- 반도체 메모리가 대용량화로 됨에 따라 작은 면적 내에 많은 회로소자의 형성이 가능한 최소 회로
선폭기술이 중요하게 되었고, 이러한 최소 회로선폭의 크기를 결정짓는 반도체 제조용 노광장치 기술의
중요성이 증대되어, 최근 이 분야에 대한 연구가 국내·외에서 활발하게 이루어지고 있음

- 반도체 전문조사기관인 데이터퀘스트에 따르면, 세계 주요 반도체업체들이 반도체 수요의 증가와
더불어 미세회로를 실현하기 위하여 생산설비 확대 및 신공정을 도입하는 등 이 분야에 대한 투자를
지속할 것으로 전망됨

o 세계 반도체업계들의 투자규모는 수요기기 업체의 재고조정이 마무리된 올해 상반기부터 수급상황이
개선되어, 2003년부터 설비 및 장비분야에 대한 투자가 점차 증대될 것이며(표1 참조)

o 미세가공기술 발전에 요구되는 초미세회로는 해상도 또는 최소선폭(Critical Dimension)에 의해
고집적화가 달성되는데, 미국의 반도체산업협회(SIA)는 2014년까지 고집적 반도체 생산기술의 발전을
예측하여 "국제 반도체기술 로드맵"을 발표함 (표2 참조)

- 미세선폭기술은 노광광원의 파장과 감광막의 종류에 따라 해상도를 달리하며, 광원의 파장을 최대한
줄임으로써 해상도를 향상시킬 수 있으므로 세계적인 반도체 장비 및 소자업체들은 해상도 향상을 위한
핵심기술로써 보다 짧은 파장의 광원과 그에 따른 차세대 노광기술 및 미세가공기술의 개발에 주력하고
있음

o 해외 반도체업체들의 광원과 관련된 노광기술의 개발동향을 보면,
·일본은 스텝&스캔 방식의 ArF(불화아르곤) 노광장비를 개발한 상태이며, ArF에 이어 100∼70㎚
초미세회로를 위한 F2(불소다이머)를 이용한 고해상력의 렌즈 스테퍼를 개발하여 70㎚의 차세대 패턴
형성에 성공하였으며, 이를 2003년까지 제품화한다는 계획임

·미국의 경우 반도체업계 컨소시엄과 미정부 산하 버추얼내셔널연구소(VNL)가 협력하여 100㎚이하
선폭회로 설계를 가능케 하는 EUV(극자외선)를 광원으로 사용함으로써 현재의 공정에 비해 100배의
빠른 속도 및 용량의 반도체 제조가 가능한 차세대 노광기술을 2005년경 선보일 전망임

·또한, 반도체 뉴스 사이트인 세미비즈(SemiBiz)에 따르면, 일본과 미국의 반도체업체 컨소시엄인 리플
(Leepl : Low-Energy E-beam Projection Lithography)은 회로선폭을 45㎚까지 줄일 수 있으며,
시간당 30장까지의 처리 능력과 저가 렌즈의 e-beam을 이용한 노광장비 시제품을 출시함

o 한편, 국내 반도체업체들도 세계적인 반도체 장비업체와 공동으로 차세대 반도체 노광 기술 개발에
주력하고 있으며, 250㎚급 공정은 KrF(불화크립톤) 엑시머로, 180㎚급은 ArF 엑시머 레이저를
사용하며, 현재는 90㎚ 미세 회로선폭기술을 개발한 상태임

- 특허청에 따르면, 우리나라의 노광분야 특허 출원동향은,

o '80년대 초반 6㎛의 회로선폭기술 이후 비약적인 발전을 거듭하여 '90년대 1.0㎛가 개발되면서 특허
출원이 급증, 현재는 130㎚를 능가한 90㎚의 회로선폭기술이 개발되면서 최근 이 분야에 대한 특허
출원('98∼'01)이 증가하고 있음(표3 참조)

o 반도체 노광장치의 주요기술별 출원비율은 마스크(레티클)계에 대한 특허출원이 27%로 가장 많으며,
초점/정렬계(20%), 제어계(19%), 광학계(17%), 스테이지계(12%) 순이며, 광원에 대한 출원은 5%를
차지함(표4 참조)

