<자막원문>

한: 안녕하십니까. 디일렉 한주엽입니다. 오늘 이수환 차장 모시고 반도체 극자외선(EUV) 펠리클(Pellicle) 얘기를 해보도록 하겠습니다. 안녕하십니까.

이: 안녕하세요. 이수환입니다.

한: 제가 오늘 마스크를 쓰고 나왔습니다. 코로나 시대에 마스크를 쓰는 이유는 명확하죠.

이: 그렇죠. 비말이 튀지 않기 위해서.

한: 침이 튀는 걸 방지하는 용도이고. 제가 침이 튀고 나면 1000~1500원짜리 마스크는 갖다 버리면 되지만. 제가 만약 코로나19에 걸리고 나서 이차장님한테 침이 튀면 엄청난 손실 아닙니까?

이: 손실이죠. 제가 n차 감염까지 시킬 수 있으니까요.

한: 그래서 보호 마스크를 끼는 건데. 제가 마스크를 끼고 나온 이유는 ‘펠리클(Pellicle)’ 얘기를 해보려고 합니다. 펠리클(Pellicle) 반도체 노광공정에서는 기존에는 필수적으로 써왔던 부품, 소모성 부품인데. 어떤 역할을 합니까?

이: 마스크라는 건 회로가 그려져 있고 그 회로에 빛을 쏴서 반도체를 만들어 주는데. 결국에는 오리지널 회로가 그려져 있기 때문에 비싸거든요. 보호를 해줘야 하는 역할을 펠리클이 하는 거죠.

한: 그러니까 말하자면 제가 어젯밤에 먹고 난 과자를 내일도 먹으려면 과자 위에 먼지가 없게 하려면 비닐봉지를 씌워두는데.

이: 그런 역할인 거죠.

한: 굉장히 지금 ArF(불화아르곤)이나 그전에 KrF(불화크립톤) 이전 세대, 전전 세대 노광장비에서는 펠리클이 계속 쓰였는데. EUV 장비에서도 펠리클이 필요는 하죠?

이: 필요합니다. 궁극적으로는 안 쓰는 게 목표이지만 현재 기술 수준에서는 써줘야 됩니다.

한: 그게 파티클 제어를 하는 것이 쉽지 않기 때문에 아예 안 쓴다는 것은 공정 환경의 전반적인 개선을 해야 되는 것이고 당분간은 써야 되겠지만. 지금은 펠리클을 안 쓰고 EUV 공정을 하고 있어요.

이: EUV가 빛 자체에 대한 특성도 다루기가 까다롭고.

한: 굉장히 파장이 짧아서 회절이 적어서 빛으로 미세한 회로도 그릴 수 있는 게 EUV인데. EUV의 특성상 모든 물질에 다 흡수되는, 심지어는 공기에도 흡수가 됩니다.

이: 그러니까요.

한: 저희가 예전에 한양대학교 안진호 교수님 모시고 EUV에 대해서 한번 제대로 한 시간 가까이 촬영한 인터뷰 영상이 있는데 그 영상을 보시면 펠리클 그리고 EUV 공정 환경에 대해서 조금 더 자세하게 알아보실 수 있을 겁니다. 오늘 저희가 얘기할 것은 펠리클과 관련된 영역만 놓고 국내 업체들 그리고 국외 업체들의 경쟁 상황 그리고 개발 상황 등을 얘기하려고 합니다. 얘기가 자꾸 세는데. 공기 중에도 흡수되고 모든 물질에 흡수되다 보니까. 예전에는 빛을 위에서 쏴서 렌즈.

이: 렌즈. DI(Deionized)워터를 쓰는 이머전. 물이죠. 거기에다가 아니면 일반 물리적인 렌즈가 있을 수도 있고.

한: 대구경 렌즈를 거쳐서 펠리클이 덮혀 있는 마스크 밑으로 빛을 쏴서 회로 패턴을 형성했었는데. EUV가 흡수가 많이 되다 보니까 그 렌즈를 못 쓰게 돼서 지금은 반사 형식으로 미러로 해야 되는 건데. 마스크 위에 펠리클이 있으면 빛이 왔다가 다시 또 나가야 되기 때문에. 펠리클에 흡수가 많이 될 수밖에 없다. 그래서 지금 투과도를 굉장히 높이려는데. 아예 투명하면 모르겠지만 아예 투명하지는 않지 않습니까?

