삼성전자와 SK하이닉스 등 반도체 소자기업들이 극자외선(EUV) 장비 도입을 늘리면서 고순도 탄산가스(CO2) 사용량이 증가할 것이라는 전망이 나왔다. 고순도 탄산가스는 EUV 공정에서 광원을 만드는 필요한 핵심 소재다.
6일 업계에 따르면 노광 공정용 고순도 탄산가스 수요가 증가하고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 기업의 10nm급 5세대(1b) D램 양산 영향이다. 삼성전자와 SK하이닉스의 주력 D램인 1a,1b 제품의 경우 EUV 레이어가 4~5개가량이다. EUV가 첫 도입된 1z D램은 EUV 레이어가 1개였다.
삼성전자는 지난 1월 진행한 2023년 4분기 실적 컨퍼런스콜에서 "더블데이터레이트(DDR)5는 1a 전환 가속화에 힘입어 전체 서버 D램 내 비중이 과반을 초과하며, 전체 D램 비트그로스 성장 견인했다"고 언급한 바 있다. SK하이닉스도 2023년 4분기 실적 컨퍼런스콜에서 "우시(팹)는 궁극적으로 1a (D램) 전환을 통해 DDR5나 저전력(LP)DDR5 등의 제품 양산이 가능하도록 해서 활용 기간을 최대한 연장하는 방향으로 생각하고 있다"고 설명했다. EUV 공정 사용이 더 늘어난다는 이야기다.
EUV 광원을 만드는 과정은 다음과 같다. 진공상태에서 EUV 광원을 통해 레이저를 증폭시켜 주석(Sn)에 빛을 조사한다. 빛을 조사하면 주석이 기체로 기화하는데 이때 짧은 파장의 EUV 빛이 생성된다. 여기에 고순도 탄산가스를 공급한 뒤 증폭기를 거쳐 일종의 플라즈마를 발생시킨다. 탄산가스 레이저 생성에는 트럼프(TRUMPF)사의 탄산가스 레이저 설비를 활용한다.
업계 관계자는 "삼성전자 기준으로 메모리 양산에 EUV 공정 사용이 크게 증가한 것으로 알고 있다"고 전했다.
이에 따라 삼성전자와 SK하이닉스도 EUV 장비 도입을 늘리고 있다. SK하이닉스는 올해 5대 이상의 EUV 장비를 도입 예정인 것으로 알려졌다. 삼성전자는 현재 40개가량의 EUV 장비를 운용 중이다. 고순도 탄산가스는 EUV 광원 생성에 쓰인다. EUV 공정이 늘어나면 사용량이 함께 증가하는 구조다.
탄산가스는 석유화학 공정에서 발생하는 이산화탄소가 포함된 부생가스를 정제해 만든다. 탄산가스는 반도체 노광 공정 외에도, 반도체 세정 공정, 드라이아이스, 식품용 액화탄산, 아크 용접 등에 사용된다.
다만, 아직까지 고순도 탄산가스 공급은 안정적인 상황이다. 가스 업계 관계자는 "반도체 업황 악화와 계절적 영향 등으로 탄산가스 가격은 안정화돼 있는 상황"이라며 "향후 팹 가동률이 오르거나 계절적 영향 등으로 가격 변동이 일어날 수도 있다"고 전했다.
디일렉=노태민 기자 [email protected]
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