Lam Research는 어떻게 반도체를 원자 단위로 깎아낼까?

유트 2026년 8월 28일 최종 수정 8월 25일 읽는 시간 약 19분

반도체 산업을 움직이는 글로벌 기업 ③

Lam Research 식각 기술과 3D NAND

핵심 키워드: Lam Research, 램리서치, 반도체 식각, Etch, Plasma Etching, 3D NAND, DRAM, GAA, 반도체 장비

들어가며 – 반도체는 쌓는 것만큼 잘 깎는 것이 중요하다

지난 2강에서는 Applied Materials를 중심으로 반도체 제조에서 재료를 쌓는 증착 기술이 얼마나 중요한지 살펴봤다.

하지만 반도체는 단순히 재료를 계속 쌓기만 해서 완성되지 않는다.

원하는 부분만 남기고 필요 없는 부분은 제거해야 한다.

그리고 그 제거 과정은 우리가 생각하는 것처럼 단순히 표면을 깎아내는 작업이 아니다.

오늘날 반도체 제조에서는 나노미터 수준의 정밀도로 특정 물질만 선택적으로 제거해야 한다. 어떤 부분은 그대로 유지하면서 바로 옆의 다른 재료만 제거해야 하고, 깊고 좁은 구조의 바닥까지 정확하게 식각해야 한다.

특히 AI 시대가 요구하는 고성능 메모리와 대용량 저장장치에서는 반도체 구조가 점점 더 3차원으로 발전하고 있다.

대표적인 사례가 바로 3D NAND다.

수백 개의 메모리층을 수직으로 쌓아 올린 뒤, 그 구조를 관통하는 깊고 좁은 홀을 만들어야 한다.

이 과정에서 핵심적인 역할을 하는 기술이 바로 식각(Etching)이다.

그리고 이 분야를 대표하는 글로벌 반도체 장비 기업 가운데 하나가 미국의 Lam Research다.

Lam Research는 반도체 제조장비 기업이지만, 특히 식각과 증착 기술, 그리고 복잡한 3차원 반도체 구조를 만드는 공정에서 강력한 기술력을 보유하고 있다.

이번 글에서는 Lam Research가 어떤 기업인지, 반도체 식각은 어떻게 이루어지는지, 그리고 3D NAND와 GAA 시대에 왜 식각 기술이 더욱 중요해지고 있는지 살펴보겠다.

1. Lam Research는 어떤 회사인가?

Lam Research는 미국의 대표적인 반도체 제조장비 기업이다.

회사의 이름은 일반 소비자에게는 다소 낯설 수 있다.

하지만 삼성전자, SK하이닉스, Micron, TSMC, Intel 등 글로벌 반도체 기업들이 첨단 반도체를 생산하기 위해서는 다양한 제조장비가 필요하다.

Lam Research는 이 가운데 특히 다음과 같은 분야에서 중요한 역할을 한다.

반도체 식각
박막 증착
웨이퍼 세정
3D NAND 제조
첨단 로직 반도체 공정
메모리 제조공정

쉽게 말하면 Lam Research는 반도체 제조과정에서 필요 없는 부분을 정밀하게 제거하고, 복잡한 구조를 실제로 만들어내는 장비를 공급하는 기업이다.

ASML이 빛으로 반도체 회로를 그리는 기업이라면, Lam Research는 그 패턴을 실제 입체적인 구조로 만들어가는 과정에서 중요한 역할을 한다.

2. 반도체 식각이란 무엇일까?

식각은 영어로 Etching이라고 한다.

반도체 제조에서는 웨이퍼 위에 여러 종류의 재료를 쌓은 뒤 원하는 회로 패턴을 형성한다.

예를 들어 다음과 같은 과정이 진행된다.

웨이퍼 위에 박막 증착
↓
포토레지스트 도포
↓
ASML 등의 노광장비로 패턴 형성
↓
필요한 부분만 선택적으로 식각
↓
실제 반도체 구조 형성

즉, 노광장비가 반도체의 설계도를 빛으로 표현한다면 식각장비는 그 설계도를 실제 구조로 만들어주는 역할을 한다.

식각에는 크게 두 가지 방식이 있다.

습식 식각

화학용액을 이용해 특정 물질을 제거하는 방식이다.