이: 그냥 심플하게 우리가 그냥 태양 빛에, 유리만 있어도 뭔가 막는 거거든요. 빛도 에너지니까. 당연히 EUV도 에너지이고 뭔가 에너지가 100이 들어오면 그 100을 순전히 회로를 그리는 데 써야 되는데. 반사하는 과정에서 로스 파워가 생기고.

한: 그것도 한 번이 아니고 다시 들어왔다가 빠져나가야 되니까.

이: 거기에 장애물이 있으니까 또 로스 파워가 생기니까 가급적이면 투과율이 높아야 그 로스 파워를 줄일 수 있겠죠.

한: 작년까지만 해도 그 투과율이 83%.

이: 83%였습니다.

한: 삼성전자나 TSMC처럼 지금 로직에는 EUV 공정을 쓰고 있지 않습니까? 요구하는 투과율이 90% 이상이라는 말이. 훨씬 더 이상이어야 한다고 하는데. 그 투과율을 만들기 쉽지 않은.

이: 어렵죠.

한: 그래서 지금 사실 펠리클없이 공정을 하고 있거든요.

이: 굉장히 어떤 의미로 외줄 타기 하고 있는 상황인 거죠.

한: 말하자면 코로나 시대에 엘리베이터를 탈 때 마스크를 안 끼고 탄다. 왜냐하면 지금 마스크 가격이 꽤 비싸잖아요?

이: 예전에 비해서 코로나19 이전보다 많이 비싸지긴 했죠.

한: 아니 얼굴에 쓰는 마스크 말고 반도체 마스크를 얘기하는 건데.

이: 마스크 가격을 외부로 파는 리셀러 제품은 아니니까 단정돼서 말하기는 어렵지만, 삼성전자 마스크를 만드는 펠로우한테 얘기를 들어보니 2017년 기준으로 서울 아파트 한 챗값이라고 그랬습니다. 요즘 아파트값이 많이 오르긴 했지만.

한: 지금은 한 50% 혹은 30% 정도 하겠네요.

이: 당시 다들 유추한 가격은 5억원 정도로 봤습니다. 마스크 한 장당.

한: 가격이 엄청 비싸다. 그래서 지금 EUV용 펠리클 가격도 2000만원에서 3000만원 정도 한다는데. 그것도 팔랑거리는 그 마스크를 덮는, 쉽게 얘기하면 필름 같은 게 2000만원~3000만원이라고 하면 “엄청 비싸다”라고 얘기할 수 있지만, 그 마스크 위에 먼지가 묻어서. 물론 먼지가 묻고 나면 한 번 세정을 한다고 해야 됩니까? 리페어하는 공정도 있다고는 하는데 그것도 여러 번 하다 보면 어쨌든 폐기를 해야 되는 거거든요. 5억원짜리를 먼지가 묻어서 버릴 것이냐 2000만원~3000만원짜리 펠리클을 써서.

이: 보험이죠.

ㅗ: 보호를 할 것이냐에 대한 문제인데. 어쨌든 지금은 펠리클없이 쓰고 있다. 얼마 전에 저희가 취재한 내용인데요. 10월 19일에 국제반도체장비재료협회(SEMI) 세미콘코리아를 주최한 주최 측이죠. 주최 측에서 전자재료 컨퍼런스 ‘SMC Korea 2020’을 했는데 여기에 에프에스티의 관계자분께서 나오셔가지고 중요한 발표를 했죠. 어떤 내용인지 말씀을 해주세요.

이: 펠리클을 일단 ASML이 만들어서 지금 공급을 하고 있는 상황인데.

한: 직접 공급은 아니지 않습니까?

이: 미쓰이화학을 통해서 하죠. 일본의 미쓰이화학을 통해서 하는데. 일단 초기 1세대는 83%의 투과율을 ASML은 가지고 있다고 합니다. 그거를 연말에 90%까지 높인 제품을 공급한다고 하는데.

