[디지털경제뉴스 박시현 기자] 인텔 파운드리는 미국 오리건주 힐스보로 R&D 사이트에 ‘하이 NA(Numerical Aperture,) 극자외선(EUV)’ 노광장비를 도입, 첨단 반도체 제조 분야에서 중요한 이정표를 달성했다고 밝혔다.
하이 NA EUV를 도입한 인텔의 공정 장비는 ‘트윈스캔 EXE:5000’으로, 인텔의 첨단 공정 로드맵 개발에 사용된다.
하이 NA EUV 장비는 첨단 칩 개발과 인텔 18A 이후 차세대 프로세서 생산에서 핵심적인 역할을 할 예정이다. 하이 NA EUV를 도입한 인텔 파운드리는 칩 제조에서 이전에는 볼 수 없었던 정밀도와 확장성을 제공하고, 또 자율주행이나 기타 첨단 기술 발전을 도모하는데 필수적인 혁신적인 기능을 갖춘 칩을 개발할 수 있다.
ASML이 제조한 이 신규 장비는 인쇄된 이미지를 실리콘 웨이퍼에 투사하는 광학 설계 변경을 통해 차세대 프로세서의 해상도와 기능 확장을 획기적으로 개선할 수 있는 기능을 갖추고 있다. ASML의 하이 NA 연구소는 최근 10나노미터 폭의 선을 인쇄했다고 발표한 바 있다. 이는 지금까지 인쇄된 회로 중 가장 미세한 라인으로, EUV 노광장비의 해상도에서 세계 기록을 경신했다.
하이 NA EUV는 인텔 파운드리의 다른 주요 공정 기술 역량과 결합해, 기존 EUV 장비보다 최대 1.7배 미세하게 전사할 수 있을 것으로 예상한다. 이를 통해 2D 기능의 확장이 가능해 집적도가 2.9배 향상될 것으로 보인다.
0.33NA EUV 대비 하이 NA EUV는 유사한 기능에 대해 노출 당 더 적은 광량으로 더 높은 이미징 콘트라스트를 제공해 각 레이어를 인쇄하는 데 필요한 시간이 줄어들어 팹의 웨이퍼 생산량을 높일 수 있다.
인텔은 2025년 인텔 18A 제품 검증을 시작으로 인텔 14A 생산에 이르기까지 첨단 칩의 개발 및 제조에 다른 노광 공정과 함께 0.33NA EUV 및 0.55NA EUV를 모두 사용할 계획이다.
인텔은 수십년 동안 ASML과 협력해 193나노 액침 리소그래피부터 EUV, 하이 NA EUV까지의 진화를 이끌어 왔다. 그 결과가 바로 가장 발전된 공정 장비 중 하나인 ‘트윈스캔 EXE:5000’이다.
트윈스캔 EXE:5000 시스템은 43개 화물 컨테이너로 구성된 250개 이상의 크레이트에 담겨 미국 오리건주 힐스보로 R&D 사이트로 이송됐다. 이 시스템은 여러 화물기에 선적되어 시애틀에 도착했으며, 20여 대의 트럭으로 옮겨져 오리건으로 운송됐다. 새로운 시스템의 전체 중량은 150매트릭 톤 이상이다.
인텔은 2021년 하이 NA EUV의 도입 계획을 발표했으며, 2022년에 인텔과 ASML은 첨단 기술 주도에 계속 협력하겠다고 발표한 바 있다. 인텔은 시간당 200개 이상의 웨이퍼 생산성을 갖춘 차세대 트윈스캔 EXE:5200 시스템을 도입해 하이 NA EUV 시스템의 첫 사용자가 될 것으로 보인다.
하이 NA EUV 노광장비는 지구에서 자연적으로 발생하지 않는 빛의 파장(13.5nm)을 사용하는 EUV 리소그래피를 뛰어넘는 혁신적인 단계이다. 이 빛은 태양의 평균 표면 온도보다 거의 40배 더 높은 섭씨 22만도의 온도로 가열된 주석 방울에 강력한 레이저가 부딪혀 생성된다. 이 빛은 원하는 회로 패턴의 템플릿이 포함된 마스크에서 반사된 후 지금까지 제작된 가장 정확한 반사체로 제작된 광학 시스템을 통해 반사된다.
NA(Numerical Aperture)는 빛을 수집하고 초점을 맞추는 능력을 측정하는 척도이다. 하이 NA EUV 기술은 웨이퍼에 패턴을 투영하는데 사용되는 광학 장치의 설계를 변경함으로써 해상도와 트랜지스터 크기를 크게 향상시킬 수 있다. 이러한 초미세 트랜지스터를 생성하려면 새로운 트랜지스터 구조와 다른 공정 단계의 개선이 필요하며, 인텔은 하이 NA EUV 시스템 통합과 병행해 개발 중인 다른 공정 단계도 개선 중이다.
