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[IT뉴스]SK하이닉스, ‘EUV 멀티’·‘하이NA 싱글’ 차세대 패터닝 전략 다각화

온카뱅크관리자

2026-08-10 14:07:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 하이NA 도입하더라도 기존 EUV·ArF 이머전 멀티패터닝 병행 "원가절감 효과 반드시 하이NA 싱글패터닝이 높은 것은 아냐" 상황에 따라 최적화 기술 적용···본딩 등 패키징 신기술 도입도 
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 <img alt="ASML의 하이NA EUV 노광장비 / 사진=ASML" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/10/552777-a6ToU27/20260810135950128xiro.jpg" data-org-width="960" dmcf-mid="7BT0bLoMLE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/10/552777-a6ToU27/20260810135950128xiro.jpg" width="658">
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 ASML의 하이NA EUV 노광장비 / 사진=ASML
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 [시사저널e=고명훈 기자] SK하이닉스가 차세대 포토 리소그래피(노광 공정) 기술에서 패터닝 전략을 다각화하며 첨단 메모리 수요 대응에 나선다. 현재 ASML로부터 하이NA 극자외선(EUV) 신규 장비를 도입해 실제 양산 적용을 위한 평가를 진행 중이지만, 각 공정 특성과 생산 환경에 따라 기존 EUV 등을 활용한 멀티패터닝 기술을 병행하는 방안도 검토 중인 것으로 전해진다.
 10일 반도체업계에 따르면 SK하이닉스는 EUV를 여러번 겹쳐서 회로를 그리는 멀티패터닝 방식과 개구수를 키운 하이NA EUV 장비의 싱글 방식을 병행해 각 공정에 최적화한 방식으로 활용한단 구상이다.
 하이NA EUV는 렌즈 개구율을 높여 회로 선폭을 대폭 줄인 장비다. 광원 파장은 EUV와 13.5(nm)나노미터로 동일하지만, 렌즈 개구수(NA)가 크기 때문에 웨이퍼 위에 그려 넣을 수 있는 최소 크기의 선폭을 더 미세하게 구현할 수 있단 장점이 있다. 업계에 따르면 하이NA EUV 개구수는 0.55NA로, 기존 EUV(0.33NA) 대비 40% 향상됐다. 이를 통해 1.7배 더 정밀한 회로 형성이 가능하고 2.9배 높은 집적도를 구현할 수 있다.
 앞서 SK하이닉스는 차세대 D램 개발을 목적으로 지난해 9월 ASML의 하이NA EUV(EXE:5200B) 장비를 업계 최초로 도입해 이천 M16 공장에 설치했으며, 현재 양산라인 적용을 위한 검증 과정을 진행 중이다.
 SK하이닉스가 해당 장비를 빠르게 반입한 주된 목적은 공정 단순화에 있다. EUV를 활용할 때는 여러번 나눠 다중으로 찍어야 했던 것을 하이NA EUV를 통해선 한번에 찍을 수 있단 설명이다. 회사는 실제 D램 셀에서도 트랜지스터와 저장공간을 연결하는 스토리지 노드 패드(SNP)나 비트라인 주변의 제어 회로 영역 등 패턴 간격이 좁고 멀티패터닝 부담이 큰 영역을 중심으로 양산 평가를 진행 중인 것으로 전해진다.
 D램 산업은 10나노급 6세대(1c) 기술 이후 공정의 미세화가 심화되면서 EUV 멀티패터닝 비용이 기하급수적으로 증가한다는 문제가 있다. 회로를 겹쳐 그릴 때마다 빛을 받는 감광액(PR)을 바르고, 구멍을 뚫고(식각), 씻어내는 보조 공정 등이 매번 따라오기 때문에 생산 원가와 재료비가 비례해서 상승하는 것이다.
 다만, SK하이닉스는 하이NA EUV를 도입하더라도 기존 EUV의 멀티패터닝 방식도 지속해서 활용할 계획이다. 비용 절감 효과 측면에서도 실제 양산 환경에 따라 반드시 하이NA EUV의 싱글 방식이 유리한 건 아니라는 설명이다.
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 박사로한 SK하이닉스 부사장은 이날 수원컨벤션센터에서 개최한 차세대 리소그래피 학술대회 기조연설을 마치고 기자와 만나 "(원가 절감에 대해선) 케이스 바이 케이스라고 생각한다"며, "EUV를 처음 도입할 당시에도 기존 불화아르곤(ArF) 이머전 멀티패터닝과 EUV 싱글 패턴 중 어떤 것이 더 저렴했다고 100%로 얘기할 수는 없었다. 상황에 따라 비용 절감 효과가 달랐던 것 같다"라고 설명했다.
