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[IT뉴스]삼성전자, ‘원자층 식각’ ALE 적용 공정 확대···첨단 반도체 미세화 승부수

온카뱅크관리자

2026-08-11 10:37:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">2017년 2개 스텝에서 2026년 로직 4개·D램 1개 등 총 5개로 확대 <br>ALE, 미세 공정에서 중요성 커지지만 공정 시간 길어 도입 늦어져 <br>PR·마스크 등 필요한 부분 먼저 순차 적용···ALE 생산성 확대 주력</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="YxTpBinQRl">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ac66a8144d5ea3b452e691f7bfaff981f8ba1fe721980c1a84af1016c89dbd79" data-idxno="238265" data-type="photo" dmcf-pid="GMyUbnLxRh" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="삼성전자가 첨단 반도체 미세화에 대응해 원자층식각(ALE) 기술 적용을 확대하고 있다. 극자외선(EUV) 도입 등으로 회로 선폭이 빠르게 좁아지면서 기존 플라즈마를 활용한 식각만으로 패턴을 정밀하게 구현하기 어려워진 데 따른 대응으로 풀이된다. / 사진=제미나이 생성형 AI 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/552777-a6ToU27/20260811102903513orzi.jpg" data-org-width="960" dmcf-mid="yLsX3PQ9Rv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/552777-a6ToU27/20260811102903513orzi.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            삼성전자가 첨단 반도체 미세화에 대응해 원자층식각(ALE) 기술 적용을 확대하고 있다. 극자외선(EUV) 도입 등으로 회로 선폭이 빠르게 좁아지면서 기존 플라즈마를 활용한 식각만으로 패턴을 정밀하게 구현하기 어려워진 데 따른 대응으로 풀이된다. / 사진=제미나이 생성형 AI 이미지
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="6b88dae8636eb0ce3ebd69ef9391eeecdedc45ea707dd235b6cd6ae516c44855" dmcf-pid="HE7QJOIknC" dmcf-ptype="general">[시사저널e=고명훈 기자] 삼성전자가 첨단 반도체 미세화에 대응해 원자층식각(ALE) 기술 적용을 확대하고 있다. 극자외선(EUV) 도입 등으로 회로 선폭이 빠르게 좁아지면서 기존 플라즈마를 활용한 식각만으로 패턴을 정밀하게 구현하기 어려워진 데 따른 대응으로 풀이된다.</p>
          <p contents-hash="8140c01bcc81f907319db32fa0e3589b0c42576e16ac1ef45931504545848123" dmcf-pid="XDzxiICEnI" dmcf-ptype="general">11일 반도체업계에 따르면 올해 기준 삼성전자의 반도체 공정에서 ALE가 적용되는 스텝은 5개 수준이다. 지난 2017년까지 2개 스텝에 적용하다가, 9년 만에 3개가 더 늘었난 것으로 파악된다. 이는 로직과 D램 공정을 포함한 숫자로, 로직에는 4개 스텝이, D램에는 1개 스텝이 적용되고 있다.</p>
          <p contents-hash="9994acf8af712f9d5d0f188e7ba9d48b6392c1a1ec923079adadab8ee3436296" dmcf-pid="ZwqMnChDdO" dmcf-ptype="general">ALE는 반도체 표면을 원자층 단위로 정밀하게 제거하는 차세대 식각 기술이다. 식각은 웨이퍼 위에 그려진 회로 패턴을 따라 불필요한 부분이나 막을 깎아내어 원하는 미세 회로 구조를 완성하는 핵심 전공정을 말한다. 크게 액체 약품을 쓰는 습식 식각과 플라즈마 등을 활용하는 건식 식각이 있는데, ALE는 이중에서도 원자 단위로 공정을 제어하는 건식 식각의 업그레이드 버전이라고 이해하면 된다.</p>
          <p contents-hash="948d3831b2f70a9e4cf5a7886a8d4dbfdc2164dfbc7c1763c08dd080048a8168" dmcf-pid="5rBRLhlwis" dmcf-ptype="general">원자 수준으로 공정을 제어하기 때문에 정밀한 두께 제어와 식각 선택비를 높일 수 있는 것은 물론, 웨이퍼 손상도 최소화할 수 있단 장점이 있다. 또, 4나노 이하 파운드리 미세 공정에 적용되는 핀펫·게이트올어라운드(GAA) 등 3D 구조에서 깊이에 상관없이 균일한 식각이 가능하다.</p>
          <p contents-hash="77c567d0282f2ed1003c506c1f3a4f0f984461de68b200aa8eec80fd34b2f0fd" dmcf-pid="1mbeolSrim" dmcf-ptype="general">그러나 ALE는 생산성이 낮다는 단점이 지적된다. 기존 반응성이온식각(RIE) 방식이 가스 반응과 이온을 이용한 물질 제거를 사실상 동시에 진행하는 것과 달리, ALE는 표면 반응과 제거 등의 과정을 시간적으로 분리해 순차적으로 진행하기 때문이다. 삼성전자에 따르면 회사 내부 비교 결과 동일 공정을 기존 식각과 ALE로 각각 진행했을 때 ALE 공정 시간이 약 5배 길었던 것으로 나타났다.</p>
          <div contents-hash="cc150113652c49fa5e696a4a48db9080872edb643060992374901094fca896f8" dmcf-pid="tsKdgSvmdr" dmcf-ptype="general">
           배근희 삼성전자 마스터는 전날 수원컨벤션센터에서 열린 차세대 리소그래피 학술대회에서 "기존 식각이 여러 반응을 동시에 진행하는 것과 달리 ALE는 표면을 한층씩 반응시키고 제거하는 과정을 반복해 식각 정밀도를 높이는 기술로, 이상적으로는 한번의 사이클에서 한개 원자층 수준만 반응시키고 제거하는 방식이라고 본다"고 말했다.
