ASML "향후 10년 5나노미터 해상도 차세대 리소그래피 기계 개발"

세계 최대 반도체 장비 제조업체인 ASML이 향후 10년간 칩 산업에 서비스를 제공할 차세대 첨단 리소그래피 기계 개발에 나서고 있다고 요스 벤숍 기술담당 부사장이 26일(현지 시각) 닛케이아시아와의 인터뷰에서 밝혔다.

벤숍 부사장은 네덜란드에 본사를 둔 ASML과 독점 광학 파트너인 칼 자이스가 한 번의 노출로 5나노미터의 미세한 해상도로 회로를 인쇄할 수 있는 기계 설계를 연구하고 있다고 말했다. 이 기술은 2035년 이후부터 업계 요구를 충족시킬 수 있을 만큼 충분히 발전할 것이라고 덧붙였다.

ASML은 최근에야 한 번의 노출로 최대 8나노미터 해상도를 제공할 수 있는 업계 최첨단 기계를 출하하기 시작했다. 덜 발전된 기계는 유사한 해상도를 얻기 위해 여러 번 노출되어야 하며, 이는 칩 생산 효율성이 떨어지고 생산 품질이 훨씬 낮다는 것을 의미한다.

벤숍 부사장은 "우리는 현재 파트너인 칼 자이스와 함께 설계 연구를 진행 중이며 0.7 이상의 개구수를 목표로 하고 있다"고 말했다. 다만 제품 출시를 위한 목표 날짜는 정해지지 않았다고 덧붙였다.
개구수(NA)는 빛을 수집하고 집중시키는 광학 시스템의 능력을 측정한 것으로, 회로를 웨이퍼에 얼마나 미세하게 인쇄할 수 있는지를 결정하는 핵심 요소다. NA가 더 크고 광파장이 짧으면 더 미세한 인쇄가 가능하다.

표준 극자외선(EUV) 기계의 NA는 0.33이다. "높은 NA"라고 불리는 최신 기계의 조리개는 0.55다. 조리개가 0.7 이상인 "하이퍼" 또는 "슈퍼 하이" NA를 구축하려면 몇 가지 주요 시스템을 재설계해야 한다.

ASML은 인텔과 TSMC를 포함한 최고의 글로벌 칩 제조업체에 NA가 높은 기계의 처음 몇 세트를 제공했다. 벤숍 부사장은 업계가 복잡한 새 시스템의 기능을 테스트하고 검증하고 완전히 작동하는 데 필요한 지원 자료와 도구를 개발할 시간이 필요하기 때문에 이러한 기계의 대량 채택은 나중에 이루어질 것이라고 말했다.

그는 NA가 높은 EUV 기계는 향후 10년까지 그리고 잠재적으로 2030년대 초반까지 업계 요구를 충족할 것으로 예상된다고 덧붙였다. "실제로 대량 칩 생산에 도달하기까지는 일반적으로 몇 년이 걸린다"면서 "고객은 사용 방법을 배워야 하지만 가까운 장래에 대량 칩 생산에 사용될 것이라는 데 의심의 여지가 없다"고 말했다.

현재 ASML, 니콘, 캐논만이 칩 제조를 위해 실행 가능한 리소그래피 기계를 제작하고 있으며, ASML은 EUV 리소그래피 공구의 독점 공급업체다. 리소그래피는 칩 제조에서 중요한 단계로, 집적회로를 인쇄하고 웨이퍼에 투사해 칩을 만드는 것이다.

벤숍 부사장은 ASML의 주요 강점 중 하나가 모든 것을 사내에서 구축하는 것이 아니라 주요 공급업체와 협력하는 협업 접근 방식에 있다고 말했다. 이 회사는 초창기 "필요성"에서 이 전략을 채택했는데, 당시에는 규모가 작고 자원이 부족한 회사였다. 시간이 지남에 따라 이러한 협업의 필요성은 핵심 특성이자 성공 동인으로 진화했다고 그는 덧붙였다.

벤숍 부사장은 "우리가 EUV에서 성공할 수 있었던 가장 큰 이유는 대규모 공급업체, 고객 및 기술 파트너 네트워크를 통해 일했기 때문"이라고 강조했다. 또한 "그것은 우리에게 많은 힘을 준다. 우리가 모든 것을 직접 한 것은 아니다"라고 덧붙였다.

ASML은 지난해 공급업체로부터 자재 및 부품을 조달하는 데 160억 유로(약 185억5000만 달러)를 지출했으며, 이는 에코시스템 파트너의 중요한 역할을 강조한다. 또한 지난 10년 동안 연구개발 지출을 2015년 약 11억 유로에서 지난해 43억 유로로 크게 늘렸다.

벤숍 부사장은 JSR, 교세라, 미쓰이 케미칼, 도판, 호야, DNP 및 오사카대학을 생태계 파트너로 언급하면서 일본 화학·재료 제조업체가 리소그래피에서 중요한 역할을 한다고 말했다. JSR은 프리미엄 포토레지스트의 주요 공급업체이며 호야, 도판, DNP는 고급 포토마스크를 제공한다.

물리학 교육을 받은 벤숍 부사장은 1984년 필립스연구소에서 경력을 시작했으며 1997년 ASML에 합류해 같은 해 회사의 EUV 프로그램을 시작했다. EUV 기술 개발은 1980년대 중반부터 일본·네덜란드·미국 연구자들의 선구적인 노력에 기반했으며, ASML은 2006년이 되어서야 첫 번째 데모 머신을 출시했다.

마침내 2019년 EUV 리소그래피 기계가 양산에 들어가 TSMC나 삼성 같은 회사의 최첨단 칩 제조가 가능해졌다. 벤숍 부사장은 이번 주 일본을 방문해 광고분자 과학 및 기술 분야에 대한 공로를 인정받아 국제 콘퍼런스에서 '탁월한 성과 상(Outstanding Achievement Award)'을 수상했다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com