TWINSCAN NXE 시리즈

작성자

익명

작성일

2025.10.07

조회수

버전

TWINSCAN NXE리즈

개요

TWINSCAN NXE리즈는 네덜란드의 첨단 반체 장비 제업체인 ASML이발한 **극자외선(EUV, Extreme Ultraviolet) 리소그래피 장비의 대표적인 제품군이다. 이 시리즈는 반도체 제 공정에서 회 패턴을 웨이에 정밀하게쇄하는 데 사용며, 7nm 이하의 초미세 공정 기술을 가능하게 하는 핵심 장비로 평가받는다. TWINSCAN NXE는 기존의 아르곤 플루오르화(ArF) 엑시머 레이저 기반의 듀얼 스테이지 리소그래피 장비인 TWINSCAN XT 시리즈의 후속 모델로, EUV 리소그래피 기술을 상용화한 세계 최초의출력 EUV 시스템이다.

ASML은 TWINSCAN NXE 시리즈를 통해 반도체 산업의 미세화 트렌드를 주도하고 있으며, 삼성전자, TSMC, 인텔 등의 주요 파운드리 업체들이 이 장비를 도입하여 첨단 반도체를 양산하고 있다.

기술 개요

EUV 리소그래피 기술

TWINSCAN NXE 시리즈의 핵심은 극자외선(EUV) 리소그래피 기술이다. 기존의 DUV(Depth Ultraviolet) 리소그래피는 193nm 파장의 빛을 사용하지만, 7nm 이하 공정에서는 여러 번의 패터닝을 거쳐야 하는 멀티패터닝(Multi-patterning) 기술이 필요해져 공정 복잡도와 비용이 급격히 증가한다. 반면, EUV 리소그래피는 13.5nm 파장의 빛을 사용하여 단일 패터닝으로도 고해상도 패턴을 형성할 수 있어 생산성과 정밀도를 크게 향상시킨다.

EUV 리소그래피는 진공 환경에서 작동하며, 빛을 반사하는 멀티레이어 미러(Mo/Si 다중층 반사막)를 사용한다. 이는 일반적인 렌즈 기반 광학 시스템과는 차별화되는 점이다.

듀얼 스테이지(Dual Stage) 구조

TWINSCAN이라는 이름은 ASML의 고유한 얼 스테이지(Dual Stage) 기술에서 유래한다. 이 구조는 두 개의 웨이퍼 스테이지를 동시에 운영함으로써 생산성을 극대화한다:

한 스테이지는 패터닝(노광) 중이고,
다른 스테이지는 다음 웨이퍼의 정렬(얼라인먼트) 및 측정을 동시에 수행한다.

이를 통해 장비의 가동률(uptime) 을 높이고, 시간당 처리량(Wafer per Hour, WPH)을 극대화한다. 최신 NXE 모델은 시간당 160장 이상의 웨이퍼를 처리할 수 있다.

주요 모델 및 사양

모델	공정 노드	파장	해상도	WPH (300mm 웨이퍼)	주요 특징
NXE:3400B	7nm~5nm	13.5nm	~13nm	~155	초기 상용화 모델, 고안정성
NXE:3400C	5nm~3nm	13.5nm	~13nm	~170	개선된 소스 출력 및 안정성
NXE:3600D	3nm~2nm	13.5nm	~13nm	~90	고출력 EUV 소스, 낮은 LER
NXE:3800E	차세대 2nm 이하	13.5nm	~8nm (예상)	~220 (예상)	High-NA 준비 모델, 향상된 광학계

WPH: Wafer Per Hour (시간당 웨이퍼 처리량)
LER: Line Edge Roughness (라인 가장자리 거칠기)

핵심 구성 요소

1. EUV 광원 (LPP Source)

TWINSCAN NXE는 레이저 유도 플라즈마(Laser-Produced Plasma, LPP) 방식의 EUV 광원을 사용한다. 고출력 CO₂ 레이저가 주사되는 주석(Sn) 드롭에 충돌하여 20~50eV의 에너지를 가진 플라즈마를 생성하고, 이로부터 13.5nm 파장의 EUV 빛이 방출된다. 이 광원은 매우 낮은 출력 효율(약 5%)을 보이지만, ASML은 이를 보완하기 위해 고출력 레이저와 정밀한 드롭 제어 기술을 개발하였다.

2. 반사형 광학계 (Reflective Optics)

EUV 빛은 대부분의 물질에 흡수되므로, 전통적인 투과형 렌즈 대신 무(무크) 미러(Mo/Si multilayer mirrors) 를 사용한다. 이 미러는 수십 층의 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)을 나노 수준으로 쌓아 13.5nm 파장을 고반사율로 반사하도록 설계된다. 전체 광학계는 진공 상태에서 유지되며, 공기 흡수를 방지한다.

3. 정밀 위치 제어 시스템

나노미터 이하의 정밀도를 유지하기 위해, TWINSCAN NXE는 레이저 간섭계 기반의 위치 감지 시스템과 진동 억제 기술을 적용한다. 또한, 웨이퍼와 레티클(마스크) 스테이지는 독립적으로 제어되며, 초정밀 모터와 센서를 통해 수 나노미터 단위의 정렬을 수행한다.

