화가 한계에 다다르고 있었기 때문입니다. 이러한 한계를 뛰어넘기 위해서 지금까지 시도하지 않았던 새로운 방법이 필요했고, HKMG 공정이 그 답이 될 수 있다고 생각했습니다. 어떻게 보면 큰 도전일 수 있었던 결정을 한 것입니다.”

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▲ 구성원들이 보여준 SUPEX 정신 덕분에 SUPEX추구상을 수상할 수 있었다고 말하는 손윤익 팀장

손윤익 팀장은 다음과 같이 덧붙였다. “LPDDR에 HKMG 공정을 접목하는 것은 새로운 기술을 개발한다는 것보다는 패러다임을 바꾼다는 의미였기 때문에, 정말 큰 도전이었습니다. D램의 경우, 기술 개발이나 장비 투자 등에서 비용 증가에 대한 부담이 있었고, HKMG를 우리 제품에 최적화하기 위해서는 더 큰 노력이 필요했습니다. 물론, 구성원들의 자발적인 협업과 최고의 능력을 발휘하고자 하는 SUPEX 정신 덕분에 지금의 성과를 낼 수 있었다고 생각합니다.”

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▲ 기술 혁신을 위한 구성원들의 자발적인 TFT 구성이 지금의 성과를 이루는 데 큰 도움이 됐다고 말하는 홍윤석 팀장

LPDDR 설계를 담당하는 홍윤석 팀장은 많은 어려움이 있었음에도 구성원들이 자발적으로 나서서 개발을 이끌었다는 점이 혁신의 원동력이었다고 설명했다. “새로운 시도에는 당연히 리스크가 따르게 마련인데요. 이를 최소화하기 위해 구성원들은 본격적인 개발을 시작하기 수개월 전부터 자발적으로 TFT(Task Force Team)를 구성했습니다. 누가 특별히 시킨 일이 아니었지만, 더욱 뛰어난 제품을 개발하고자 하는 도전 정신으로 철저히 준비했던 것입니다.”

조성권 팀장은 구성원들에게 감사의 인사를 건넸다. “우리가 지금의 성과를 이루기 위해 그동안 쌓아왔던 데이터나 발자취를 살펴보면 정말 많은 분이 함께 고민했다는 것을 알 수 있습니다. SUPEX추구상을 수상한 우리뿐 아니라, SK하이닉스의 전사 구성원들, 그리고 지금의 기술이 가능하게끔 길을 열어주신 수많은 선배님이 있었기에 현재의 성과도 존재한다고 생각합니다. SK하이닉스의 모든 분들에게 이 자리를 빌려 감사 인사를 드리고 싶습니다.”

위기를 기회로 바꾸는 ‘적극적인 협업’ – 시너지상

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▲ SUPEX추구상 시너지상을 수상한 윤홍성 부사장, 김재현 부사장(펠로우), 길덕신 부사장(펠로우)(좌측부터)

“우리만 잘한다고 받을 수 있는 상이 아니기에 더욱 큰 의미가 있다고 생각합니다. 특히, SK하이닉스와 SK머티리얼즈 퍼포먼스의 다양한 구성원들이 각각의 역할을 잘 해냈고, 이것이 모여 큰 성과를 냈다는 점에서 더욱 뜻깊은 상인 것 같습니다.” 김재현 부사장은 SUPEX추구상 시너지상 수상과 관련해 이와 같이 소감을 전했다.

소재 국산화가 필요했던 SK하이닉스와 반도체 소재 사업에 본격적으로 뛰어든 SK머티리얼즈 퍼포먼스는 서로에게 도움을 줄 수 있는 상황이었다. 양사는 협업을 통해 높은 품질의 EUV PR 개발에 성공했으며, 높은 수준으로 제품화했다. 양사의 협업을 통해 반도체 소재 수급에 대한 불안감을 해소했다는 점 등 공을 인정받아 양사는 시너지상을 수상한 것이다.

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▲ 길덕신 부사장(펠로우)이 SK하이닉스와 SK머티리얼즈 퍼포먼스의 협업 과정에 대해 설명하고 있다.

길덕신 부사장은 양사 협업 과정에서 나타난 시너지 효과를 강조했다.

