오는 2025년께 반도체 노광장비 시장에서 EUV 비중이 60%를 넘어설 것이란 전망이 나왔다. 삼성전자, TSMC, 인텔 등 주요 반도체 기업들이 EUV 장비 도입에 나서면서 본격적인 'EUV 시대'가 열릴 것이란 관측이다.
또한 지금보다 더 미세한 공정을 위한 High-NA EUV 기술이 도입되는데 맞춰 레지스트, 펠리클 등 소재 개발이 뒤따를 것이란 전망도 나왔다. 아직은 태동기인 국내 EUV 관련 업계가 이런 분야에 투자한다면, 충분히 시장을 선점할 기회가 있다는 지적이다.
22일 서울 포스코타워 역삼 이벤트홀에서 열린 '2021 반도체 EUV 생태계 빅 트렌드 릴레이 컨퍼런스'에서 반도체 업계 전문가들은 이같은 전망을 내놨다. 이번 컨퍼런스는 한국반도체산업협회 주최, 전자부품 전문미디어 디일렉 주관으로 열렸다.
EUV는 최근 반도체 업계의 화두다. 반도체 회로 패턴을 그리는 노광공정에서 기존 불화아르곤(ArF) 대신 극자외선(EUV)를 활용해 더 미세하고 촘촘한 회로를 구현하는 게 특징이다. 삼성전자와 SK하이닉스, TSMC, 인텔 등 주요 기업들이 올해 EUV 공정 적용을 본격화하는 추세다. 관련 시장도 활성화되고 있다. 네덜란드 ASML이 EUV 공정용 장비를 독점하고 있는 가운데, 관련 소재·부품 분야에 뛰어드는 국내 소부장 기업들의 움직임도 활발하다.
이날 컨퍼런스에서는 전세계 유일의 EUV 노광장비 생산업체인 ASML, 올해 하반기 EUV 공정을 적용한 D램 양산에 돌입한 SK하이닉스가 EUV 기술 및 업계 현황에 대해 설명했다. 오로스테크놀로지, 에프에스티, 이솔, 에스앤에스텍, 머크, 에드워드코리아, 파크시스템스 등 국내외 주요 반도체 업체들도 각사의 기술현황을 소개했다.
안진호 한양대 교수(신소재공학부)는 'EUV 기술 생태계: 어디까지 왔나?'라는 주제의 강연을 통해 "이미 EUV 시대는 열렸고, 기술 진화가 계속되고 있다"며 "하지만 아직도 소재와 부품 성능은 개선할 점이 많다"고 지적했다.
안진호 교수는 "비메모리를 중심으로 도입되던 EUV가 최근에는 메모리 쪽에서도 수요가 급격히 늘어나고 있다"며 "EUV와 관련한 모든 소재, 부품, 장비는 여전히 100% 해외에 의존하고 있어 국내 소부장 업체의 육성이 반드시 필요한 상황"이라고 설명했다.
안 교수는 EUV공정의 다음 단계인 'High-NA EUV'에 대한 국내 기업들의 준비도 필요하다고 강조했다. High-NA EUV는 네덜란드 ASML이 개발 중인 장비로, 인텔이 2023년께 초미세공정에 도입하겠다고 발표한 공정 기술이다. 현재 ASML의 EUV장비는 0.33 NA 급인데, 약 3년 뒤부터 0.55 NA를 적용한 장비를 개발하겠다는 게 ASML의 계획이다. NA는 ‘뉴메리컬 어퍼처’의 약자로 우리말로는 '개구수', 즉 렌즈의 크기를 뜻한다. 쉽게 말해 렌즈 크기를 더 키워서 더 많은 빛을 모으고, 이를 통해 더 선명하고 더 미세한 회로를 구현할 수 있는 기술이다.
안 교수는 "ASML이 High-NA EUV 공정을 위해 아나모픽 기술을 활용하고 있다"며 "쉽게 말해 실제 (회로) 이미지의 가로, 세로를 압축해서 찍은 뒤, 이를 스크린에 보여줄 때는 원래 사이즈를 구현하는 방식이라고 보면 된다"고 설명했다. 이어 "High-NA EUV와 관련해 렌즈 크기, 즉 NA를 무한정 크게 만들 수도 없고, 입사광과 반사광의 간섭효과도 최소화해야 하는 등 여러 기술적인 문제들이 선결되어야 한다"며 "마스크와 펠리클 등 EUV 공정에 쓰이는 소재 개발도 병행돼야 한다"고 말했다.
안 교수는 이 과정에서 국내 소부장 기업들이 기회를 찾을 수 있다고 강조했다. 그는 "EUV 시대의 막이 올랐지만, 아직 소재 등에 있어서는 개선할 부분이 많다"며 "태동기에 들어선 우리나라 EUV 소재·부품·장비 업계도 인내심을 갖고, 기술개발과 투자를 하면 시장을 선점할 기회가 충분히 있다"고 말했다.
이어진 세션에서 이성우 ASML 이사는 수년 내 EUV의 보편화를 전망했다. 그는 "전세계 반도체 시장은 2025년까지 7.4% 성장하고 2020~2025년 로직 반도체는 10.9%, D램은 5.7%, 낸드는 6.3% 성장할 것"이라며 "5년 뒤에는 EUV 비중이 60%를 넘어설 것"이라고 관측했다.
이성우 이사는 ASML의 EUV 제품 로드맵도 소개했다. 현재 ASML의 EUV NA는 0.33이다. NA 0.33의 EUV 장비는 기존 NXE:3600D에서 2023년 NXE:3800E, 2025년 이후에는 NXE:4000F를 출시할 예정이다. 이미 출시된 NXE:3600D는 전작인 NXE:3400C보다 스루풋이 18% 이상 높다.
이성우 이사는 "ASML은 NA를 0.55까지 끌어올린 EUV 장비도 개발하고 있다"며 "NA 0.55의 EUV 장비인 EXE:5000은 2023년, EXE:5200은 2025년부터 사용될 전망"이라고 설명했다. 이어 "현재 NXE:3800E와 EXE:5000은 개발 단계, NXE:4000F와 EXE:5200은 현재 개발 개념만 보유하고 있다"고 덧붙였다.
한상준 오로스테크놀로지 부사장은 EUV 공정의 특징과 이에 따른 오버레이 장비 개발의 방향에 대해 설명했다. 오버레이는 반도체 기판의 층들이 수직으로 정렬된 정도를 뜻한다. 오버레이가 제대로 정렬되지 않으면 반도체 수율에 악영향을 미치게 된다.
한상준 부사장은 "향후 반도체 공정 기술은 ArF와 EUV를 혼용해서 사용하는 비중이 늘어나게 되며, 이에 따라 오버레이 계측의 중요성 역시 높아지게 될 것"이라며 "이에 오버레이 계측 장비도 새로운 램프 시스템을 도입하거나 파장을 EUV에 최적화하는 방안으로 나아가는 방안 등을 고려 중"이라고 말했다.