산업적 영향

TWINSCAN NXE 시리즈는 반도체 산업의 기술 혁신을 이끄는 핵심 장비로, 다음과 같은 영향을 미쳤다:

공정 단순화: 기존의 멀티패터닝에서 싱글패터닝으로 전환 가능.
생산성 향상: 듀얼 스테이지와 고출력 소스로 WPH 증가.
비용 절감: 장기적으로 패터닝 공정의 복잡성 감소로 총 소유비용(TCO) 감소.
미세화 가속: 3nm, 2nm 이하 공정의 실현 가능성을 열음.

특히, TSMC와 삼성전자는 NXE:3400C 및 NXE:3600D 모델을 기반으로 5nm 및 3nm 공정을 양산 중이며, 인텔도 2025년 목표인 18A 공정(약 2nm급)에 EUV 장비 도입을 확대하고 있다.

향후 전망: High-NA EUV로의 진화

ASML은 TWINSCAN NXE 시리즈의 후속으로 High-NA(수치 조리개) EUV 리소그래피 장비인 EXE:5000 시리즈를 개발 중이다. 이는 기존 NA 0.33에서 NA 0.55로 증가하여 해상도를 약 2배 향상시키고, 2nm 이하 공정에서도 고해상도 패터닝을 가능하게 한다. TWINSCAN NXE 시리즈는 High-NA 도입 이전까지의 핵심 플랫폼으로, 2020년대 후반까지도 주요 양산 장비로 활용될 전망이다.

참고 자료

ASML 공식 웹사이트: https://www.asml.com
"EUV Lithography: The Next Generation of Chip Manufacturing", IEEE Spectrum, 2022
삼성전자 파운드리 로드맵 발표 자료, 2023
TSMC Technology Symposium, 2023

이 문서는 2024년 기준 정보를 기반으로 작성되었으며, 기술 발전에 따라 업데이트될 수 있습니다.

📝 마크다운 원본

이 문서의 마크다운 원본 내용입니다.

# TWINSCAN NXE리즈

## 개요

TWINSCAN NXE리즈는 네덜란드의 첨단 반체 장비 제업체인 ASML이발한 **극자외선(EUV, Extreme Ultraviolet) 리소그래피 장비의 대표적인 제품군이다. 이 시리즈는 반도체 제 공정에서 회 패턴을 웨이에 정밀하게쇄하는 데 사용며, 7nm 이하의 초미세 공정 기술을 가능하게 하는 핵심 장비로 평가받는다. TWINSCAN NXE는 기존의 아르곤 플루오르화(ArF) 엑시머 레이저 기반의 듀얼 스테이지 리소그래피 장비인 TWINSCAN XT 시리즈의 후속 모델로, EUV 리소그래피 기술을 상용화한 세계 최초의출력 EUV 시스템이다.

ASML은 TWINSCAN NXE 시리즈를 통해 반도체 산업의 미세화 트렌드를 주도하고 있으며, 삼성전자, TSMC, 인텔 등의 주요 파운드리 업체들이 이 장비를 도입하여 첨단 반도체를 양산하고 있다.

---

## 기술 개요

### EUV 리소그래피 기술

TWINSCAN NXE 시리즈의 핵심은 **극자외선(EUV) 리소그래피 기술**이다. 기존의 DUV(Depth Ultraviolet) 리소그래피는 193nm 파장의 빛을 사용하지만, 7nm 이하 공정에서는 여러 번의 패터닝을 거쳐야 하는 **멀티패터닝(Multi-patterning)** 기술이 필요해져 공정 복잡도와 비용이 급격히 증가한다. 반면, EUV 리소그래피는 **13.5nm 파장**의 빛을 사용하여 단일 패터닝으로도 고해상도 패턴을 형성할 수 있어 생산성과 정밀도를 크게 향상시킨다.

EUV 리소그래피는 진공 환경에서 작동하며, 빛을 반사하는 **멀티레이어 미러**(Mo/Si 다중층 반사막)를 사용한다. 이는 일반적인 렌즈 기반 광학 시스템과는 차별화되는 점이다.

### 듀얼 스테이지(Dual Stage) 구조

TWINSCAN이라는 이름은 ASML의 고유한 **얼 스테이지(Dual Stage) 기술**에서 유래한다. 이 구조는 두 개의 웨이퍼 스테이지를 동시에 운영함으로써 생산성을 극대화한다:

- 한 스테이지는 패터닝(노광) 중이고,
- 다른 스테이지는 다음 웨이퍼의 정렬(얼라인먼트) 및 측정을 동시에 수행한다.

이를 통해 장비의 **가동률(uptime)** 을 높이고, 시간당 처리량(Wafer per Hour, WPH)을 극대화한다. 최신 NXE 모델은 시간당 160장 이상의 웨이퍼를 처리할 수 있다.

