극자외선(EUV) 공정 뜻 의미

마치 SF 영화에 나올 법한 첨단 기술, 극자외선(EUV) 공정에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

 

혹시 스마트폰, 컴퓨터, 자동차 등 우리 주변의 거의 모든 전자 기기의 놀라운 발전 뒤에 숨겨진 작은 영웅이 무엇인지 궁금하지 않으신가요? 바로 '반도체'입니다.

 

그리고 이 반도체를 더욱 작고 강력하게 만드는 최첨단 기술이 바로 EUV 공정인데요, 마치 섬세한 예술 작품을 조각하듯, 극자외선이라는 특별한 빛을 사용해서 반도체의 미래를 만들어나가는 과정이라고 할 수 있습니다.

 

1. 극자외선 공정이란 무엇일까요?

극자외선(EUV) 공정은 반도체 칩을 제조하는 데 사용되는 '포토리소그래피(Photolithography)'라고 불리는 공정의 일종으로, 극자외선 파장을 가진 광원을 사용하여 웨이퍼에 회로 패턴을 새기는 기술입니다.

 

조금 더 쉽게 설명하자면, 극자외선이라는 아주 가늘고 강력한 빛으로 반도체 칩 위에 회로를 그리는 과정이라고 할 수 있는데요, 마치 햇빛에 사진을 현상하는 것과 비슷한 원리입니다.

 

 

1) 극자외선 공정: 더 미세하고 집적된 반도체를 위한 열쇠

기존의 반도체 공정은 주로 불화아르곤(ArF) 광원을 사용했는데요, ArF 광원은 파장의 길이가 상대적으로 길어 미세한 회로 패턴을 만드는 데 한계가 있었습니다.

 

하지만 EUV 공정은 ArF 광원보다 훨씬 짧은 파장(13.5nm)의 극자외선을 사용하기 때문에 더욱 미세하고 복잡한 회로 패턴을 구현할 수 있습니다.

 

이는 반도체의 성능과 집적도를 획기적으로 향상시키는 핵심 기술로 평가받고 있습니다.

 

광원 종류	파장	장점	단점
불화아르곤 (ArF)	193nm	저렴한 비용	제한적인 해상도
극자외선 (EUV)	13.5nm	높은 해상도, 고성능 칩 제작 가능	높은 비용, 복잡한 공정

 

2) EUV 공정의 핵심 장비: ASML의 독점적 기술력

EUV 공정에 필요한 핵심 장비는 네덜란드의 ASML이라는 회사에서 독점 생산하고 있습니다.

EUV 장비는 매우 높은 기술력을 요구하기 때문에 전 세계적으로 ASML만이 생산할 수 있는데요, 이는 EUV 공정 기술의 중요성을 더욱 부각시키는 요인 중 하나입니다.

 

2. 왜 EUV 공정이 중요할까요?

EUV 공정은 단순히 반도체 회로를 미세하게 만드는 기술을 넘어, 우리의 삶을 변화시킬 다양한 분야의 발전에 기여하고 있습니다.

 

1) 더 빠르고 강력한 반도체의 탄생

EUV 공정을 통해 더욱 미세한 회로를 구현할 수 있게 되면서, 동일한 면적에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있게 되었습니다. 트랜지스터는 전류를 제어하고 증폭하는 반도체 소자로, 트랜지스터 수가 많아질수록 반도체의 성능은 향상됩니다. 즉, EUV 공정은 더 빠르고 강력한 차세대 반도체 개발의 핵심 기술이라고 할 수 있습니다.

 

2) 인공지능(AI) 및 빅데이터 시대의 핵심 동력

인공지능, 빅데이터, 자율주행 등 4차 산업혁명 시대의 핵심 기술들은 방대한 양의 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 고성능 반도체를 필요로 합니다. EUV 공정은 이러한 고성능 반도체 개발의 필수적인 기술이며, 미래 기술 발전의 원동력이 될 것입니다.

 

3) 저전력, 고효율 반도체 구현

EUV 공정을 통해 더욱 미세한 회로를 구현하게 되면 전자의 이동 거리가 짧아지면서 전력 소모를 줄일 수 있습니다. 이는 배터리 수명을 늘리고 발열 문제를 해결하는 데 기여하여, 저전력, 고효율 반도체 개발을 가능하게 합니다.

 

3. EUV 공정의 미래 전망

EUV 공정은 현재도 끊임없이 발전하고 있으며, 미래 반도체 산업의 핵심 기술로 더욱 중요해질 전망입니다.

 

1) 하이-NA EUV: 더욱 진보된 기술의 등장

ASML은 현재의 EUV 장비보다 더욱 미세한 회로를 구현할 수 있는 '하이-뉴메리컬어퍼처(High-NA) EUV' 장비를 개발했습니다. 하이-NA EUV는 기존 EUV보다 개구수(NA)를 높여 빛을 더욱 작은 영역에 집 focused할 수 있도록 설계되었으며, 이는 반도체 회로의 선폭을 더욱 줄일 수 있도록 하여 더욱 고성능의 반도체 생산을 가능하게 합니다.

 

2) 후면전력공급(BSPDN) 기술: 차세대 패키징 기술의 핵심

EUV 공정은 후면전력공급(BSPDN, Backside Power Delivery Network) 기술과 같은 차세대 패키징 기술과 결합하여 더욱 혁신적인 발전을 이끌어낼 것으로 예상됩니다. 후면전력공급 기술은 반도체 칩의 뒷면을 통해 전력을 공급하는 기술로, 전력 공급 효율을 높이고 발열 문제를 해결할 수 있습니다.

 

3) TSMC와 인텔의 EUV 공정 도입: 치열한 기술 경쟁

세계 최대 파운드리(반도체 위탁 생산) 업체인 TSMC와 CPU 제조업체인 인텔은 ASML의 EUV 장비를 도입하여 차세대 반도체 생산에 박차를 가하고 있습니다. TSMC는 ASML의 하이-NA EUV 장비를 이용하여 2025년부터 후면전력공급 기술이 적용된 N2P 제품을 생산할 계획이며, 인텔 또한 하이-NA EUV 장비를 도입하여 차세대 반도체 생산 경쟁에 뛰어들었습니다.

 

마치며

지금까지 극자외선(EUV) 공정에 대해 알아보았는데요, 어떠셨나요? 마치 과학 소 설 속 이야기처럼 느껴지지 않나요? EUV 공정은 반도체 기술의 새로운 지평을 열었으며, 우리가 상상하는 것 이상으로 미래를 바꿀 무한한 가능성을 가지고 있습니다. 더 빠르고, 더 작고, 더 강력한 반도체를 향한 끊임없는 혁신, 그 중심에는 바로 EUV 공정이 있습니다!