🔎 3줄 요약
- EUV 리소그래피는 0.33 NA 해상도 한계에 도달하며, 더 미세한 선폭을 위해 High-NA EUV(0.55 NA)로의 전환이 본격화되고 있습니다.
- AI·HPC·차세대 메모리가 요구하는 극단적 스케일링으로 멀티 패터닝의 비용과 복잡도가 감당하기 어려운 수준까지 올라왔습니다.
- High-NA EUV는 장비 교체를 넘어 공정 구조와 투자 논리를 다시 짜게 만드는 전환점으로 작용할 가능성이 큽니다.
1. 기존 EUV가 맞닥뜨린 한계
기존 EUV(0.33 NA)는 지난 수년간 7 nm, 5 nm, 3 nm 노드를 가능하게 만든 핵심 기술이었습니다. 그러나 1x nm, 2 nm 이하 구간으로 진입하면서 구조적인 한계가 분명해졌습니다. 단일 노광만으로는 충분한 해상도를 확보하기 어려워졌고, 이를 보완하기 위해 더블·트리플·쿼드러플 패터닝이 필수로 동원됐습니다.
문제는 그 대가였습니다. 공정 단계 수가 늘어나면서 정렬 오차가 누적되고, 수율 리스크와 공정 복잡도가 동시에 확대됐습니다. 멀티 패터닝은 기술적으로는 가능했지만, 공정 전체의 안정성과 비용 구조를 빠르게 악화시키는 요인이 됐습니다.
결국 기존 EUV는 “더 쪼개면 된다”는 접근이 더 이상 통하지 않는 지점에 도달했습니다.
2. 스케일링 압박을 키운 환경 변화
기술 한계는 수요 환경 변화와 맞물리며 더욱 빠르게 드러났습니다. AI 학습과 추론, HPC, 고대역폭 메모리(HBM), 차세대 DRAM은 이전 세대보다 훨씬 높은 집적도와 전력 효율을 요구합니다. 단순히 트랜지스터를 줄이는 수준이 아니라, 성능 대비 비용을 유지한 채 미세화를 이어가야 하는 상황입니다.
이 환경에서 멀티 패터닝은 치명적인 약점이 됩니다. 노광 횟수가 늘어날수록 공정 시간과 비용은 기하급수적으로 증가하고, 미세한 오차 하나가 전체 수율을 흔들 수 있기 때문입니다. 미세화가 진행될수록 “기술적으로 가능하다”는 이유만으로 공정을 선택하기 어려워졌습니다.
이 지점에서 업계는 해상도 자체를 끌어올리는 방향으로 시선을 돌렸고, 그 해답이 High-NA EUV였습니다.
3. High-NA EUV 한 문장으로 정리하면
High-NA EUV는 동일한 13.5 nm EUV 파장을 사용하면서, 투영 광학계의 수치개구(NA)를 0.33에서 0.55로 높여 더 작은 패턴을 단일 노광으로 구현하는 차세대 리소그래피 기술입니다.
핵심은 파장이 아니라 광학계입니다. 파장은 유지한 채, 해상도를 결정하는 NA를 대폭 확대해 멀티 패터닝이 필요했던 피치를 단일 노광으로 처리합니다. 이 과정에서 기존 NXE 플랫폼은 구조적 한계에 도달했고, 완전히 새로운 EXE 플랫폼으로의 전환이 이뤄졌습니다.
정리하면 High-NA EUV는 점진적 개선이 아니라, 리소그래피 접근 방식 자체를 바꾸는 선택에 가깝습니다.
4. 광학 구조가 바뀌며 달라진 것들
High-NA EUV의 핵심은 “더 많은 빛을 더 큰 각도로 수집하는 것”입니다. NA는 광학계가 빛을 받아들이는 능력을 의미하며, NA가 커질수록 같은 파장에서도 더 작은 패턴을 분해할 수 있습니다. 이를 위해 High-NA EUV는 투영 광학계를 처음부터 다시 설계했습니다.
이 과정에서 거울의 크기와 형상, 입사각이 모두 달라졌고, 아나모픽(anamorphic) 광학 구조가 도입됐습니다. 그 결과 노광 필드 크기는 기존 0.33 NA 대비 약 절반 수준으로 줄어듭니다. 한 번에 노광할 수 있는 면적은 감소하지만, 해상도는 크게 향상됩니다.