건식 식각

플라즈마와 반응성 가스를 이용해 특정 부분을 제거하는 방식이다.

오늘날의 첨단 반도체에서는 특히 플라즈마 기반의 건식 식각이 매우 중요하다.

왜냐하면 반도체 구조가 점점 더 작고 복잡해지고 있기 때문이다.

3. 플라즈마 식각 – 보이지 않는 이온으로 반도체를 깎는다

플라즈마 식각은 반도체 제조에서 매우 중요한 기술이다.

플라즈마는 기체에 에너지를 가해 전자와 이온이 분리된 상태를 말한다.

식각장비 내부에 특정 가스를 넣고 에너지를 공급하면 플라즈마가 형성된다.

이 과정에서 생성된 이온과 반응성 물질을 이용해 웨이퍼 위의 특정 재료를 제거할 수 있다.

간단하게 설명하면 다음과 같다.

가스를 장비 내부에 공급한다
↓
전기 에너지를 이용해 플라즈마를 만든다
↓
이온과 반응성 물질이 웨이퍼 표면과 반응한다
↓
원하는 부분의 재료만 제거한다

하지만 실제 공정은 훨씬 더 복잡하다.

반도체 식각에서는 단순히 “깎아내는 속도”만 중요한 것이 아니다.

다음과 같은 요소를 동시에 제어해야 한다.

얼마나 정확하게 깎을 것인가
얼마나 깊게 식각할 것인가
옆 방향으로 얼마나 퍼지지 않게 할 것인가
특정 재료만 선택적으로 제거할 수 있는가
웨이퍼 전체에서 동일한 결과를 만들 수 있는가

이 모든 조건을 만족해야 고성능 반도체를 안정적으로 생산할 수 있다.

4. 식각 기술의 핵심 ① 선택비

반도체에는 여러 종류의 재료가 사용된다.

예를 들어 실리콘, 산화막, 질화막, 금속 등이 하나의 구조 안에 함께 존재할 수 있다.

식각 과정에서는 특정 재료만 제거해야 하는 경우가 많다.

예를 들어 산화막은 제거하면서 바로 아래의 다른 재료는 최대한 유지해야 할 수 있다.

이때 중요한 개념이 바로 선택비(Selectivity)다.

좋은 식각기술은 원하는 재료는 빠르게 제거하면서 다른 재료에는 최대한 영향을 주지 않아야 한다.

예를 들어,

A 재료는 빠르게 제거
B 재료는 최대한 보호

이런 능력이 중요하다.

반도체 구조가 미세해질수록 아주 작은 오차도 트랜지스터의 성능과 수율에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

5. 식각 기술의 핵심 ② 이방성 식각

또 하나 중요한 개념은 이방성 식각(Anisotropic Etching)이다.

반도체 제조에서는 원하는 구조를 아래 방향으로 정확하게 깎아야 하는 경우가 많다.

만약 식각 과정에서 옆 방향까지 함께 깎이면 구조의 모양이 무너질 수 있다.

예를 들어 좁은 기둥이나 깊은 홀을 만들고 싶다고 가정해보자.

식각이 아래쪽으로만 정확하게 진행되면 수직에 가까운 구조를 만들 수 있다.

하지만 옆으로도 함께 진행된다면 벽면이 무너지고 원하는 구조를 만들기 어려워진다.

따라서 첨단 식각기술에서는 다음과 같은 능력이 중요하다.

얼마나 깊게 깎을 수 있는가?
얼마나 수직으로 깎을 수 있는가?
얼마나 정확한 모양을 유지할 수 있는가?

이것이 Lam Research 같은 식각장비 기업의 핵심 기술력 가운데 하나다.

6. 3D NAND – Lam Research가 중요한 이유

Lam Research를 이해하기 위해서는 3D NAND를 이해할 필요가 있다.

과거 NAND Flash 메모리는 주로 평면 구조에 가까웠다.

하지만 스마트폰, 데이터센터, 클라우드 서비스가 발전하면서 더 많은 데이터를 저장해야 하는 시대가 되었다.

단순히 메모리 셀을 옆으로 계속 늘리는 방식에는 한계가 있다.

그래서 등장한 것이 3D NAND다.

