제미나이 노광장비의 종류

[산들바람]

반도체 제조의 핵심인 **노광장비(Photolithography Equipment)**는 회로를 그릴 때 사용하는 **'빛의 파장(Wavelength)'**과 **'매질(Media)'**의 방식에 따라 크게 구분됩니다.
빛의 파장이 짧아질수록 더 미세한 회로 패턴을 그릴 수 있기 때문에, 노광장비의 발전사는 빛의 파장을 줄여온 역사이기도 합니다.
### 1. EUV 노광장비 (Extreme Ultraviolet)
현재 가장 첨단 반도체(3나노 이하 선단 파운드리 및 최신 HBM/D램 메모리)에 쓰이는 **최첨단 노광장비**입니다.
* **사용 광원:** 13.5\text{nm} 파장의 극자외선(EUV)
* **특징:** 기존 DUV 대비 파장이 10/1 이하로 짧아, 복잡한 다중 패터닝 없이 한 번에 극미세 회로를 그려낼 수 있습니다. EUV 빛은 공기나 일반 렌즈에 쉽게 흡수되므로, 내부를 **완전 진공 상태**로 만들고 렌즈 대신 **특수 거울(특수 반사경)**을 사용해 빛을 반사시키는 복잡한 구조를 가집니다.
* **대표 기업:** **ASML** (네덜란드 - 독점 공급)
> **※ High-NA EUV:** 기존 EUV의 집광 능력(NA 0.33)을 NA 0.55로 대폭 끌어올린 차세대 EUV 장비로, 2나노 이하 공정의 필수 핵심 장비입니다.
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### 2. DUV 노광장비 (Deep Ultraviolet)
EUV 이전 단계의 장비이자, 현재 글로벌 반도체 생산 라인에서 가장 넓은 범위를 담당하는 **실질적인 주력 노광장비**입니다.

사용하는 **광원**과 **매질**에 따라 다시 크게 두 가지로 나뉩니다.

#### ① 액침(Immersion) DUV 노광장비 (ArFi)

* **사용 광원:** 193\text{nm} 파장의 ArF(불화아르곤) 레이저 + **초순수(물)**
* **특징:** 렌즈와 웨이퍼 사이에 공기 대신 **물(굴절률 1.44)**을 채워 실질 파장을 약 $134\text{nm}$로 줄인 장비입니다. 멀티 패터닝(회로를 여러 번 나누어 찍는 기술)을 결합하면 $7\text{nm}$급 공정까지 구현 가능합니다.
* **대표 기업:** ASML, 니콘(Nikon)

#### ② 건식(Dry) DUV 노광장비

렌즈와 웨이퍼 사이에 '공기'를 매질로 사용하는 방식입니다.

* **ArF Dry 장비:** 193\text{nm} ArF 레이저를 공기 중에서 사용합니다 (38\text{nm}\sim90\text{nm} 공정).
* **KrF Dry 장비:** 248\text{nm} 파장의 KrF(불화크립톤) 레이저를 사용합니다 (주로 레거시 메모리, 3D 낸드플래시 층 구성, 100\text{nm} 이상 공정).
### 3. g-line 및 i-line 노광장비 (구형 레거시 장비)
초기 반도체 공정에 사용되던 장비로, 레이저가 아닌 **수은 전등(Mercury Lamp)**의 빛을 사용합니다.

* **i-line 장비:** 365\text{nm} 파장의 빛 사용
* **g-line 장비:** 436\text{nm} 파장의 빛 사용
* **특징:** 미세화 한계로 인해 최신 칩의 핵심 회로에는 쓰이지 않지만, 수율과 가격 경쟁력이 뛰어나 **전력반도체(PMIC), 센서, 디스플레이, 완제품 후공정 패키징** 등의 영역에서 여전히 활발히 사용됩니다.
* **대표 기업:** 캐논(Canon), 니콘(Nikon)
### 4. 차세대 및 대안 노광 기술 (Non-Optical Lithography)
ASML의 EUV 독점과 막대한 장비 가격 문제로 인해 연구·개발되고 있는 차세대 노광 방식입니다.
* **NIL (NIL, 나노임프린트 노광장비):** 빛을 사용하지 않고, 도화지에 도장을 찍듯 나노 패턴이 새겨진 마스크를 웨이퍼 위에 **직접 물리적으로 눌러서 회로를 만드는 장비**입니다. (캐논이 기술 개발 및 상용화에 집중)
* **EBL (Electron Beam Lithography, 전자빔 노광장비):** 빛 대신 전자의 흐름(전자빔)으로 회로를 직접 그리는 방식으로, 마스크 제작이나 초미세 연구용에 주로 쓰입니다.
### 한눈에 보는 노광장비 종류 요약
| 구분 | 주요 광원/방식 | 파장/매질 | 주 용도 |
|---|---|---|---|
| **EUV** | 극자외선 (EUV) | 13.5\text{nm} / 진공·반사경 | 3nm 이하 최첨단 파운드리, 최신 D램 |
| **ArFi (액침 DUV)** | ArF 레이저 | 193\text{nm} / 물 매질 (134\text{nm} 효과) | 7nm~28nm 파운드리, 주력 메모리 |
| **ArF Dry** | ArF 레이저 | 193\text{nm} / 공기 매질 | 범용 반도체 공정 |
| **KrF Dry** | KrF 레이저 | 248\text{nm} / 공기 매질 | 3D 낸드, 레거시 반도체 |
| **i-line / g-line** | 수은 램프 | 365\text{nm} / 436\text{nm} | 전력반도체, 센서, 후공정 패키징 |
| **NIL** | 나노임프린트 | 도장 방식 (물리 접촉) | 차세대 범용·차세대 메모리 연구 |