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e115cede11cd687d267c5a6797910465c9f4e0044d58624372c20e9e145b9ddb" data-idxno="238266" data-type="photo" dmcf-pid="FO9JavTsLw" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="삼성전자 반도체 공정 원자층식각(ALE) 적용 현황 / 사진=고명훈 기자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/552777-a6ToU27/20260811102904804zaju.jpg" data-org-width="960" dmcf-mid="WKbeolSriS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/552777-a6ToU27/20260811102904804zaju.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            삼성전자 반도체 공정 원자층식각(ALE) 적용 현황 / 사진=고명훈 기자
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="65004029cc3073934a1103cabcbd4106556c4a009fb30a98ea5d06a29bfa5636" dmcf-pid="3I2iNTyOeD" dmcf-ptype="general">삼성전자가 ALE 활용 범위를 넓히는 배경에는 반도체 미세화가 있다. 회로 선폭이 좁아질수록 기존 식각에서는 공정 반복성과 로딩(부하), 선택비를 동시에 확보하기 어려워진다. 한 특성을 개선하면 다른 특성이 나빠지는 '트레이드오프' 문제가 발생하는 것이다. 삼성전자는 이 세가지 특성을 동시에 개선할 수 있는 기술로 ALE를 지목하고 연구개발을 지속하고 있다고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="8741f911e4278b20c3ba7bcd0e942c47b53e5098f9426e27c878234c4b1992d0" dmcf-pid="0CVnjyWIJE" dmcf-ptype="general">배 마스터는 "ALE는 높은 선택비와 균일한 식각 특성을 가지고 있다. 회사 내부 평가에서는 기존 식각과 비교해 ALE를 적용할 경우 넓은 패턴과 좁은 패턴 사이 식각 깊이 차이가 감소하고, 기존 방식으로 식각하기 어려운 좁은 영역에서도 상대적으로 균일한 식각이 가능한 것으로 나타났다"며, "낮은 이온 에너지를 사용할 수 있어 식각 과정에서 발생하는 물리적 손상도 줄일 수 있다"고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="fcc847353d096f9d64dbe3f40577ffed4e05747374e29ecf2a837059afc411dc" dmcf-pid="phfLAWYCik" dmcf-ptype="general">삼성전자는 이에 모든 식각을 ALE로 바꾸기보단, 얇으면서 선택비가 극도로 중요한 공정에 ALE를 선택적으로 적용하는 방안을 검토 중이라고 전했다.</p>
          <p contents-hash="7561c013dca0ada07b02922f9d4ab58975fa4faff4e819240fdea2d23f28b1e4" dmcf-pid="Ul4ocYGhic" dmcf-ptype="general">대표적으로 감광액(포토레지스트, PR)과 포토마스크 부문이 있다. PR은 빛을 받으면 화학적 성질이 변하는 특수 액체 소재로, 웨이퍼 위에 얇게 도포해 빛을 받아 미세한 회로 패턴을 새기게 해주는 카메라 필름 역할을 한다.</p>
          <p contents-hash="cda1da5f4083bc727346e5ab528c9fa1b261e40ae7723be93b2d0ef8cec5e0bd" dmcf-pid="uS8gkGHlRA" dmcf-ptype="general">EUV 등 노광 기술이 발전하면서 PR 두께는 계속 얇아지는 반면, 그 밑에 실리콘산질화막(SiON)과 탄소 계열 하드마스크 등 두께 감소폭은 크지 않은 상황이다. PR의 얇기를 유지하면서 하부 SiON을 식각해야 하는 만큼, PR과 하부막 사이 높은 선택비 확보가 갈수록 중요해지는 구조다.</p>
          <p contents-hash="8b8015f05dfa2596b68c0ffea141332c88e745de31a1582bade5030115c6a740" dmcf-pid="7v6aEHXSij" dmcf-ptype="general">삼성전자는 여기에 ALE를 적용하면 원자층 단위로 순차 식각하더라도 SiON 등의 막 두께 자체가 두껍지 않아 전체 공정 시간 증가 부담이 상대적으로 작다고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="9b78400d94382539ef9cd14e0715c2a9082b3c5ac31ebfad1100ce0a839379cb" dmcf-pid="zTPNDXZvLN" dmcf-ptype="general">회사는 아울러, ALE의 생산성을 높이기 위한 다양한 공정 방식도 검토 중이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="b373ae4e67ca0bcea3693f3e3b6e2f0d3a6f7530c6b66b255dc60d431f04345b" dmcf-pid="qFoOv7ztna" dmcf-ptype="general">배 마스터는 "ALE의 한 사이클을 구성하는 흡착과 활성화·제거, 퍼지(정화) 등 작업을 하나의 짧은 플라즈마 구간 안에서 구현하는 방법을 연구하고 있다"며, "이를 구현하면 ALE의 원자단위 제어 능력을 유지하면서 긴 공정 시간을 단축하고 반복성도 높일 수 있을 것으로 기대된다"고 전했다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 시사저널e 무단전재 및 재배포 금지</p>

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