3D NAND는 메모리 셀을 수직 방향으로 쌓아 올리는 구조다.

쉽게 말하면 단층 건물을 계속 옆으로 확장하는 대신 수백 층짜리 초고층 건물을 만드는 것과 비슷하다.

하지만 여기에는 어려운 문제가 있다.

수백 개의 층을 쌓은 뒤 그 구조를 위에서 아래까지 관통하는 깊고 좁은 홀을 만들어야 한다.

이것이 바로 고종횡비 식각(High Aspect Ratio Etching)이다.

7. 고종횡비 식각이란 무엇인가?

종횡비(Aspect Ratio)는 구조의 깊이와 폭의 비율을 의미한다.

예를 들어 폭이 매우 좁지만 깊이가 매우 깊은 구조라면 종횡비가 높다.

3D NAND에서는 메모리층을 수직으로 많이 쌓을수록 더 깊은 구조를 식각해야 한다.

문제는 깊이가 깊어질수록 식각이 어려워진다는 점이다.

위쪽에서는 비교적 쉽게 식각이 진행될 수 있지만 아래쪽까지 동일한 방식으로 정확하게 깎는 것은 훨씬 어렵다.

식각 과정에서는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

깊은 곳까지 반응성 물질이 제대로 도달하지 못함
식각 속도가 깊이에 따라 달라짐
벽면이 손상될 가능성
구조의 모양이 변형되는 문제
웨이퍼 전체의 균일도 저하

따라서 3D NAND의 층수가 높아질수록 식각장비의 기술력은 더욱 중요해진다.

이 때문에 Lam Research는 3D NAND 제조기술의 발전과 함께 중요한 위치를 차지하고 있다.

8. 3D NAND가 200단, 300단으로 갈수록 어려워지는 이유

3D NAND는 단순히 메모리층을 하나씩 더 쌓는 문제가 아니다.

층수가 증가할수록 제조공정 전체가 더 어려워진다.

예를 들어 100층 구조보다 300층 구조는 더 깊은 식각을 요구한다.

깊은 구조의 아래쪽까지 동일한 품질을 유지해야 하기 때문이다.

이를 건물로 비유하면 이해하기 쉽다.

10층 건물에 구멍을 하나 뚫는 것과 300층 건물을 위에서 아래까지 정확하게 관통하는 구멍을 만드는 것은 완전히 다른 문제다.

반도체에서는 그 구조가 나노미터 단위이기 때문에 난이도는 훨씬 높다.

Lam Research의 식각 기술이 중요한 이유는 바로 이러한 고종횡비 구조를 안정적으로 제조하는 데 있다.

9. Lam Research의 핵심 경쟁력 – 깊고 좁은 구조를 정밀하게 제어

Lam Research의 기술 경쟁력은 단순히 “더 빨리 식각한다”는 데 있지 않다.

더 중요한 것은 복잡한 반도체 구조를 얼마나 정밀하게 제어할 수 있는가다.

특히 다음과 같은 분야가 중요하다.

고종횡비 식각

좁고 깊은 구조를 정확하게 식각해야 한다.

선택비

특정 재료만 제거하고 다른 재료는 보호해야 한다.

균일성

웨이퍼 전체에서 동일한 공정 결과를 만들어야 한다.

생산성

정밀한 공정뿐 아니라 대량생산에 필요한 처리 능력도 중요하다.

결함 관리

식각 과정에서 발생하는 손상과 오염을 최소화해야 한다.

결국 반도체 식각은 단순한 기계 가공이 아니다.

플라즈마 물리학, 화학반응, 재료공학, 정밀기계, 소프트웨어 제어가 동시에 결합된 기술이다.

10. GAA 트랜지스터 시대에도 식각은 중요하다

식각기술은 메모리 반도체에만 중요한 것이 아니다.

최첨단 로직 반도체에서도 매우 중요하다.

과거의 평면형 트랜지스터는 FinFET으로 발전했고, 최근에는 GAA 구조가 등장하고 있다.

GAA는 채널을 보다 효과적으로 제어하기 위해 게이트가 채널 주변을 감싸는 구조다.

하지만 구조가 복잡해질수록 제조공정 역시 복잡해진다.