“SK머티리얼즈 퍼포먼스는 새롭게 EUV PR 시장에 진출한 후발주자인 만큼 기술 개발에 더욱 많은 노력이 필요했습니다. SK하이닉스와 SK머티리얼즈 퍼포먼스는 적극적인 협업을 통해 다양한 아이디어를 공유했고, 비약적인 기술력 향상을 이뤄냈습니다.”

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▲ 반도체 소재 국산화와 내재화의 중요성에 대해 강조하고 있는 윤홍성 부사장

윤홍성 부사장은 앞으로도 멤버사 간의 협업을 통해 더 많은 것을 이룰 수 있을 것이라는 전망을 내놓았다.

“당사는 원자재 및 소재의 국산화와 내재화에 대한 필요성을 절실히 느꼈고, 이러한 절실함 덕분에 지금의 성과를 낼 수 있었던 것 같습니다. 이번 성과는 안정적으로 소재를 공급할 수 있다는 이슈를 넘어, 원가 절감 효과도 기대할 수 있기 때문에 더욱 큰 의미가 있다고 생각합니다. 이제 시작입니다. 앞으로도 해외 의존도가 높았던 품목들을 국산화 및 내재화함으로써 건전한 경쟁 체제를 구축하고, 더욱 경쟁력 있는 제품을 공급받아 생산할 수 있는 체계를 만들도록 적극적인 협업이 필요하다고 생각합니다.”

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▲ SUPEX추구상 시너지상의 의미를 잊지 않고 더욱 적극적인 협업을 펼쳐야 한다고 설명하는 김재현 부사장(펠로우)

김재현 부사장은 “서로의 의견을 적극 수용하는 협업을 통해 우리는 위기를 새로운 기회를 만들었다”며 “이번에 수상한 시너지상의 의미를 잊지 않고 적극적으로 협업을 이어가 제품 생산 단계에서의 원가 경쟁력을 제고하는 등 SUPEX를 추구하기 위한 노력을 이어가겠다”고 소감을 전했다.

마지막으로 손민석 팀장은 “반도체 강국에서 소재 강국까지 함께 이루어내는 날을 꿈꾼다”고 말했다.

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[We Do Future Technology] 미래 인재야, 너도 반도체 전문가 될 수 있어! – EUV편 (1/5) /we-do-future-technology-euv/ /we-do-future-technology-euv/#respond Sun, 29 Jan 2023 20:00:00 +0000 http://localhost:8080/we-do-future-technology-euv/

“We Do Future Technology”

미래 인재를 위한 반도체 기술 해설 시리즈

어려운 반도체 최첨단 기술 용어, SK하이닉스 실무진이 핵심만 쏙쏙 뽑아서 알려드립니다.

점점 더 작아지는 반도체, 그 위에 그려지는 회로는 나노의 세계로 진입했다. 손가락 지문보다도 훨씬 작은 반도체 칩 안에 회로를 구축하려면 머리카락보다도 가늘게 회로를 만들어야 하는데, 이 때 필요한 것이 바로 극 자외선을 이용한 EUV 기술이다.

반도체는 작아지면 어떤 장점이 있고, 이를 위해 왜 EUV 라는 기술이 필요한 걸까? EUV 기술과 적용 공정, 그리고 SK하이닉스의 EUV 전용 팹(Fab)에서 탄생한 최신 D램 소개까지! 이 모든 것을 아래 영상에서 확인해보자.

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글로벌 반도체 산업의 트렌드를 엿보다! ‘세미콘 코리아 2019’ 현장 속으로 /semicon-korea-2019-site/ /semicon-korea-2019-site/#respond Mon, 28 Jan 2019 00:00:00 +0000 http://localhost:8080/semicon-korea-2019-site/

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언제나 변화의 물결을 타고 있는 반도체 산업! 그 가운데 반도체 산업의 현재를 돌아보고, 미래를 가늠해볼 특별한 자리가 마련되었습니다. ‘반도체 강국’ 한국의 대표적인 반도체 재료장비 전시회인 ‘세미콘 코리아(SEMIKON Korea)’가 열린 것인데요. 반도체 업계 리더들과 미래의 인재들이 한자리에 모인 세미콘 코리아 2019 현장을 직접 다녀왔습니다.

