삼성, ASML과 차세대 노광 승부···6→12인치 포토마스크 개발(종합)

ASML 주도 대형 마스크 컨소시엄 참여

High NA 노광 면적 한계 보완···생산성 제약 보완

2028년 첨단 D램에 High NA EUV 적용

그래픽=박혜수 기자

삼성전자가 네덜란드 반도체 장비업체 ASML과 손잡고 차세대 반도체 미세공정 기술 확보에 속도를 낸다. 차세대 노광장비인 High NA EUV의 활용도를 높이기 위해 12인치 포토마스크 공동 개발에 참여하고, 오는 2028년에는 High NA EUV를 첨단 D램 제조에 적용한다.

8일 삼성전자에 따르면 회사는 ASML이 주도하는 '대형 마스크 컨소시엄'에 참여해 차세대 12인치 포토마스크 공동 개발에 나선다. 대형 마스크 컨소시엄은 현재 반도체 노광 공정에 사용하는 6인치 포토마스크를 12인치로 전환하기 위한 글로벌 협의체로, 참여 기업들은 관련 기술을 공동 연구하고 향후 대형 포토마스크 표준 개발 등을 추진할 계획이다.

포토마스크는 반도체에 새길 회로가 미리 그려진 일종의 정밀한 '틀'이다. EUV와 High NA EUV 등 노광장비는 빛을 이용해 이 마스크에 담긴 회로 패턴을 웨이퍼 위에 옮겨 새긴다.

이번 컨소시움이 만들어진 이유는 기존 EUV 환경에서는 6인치급 포토마스크가 표준으로 자리 잡아 왔지만 High NA EUV가 등장하면서 12인치 급의 대형 마스크의 필요성이 커졌기 때문이다. High NA EUV는 기존 EUV보다 더 미세한 회로를 구현할 수 있는 대신 한 번에 찍을 수 있는 영역이 좁아지는 특성이 있다. 기존 6인치 마스크를 그대로 사용하면 크기가 큰 칩의 경우 회로를 여러 구역으로 나눠 찍은 뒤 다시 이어 붙이는 '스티칭' 작업이 필요해진다. 장비 자체의 미세화 성능은 높아졌지만 기존 크기의 마스크가 오히려 생산성을 제약하는 요인이 된 셈이다.

포토마스크를 12인치급으로 대형화하면 한 장에 더 넓은 회로 패턴을 담을 수 있다. High NA EUV에서 큰 칩을 여러 차례 나눠 찍고 연결해야 하는 작업을 줄일 수 있어 공정은 단순해지고 생산 속도는 빨라진다. 제조비용을 낮추는 효과도 기대할 수 있다. ASML은 대형 마스크가 적용되면 High NA EUV 시스템의 생산성이 약 40% 높아질 것으로 보고 있다.

삼성전자는 이 같은 대형 마스크 개발을 High NA EUV의 실제 양산 적용으로 이어간다는 계획이다. ASML과 협력을 강화해 2028년까지 High NA EUV를 D램 제조에 도입하고 보다 정밀한 패터닝을 통해 D램 미세화 로드맵을 연장한다. 여러 차례 회로를 나눠 새기는 공정을 줄여 공정을 단순화하고 생산성을 높이는 효과도 기대하고 있다.

삼성전자는 앞서 첨단 노광 기술을 선제적으로 D램 생산에 적용해 왔다. 지난 2020년 메모리 업계 최초로 D램 생산에 EUV 공정을 적용했고, 지난해 3월에는 High NA EUV 장비를 국내에 처음 반입했다. 연구개발 단계에서 High NA EUV 기술을 확보한 데 이어 2028년 첨단 D램 제조 적용까지 추진하면서 차세대 노광 기술의 연구개발과 양산 로드맵을 구체화하는 모습이다.

삼성전자가 대형 마스크 표준 개발 단계부터 참여한다는 점도 주목된다. ASML은 EUV 노광장비 시장을 사실상 독점하고 있는 업체로 이번 컨소시엄을 주도하고 있다. 삼성전자는 메모리와 파운드리 양쪽에서 축적한 EUV 공정 경험을 바탕으로 차세대 포토마스크 기술 개발과 표준화 과정에 참여할 예정이다.

전영현 삼성전자 대표이사 부회장은 "AI 시대의 도래는 반도체 산업 패러다임을 바꾸고 있으며 밸류체인 전반에서 기술 혁신의 중요성을 더욱 높이고 있다"며 "혁신 기술과 강한 파트너십을 바탕으로 파운드리와 메모리를 포함한 첨단 반도체 제조 리더십을 이어가고 ASML과의 협력을 한층 강화해 'Next AI'를 위한 기술 기반을 마련해 나갈 것"이라고 말했다.

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  2026.09.08