공정 측면에서는 16 nm 피치를 단일 노광으로 인쇄할 수 있다는 점이 가장 큰 변화입니다. 다중 노광 시퀀스가 줄어들며 공정 단계 수와 정렬 오차가 함께 감소합니다. 반면 깊이 초점(DOF)이 줄어들어 포커스 제어와 공정 윈도우 관리 난이도는 더 높아집니다.
5. 산업은 이미 움직이기 시작했다
High-NA EUV는 아직 실험실 기술이 아닙니다. 대당 가격이 3억 달러를 넘는 고가 장비임에도, 서브-2 nm 시대의 필수 인프라로 인식되며 주요 플레이어들이 전략적으로 접근하고 있습니다.
장비 측면에서는 ASML이 EXE 플랫폼을 통해 차세대 리소그래피의 기준을 정의하고 있습니다. 연구 측면에서는 imec이 ASML과 함께 High-NA EUV 랩을 구축하며 레지스트, 마스크, 메트롤로지까지 포함한 생태계 조율에 나섰습니다.
수요 기업도 분명합니다. Intel은 18A·14A 노드를 High-NA와 직접 연결하며 가장 공격적인 초기 도입자 역할을 맡았습니다. SK hynix는 차세대 DRAM 양산을 목표로 High-NA EUV를 도입하며, 메모리 분야에서 실질적인 양산 트리거를 만들었습니다. 삼성전자 역시 첨단 로직과 메모리 경쟁력 강화를 위해 도입을 검토·진행 중인 것으로 알려져 있습니다.
6. 기대와 우려가 공존하는 지점
High-NA EUV의 기대 효과는 명확합니다. 멀티 패터닝으로 인한 비용 폭증을 억제하고, 단일 노광 기반 스케일링을 다시 가능하게 만듭니다. 이는 수율 안정성과 설계 단순화 측면에서 큰 장점입니다.
그러나 우려도 분명합니다. 장비 가격 부담이 크고, 필드 크기 축소로 처리량 저하 가능성이 제기됩니다. NA 증가에 따라 레지스트 확률적 결함, 마스크 3D 효과, 초점 제어 난이도가 더 커질 수 있다는 점도 아직 충분히 검증되지 않았습니다.
이 때문에 모든 레이어에 High-NA를 적용하기보다, 가장 크리티컬한 레이어에만 선택적으로 적용하는 하이브리드 전략도 함께 논의되고 있습니다.
7. High-NA EUV를 관통하는 핵심 메시지
High-NA EUV의 본질은 해상도 경쟁이 아니라 경제성의 재설계에 가깝습니다. 더 비싼 장비를 도입해 전체 공정 비용과 복잡도를 낮추려는 선택입니다.
이는 리소그래피가 더 이상 단일 공정 기술이 아니라, 설계·공정·장비·재무 전략이 결합된 시스템 레버로 진화했음을 의미합니다. 과거 DUV에서 EUV로 넘어갈 때처럼, High-NA 역시 구조적 전환의 한 장면으로 볼 수 있습니다.
8. 취준생 관점에서의 해석 포인트
High-NA EUV는 특정 직무만의 이슈가 아닙니다. 리소그래피 공정 엔지니어뿐 아니라 레지스트·마스크 R&D, 메트롤로지, DTCO, 장비 필드 엔지니어 등 다양한 직무와 연결됩니다.
기업을 볼 때는 “도입 여부”보다 “어디에, 어떻게 적용하는지”를 묻는 시각이 중요합니다. 전 레이어 적용인지, 핵심 레이어 중심 전략인지에 따라 기술 해석은 크게 달라집니다.
자소서와 면접에서는 High-NA를 ‘비싼 장비’가 아니라, 멀티 패터닝을 대체하는 시스템 선택으로 설명할 수 있는지가 차별점이 됩니다.
9. 앞으로의 관전 포인트
단기적으로는 High-NA EUV의 초기 수율과 처리량이 실제 양산 환경에서 어떻게 검증되는지가 핵심입니다. 중장기적으로는 0.33 NA EUV와의 역할 분담 구조가 표준으로 굳어질지, 혹은 High-NA 중심으로 빠르게 이동할지가 분기점이 됩니다.
모든 기대를 완벽히 충족하지 못하더라도, High-NA EUV가 남기는 의미는 분명합니다. 이는 더 비싼 장비를 사는 문제가 아니라, 스케일링의 방식을 다시 정의하는 경험입니다.
Share article