삼성전자 신공법-SaDPT 기술 핵심은

삼성전자가 30nm(나노미터) 미세회로 공정을 통해 64Gb(기가비트) 낸드플래시를 개발하는 데 사용한 신공법인 SaDPT(자가 정렬 이중 패턴 기술: Self-aligned Double Patterning Technology)에 관심이 쏠리고 있다.

이 기술은 삼성전자가 기존 공정을 활용하면서도 미세회로 공정 기술을 진화시킬 수 있다는 측면에서 삼성전자의 생산성을 높이고 시장 지배력을 강화하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

◆자가 정렬 이중패턴 기술이란=이 기술은 60나노 간격의 콤파스로 두줄을 그을 때 30나노씩 옆으로 움직이면서 중간에 선을 그리는 것과 같다. 이렇게 되면 60나노 장비로도 30나노 간격의 회선을 그릴 수 있게 된다.

기존 이중 패턴 기술(DPT)이 하나의 셀을 구성하는 데 두번의 포토(사진 노광) 공정을 하는 데 비해 삼성전자의 SaDPT는 노광공정을 한번에 끝낸다는 점에서 가장 큰 차이가 있다.

하나의 패턴을 형성할 때 기존 기술이 30나노의 노광 공정을 두번하는 것과 달리 한번의 노광 공정과 한번의 산화 공정으로 30나노 미세회로를 구현하는 것이다.

삼성전자 메모리상품기획팀 전준영 상무는 "이처럼 하는 이유는 두번의 노광 공정으로 미세회로 공정을 구현하는 것이 어려울 뿐더러 고가의 노광공정을 줄임으로써 비용을 절감할 수 있기 때문이다"고 말했다.

◆SaDPT에 CTF 적용=반도체 회로가 미세화되면서 당면하는 문제가 인접한 셀간 간섭 문제다. 회로가 미세해지면서 전류누설이 발생해 인접셀에 영향을 줌으로써 반도체가 오작동하는 문제가 생긴다.

삼성전자는 30나노 미세회로 공정에서 이같은 셀간 간섭(Cross Talk)를 줄이기 위해 CTF(Charge Trap Flash) 기술을 적용했다. CTF 기술은 삼성전자가 지난해 9월 40나노 미세회로 공정을 위해 개발한 것으로, 부도체인 나이트라이드(N)에 전하를 채우는 방식이다.

부도체이기 때문에 셀간 전류의 누설을 차단하면서 미세회로 공정을 구현할 수 있는 데, 30나노 공정에서 SaDPT 기술만으로는 셀간 간섭을 막지 못하기 때문에 여기에 CTF 기술을 적용해 완전한 30나노 회로 공정을 할 수 있는 것이다.

◆획기적인 원가절감가능=삼성전자가 이번에 개발한 자가정렬 이중패턴 기술의 의미는 반도체 기술의 진화 과정에서 기술의 진화를 높이면서 원가를 줄일 수 있는 공정이기 때문이다.

당초 반도체 기술 로드맵에서는 사용하는 광원이 ArF(아르곤 플루오린) 다음 단계로 ArF보다 파장이 짧은 엑시머 레이저나 플루오린 광원을 사용하는 방법이다. 미세공정을 위해서는 반도체 회로를 그리는 연필과 같은 광원의 파장이 짧은 공정이 필요하다는 얘기다.

하지만 이같은 새로운 방향으로 진화하기 위해서는 현재의 장비 가격의 두배가 되는 새로운 장비의 개발이 필요하다.

또한 제때 장비 개발이 이루어져야 하는데 회로가 미세화될수록 장비개발은 더 큰 어려움에 봉착하고 있다. 전준영 상무는 "아직 장비 업체들이 반도체 소자업체들이 원하는 장비를 제때 개발하지 못해 새로운 방법을 강구하게 된 것이다"고 말했다.

따라서 기존 광원을 사용하면서도 미세화할 수 있는 방향을 모색한 것인 SaDPT다. SaDPT는 기존 60나노 공정에 사용하는 ArF 노광공정을 사용하면서도 30나노 공정까지 구현이 가능해 새로운 장비의 도입이 사실상 불필요하다.

삼성전자는 향후 40나노에서 20나노 공정까지 가는데는 기존 ArF 광원을 사용하는 이머젼(Immersion: 액침기술) 방식으로 기술을 한계를 극복할 예정이다.

이럴 경우 새로운 공정 전환에 따른 대대적인 시설투자를 줄이면서도 생산성을 높일 수 있어, 삼성전자가 향후 시장 지배력을 유지하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.