반도체 산업의 모든 것이 한자리에

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세미콘 코리아 2019는 지난 1월 23일부터 25일까지 서울 코엑스에서 진행됐습니다. 세미콘 코리아는 1987년에 189개 부스로 시작해 한국 반도체 산업의 지속적인 성장에 힘입어 반도체 산업을 대표하는 전시회로 자리매김했는데요. 올해도 총 469개 기업이 참가해 2,037개 부스를 열어 ‘역대 최대 규모’를 기록했습니다.

인공지능과 스마트 매뉴팩처링, 5G의 발달로 데이터양이 급증하면서 메모리에 들어가는 반도체의 중요성이 갈수록 커지고 있습니다. 한국은 전 세계 메모리 산업에서 압도적인 점유율을 자랑합니다. 이 때문에 서울에서 열린 세미콘 코리아에 쏠린 업계 관계자들의 관심도 뜨거웠습니다. 각 부스에서는 업계 관계자들이 서로 인사를 나누며 최신 반도체 기술과 정보를 공유했습니다. SK하이닉스 역시 일대일 비즈니스 미팅에 참여해 구매상담회를 진행했습니다.

세미콘 코리아 2019는 지난해와 마찬가지로 ‘CONNECT · COLLABORATE · INNOVATE’라는 세 가지 주제를 중심으로 펼쳐졌습니다. 반도체 업계 리더들이 연사로 나서 최근 반도체 주요 이슈인 인공지능과 퓨처 컴퓨팅을 주제로 기조연설을 발표했으며, 전 세계 유수 전문가들이 SEMI 기술 심포지엄에서 반도체 공정과 관련한 심도 있는 강연을 진행했습니다.

특히 올해는 반도체 분야에 관심 있는 대학생들의 진로에 도움을 주는 멘토링 행사도 마련됐습니다. 업계 전문가와 미래 인재가 함께하는 전시회로 구성된 덕분에, 행사 첫날부터 현장을 찾은 방문객들이 무척 많았습니다.

새로운 비즈니스가 열리는 시간

전시에 참여한 국내외 장비 · 재료기업에게 세미콘 코리아는 새로운 비즈니스를 창출하는 기회의 장이기도 합니다. 특히 세미콘 코리아 2019에는 SK하이닉스의 여러 협력업체가 참여해 눈길을 끌었는데요.

그중 동진쎄미켐은 1967년에 창립한 정밀화학소재 기업으로, 반도체 및 FPD(Flat Panel Disply)용 재료, 대체에너지(Solar cell, fuel cell)용 재료와 발포제를 제조 판매하고 있습니다. 특히 감광액(Photoresist, PR)으로 잘 알려져 있는데요. 이날 역시 3D 낸드플래시 생산에 특화된 PR을 중점적으로 기술력을 알렸습니다. 중견기업임에도 연구개발에 상당한 투자를 하는 곳으로, SK하이닉스와도 다양한 협업을 진행하기도 했죠. EUV 시대가 열리고 있는 지금, EUV 노광기에 사용할 수 있는 PR을 비롯한 다양한 소재 개발을 준비 중입니다.

다음으로는 2000년에 전자재료·정밀화학 기업으로 설립된 이엔에프테크놀로지 부스를 찾았습니다. 반도체의 핵심 제조공정용 화학소재인 프로세스케미컬 분야에서 습식식각(Wet Etching) 공정에 사용되는 식각액인 BOE를 주력 생산하고 있는 곳이죠. 반도체 전체 레이어의 단층을 쌓으려면 필요하지 않은 부분은 제거해야 하는데요. 이 때 사용되는 대표적인 재료가 식각액입니다. 반도체의 패턴을 나노 단위로 미세화하려면 식각액의 기술력은 필수인데요. BOE의 경우, 레이어에 직접 닿아 제품 성능에 영향을 줄 수 있어 기술력이 특히 중요하죠. 이엔에프테크놀로지는 레이어별 선택비를 개선해 성능을 높인 식각액 기술을 소개했습니다.

한편, 테스(TES)는 반도체 제조용 장비 국산화를 목표로 2002년에 설립된 기업으로, 박막 공정에 사용되는 필름 중 하드 마스크 카본과 아크 관련 장비를 생산하는 곳입니다. 이번 전시에서는 트윈(Twin)방식의 반도체장비가 다양하게 출품되었는데요. 당사 역시 원판 위에 비정질탄소막(Amorphous Carbon)을 형성하는 플라즈마 화학증착 장비(PE CVD)를 트윈방식으로 만들어 공개해 눈길을 끌었습니다.

