반도체, 극자외선 기술로 세대교체… 삼성ㆍSK 특허 강세

아주경제 이재영 기자 = 차세대 반도체 회로의 미세 패턴 제작기술이 극자외선 노광기술로 세대교체가 이뤄지고 있다. 이 가운데 삼성전자와 SK하이닉스의 관련 특허 출원이 많아 향후 주도권을 잡을 것으로 전망됐다.

반도체회로 노광기술은 감광재료에 빛을 조사해 미세회로를 그려내는 기술로, 짧은 파장의 광원을 사용할수록 더 미세한 패터닝이 가능하다. 이는 1개의 웨이퍼당 얼마나 많은 수의 칩을 찍어낼 수 있는지와 관련된 것으로, 반도체 칩의 가격과 성능을 결정하는 가장 중요한 기술이다.

현재까지 차세대 반도체 미세회로 패턴은 불화아르곤(ArF) 레이저(파장 193nm) 광을 액체층에 투과시켜 유효파장을 줄임으로써 해상도를 증가시키는 액침노광이 주류를 이루고 있다. 이러한 액침노광은 더블패터닝을 적용하더라도 DRAM, 낸드플래시의 제조에 있어서 20나노대의 패터닝 기술에서 더 미세하게 갈 수가 없었다.

그러다 최근 모바일 기기의 폭발적인 성장세와 함께 3D 적층기술이 적용된 저전력 고성능인 반도체칩의 수요에 따라 10나노대의 미세 패터닝이 가능한 양산 기술로 극자외선(EUVㆍ파장 13.5nm)을 광원으로 이용하는 극자외선노광 기술이 차세대 기술로 대두되고 있다.

또한 최근 극자외선노광 관련 출원이 패턴 공정, 반사형 마스크, 감광성 재료 등의 상용화 공정에 집중됨에 따라 액침노광에서 극자외선노광으로 세대교체가 시작되고 있음을 시사하고 있다.

4일 특허청에 따르면, 2006년부터 2013년까지 국내에 출원된 극자외선노광 관련 특허출원은 모두 342건에 달했고, 2008년부터 극자외선 관련 출원 건수가 액침노광 관련 출원 건수를 추월하는 추세를 보였다.

극자외선노광 분야에서의 최다 출원인은 SK하이닉스로 조사 기간 중 86건을 출원했고, 뒤를 이어 ASML 35건, 아사이 유리 31건, 칼차이스 25건 등의 순이었으며 삼성전자는 21건으로 6위로 나타났다.

국내 기업들의 선전이 눈에 띈다. 광원, 광학계, 감광성재료 분야에서는 독일, 네덜란드, 일본 기업들이 우위를 점하고 있는 반면 반사형 마스크, 패턴 공정 분야에는 SK하이닉스와 삼성전자가 60% 이상의 절대 우위를 점하고 있으며, 검사ㆍ유지보수 분야에 있어서도 30% 이상을 점유하고 있는 것으로 나타났다.

특허청 장현숙 과장은 “향후 극자외선을 이용한 반도체 제조 공정기술에 있어서는 우리 반도체 기업들이 주도권을 잡을 것으로 예상된다”고 전망했다.