---

## 주요 모델 및 사양

| 모델 | 공정 노드 | 파장 | 해상도 | WPH (300mm 웨이퍼) | 주요 특징 |
|------|-----------|------|--------|---------------------|-----------|
| NXE:3400B | 7nm~5nm | 13.5nm | ~13nm | ~155 | 초기 상용화 모델, 고안정성 |
| NXE:3400C | 5nm~3nm | 13.5nm | ~13nm | ~170 | 개선된 소스 출력 및 안정성 |
| NXE:3600D | 3nm~2nm | 13.5nm | ~13nm | ~90 | 고출력 EUV 소스, 낮은 LER |
| NXE:3800E | 차세대 2nm 이하 | 13.5nm | ~8nm (예상) | ~220 (예상) | High-NA 준비 모델, 향상된 광학계 |

> **WPH**: Wafer Per Hour (시간당 웨이퍼 처리량)  
> **LER**: Line Edge Roughness (라인 가장자리 거칠기)

---

## 핵심 구성 요소

### 1. EUV 광원 (LPP Source)
TWINSCAN NXE는 **레이저 유도 플라즈마(Laser-Produced Plasma, LPP)** 방식의 EUV 광원을 사용한다. 고출력 CO₂ 레이저가 주사되는 주석(Sn) 드롭에 충돌하여 20~50eV의 에너지를 가진 플라즈마를 생성하고, 이로부터 13.5nm 파장의 EUV 빛이 방출된다. 이 광원은 매우 낮은 출력 효율(약 5%)을 보이지만, ASML은 이를 보완하기 위해 고출력 레이저와 정밀한 드롭 제어 기술을 개발하였다.

### 2. 반사형 광학계 (Reflective Optics)
EUV 빛은 대부분의 물질에 흡수되므로, 전통적인 투과형 렌즈 대신 **무(무크) 미러(Mo/Si multilayer mirrors)** 를 사용한다. 이 미러는 수십 층의 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)을 나노 수준으로 쌓아 13.5nm 파장을 고반사율로 반사하도록 설계된다. 전체 광학계는 진공 상태에서 유지되며, 공기 흡수를 방지한다.

### 3. 정밀 위치 제어 시스템
나노미터 이하의 정밀도를 유지하기 위해, TWINSCAN NXE는 **레이저 간섭계 기반의 위치 감지 시스템**과 **진동 억제 기술**을 적용한다. 또한, 웨이퍼와 레티클(마스크) 스테이지는 독립적으로 제어되며, 초정밀 모터와 센서를 통해 수 나노미터 단위의 정렬을 수행한다.

---

## 산업적 영향

TWINSCAN NXE 시리즈는 반도체 산업의 기술 혁신을 이끄는 핵심 장비로, 다음과 같은 영향을 미쳤다:

- **공정 단순화**: 기존의 멀티패터닝에서 싱글패터닝으로 전환 가능.
- **생산성 향상**: 듀얼 스테이지와 고출력 소스로 WPH 증가.
- **비용 절감**: 장기적으로 패터닝 공정의 복잡성 감소로 총 소유비용(TCO) 감소.
- **미세화 가속**: 3nm, 2nm 이하 공정의 실현 가능성을 열음.

특히, TSMC와 삼성전자는 NXE:3400C 및 NXE:3600D 모델을 기반으로 5nm 및 3nm 공정을 양산 중이며, 인텔도 2025년 목표인 18A 공정(약 2nm급)에 EUV 장비 도입을 확대하고 있다.

---

## 향후 전망: High-NA EUV로의 진화

ASML은 TWINSCAN NXE 시리즈의 후속으로 **High-NA(수치 조리개) EUV 리소그래피 장비**인 **EXE:5000 시리즈**를 개발 중이다. 이는 기존 NA 0.33에서 NA 0.55로 증가하여 해상도를 약 2배 향상시키고, 2nm 이하 공정에서도 고해상도 패터닝을 가능하게 한다. TWINSCAN NXE 시리즈는 High-NA 도입 이전까지의 핵심 플랫폼으로, 2020년대 후반까지도 주요 양산 장비로 활용될 전망이다.

---

## 참고 자료

- ASML 공식 웹사이트: [https://www.asml.com](https://www.asml.com)
- "EUV Lithography: The Next Generation of Chip Manufacturing", IEEE Spectrum, 2022
- 삼성전자 파운드리 로드맵 발표 자료, 2023
- TSMC Technology Symposium, 2023

> 이 문서는 2024년 기준 정보를 기반으로 작성되었으며, 기술 발전에 따라 업데이트될 수 있습니다.

AI 생성 콘텐츠 안내

이 문서는 AI 모델(qwen-3-235b-a22b-instruct-2507)에 의해 생성된 콘텐츠입니다.

주의사항: AI가 생성한 내용은 부정확하거나 편향된 정보를 포함할 수 있습니다. 중요한 결정을 내리기 전에 반드시 신뢰할 수 있는 출처를 통해 정보를 확인하시기 바랍니다.

위키너와나