SK하이닉스, 미래 반도체의 가능성을 이야기하다

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이날 SEMI 기술 심포지엄에는 SK하이닉스 구성원이 연사로 나서 최근 반도체 업계 주요 이슈와 관련한 강연을 펼쳤습니다. 심포지엄 첫날, ‘Advanced Lithography’ 섹션에서 EUV 소재의 DRAM 적용과 관련한 발표를 진행한 이준경 TL을 만나 이야기를 들어보았습니다.

Q. 안녕하세요. 독자들을 위해 간단한 소개 부탁드립니다.

반갑습니다. 미래기술연구원 소재개발 Patterning팀에서 근무하는 이준경입니다. 포토 공정에서 필요로 하는 다양한 소재를 여러 협력업체와 함께 개발하는 업무를 맡고 있습니다.

Q. 오늘 발표하신 EUV 기술에 대해 간단히 설명해주세요.

반도체의 크기가 날이 갈수록 작아지고 있습니다. 그러기 위해서는 반도체 패터닝(Patterning)도 같이 작아져야 하죠. 그런데 현재 범용 중인 LARF 장비로 더 미세한 패터닝을 하려면 공정이 늘어나 비용 부담이 큽니다.

이러한 문제를 해결할 EUV는 더 적은 공정으로 나노 패터닝을 할 수 있는 기술입니다. 오늘은 최근 업계에 등장한 EUV 노광기에 적용할 수 있는 반도체 소재와 상황, 앞으로의 전망 등에 관해 이야기했습니다.

Q. 기술 심포지엄에서 EUV 기술에 대해 발표하신 특별한 이유가 있을까요?

사실 EUV는 15~20년 전에 개발된 기술인데, 장비나 소재 측면에서 한계가 있어 상용화되지 않았습니다. 하지만 메모리 반도체 수요가 급증하는 지금, 생산량을 늘리는 동시에 생산단가를 낮추려면 EUV를 하루빨리 도입해야 합니다. 실제로 최근 반도체 업계에서는 EUV가 핫이슈로 떠올랐습니다.

Q. 많은 언론이 고가 장비나 메모리 생산사용 경험 부족 등의 이유로 EUV 기술 도입을 우려하고 있는데요. 이러한 리스크에 대한 방안이 있을까요?

제 분야인 소재에 국한해 말씀드리자면, 장비를 비롯한 기반기술이 장착되어야 장기적으로 소재 안정화를 이룰 수 있습니다. 장비가 안정화되면 소재 수요도 당연히 올라갑니다. 물론 리스크는 있겠지만, 현재 반도체 양산 프로세스에 EUV를 적용한 기업은 전 세계적으로도 없습니다. 당연히 어떤 리스크가 있을지 예측할 수 없는 상황이죠. 다행히 메모리 분야에 강한 SK하이닉스는 EUV 도입 시기에 여유가 있는 편입니다

반면, 로직 분야 기업들은 EUV 도입이 시급합니다. 로직 분야 반도체 기업의 상황을 모니터링하면서 문제점을 함께 발굴하고 개선한다면 리스크를 좀 더 줄일 수 있으리라 생각합니다.

Q. EUV 적용 라인을 갖춘 SK하이닉스의 M16 공장이 2020년 완공 예정인데요. 완공 후 EUV 기술이 적용된 반도체 생산으로 기대할 수 있는 효과는 무엇일까요?

더욱더 미세한 패터닝을 더 낮은 가격으로 생산해 반도체의 부가가치를 올릴 수 있을 것으로 보입니다.

Q. 마지막으로 세미콘 코리아 2019에서 SK하이닉스를 대표해 발표하신 소감 한 마디 부탁드립니다. 

대외적인 발표에 나서는 것이 처음이라 긴장을 많이 했습니다. 개인적으로는 SK하이닉스를 대표해 반도체 분야에서 중요한 이슈를 다룰 수 있어 영광이었습니다.

지금까지 세미콘 코리아 2019 현장을 살펴보았습니다. 반도체 산업이 직면한 변화와 도전 속에서 새로운 기술적 해답을 살펴볼 수 있었던 시간이었는데요. ‘반도체’를 중심으로 저마다의 자리에서 열정을 불태우는 여러 기업과 업계 관계자의 노력이 남다르게 다가왔습니다. 반도체 시장의 리더로서 반도체 산업 발전을 위해 끊임없이 성장할 SK하이닉스에게도 많은 응원 부탁드립니다!

