삼성전자, '물 활용 반도체' 내년 양산

노광기와 웨이퍼 사이 물 투입...미세회로 기술 진화

삼성전자가 내년 상반기에 40나노미터(nm) 미세회로 공정에 '물'을 활용한 웨이퍼 가공 공정인 이머젼 리소그라피(Immersion Lithography: 액침 노광)를 도입해 낸드플래시 양산에 들어간다.

액침(물에 담그는) 노광공정은 반도체 웨이퍼와 노광기(사진기와 같은 역할) 사이에 물을 투입해 기존에 사용하는 반도체 노광 광원의 파장을 줄임으로써 더 미세한 회로를 새길 수 있는 기술이다.

23일 삼성전자 메모리상품기획팀 전준영 상무는 "내년 상반기 40나노 낸드플래시 양산 때부터 이머젼 리소그라피 공정을 도입할 것"이라며 "이를 위한 장비발주에 들어갔다"고 밝혔다. 삼성전자는 일부 50나노 공정에서 초기단계의 이머젼 리소그라피 공정을 도입하고 있다.

전 상무는 "전체 반도체 공정에서 약 25 단계의 노광 공정 중에 40나노 공정 전환을 위해 4-5 단계에 이 이머젼 리소그라피로 교체해 40나노 공정으로 전환할 수 있다"고 설명했다.

삼성전자는 현재의 미세회로 공정을 진화시키는데 한계를 극복하기 위해 물의 굴절률을 이용한 이머젼 리소그라피 공정을 내년 40나노 낸드플래시 생산부터 본격 도입할 예정이다.

삼성전자와 함께 하이닉스나 일본의 도시바도 40나노급 공정에 이머젼 리소그라피 공정을 도입키로 하고 연구개발에 박차를 가하고 있다.

한편, 이머젼 리소그라피는 반도체 제조공정에서 더 미세한 회로를 새기려면 더 짧은 파장의 광원을 가진 노광기가 있어야 하는데, 이 기술은 기존 노광기에서 약간 변형된 장비로 물의 굴절률을 이용해 파장을 줄이는 것이다.

어떤 물질의 굴절률이 높으면 빛이 이를 통과할 때 파장이 짧아지는 데서 착안해 공기(굴절률 1.0)보다 굴절률이 높은 물(1.36∼1.44)을 사용하는 방법이다.

이 기술을 이용할 경우 현재 반도체 공정에 사용하는 193나노미터(nm)의 ArF(플루오린 아르곤) 광원의 파장을 134나노미터 정도로 31% 가량 줄일 수 있어 같은 노광장비를 사용하더라도 더 미세한 회로를 새길 수 있는 원리다.