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 <img alt="SK하이닉스의 리소그래피 공정 도입 전망 / 사진=고명훈 기자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/10/552777-a6ToU27/20260810135951425kpmy.jpg" data-org-width="960" dmcf-mid="zpbRgvTsek" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/10/552777-a6ToU27/20260810135951425kpmy.jpg" width="658">
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 SK하이닉스의 리소그래피 공정 도입 전망 / 사진=고명훈 기자
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 아울러, ArF 이머전의 멀티패터닝 방식도 지속해서 활용한단 계획이다. ArF 이머전은 EUV 도입 이전에 주로 쓰인 패터닝 기술로, 193나노급 광원 파장을 가진 ArF 광원과 렌즈 사이에 물을 채워 빛의 굴절률을 높임으로써 파장을 더 줄인 방식이다.
 박 부사장은 이날 발표에서 "멀티패터닝을 어떻게 할 것인지, 멀티패터닝과 싱글 중 무엇으로 갈지, 아니면 새로운 기술을 도입할 것인지 등 고민은 사실 우리가 지난 10년 동안 해왔던 고민들과 같다"며, "지금도 EUV를 쓰지만 어떤 레이어들은 최적화돼 있는 멀티패터닝을 그대로 가져다 쓰고 있고, EUV를 도입하는 것이 적절한 부분에선 EUV를 배치하고 있다. 하이NA로 넘어갔다고 해서 모두 다 넘어가는 것은 아니고, EUV의 멀티패터닝 또는 ArF 이머전의 멀티패터닝도 여전히 유효성이 있을 것"이라고 말했다.
 그러면서 "결국 다 같이 준비해야 한다고 말할 수밖에 없다. ArF 이머전에서 EUV로 넘어간다고 해서 EUV에만 집중했던 것도 아니었다. ARF 이머전의 멀티패터닝을 같이 준비했었고, 마찬가지로 하이NA를 도입하는 단계에서도 기존 이머전 ArF와 EUV의 멀티패터닝은 기본적으로 준비하되, 새로운 싱글에 대한 장점도 잘 활용하기 위한 준비를 지속해야 할 부분"이라며, "하이NA에서 극복해야 할 부분들도 어떻게 해결해나갈지가 큰 숙제가 될 것 같다"고 부연했다.
 미세 공정의 한계를 극복하기 위한 차세대 본딩 기술 개발도 가속화한다. 업계에선 본딩 기술을 통해 전공정에서의 미세화 부담 일부를 패키징으로 넘길 수 있을 것으로 보고 있다. 기존엔 노광공정을 더 미세화하는 것만이 답이었다면 앞으로는 노광기술과 본딩기술을 조합해 최적화하는 역량이 차세대 메모리에서 중요한 전략이 될 것이란 설명이다.
 박 부사장은 "본딩 공정에서도 노광공정과 유사한 작업을 준비 중이다. 본딩은 웨이퍼 두장을 붙이는 작업이다 보니 웨이퍼에 왜곡이 생긴다는 문제가 있는데 이를 해결하기 위해 여러 가지 최선의 방법을 찾는 노력들을 진행하고 있다"며, "차세대 본딩에서 오버레이(어긋난 정도를 측정하는 것)를 컨트롤하기 위해 새로운 인프라들을 준비해야 하는 부분들이 있는데 현재 많은 사업 파트너들과 같이 논의하고 있다"고 말했다.
 한편, SK하이닉스는 하이NA EUV 장비 양산 평가를 모두 마치고 2028년 일부 공정에 실제 도입한 뒤 2029~2030년부턴 본격 양산에 돌입할 것으로 전망된다. 회사는 이를 통해 기존 EUV 공정을 단순화하고 차세대 메모리 개발 속도를 높여 제품 성능과 원가 경쟁력을 동시에 확보한단 계획이다.
 박 부사장은 "ArF나 ArF 이머전에서 쓰던 기술들을 EUV에도 도입하는 작업들을 진행하고 있다. PSM 마스크를 활용하고, 메탈 옥사이드라는 물질을 받아들이기 시작하는 등 새로운 기술들이 같이 결합했다고 보면 될 것"이라며, "이제는 하이NA로 넘어가는 상황이다. NA를 0.33에서 0.55로 키우면 해상력 자체가 좋아지기 때문에 앞으로 해당 장비를 활용해서 어떻게 제품화할 것인가를 고민하고 있는 단계"라고 설명했다.
 다만, 하이NA 장비 실제 양산라인 도입 시점에 대해선 "작년말 장비를 들여와서 본격적으로 평가가 시작됐으며, 양산 도입 시점은 전략적인 부분이라 말하기 어렵다"고 말을 아꼈다.
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