마스크 없는 리소그래픽 기술 개발 활기

사진; 마스크를 이용하지 않는 리소그래피 기술 개발이 활기를 띠고 있다. 이 기술은 반도체 제조 단가를 낮출 수 있는 것은 물론 여러가지 장점을 갖고 있다. 그림은 이 기술의 개념도.

　<황도연기자 dyhwang@etnews.co.kr>

　반도체 제조 비용을 높이는 것 중의 하나가 포토 리소그래피 과정에 필요한 마스크다.

　일반적으로 하나의 실리콘 칩을 만드는 데 30개 이상의 마스크가 필요하며 여기에는 수백만달러의 비용이 필요하다. 특히 칩에 내장되는 트랜지스터의 크기가 줄어들면서 마스크 비용은 점점 늘어나는 추세다.

　테크놀로지리뷰는 최근 들어 MIT, 버클리대, 스탠퍼드대, 텍사스대 등 대학 연구팀을 중심으로 이같은 비용을 절감하기 위한 마스크 없는 리소그래피 기술 개발이 활발히 진행되고 있다고 보도했다.

　이에 따르면 현재 가장 상용화 단계에 가깝게 다가선 것으로 평가받고 있는 팀은 MIT의 나노구조실험실의 이사인 헨리 스미스팀이다. 이 팀은 마스크 대신 미세 렌즈를 통과하는 빛의 방향을 돌리기 위해 직경이 16㎛에 불과한 작은 거울들의 배열해 사용하는 장비를 개발 중이다. 이 장비는 각각의 렌즈가 실리콘 웨이퍼의 특정한 장소에 빔을 주사해주며 컴퓨터에 의해 제어되는 개별 거울은 앞과 뒤로 기울어지면서 빔을 제어한다. 이 장비에 수백만개의 거울을 장착하면 마스크를 이용한 것과 같은 수준의 미세 패턴을 만들어낼 수 있다.

　스미스 팀은 현재 최고 칩에서 사용되는 패턴보다 40% 정도 두꺼운 350㎚ 폭의 패턴을 만들어냈다. 그러나 컴퓨터 시뮬레이션 결과 앞으로 MIT의 기술이 기존 리소그래피 장비와 비슷하거나 오히려 더 작은 패턴을 만들어낼 것으로 예상됐다.

　버클리대의 전기공학자인 윌리엄 올대햄 팀도 이와 유사한 접근방식을 취하고 있다. 그러나 이 팀은 MIT 팀이 보다 작은 패턴을 위해 렌즈의 성능을 높이는 데 주력하고 있는 반면 거울의 크기를 줄이는 데 집중하고 있다. 팀에 참여하고 있는 대학원생인 야셰시 시로프는 “(렌즈의 성능을 증가시키지 않고) 미세 패턴을 얻으려면 작은 거울이 필요하다”고 설명했다.

　현재 올드햄 팀은 1㎛ 직경의 거울을 만들고 있다. 시로프는 “이전에는 아무도 그같은 작은 거울을 만들 생각을 못했다”며 “팀원들이 5년내에 실리콘 칩에 50㎚ 이하의 패턴을 에칭할 수 있는 완벽한 시스템을 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 덧붙였다.

　이밖에 스탠퍼드대, 텍사스대 등도 유사한 기술을 개발 중이다.

　마스크가 필요없는 리소그래피 기술은 반도체 생산단가를 낮추는 것 말고도 많은 이점을 가져올 것으로 기대된다.

　반도체 기업들이 후원하고 있는 SRC(Semiconductor Research Coporation)의 재료 및 공정과학연구담당 이사인 댄 헤르는 “칩 설계 테스트를 위해 수백만달러의 마스크 세트를 사용할 수는 없다”고 말했다. 마스크 없는 기술은 설계자들이 간단히 회로 배열을 바꿀 수 있도록 해준다는 것이다.

　또한 커스텀 칩을 현재 가능한 수량보다 더 적은 수량으로도 펜티엄 프로세서 보다 더 낮은 가격에 만들 수 있도록 해줄 것으로 예상된다.

　MIT 팀의 공학자인 데이비드 카터는 “말하는 테디베어를 위해 칩이 필요하지만 판매 예상치가 2000개라면 어떻겠는가. 누가 테디베어를 500달러에 사겠나”라고 반문했다.

　이들 기술은 생체 칩과 같은 다른 분야에도 영향을 미칠 것으로 보인다.

　스미스는 “마스크 없는 기술이 마이크로유체공학 칩의 프로세싱에 필요한 체임버와 채널의 패턴을 만드는 데에도 적당할 것으로 생각한다”고 말했다.

　업계에서는 MIT 팀의 연구가 가장 빠른 진척을 보고 있으며 칩 프로토타이핑을 위한 상업적 거울과 렌즈 장비를 1∼2년내에 출하할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

　헤르는 “불과 2년전만해도 마스크를 사용하지 않는 기술은 꿈에 불과했다”며 “마이크로 거울을 위한 컴퓨터 소프트웨어와 기술의 진보로 마스크 없는 리소그래피 기술이 4∼5년 후면 현업 공정에 적용될 것”이라고 전망했다.

　<황도연기자 dyhwang@etnews.co.kr>