미국, 반도체 판도 뒤엎을 차세대 EUV 신소재 개발 속도

미국 연구진이 산업계 파트너들과 손을 잡고 원자 몇 개 크기 수준에서 더 작고, 빠르며, 집적도가 높은 반도체를 제조할 수 있는 차세대 극자외선(EUV) 리소그래피 소재 개발에 속도를 내고 있다.

1일(현지시각) 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링(Interesting Engineering)에 따르면, 미국 연구진은 고에너지 극자외선 노광 공정의 효율과 정밀도를 끌어올릴 새로운 포토레지스트(감광액) 소재 개발을 진행 중이다.

EUV 리소그래피는 사람 머리카락 굵기의 5만 분의 1에 불과한 미세 회로 패턴을 실리콘 웨이퍼에 찍어내는 기술이다. 정교한 고성능 복사기처럼 작동하는 이 공정은 현대 첨단 반도체 양산의 핵심 기술로 자리 잡았다.


인터레스팅 엔지니어링에 따르면 EUV 테크(EUV Tech Inc.)의 최고경영자(CEO)이자 로런스 버클리 국립연구소 X선 광학 센터(CXRO) 전 소장인 패트릭 노로(Patrick Naulleau)는 "첨단 컴퓨터 칩은 현대 사회의 모든 영역에 필수적"이라며 "이 기술의 최첨단을 유지하는 것은 경제 안보뿐만 아니라 국가 안보 차원에서도 핵심적인 과제"라고 강조했다. 그는 이어 "세계 최고 성능의 칩에 대한 접근성을 유지하고 경쟁 우위를 확보하려면 제조 공정에 필요한 원천 기술 분야에서 지속적인 리더십을 발휘해야 한다"고 덧붙였다.
차세대 칩 개발의 핵심은 집적도와 에너지 효율이다. 이미 상용화된 EUV 기술을 통해 초고성능·소형·고효율 반도체 생산이 가능해졌으며, 이는 스마트폰부터 인공지능(AI), 자율주행차에 이르는 미래 산업 전반의 두뇌 역할을 맡고 있다.


손톱만 한 크기의 칩에 1000억 개 이상의 트랜지스터를 탑재하는 현 수준을 넘어, 미국 에너지부(DOE) 과학국 등은 더 작은 공간에 더 많은 소자를 집적하는 한계 돌파를 목표로 하고 있다.

버클리 연구소 CXRO는 1990년대 후반부터 가시광선 기반 리소그래피 공정을 고에너지 극자외선으로 대체하는 연구를 선도해 왔다. 2001년 반도체 산업 컨소시엄인 세마텍(SEMATECH)과의 협업을 본격화한 이래, 업계와 연계해 차세대 포토레지스트와 공정 혁신을 주도하고 있다.


인텔에서 EUV 패터닝 개발 프로그램(CXRO 유레카)을 설립했던 라보로(Lavorro)의 에릭 패닝(Eric Panning) 부사장은 "버클리 연구소 CXRO는 핵심 기술과 신규 포토레지스트 소재를 개발하는 데 중추적 역할을 해왔다"며 "정부 연구기관과 민간 업계가 어떻게 효과적으로 협력해 기술을 발전시키고 무어의 법칙을 확장할 수 있는지 보여준 모범 사례"라고 평가했다.
브루노 라 퐁텐(Bruno La Fontaine) CXRO 소장은 "CXRO는 선도적인 반도체 제조사들이 최첨단 양산 라인에 차세대 기술을 선제 도입할 수 있도록 기여해 왔다"며 "앞으로도 무어의 법칙을 지속적으로 연장하는 데 핵심적인 연구를 이어갈 것"이라고 밝혔다.


이인수 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com