▲ 조사기간 전체 출원건수 대비 각 노광 방식 출원건수.

반도체 회로 패턴 미세화에 핵심적으로 사용되는 노광기술이 액침 노광방식에서 극자외선(EUV)노광방식으로 진화하고 있는 가운데 우리 기업들이 기술적으로 지속적인 우위를 지키기 위해서는 극자외선분야의 특허출원을 지속 확대해야 하는 것으로 나타났다.

특허청이(청장 최동규)13일 발표한 자료에 따르면 조사기간(2006년~2015년) 중 액침 노광 방식 관련 특허출원은 연평균 17.2%씩 줄어들고 있는 반면, 극자외선(EUV) 노광 방식 관련 특허출원은 2011년까지는 연평균 10.3%씩 증가세를 보이다가, 2012년부터 연평균 10.3%씩 감소하는 추세를 보이고 있지만, 전체적으로는 연평균 1.2%씩 증가하고 있다.

반도체 집의 집적도 향상을 위한 회로패턴 미세화 기술은 단위시간내 처리할 수 있는 웨이퍼 수량 향상을 위해 필수불가결한 수단이다.

반도체 칩 회로패턴의 미세화에는 반도체 웨이퍼를 증착공정, 노광공정, 식각공정, 확산 공정등의 가공과정을 반복적으로 수행하는데, 이때 노광공정이 전체패턴 미세화에 부가가치 기준으로 70%를 차지하고 있다.

노광 공정에서 반도체 회로 패턴의 미세화 방법으로는 웨이퍼와 투영광학렌즈사이에 물을 투입하는 ‘액침노광방식(다중 노광 포함)’과, 반사 거울을 이용한 극자외선(EUV) 노광 방식이 있다.

액침 노광 방식에서 다중 노광인 경우, 현재 주로 회로 선폭이 10nm(나노미터) 정도 수준까지 패턴 미세화가 가능하다. 반면, EUV 노광 방식은 다중 노광을 하지 않기 때문에 노광 횟수를 대폭 줄일 수 있다는 장점은 있으나, 장비 가격이 매우 비싸고 아직 메모리 반도체를 충분히 양산할 수 있을 정도로 반도체 웨이퍼를 신속히 처리하지 못하는 단점이 있다.

2006년부터 2015년까지 국내 출원된 액침노광방식관련 특허출원(2,680건)에서 다중노광을 이용하는 액침노광방식은 392건, 극자외선 노광 관련은 2,054억으로 나타났다고 밝혔다.

액침 노광 방식 관련 특허출원 기업별 현황을 살펴보면, 1위는 니콘으로 1,025건(38%)을 출원했다. 2위는 후지필름으로 228건(8%), 3위는 ASML으로 217건(8%)이다.T

다중 노광 관련 특허출원은 1위가 SK 하이닉스로 68건(17%), 2위 삼성전자가 54건(14%), 3위 신에츠 화학이 47건(12%), 4위가 ASML 34건(9%)이었다.

전체적으로 액침 노광 방식은 국내기업보다는 외국기업이 주도하고 있으나, 액침 노광 방식 중 다중 노광과 관련해서는 국내 기업이 주도하고 있음을 알 수 있다.

꾸준한 성장세인 EUV 노광 방식 관련 기업별 특허출원 현황은 1위가 ASML 243건(12%)으로, 2위는 칼 자이스 에스엠티가 189건(9%), 3위는 후지필름으로 168건(8%), 4위는 아사히 글라스 176건(8%), 5위는 SK 하이닉스 137건(7%) 순으로 나타난바, 외국기업 위주로 특허출원이 되고 있음을 알 수 있다.

전체 출원에 대해 액침노광방식의 경우 국내기업과 외국기업은 각각 연평균 1.1%, 16.2%씩 감소했으며 극자외선 노광방식에는 국내기업은 2012년부터 22.4% 증가, 외국기업은 2011년부터 19.2% 감소하고 있었다.

제승호 특허청 반도체심사과 과장은 “반도체 회로 패턴 미세화 노광 기술이 액침 노광 방식에서 극자외선 노광 방식으로 출원 경향이 바뀌고 있는바, 국내기업들이 주로 다중 노광을 이용한 액침 노광 방식에 주력하고 있는 것으로 나타났다”고 밝혔다.

이어 “국내기업들도 EUV 노광 방식과 관련된 특허출원을 지속적으로 확대해야 향후 반도체 제조공정 분야에서 확실한 우위를 점할 수 있을 것”이라고 말했다.

▲ 극자외선 노광 관련 특허 출원 기업별 현황 (2006~2015).