반도체 리소그래피 광원

엘피다가 현재 시가총액의 50% 수준의 증자를 결행한 기념으로, 
간단하게 반도체 리소그래피 광원에 대해서 정리해봄

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반도체 공정의 핵심은 두 가지라고 할 수 있는데,
(1)실리콘 웨이퍼에 사진을 찍듯 회로를 투사하는 것과 
(2)투사된 회로도에 맞게, 실리콘/알루미늄/구리 등을 정밀하게 화학적 가공을 하는 것임.

회로를 좀더 정밀하게 찍는 미세화 공정을 도입할 수록, 생산단가/전력소비/회로속도가 개선되고
화학적 가공의 정밀도가 올라갈수록 수율이 올라가서 생산단가 개선됨.

반도체 업체들은 남보다 더 낮은 단가에, 더 높은 마진을 구가하기 위해서
목숨걸고 미세화 공정에 먼저 투자하려고 난리. 

실리콘 웨이퍼에 회로도를 투사하는 고정을 리소그래피(Lithography)라고 부르는데,
리소그래피의 정밀도는 광원의 파장에 의해서 결정됨.
리소그래피 광원은 파장이 짧은 자외선. 더욱더 파장이 짧은 광원을 찾기 지속적인 노력. 

60년대부터 80년대 중반까지는 수은(Hg)광원이 사용됨
G선, (436나노미터),  H선(405나노), i선(365나노)라고 부르는 것들.
 
그러다나 80년대 중반에 IBM에서 엑시머 레이저를 사용하는 방법을 개발하면서,
반도체 공정의 미세화를 촉진시킴.  KrF(248나노), ArF(193나노) 등의 광원이 사용되면서 반도체 공정은
500나노(100나노는 천만분의 1미터)에서 50나노미터 이하의 미세공정까지 발전됨.

40나노를 돌파시킨 ArF Immersion 장비가 나오면서, 10~20나노 이상의 미세화 공정은 기술적으로 불가능하다는 얘기 나옴. 
이제 미세화 공정을 선도입해 시장을 주도하기 위한 반도체 업체들의 닭질(치킨게임) 역시 한계에 다다르고,
반도체 집적도가 18개월마다 2배가 된다는 무어의 법칙도 깨질때가 왔다는 얘기가 2008~2009년도부터 흘러나옴. 

그러다가, 엄청난 기술이 상용화 임박하면서.. 미세화는 더욱더 진행될 것으로 보임

EUVL광원의 도입이 그것. 엑스레이 수준의 극단적인(extreme) 자외선(ultraviolet line)을 도입하는 것. 
G선에서 ArF로 넘어오면서 30년동안 반도체 공정에서 사용하는 광원의 파장은 절반으로 떨어졌지만,
ArF에서 EUVL로 넘어가면 파장이 193나노에서 13~14나노까지 무려 10분의 1이하로 떨어짐.
반도체 공정에서 비약적 발전이 가능해짐.

 그러나 문제는 EUVL이 ArF대비 전력은 10배, 냉각수는 20배 더 소모해서 상업성이 없다는 것이 문제.
그러나 2009~2011년 사이에 상업화가 급속도로 진행되고 있음.
 
다만, 삼성전자/하이닉스가 ArF이머젼 장비로 이미 20나노 상업 생산에 들어가고 있고
인텔이 193나노 ArF  광원으로 11나노 회로 패터닝이 가능하다는 것을 보였기 때문에,
11나노 공정이 성숙되는 2014~15년 정도 이후에나 EUVL이 상용화될 것으로 보임.