나노미터 크기의 여러 층을 정확하게 형성하고, 특정 부분만 선택적으로 제거해야 한다.

이 과정에서 식각의 정확도가 매우 중요하다.

특히 반도체가 작아질수록 아주 작은 식각 오차도 전체 트랜지스터 성능에 영향을 줄 수 있다.

따라서 GAA 시대에는 단순히 ASML의 노광기술만 중요한 것이 아니다.

노광 이후 실제 구조를 만들어내는 증착과 식각 기술도 함께 발전해야 한다.

11. Applied Materials와 Lam Research는 무엇이 다를까?

Applied Materials와 Lam Research는 모두 반도체 제조장비 기업이다.

두 회사 모두 증착과 식각 등 여러 공정 분야에서 활동한다.

하지만 기업을 이해할 때는 각각 어떤 기술 분야에서 강점을 가지고 있는지 살펴보는 것이 중요하다.

기업	주요 기술 분야
ASML	노광, EUV
Applied Materials	증착, 재료공학, CMP, 공정 통합
Lam Research	식각, 증착, 세정
KLA	검사, 계측, 수율 관리

Applied Materials가 반도체 제조의 다양한 재료공학과 공정 통합에 강점을 가진 기업이라면, Lam Research는 특히 식각과 복잡한 3차원 구조를 형성하는 기술에서 중요한 위치를 차지하고 있다.

두 기업은 경쟁하는 영역도 있지만 동시에 첨단 반도체 제조 생태계에서 서로 다른 역할을 수행한다.

12. AI 시대에 식각기술이 더욱 중요해지는 이유

AI 산업이 성장하면서 많은 사람들이 GPU에 주목하고 있다.

하지만 AI 시스템의 발전은 GPU 하나만으로 이루어지지 않는다.

AI 데이터센터에는 GPU, CPU, HBM, NAND, 네트워크 칩, 전력반도체 등 수많은 반도체가 필요하다.

이 가운데 특히 메모리의 중요성이 계속 커지고 있다.

AI 모델이 커질수록 더 많은 데이터를 저장하고 빠르게 처리해야 하기 때문이다.

NAND 역시 데이터센터에서 중요한 저장장치 역할을 한다.

그리고 NAND의 저장 용량을 높이기 위해서는 3D 구조의 발전이 중요하다.

즉,

AI 데이터 증가
↓
더 많은 저장공간 필요
↓
고용량 NAND 발전
↓
더 높은 3D 적층
↓
더 어려운 고종횡비 식각

이라는 연결 구조를 생각해볼 수 있다.

따라서 Lam Research는 AI GPU를 직접 만드는 기업은 아니지만 AI 시대에 필요한 반도체 인프라를 제조하는 핵심 장비 기업 가운데 하나라고 볼 수 있다.

13. 앞으로의 반도체 경쟁은 2D에서 3D로 이동하고 있다

반도체 산업은 오랫동안 더 작은 선폭을 만드는 경쟁을 해왔다.

하지만 이제는 단순히 옆으로 작아지는 것만으로 성능을 높이는 데 한계가 나타나고 있다.

그래서 산업은 점점 3차원 구조로 이동하고 있다.

대표적인 사례가 다음과 같다.

3D NAND
GAA 트랜지스터
HBM
3D 패키징
칩렛
이종집적

이러한 기술에는 공통점이 있다.

바로 구조가 훨씬 더 복잡해진다는 것이다.

그리고 구조가 복잡해질수록 어떻게 깎고, 어떻게 쌓고, 어떻게 연결할 것인가가 중요해진다.

Lam Research의 기술이 앞으로도 중요한 이유가 바로 여기에 있다.

14. Lam Research의 진짜 기술 장벽은 장비 하나가 아니다

반도체 장비 산업은 매우 높은 진입장벽을 가진 산업이다.

새로운 식각장비를 개발했다고 해서 곧바로 삼성전자나 TSMC의 생산라인에 공급할 수 있는 것은 아니다.

고객사의 실제 공정에 적용되기 위해서는 다음과 같은 조건을 충족해야 한다.

