왜 High-NA EUV는 노광장비를 다시 설계할까
더 작은 회로를 그리려면 렌즈부터 달라져야 한다
카메라 렌즈가 넓은 범위의 빛을 모으면 더 세밀한 장면을 담을 수 있습니다. 반도체 노광장비도 비슷합니다. 빛을 받아들이는 각도를 나타내는 값이 수치개구, 즉 NA입니다.
기존 EUV와 High-NA는 모두 13.5nm 파장의 빛을 사용합니다. High-NA는 NA를 0.33에서 0.55로 높여 같은 빛으로 더 작은 회로를 구분합니다.
기존 NXE 장비: 0.33 NA, 약 13nm 해상도
High-NA EXE 장비: 0.55 NA, 약 8nm 해상도
기대 효과: 일부 복잡한 다중 노광을 한 번의 노광으로 단순화
ASML은 EXE가 NXE보다 40% 높은 이미징 콘트라스트를 제공한다고 설명합니다.[1] 회로 경계를 더 선명하게 구분한다는 뜻입니다. 8nm는 장비의 이미징 성능이지 공정 노드명이 아닙니다. High-NA는 2nm 이하 로직과 차세대 메모리에도 활용됩니다.
숫자가 조금 커졌는데 왜 장비 전체가 바뀔까?
구분 | 기존 EUV NXE | High-NA EUV EXE |
수치개구 | 0.33 | 0.55 |
해상도 | 약 13nm | 약 8nm |
광학 방식 | 기존 반사광학계 | 대형 아나모픽 광학계 |
노광 범위 | 26×33mm | 기존의 절반 면적 |
스테이지 | 정밀 듀얼 스테이지 | 더 빠른 웨이퍼·레티클 스테이지 |
NA가 커지면 더 넓은 각도로 들어오는 빛을 받아야 합니다. 그래서 미러의 크기와 곡률이 달라지고 미러를 잡아주는 구조물도 커집니다. 여기에 진공 챔버, 위치 측정센서, 냉각장치와 제어 프로그램까지 새 광학계에 맞춰야 합니다. High-NA는 미러 하나를 바꾸는 업그레이드가 아니라 장비의 뼈대와 움직임을 다시 맞추는 작업입니다.
거대한 미러를 나노미터 정밀도로 붙잡아야 한다
EUV 빛은 공기와 렌즈에 흡수되므로 진공 안에서 여러 장의 반사미러로 전달합니다. High-NA에서는 이 미러와 광학계가 훨씬 커집니다.
ZEISS에 따르면 High-NA 조명계는 약 6톤, 투영광학계는 약 12톤이며 투영광학계는 기존보다 부피와 중량이 약 7배 큽니다.[2] 거대한 광학장치를 미세한 오차 안에서 지지해야 하는 셈입니다.
설계자는 다음 조건을 함께 확인합니다.
지지부가 광학계 무게로 휘지 않는지
체결력과 온도 변화가 광축을 움직이지 않는지
대형 모듈의 운송·설치·정비가 가능한지
프레임이 조금만 휘어도 빛의 경로가 달라집니다. 구조해석으로 자중 변형과 조립 응력을 확인하고 설치 후 미러 위치를 다시 보정해야 합니다.
빠르게 움직이면서도 사진처럼 흔들리면 안 된다
노광할 때는 회로가 담긴 레티클과 웨이퍼가 맞춰 움직입니다. 카메라가 흔들리면 사진이 흐려지듯 스테이지가 흔들리면 회로 위치가 어긋납니다. ASML은 NXE도 웨이퍼를 0.25nm 수준으로 위치시키며 초당 2만 회 상태를 확인한다고 설명합니다.[1]
High-NA는 노광 범위가 줄어 생산속도를 유지하려면 스테이지가 더 빠르게 움직이고 멈춰야 합니다.
스테이지 가속 반력과 광학계 진동 분리
제진장치와 고강성 프레임 설계
센서 기반 위치보정과 실시간 동기화
프레임을 무겁게 만드는 것보다 광학계·스테이지·센서의 상대 위치가 유지되도록 진동의 이동경로를 설계하는 것이 중요합니다.