]]> /semicon-korea-2019-site/feed/ 0 차세대 반도체의 미래, EUV 기술혁신에 달렸다 /euv-technology-innovation/ /euv-technology-innovation/#respond Tue, 01 Jan 2019 15:00:00 +0000 http://localhost:8080/euv-technology-innovation/

지난 19일 SK하이닉스가 이천 본사에서 메모리 반도체 신공장인 ‘M16’ 기공식을 가졌습니다. ‘M16’은 차세대 노광장비인 EUV(극자외선, Extreme Ultra Violet) 전용 공간이 별도로 조성되는 최첨단 반도체 공장입니다. 이곳은 앞으로 SK하이닉스의 미래 성장 기반 역할을 하게 됩니다. 이석희 SK하이닉스 대표이사 사장은 “M16은 또 다른 도약을 알리는 출발선”이라며 “세계 최초, 최첨단 인프라에 걸맞은 혁신과 기술로 새로운 미래를 만들겠다”라고 강조했습니다. 이처럼 SK하이닉스가 M16에서 미래를 만들겠다고 한 이유는 EUV 공정이 차세대 D램의 키를 쥐고 있기 때문입니다. EUV 활용 양산은 반도체 미세화(Scaling)의 가장 큰 ‘변곡점’으로 꼽히고 있습니다.

“무어의 법칙도 끝났다” 한계에 직면한 반도체 미세화

▲ 지난해 12월 19일 이천 본사에서 열린 ‘M16 기공식’ 현장. 이천 본사 내 5만 3천㎡ 부지에 들어서는 M16은 차세대 노광장비인 EUV 전용 공간이 별도로 조성되는 등 최첨단 반도체 공장으로서 SK하이닉스의 미래 성장 기반으로 활용될 예정이다.

10나노대에 접어든 반도체 미세화에서는 기존의 ‘멀티 패터닝’을 쓸 수 없습니다. 10나노급부터는 기존 노광기술(ArF)이 한계를 드러냈기 때문입니다. 반도체 업계를 지배해온 ‘무어의 법칙(Moore’s Law)’이 역사 속으로 사라진 이유입니다. 18개월마다 반도체 집적도가 두 배씩 증가한다는 ‘무어의 법칙’이 유효하지 않은 것은 포토 공정의 난이도가 높아졌기 때문이죠.

반도체를 만들려면 웨이퍼 위에 얇고 강력한 레이저 빛으로 초미세 회로를 그리는 포토 공정을 거쳐야 합니다. 웨이퍼 위에 전자 회로를 (사진 찍어내듯) 그린다고 해 ‘포토’라는 이름이 붙여졌습니다. ‘포토리소그래피(Photolithography)’는 원하는 회로설계를 유리판 위에 금속 패턴으로 만들어 놓은 마스크(mask)라는 원판에 빛을 쬐어 생기는 그림자를 웨이퍼 상에 전사시켜 복사하는 기술을 말합니다. 반도체의 제조 공정에서 설계된 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 가장 중요한 공정입니다. 쉽게 말해 얼마나 미세하게 회로 패턴을 그리는가에 반도체의 미래가 달려있는 셈입니다.

반도체 회로를 구성하는 트랜지스터 소자의 선폭(gate length, 게이트 폭)을 줄이는 ‘미세화’는 그동안 업계의 지상과제였습니다. 트랜지스터에서 게이트는 말 그대로 전류의 흐름을 조절하는 문 역할을 하는데, 문의 폭을 줄일수록 전자의 이동량이 많아져 회로의 동작 속도가 빨라지는 것을 의미합니다.

그동안 반도체 노광 장비는 개구수(numerical aperture, NA)가 높은 큰 렌즈를 사용하거나, 파장이 짧은 빛을 광원으로 사용하며 발전해왔습니다. 그러다 30나노대 이하로 게이트 선폭이 줄어들면서 기존 액침 ArF 노광 장비의 패터닝 능력이 한계에 다다랐습니다. 18나노 D램까지는 멀티패터닝 방식을 썼지만 추가 공정이 발생하고 생산성은 떨어지며 재료비는 늘고 결국 원가가 높아지는 문제점을 노출했습니다. 공정수가 500~600개에 달할 정도로 한계에 직면한 것이죠. 이를 해결하려면 파장이 짧은 빛을 활용해 더욱 ‘얇은 붓’으로 미세하게 회로를 그리는 수밖에 없습니다.

