전기전자 무어의 법칙을 확대하는 자기조립 방식

2014.07.21 17:10

무어의 법칙을 확대하는 자기조립 방식 http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014070641&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-07-18

반도체 산업을 보다 소형화시킬 수 있는 새로운 형태의 자기조립 방식에 관하여 존 방식을 보다 레귤러한 패턴으로 변모할 수 있는 방법에 대하여 다음과 같이 제시한다. 이와 같은 부분들은 컴퓨터 칩 설계자들에게 커다란 도전과제가 될 수 있다. 차세대 반도체의 작은 특징을 지속적으로 개선하고자 하는 노력들이 충분히 준비되지 않을 수 있다는 점을 주목할 필요가 있다. EUV(extreme ultraviolet lithography)로 일려진 본 기술은 아직 개발 자체가 계획대로 이루어지지 못하고 있는 것이 사실이다.

이와 같은 접근방법이 잘 구상된다 하더라도, 대량생산을 위한 단계에 진입하기에는 아직 충분치 못한 것이 사실이다. 2012년에, 인텔사는 독일의 제조장비 공급사인 ASML사에 40억불을 투자하여 이와 같은 기술을 완전하게 만들기 위한 다양한 연구들을 수행하고 있다. 반도체 선두 주자인 삼성이나 TSMC와 같은 기업들은 이미 자신의 ASML 연구노력을 위하여 각각 3억7천5백만불을 투자한 상황이지만, EUV가 완벽한 준비상태가 될 수 있는지는 아직 충분하지 못한 것이 사실이다.

기존 리소그래피에 대한 보다 근본적인 대안책이 현재 관찰되고 있는데, 직접적인 자기 조립으로 알려진 새로운 형태로 규치적인 구조로 조립할 수 있는 블록 공중합체로 알려진 일련의 복합물에 대한 해결책들을 포함한다. Block copolymer는 기름과 물처럼 분리되는 다양한 유닛들로 구성되어 있다. 이와 같은 복합물들은 전형적인 소용돌이 형태를 가지며 지문과 같은 패턴을 가지게 된다. 화학적인 부분에 대한 사전 패턴의 형태를 가지면서 기존의 lithography로 구성되면서, 본 블럭 공중합체는 다양한 라인과 규칙적인 패턴들을 만들어내게 된다. 최종적인 패턴은 사전패턴보다 보다 소형 형태의 세부사항들을 가지게 되며, 이와 같은 방식으로 만들어진 최종패턴은 각 특징들을 실리콘 와퍼로 연결시킬 수 있는 화학적 프로세스에 대한 템플릿으로서 역할을 수행하게 되는데, 이는 기존 리소그래피의 엔드포인트에 있어서 동일 프로세스로 역할을 수행하게 된다.

벨기에 소재 Leuven에 있는 마이크로 전기 리서치 센터의 IMEC에서 프로세스 기술 개발에 대한 연구를 담당하고 있는 관계자는 2014년 7월 미국 샌프란시스코에서 개최된 반도체 산업 컨퍼런스에서 이와 같은 형태의 자기조립 방식이 기존 리소그래피의 작업 생명을 확장시킬 수 있는데, EUV에 대한 전환을 위한 대안이 될 수 있다고 언급하였다. IMEC는 14 나노미터의 크기를 가진 인텔사의 최신형 칩과 유사한 형태의 설계를 가지는 트랜지스터와 같은 유형의 구조를 가지는 패턴성격을 가지는 것으로 전해진다. EUV가 준비되기를 바라면서 새로운 대안으로 자리매김할 수 있을 것이라고 관계자는 언급한다.

최초 반도체 라인에 설치된 IMEC는 2012년 시범사업에서 자기 조립방식을 사용하였다. 개선된 물질과 양질의 프리 패턴 설계방식을 통하여 자기 조립에 있어서 구조에서 발생가능한 에러를 줄이는데 가장 큰 목표를 두고 있다. 관련 연구원들은 이와 같은 기술이 2017년경 대량생산체제로 진입할 수 있다고 언급하면서, 트랜지스터의 새로운 기술들이 7 나노미터와 같은 크기를 가지게 되며, 가장 소용량의 트랜지스터에 대한 상업생산이 준비되고, 14 나노미터 정도의 크기로 자리매김할 수 있을 것이라고 제시한다.

미국 뉴욕주립대학에서도 알바니에 소재한 연구센터에서 이와 같은 직접적인 형태의 자기조립 방식을 가지는 파일런 생산 라인을 운영하고 있다. 뉴욕주립대학의 나노엔지니어링학과의 관계자는 18 나노 미터의 크기로 연속적인 라인에 대한 배열구조를 만들게 되고 핀과 같은 구조를 창출할 수 있다고 말한다. 디바이스 프로세스로 연결될 수 있는 매우 효율적인 구조를 개발하고 있으며 기본적인 성능자체가 물질과 제조의 형태로 나타나게 된다고 제시한다.

자기조립 방식은 여전히 기존의 대량생산 방식과 호환되지는 못한다. 해결되지 않은 문제 중 하나는 결점을 최소화하기 위하여 자기 조립 물질의 순도를 보증할 수 있는 방법을 어떻게 찾느냐에 관한 문제이다. 본 산업은 반도체 설계자들이 바람직한 최종 설계를 이루도록 하기 위하여 자기 조립 혼합물에 필요한 패턴으로 연결될 수 있는 방법을 어떻게 숙지하도록 지원하고, 이를 위한 도구를 효과적으로 개발하는가에 관한 부분으로 연결될 수 있다고 관계자는 말한다.

[출처] http://www.technologyreview.com/news/528921/self-assembly-shows-promise-for-extending-moores-law/

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