- 금속 산화물 PR 공동 연구

[디지털데일리 김도현 기자] SK하이닉스가 미국 램리서치에 이어 일본 JSR과 차세대 D램 분야에서 협력한다. 메모리 기술 리더십 확보 차원이다.

3일 JSR은 자회사 인프리아와 SK하이닉스가 극자외선(EUV)용 금속 산화물 포토레지스트(PR)을 적용하기 위해 공동 연구를 진행한다고 밝혔다.

인프리아는 지난 2007년 미국 오리건주립대학교 화학연구소에서 분사해 만들어진 PR 전문회사다. JSR은 지난 2017년 지분 21%를 취득한 데 이어 지난해 79%를 확보하면서 인프리아를 품었다.

PR은 반도체 노광 공정에 쓰이는 소재다. 감광제라고도 불리는 PR을 웨이퍼에 도포하고 포토마스크에 그려진 대로 빛을 쬐면 회로 패턴이 새겨진다. 이러한 과정이 노광이다.

인프리아의 PR은 금속 산화물 기반으로 무기물이다. 기존 유기물 PR이 화학 물질이 빛에 반응하면서 패턴이 새겨진다면 무기물 PR은 주석 기반 금속 알갱이가 빛을 만나 회로를 그려낸다. 쉽게 비교하면 액체와 고체인데 태생적으로 고체가 더 단단한 구조를 갖춘다.

이러한 이유로 무기물 PR은 유기물 PR보다 빛 흡수율이 4배 이상 높다. 빛 흡수가 잘 되면 미세 회로 패턴을 새기는 데 유리하다. 이에 차세대 노광 기술인 EUV에 적합하다는 평가다.

다만 메모리 제조 공정에는 아직 활용되지 않았다. SK하이닉스가 인프리아와 협업을 통해 상용화하면 메모리 업계 첫 사례다.

JSR은 “EUV용 금속 산화물 PR을 활용하면 고급 노드 장치 아키텍처를 효율적으로 패턴화할 수 있다”며 “인프리아 재료 솔루션은 EUV 패터닝 비용을 줄여줄 것”이라고 설명했다.

SK하이닉스는 “EUV는 복잡하고 첨단 소재가 필요하다”면서 “주석 산화물 PR은 차세대 D램을 위한 성능과 낮은 비용 등을 제공할 것”이라고 말했다.
앞서 램리서치는 SK하이닉스에 건식 PR 하층막과 건식 개발 공정 장비를 공급한다고 전했다. 해당 제품은 램리서치와 네덜란드 ASML, 벨기에 아이멕 등이 함께 만들었다.

이들이 개발한 설비는 증착 공정을 통해 PR층을 형성하는 역할을 한다. 여기서 쓰이는 소재가 무기물 PR이다.

램리서치에 따르면 습식 대비 5~10배 적은 원료를 사용하고 빛 조사량도 줄일 수 있어 원가절감에 용이하다. 기존에는 웨이퍼를 회전시키면서 장비로 유기물 PR을 떨어뜨리는 스핀 코팅 방식이어서 도포 시 낭비되는 부분이 있었다.

아울러 EUV 공정 해상력도 높일 것으로 기대된다. 해상력은 렌즈나 감광 재료가 얼마나 섬세한 묘사가 가능한지를 나타내는 수치다. 해상력이 오르면 미세한 패턴을 구현하는 데 유리하다.

한편 이날 SK하이닉스는 업계 최초로 238단 낸드플래시 개발에 성공했다고 발표했다. 238단 512기가비트(Gb) 트리플레벨셀(TLC) 4차원(4D) 낸드 샘플을 고객사에 공급 중이다. 내년 상반기 양산 예정이다.