EUV, 구원투수로 떠오르다

▲ ASML의 EUV 노광장비 (출처: ASML)

이에 따라 반도체 업계는 10나노급 공정으로 들어가기 위해 EUV라는 새로운 반도체 리소그래피(노광)를 준비해왔습니다. EUV 장비는 네덜란드의 ASML이 독점 생산하는데 장비 1대당 1000억~1500억 원에 달합니다. EUV는 빛의 파장이 13.5nm로 기존 ArF (193nm)보다 작아 더 미세한 반도체 회로를 만들 수 있습니다. 패터닝을 단순화해 공정 스텝수를 줄일 수 있어 현재로서 유일한 ‘돌파구’로 평가받고 있습니다. EUV는 현재 쓰이고 있는 쿼드러플 패터닝(Quadruple Patterning Technique, QPT) 등 멀티패터닝에 비해서 제조 시간을 단축시킬 수 있다는 강점이 있습니다.

다만 D램 등에 EUV를 적용하는 것은 매우 까다롭고 난이도가 높은 공정입니다. 처음 도전하는 EUV 활용 D램 양산 수율이 얼마나 나오게 될지 업계가 촉각을 곤두세우고 있는 것도 이 때문입니다. 우선 D램에서는 2020년 10나노 중후반 이하에서 부분적으로 EUV가 사용될 것으로 관측됩니다.

EUV 공정의 기술적 난제 해결이 관건

업계의 과제는 EUV 공정의 기술적 난제 해결입니다. 제조 공정상의 기술적 난제가 많아 양산 수율을 확보할 수 있는 기술 진보가 필요한 상황입니다. EUV는 기체를 포함한 대부분의 물질에 흡수되는 독특한 특성이 있습니다. 새로운 마스크와 감광제, 광학계 등 노광공정 전 영역에 걸쳐 신기술 개발이 선행돼야 합니다. 결함이 없는 마스크 제조와 새로운 마스크 검사장치 개발도 필요합니다.

시간당 찍어낼 수 있는 웨이퍼 수도 늘려야 합니다. 업계의 고민도 여기에 있습니다. ASML은 지난해 125장 이상의 시간당 웨이퍼 생산량 (wafer per hour, WPH)을 달성했고, 내년에 155장을 목표로 하고 있습니다. 광원 출력의 경우 D램 제조사의 시험 테스트 결과 최대 250W까지 확보한 것으로 알려졌습니다. ASML로부터 장비를 사들여 공정 개발에 착수한 반도체 제조사들도 제반 장비 개발 및 시험 테스트에 한창입니다. 업계에서는 현재 개발 중인 0.33NA보다 높은 0.55NA의 high-NA 공정을 차세대 노광 기술로 연구를 진행 중입니다.

반도체 업계 관계자는 “EUV 노광 기술의 양산 성공을 위해서는 노광기 내부 하드웨어, 광원, 감광제, 펠리클 뿐만 아니라 무결함의 EUV 마스크를 제작하는 기술이 필수적”이라며 “EUV 마스크 내의 결함을 검사하기 위한 여러 기술들에 대한 연구 개발이 이뤄지고 있고 해상력 개선을 위해서는 보다 짧은 파장의 광원 사용 및 보다 높은 개구수(NA)를 확보해야 한다”라고 강조했습니다.

업계는 나아가 EUV 공정을 통해 3나노까지 반도체 생산이 가능할 것으로 보고 있습니다. 동시에 미래를 위해 차차세대 기술도 준비 중입니다. ‘Beyond extreme ultraviolet(BEUV)’는 EUV의 13.5 nm 파장보다 더욱 짧은 6.7 nm의 파장을 통해 더욱 미세한 패턴을 구현합니다. BEUV는 EUV와 마찬가지로 모든 물질에 흡수되는 특성을 가지고 있습니다. 6.7nm 파장에서 달라지는 특성을 감안, 새로운 BEUV용 마스크와 흡수체 물질 개발 등도 이뤄지고 있습니다.

 

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

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