SK하이닉스, EUV 공정 고도화…신소재 'PSM' 도입 시작

SK하이닉스가 차세대 D램 양산을 위한 극자외선(EUV) 기술 고도화에 집중하고 있다. 지난해 고개구율(High-NA) EUV 장비를 처음 도입해, 올해부터 관련 기술 연구개발에 본격 착수했다. EUV 성능을 높일 수 있는 '위상변위 마스크(PSM)' 등 신규 소재도 채용 중인 것으로 알려졌다. 박사로한 SK하이닉스 부사장은 10일 경기 수원 컨벤션센터에서 열린 '2026 차세대 리소그래피+패터닝 학술대회(NGL 2026)'에서 "EUV에서 극한의 성능 향상을 위해 PSM을 본격 도입하기 시작했다"고 밝혔다. 현재 반도체 업계는 인공지능(AI) 산업 발전에 따라 고용량·고성능 제품 수요가 급증하고 있다. 메모리 반도체 기업들도 전공정과 후공정 기술 고도화를 통해 차세대 D램·낸드를 개발하고 있다. 대표 기술이 최신 노광 기술인 EUV다. 노광은 빛을 통해 반도체 웨이퍼에 회로(패턴)를 새기는 공정으로, 반도체 제조에서 가장 높은 비중을 차지하고 있다. EUV는 기존 반도체 노광 공정 소재인 불화아르곤(ArF) 대비 빛의 파장이 13분의 1 수준(13.5나노미터)으로 짧다. 덕분에 ArF로 여러 번 노광(멀티 패터닝)해야 하는 초미세 공정을 더 적은, 혹은 단일(싱글 패터닝) 공정으로 구현할 수 있다. 패터닝 수가 줄면 제조비용 저감 및 생산성 향상에 유리하다. SK하이닉스는 차세대 제품 개발을 위해 지난해 하반기 양산용 High-NA EUV 장비를 첫 도입했다. High-NA EUV는 EUV에서 성능을 한 차례 더 끌어올린 기술이다. NA는 렌즈 수차로, 해당 수치가 높을수록 해상력이 향상된다. 기존 EUV 렌즈 수차는 0.33, High-NA EUV는 0.55다. 박 부사장은 "극한의 미세공정 양산을 위해 EUV를 멀티 패터닝하거나, High-NA 싱글 패터닝을 도입하는 등 방안을 모두 고민 중"이라며 "High-NA EUV 장비는 지난해 말 도입해, 올해부터 이를 통한 연구개발을 시작했다"고 밝혔다. EUV 성능 강화를 위한 위상변위 마스크(PSM:Phase Shift Mask)도 채용한 것으로 파악된다. 마스크는 특정 회로가 새겨진 판이다. EUV용 마스크의 경우 들어오는 광원을 반사해 웨이퍼에 회로를 새긴다. PSM은 인접한 회로 모양을 만드는 빛에 위상의 차이를 발생시키는 물질로 구성된다. 덕분에 회로에 도달하는 빛에 각기 다른 위상 차를 주면서, 미세한 회로에서도 명확한 명암비를 가질 수 있도록 만든다. 박 부사장은 "이전 ArF 영역에서 그랬듯, EUV에서도 해상도 향상을 위해 PSM이 본격 도입되기 시작했다"며 "향후에는 High-NA EUV 측면에서도 PSM이 어떻게 발전할 수 있을까에 대한 고민을 같이 하고 있다"고 말했다.