인텔이 공개한 EUV 시스템의 이면

인텔이 가장 정밀하고 복잡한 머신으로 불리는 EUV 시스템 영상을 공개하고 있다. EUV(Extreme ultraviolet lithography), 극단 자외선 리소그래피는 한계에 봉착했다고 지적되는 무어의 법칙을 추구하기 위한 기술.

리소그래피 분야를 이끄는 반도체 기업인 ASML과 인텔, TSMC, 삼성전자 같은 기업이 35년간 연구를 통해 EUV는 탄생했다. 미국 오리건주에 위치한 인텔 파운드리인 팹 D1X(Fab D1X)로 EUV를 운송하기 위해선 화물기 3대를 이용한다. 화물 컨테이너는 40개, 트럭은 20대를 이용한다. 이렇게 운반해온 EUV는 스쿨버스 크기로 무게는 200톤에 달한다.

인텔 공동 창업자인 고든 무어는 1965년 무어의 법칙을 제창했다. 무어의 법칙은 1975년 수정된 이후 현대까지 이어졌다. 집적회로당 트랜지스터 수는 2년마다 2배가 된다는 것으로 무어의 법칙은 사실상 50년 이상 실현됐다.

칩에 탑재되는 트랜지스터와 컴포넌트는 더 강력해지고 저렴해지고 있다. 칩 제조사는 리소그래피 머신을 이용해 실리콘 웨이퍼에 집적회로 패턴을 비추지만 지난 수십 년 동안 작은 트랜지스터를 프린트하기 위해 빛 파장을 짧게 하는 시도가 이뤄져 왔다. 인텔은 하이K 메탈게이트(High-k metal gate Tri-gate 3D transistors Strained silicon)를 개발하고 다른 업체 역시 다양한 방법으로 파장을 줄이려 했다.

이런 노력 덕에 오늘날 빛 파장은 193나노미터로 줄었다. 하지만 더 이상 트랜지스터를 작게 하려면 극적으로 짧은 파장을 이용하는 EUV가 필요하다. 이에 따라 개발한 게 EUV 시스템이다. 이 시스템은 13.5나노미터, 과거보다 10배나 짧은 파장을 이용한다. EUV는 자연계에 존재하지 않는 극단 자외선을 이용한다. EUV 시스템은 거대하지만 팹에 있는 강철을 절단하는 레이저보다 15배나 강력한 레이저를 사용하는 것도 특징. 빔 수송 시스템은 먼저 레이저 펄스를 EUV 머신으로 보낸다. 내부에서 액적이 발사되는데 이 액적은 머리카락 3분의 1 정도 직경이다.

강력한 레이저가 초당 5만 회 조사되며 이에 따라 기화, 플라즈마가 극단 자외선 파장에서 빛을 발하게 된다. 집광경은 파장 13.5나노미터 EUV 조명을 수집한다. 모아진 빛이 스캐너에 조사되면 스캐너는 거울 빛을 반사해 실리콘 웨이퍼에 트랜지스터 패턴이나 인터커넥트를 만들어낸다.

EUV가 놓인 인텔 팹은 천장 높이가 4.87m지만 높이는 7.6m까지 올릴 수 있다. 높이가 꽤 되는 EUV를 조립하기 위해 천장에 설치된 크레인으로 무거운 부품을 운반해야 하기 때문이다. 또 EUV는 달에 있는 우주비행사가 레이저 포인터로 지구에 있는 사람 엄지를 조사할 만큼 정밀도가 필요하다고 한다. 이런 정밀함을 위해 ASML은 현재진행형으로 EUV 툴을 개발하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.