매우 높은 공정 정확도
높은 장비 가동률
낮은 결함률
안정적인 반복 생산
웨이퍼 전체의 균일성
기존 공정과의 호환성
유지보수와 서비스 능력

즉, Lam Research의 경쟁력은 하나의 식각기술이나 특허 하나만으로 만들어진 것이 아니다.

오랜 시간 동안 축적된 다음과 같은 기술과 경험이 결합되어 있다.

플라즈마 기술 + 재료공학 + 화학 + 장비 설계 + 공정 소프트웨어 + 고객사의 양산 경험

이러한 복합적인 기술 축적이 반도체 장비 기업의 진짜 진입장벽이라고 할 수 있다.

15. 반도체를 더 작게 만드는 것보다 더 깊게 만드는 것이 중요

과거에는 반도체 경쟁을 이야기할 때 흔히 10nm, 7nm, 5nm, 3nm 같은 숫자에 집중했다.

하지만 앞으로는 다른 숫자도 중요해질 수 있다.

예를 들어,

NAND는 몇 단까지 쌓을 수 있는가?
얼마나 깊은 구조를 만들 수 있는가?
얼마나 높은 종횡비를 구현할 수 있는가?
얼마나 균일하게 식각할 수 있는가?

이러한 질문은 단순한 미세화 경쟁과는 조금 다르다.

반도체의 미래는 더 작게 만드는 것과 동시에 더 높게 쌓고 더 깊게 가공하는 것의 경쟁이 될 가능성이 높다.

그리고 그 중심에 식각 기술이 있다.

마무리 – 반도체 산업에서 ‘잘 깎는 기술’은 보이지 않는 핵심 경쟁력이다

우리는 보통 반도체의 성능을 이야기할 때 CPU, GPU, 메모리 용량 같은 결과물에 집중한다.

하지만 그 칩 하나를 실제로 만들기 위해서는 수백 번에 가까운 복잡한 제조공정이 필요하다.

그 과정에서 노광장비가 회로 패턴을 만들고, 증착장비가 새로운 재료를 쌓고, 식각장비가 원하는 구조를 만들어낸다.

Lam Research는 바로 이 가운데 반도체를 정밀하게 가공하는 핵심 기술을 담당하는 기업이다.

특히 반도체 산업이 2D에서 3D로 이동할수록 식각의 중요성은 더욱 커질 수 있다.

3D NAND는 더 높은 적층 구조를 요구하고, GAA 트랜지스터는 더욱 복잡한 나노미터 구조를 요구한다.

AI 시대에는 데이터센터와 저장장치의 중요성이 계속 증가하고 있으며, 이를 뒷받침하기 위한 메모리 기술 역시 발전해야 한다.

결국 AI 시대의 반도체 경쟁은 단순히 누가 더 강력한 GPU를 만드는가의 경쟁만은 아니다.

그 GPU와 메모리를 실제로 제조할 수 있도록 누가 더 정밀한 반도체 공정장비를 제공하는가.

그 경쟁에서 Lam Research는 중요한 역할을 담당하고 있다.

반도체를 만드는 기술은 결국 빛으로 그리고, 재료를 쌓고, 필요한 부분을 정확하게 제거하는 기술의 결합이다.

ASML이 빛으로 회로를 그리고, Applied Materials가 재료를 쌓는다면, Lam Research는 그 복잡한 구조를 정밀하게 깎아내며 반도체 산업의 다음 세대를 만들어가고 있다.

핵심 정리

Lam Research는 미국의 대표적인 반도체 제조장비 기업이다.
핵심 기술 분야는 식각, 증착, 세정 등이다.
식각은 반도체에서 필요한 부분만 남기고 불필요한 재료를 제거하는 핵심 공정이다.
첨단 반도체에서는 플라즈마 기반 건식 식각이 중요하다.
식각 기술에서는 선택비, 정밀도, 이방성, 균일성이 핵심 경쟁력이다.
3D NAND는 수백 개의 메모리층을 쌓기 때문에 깊고 좁은 구조를 만드는 고종횡비 식각 기술이 중요하다.
GAA와 같은 차세대 트랜지스터 구조에서도 정밀한 식각 기술이 필요하다.
AI 시대에는 GPU뿐 아니라 메모리와 데이터 저장장치의 중요성이 커지고 있어 반도체 제조장비의 역할도 중요해지고 있다.

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