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삼성전자와 SK하이닉스가 연내 새로운 D램 양산을 앞두고 극자외선(EUV) 노광 공정에서 소재 혁신에 나섰다. EUV 핵심 소재인 감광액(포토레지스트·PR)을 새로운 물질로 바꿔서 전작 대비 더욱 견고하고 정밀한 회로를 구현한다는 전략이다.
31일 전자업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 10㎚(나노미터·10억분의 1m)급 6세대(1c) D램 양산을 앞두고 EUV 공정에서 무기물 PR 적용을 확대하는 방안을 검토하고 있다. 삼성전자는 D램 내부의 6개 층(레이어)에 EUV 공정을 활용할 예정인데 이 중 최대 3개 층에 무기물 PR을 도입한다는 전략을 세운 것으로 알려졌다. 전 세대인 10나노급 D램에서는 단 1개 층에만 활용했으나 사용량을 3배 늘리는 셈이다.
SK하이닉스는 역대 D램 중 최초로 무기물 PR을 적용할 예정이다. 10나노급 6세대 제품에서 1개 층에만 이 물질을 적용한다.
PR은 EUV 노광 공정에서 빛에 반응하는 물질이다. 노광 공정 직전에 웨이퍼 위에 이 감광액을 도포한다. 기존에는 유기물질로 이뤄진 화학증폭형(CAR) 방식의 PR을 썼는데 이번에 두 회사가 도입하는 무기물 PR은 주석·리간드 등 금속 소재로 구성된 것이 특징이다. 유기물 PR과는 달리 구조가 단순해서 공정 효율이 뛰어나고 금속이 주요 재료인 만큼 튼튼하고 견고한 회로를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
양 사가 적용하는 무기물 EUV PR은 일본 기업 JSR에서 100% 공급한다. 유기물 PR에서 강세를 띠던 JSR은 제품군 강화를 위해 무기물 PR 특허 가지고 있는 인프리아를 2021년 인수했다.
무기물 PR이 차세대 소재로 각광받으면서 세계의 다양한 기업들이 상용화에 도전하고 있다. 미국의 최대 반도체 장비 기업 램리서치는 ‘드라이 레지스트’라는 기술로 무기물 PR 사업을 준비 중이고 국내에서는 삼성SDI(006400) 전자재료사업부와 동진쎄미켐(005290) 등이 관련 연구개발에 들어갔다.
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