아나모픽 광학은 파노라마 촬영과 닮아 있다
아나모픽 광학은 가로와 세로를 서로 다른 비율로 축소합니다. 기존 크기의 레티클을 사용할 수 있지만 한 번에 노광하는 영역은 NXE의 절반으로 줄어듭니다.[3]
큰 칩은 파노라마 사진처럼 영역을 나눠 노광한 뒤 경계를 이어 붙이는 필드 스티칭을 검토합니다.
적용 대상: High-NA 노광 범위보다 큰 다이
핵심 오차: 경계부 위치·선폭·왜곡 차이
연계 설계: 마스크 패턴·스테이지 위치·후속 계측
필드 스티칭은 큰 다이를 분할 노광할 때만 선택적으로 적용합니다.
열과 공기, 작은 오염도 장비에는 큰 변수다
광학계와 스테이지의 열은 금속을 미세하게 팽창시켜 광축과 초점을 바꿉니다. 냉각을 강하게 하면 냉각수의 흔들림이 다시 진동원이 될 수 있어 열 제거와 유동 안정성을 함께 설계해야 합니다.
진공 설계에서는 누설, 펌프 진동, 배관 관통부와 재료에서 나오는 가스를 확인합니다. 주석이나 탄화수소가 미러에 쌓이면 반사율이 떨어지므로 청정 재료와 오염 모니터링도 필요합니다. 산업통상부도 주석 광원과 고압가스 장치를 EUV 장비의 주요 설치 조건으로 설명합니다.[4]
High-NA EUV는 어디까지 사용되고 있을까?
2026년 3월 imec은 EXE:5200 설치를 시작하고 4분기 완전 검증을 목표로 제시했습니다.[5] Intel은 EXE:5200B 인수시험을 먼저 완료했습니다. ASML은 2026년 7월 Intel 18A 일부 레이어가 High-NA로 양산되고 NXE와 동등한 수율로 출하됐다고 밝혔습니다.[6]
기존 EUV가 바로 사라지는 것은 아닙니다. 핵심 레이어에는 EXE를, 다른 레이어에는 NXE를 쓰는 혼합 운용이 현실적입니다. 가격·생산속도·수율을 함께 계산해야 하기 때문입니다.
기계설계자는 이제 장비 전체의 오차를 본다
기계설계자는 광학계 무게, 스테이지 움직임, 프레임 진동, 열팽창과 진공 상태를 연결해 판단해야 합니다.
정밀 CAD와 공차 누적 분석
구조·열·진동 해석과 시험 비교
진공·청정도와 재료 특성 이해
스테이지·센서·제어장치 연결
국내 기술개발도 스캐너 전체보다 정밀 프레임, 제진·열관리, 진공 부품, 청정 이송, 소재·계측과 유지보수 장비처럼 기술 단위로 접근하는 편이 현실적입니다.[4]
High-NA의 핵심은 큰 미러만이 아닙니다. 거대한 광학계가 빠르게 움직여도 나노미터급 정밀도를 유지하도록 구조와 제어를 연결하는 데 있습니다. 그래서 정밀 기계설계와 시스템 통합이 더욱 중요해집니다.
출처
번호 | 발행기관 | 자료명 | 발행일 | 활용 내용 |
1 | ASML | 미표기, 2026-08-24 | 0.33·0.55 NA, 13nm·8nm 해상도와 스테이지 정밀도 | |
2 | ZEISS | 미표기, 2026-08-24 | 조명계·투영광학계의 구조와 중량 | |
3 | ASML | 미표기, 2026-08-24 | 아나모픽 광학과 절반 필드 | |
4 | 산업통상부 | 2026-06-02 | EUV 광원·고압가스 장치와 국내 공급 구조 | |
5 | imec | 2026-03-18 | EXE:5200 설치와 검증 계획 | |
6 | ASML | 2026-07-15 | EXE:5200B 인수시험과 Intel 18A 양산 적용 |
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