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삼성전자가 하반기 10나노 위탁생산(파운드리)을 앞둔 가운데 7나노부터 본격적으로 극자외선(Extreme Ultra Violet, EUV) 노광장비를 사용한다. 적어도 10나노까지는 이머전(Immersion, 액침) 불화아르곤(ArF) 기술을 이용하고 1세대 LPE(Low Power Early) 공정부터 접목할 계획이다.

14일 관련 업계에 따르면 삼성전자는 EUV 장비를 7나노부터 본격화할 것으로 전해졌다. 이와 함께 이머전 ArF 장비도 당분간 함께 사용한다. 이는 10나노는 물론이고 초기 7나노까지 EUV 기술과 함께 사용하겠다는 의미다.

포토 리소그래피(Photo Lithography)라 부르는 노광(露光) 공정은 웨이퍼에 회로 패턴을 형성하는 과정을 뜻한다. 세밀하게 회로를 그릴수록 원가절감이 가능하다. EUV 노광 장비는 빛 파장이 13.5nm로 짧아 회로 선폭이 10나노 미만인 반도체를 생산할 수 있으나 광원 에너지 부족 등의 문제로 상용화가 지연되고 있다.

이런 문제를 해결하기 위해 주요 반도체 업체는 이머전 ArF 장비로 회로 패턴을 두 번에 나눠 형성시키는 더블패터닝 혹은 쿼드러블패터닝 기술을 도입하고 있다. 다중 패터닝은 생산시간과 함께 원가가 늘어난다는 문제점을 가지고 있으나 그만큼 안정화된 양산 경험을 가지고 있다는 점에서 활용이 불가피하다.

삼성전자는 이머전 ArF 장비를 초기 7나노에서도 사용할 방침이다. 내부적으로는 EUV 장비를 본격적으로 도입할 경우 포토마스크의 수를 80장에서 60장으로 줄일 수 있을 것으로 예상하고 있다.

10나노는 올해 하반기에 위험생산(Risk Production)을 시작한다. 위험생산은 공정 도입 초기 불량에 대비해 생산 비용을 파운드리가 부담하는 개념으로 본격 양산에 돌입하기 위한 과정이다. 1세대 LPE가 우선 적용되며 2017년부터는 LPP(Low Power Plus) 공정이 적용될 것으로 전망된다. 다만 현행 14나노에서 10나노로의 전환은 성능보다는 원가절감에 초점이 맞춰질 가능성이 높다. 삼성전자는 14나노 LPP에서 10나노 LPE·LPP로의 전환이 이뤄지면 성능은 10~20% 높아지고, 다이면적은 32% 줄어들 것으로 내다봤다.

한 업계 관계자는 “삼성전자 10나노 공정은 LPE와 LPP가 동시에 이뤄질 것”이라며 “당장은 이머전 ArF 장비의 성능의 성능을 개선시켜나가면서 EUV 장비를 도입하는 방향이라고 봐야 한다”고 전했다.

<이수환 기자>shulee@insightsemicon.com