o 반도체 노광장치 중 광원은 크게 빛을 이용한 광학식 광원과 전자빔, 이온빔 및 X-선 등을 이용한
비광학식 광원으로 분류되며, 비광학식의 출원비율이 72%를 차지하며, 비광학식 중에서도 X-선을
광원으로 사용하는 출원비율이 높음(표5 참조)

o 광원기술의 국가별 출원건수는 미국이 가장 많고, 한국의 출원건수는 다른 국가들에 비해 상대적으로
적고, 미국은 비광학식(약 70%), 광학식(약 30%), 일본은 비광학식(약 85%), 광학식(15%)의 비율로
양국 모두 비광학식 광원의 특허 출원비율이 높음(표6 참조)

o 국내에 출원되고 있는 광원기술의 출원인은 대부분이 니콘, 후지쯔, 캐논 등의 일본기업들로서,
외국기업이 국내기업에 비해 약 5배 정도 많은 출원건수를 차지하고 있으나, 차세대 노광기술 개발
컨소시엄에 참여한 국내기업에 의한 출원도 점차 증가할 것으로 예상됨(표7 참조)

- 미국에 등록된 특허동향을 보면,

o 광원기술별 등록추이는 비광학식이 80년대 초부터 꾸준히 증가해온 반면, 광학식은 80년대 후반에
감소하다가 90년대에 다시 증가하는 추세이며(표8 참조), 출원인별 등록건수는 일본의 캐논사가 가장
많았으며, 다음으로 후지쯔, 히다찌, 니콘사, 미국의 LSI Losic사가 그 뒤를 따르고 있음(표9 참조)

- 또한, 일본의 특허 출원동향을 보면,

o 광학식 광원기술에 대한 특허출원의 건수는 상대적으로 낮았으며, 비광학식은 꾸준히 증가하는
추세이고(표10 참조), 출원인별로는 일본의 스테퍼업체인 니콘사의 출원건수가 가장 많았으며, 캐논,
후지쯔, 미쓰비시, 히다찌, NEC사가 그 뒤를 따르고 있음(표11 참조)

- 앞으로의 기술개발 및 특허 출원방향을 전망해 보면,

o 고집적도를 갖는 미세선폭기술은 광원의 파장을 최대한 줄여 해상도를
극대로 향상시킬 수 있으며,

o 광원의 단파장화 추세에 따라 광학식 기술인 KrF와 ArF 엑시머 레이저에 대한 특허는 지속적으로
주류를 이룰 것으로 예상되며, 특히 최근 F2 엑시머 레이저(70㎚) 광원기술과, 극히 짧은 파장을
이용한 10㎚ 이하의 미세회로 공정기술로써 기존 스테퍼와 호환성이 좋아 차세대 노광 장치로 채택
가능성이 높은 EUV(50㎚) 광원기술에 대한 기술개발 및 특허출원이 증대될 것으로 예상됨

o 한편, 비광학식 기술은 10㎚ 이하를 목표로 하는 기술분야에 적합한 전자빔 노광기술과, 깊은
초점심도 및 일괄전사에 의한 높은 생산성이 기대되어 차세대 노광 기술로 매우 유망한 X-선 노광
기술, 10㎚ 이하의 나노급 초미세화와 고기능 반도체 소자의 구현이 가능할 뿐만 아니라 마스크가
필요 없는(Mask-less) 집속 이온빔 노광기술에 대한 기술개발 및 특허출원도 꾸준히 증가될 것으로
예상됨

첨부 : [표1] 세계 반도체 설비투자 전망
[표2] 국제 반도체 기술 로드맵(ITRS)
[표3] 한국의 노광기술 전체 출원동향('98∼'01)
[표4] 노광장치의 주요기술별 출원비율('82∼'00)
[표5] 광원기술별 출원비율('82∼'00)
[표6] 국가별 광원기술 출원건수('82∼'00)
[표7] 한국의 내·외국인별 광원기술 출원건수('82∼'00)
[표8] 미국의 광원기술별 출원동향('82∼'00)
[표9] 미국의 출원인별 등록현황('82∼'00)
[표10] 일본의 광원기술별 출원동향('82∼'00)
[표11] 일본의 출원인별 출원현황('82∼'00)

* 문의 : 심사4국 반도체(1)심사담당관실 이두한 사무관, 전화 042-481-5983