한: 90%까지. 그거는 출처가 어디서 나온 얘기예요?

이: 네덜란드 현지 언론과 ASML이 인터뷰하면서 나왔던 내용이었구요.

한: 인터뷰에서 나왔으면 공식적인 발표라고 볼 수 있겠네요.

이: 네덜란드도 네덜란드어가 있기 때문에 외신이라고 말하기에는, 흔히 말하는 영미권은 아니어서 사람들이 놓칠 수 있었는데. 제가 네덜란드 언론에 확인을 해보니까 그런 내용이 있더라구요.

한: 연말에 90%까지 높인 제품이 나온다. 에스에스티도 지금 투과율 90%.

이: 90%죠. 굉장히 어떤 의미로 보면 원조 맛집에 근접하는 스케줄로 많이 따라잡은 겁니다.

한: 재료가 좀 다를 것 같은데. 재료 얘기는 뒤에서 하기로 하고. 에스앤에스텍이라는 또 삼성전자에서 투자한 회사가 있죠. 거기도 오래전부터 EUV용 펠리클을 개발해왔었는데. 여기는 진척상황은 어떻게 되고 있습니까?

이: 1세대 실리콘 기반 펠리클을 출시한 이후에 내년 1분기 양산 공정에 적용할 계획이라고 합니다.

한: 거기는 구체적으로 투과율이나 이런 걸 얘기 안 했죠?

이: 얘기는 안 했죠.

한: 얘기는 안 했지만 양산 공정에 적용할 것이라고 하면 고객사의 요구사항이 90% 이상이니까.

이: 근접하는 수준.

한: 근접하거나 넘었거나 어쨌든 양산라인에 적용하는 것이 목표라고 하면 거기도 숫자는 90% 정도가 될 것인데. 될 거라고 봐야 될 것 같은데. 어쨌든 공식적으로 얘기는 안 했다. 그것도 올해 발표한 내용이죠? 그쪽에서.

이: 맞습니다. EUV-IUCC와 미국 EUV 리소학회가 공동으로 주최한 행사에서 발표한 내용입니다.

한: 비슷한 시기에 다 그정도, 고객사들이 원하는 정도의 수준까지 투과율을 높인다고 되어 있는데. 사실 투과율만 높인다고 되는 건 아니지 않습니까?

이: EUV의 여러 가지 문제가 있었는데. 스루풋. 출력량에 대한 얘기가 있었고 출력량을 높이려면 소스 파워를 높여야 되거든요. 소스 파워가 높아야 된다는 건 에너지가 그만큼 높아졌다는 얘기이고. 투과율이 낮으면 어딘가에 에너지가 흡수되는 데 대부분 열에너지로 바뀝니다. 열에너지가 높다는 건 펠리클이 손상을 입을 수 있다는 얘기죠.

한: 이제 재료 얘기를 할 수밖에 없는데. 지금 실리콘 기반 베이스들은 열에 취약한 부분들이 있다고 얘기가 되어 있죠.

이: 에스앤에스텍은 실리콘을 쓰는데 ‘단결정실리콘’을 씁니다. 근데 실리콘이 열에 취약하거든요. 소스 파워가 세지니까 열이 600도까지 치솟는다고 합니다.

한: 한 번에 빛이 왔다 갔다 할 때 그 정도로.

이: 투과율이 100%가 될 리가 만무하니까요. 나머지 투과율이 떨어지는 것만큼 열이 실리콘 안에 갇혀있는 거죠.

한: 빛이 와서 열에너지로 와서 이게 제대로 열이 방출이 안 되면 변형이 올 수 있다는 건데. 그게 문제가 많이 되고 있죠.

이: 그래서 에스앤에스텍은 위에 '루테늄(Ruthenium)'을 코팅해서 실리콘이 가지고 있는 열에너지를 보다 효율적으로 방출하는 그런 기술을 확보한 거죠.

한: 에프에스티 같은 경우는 SiC(실리콘카바이드) 기반으로 만들고 있는데. 일반 실리콘과 비교해보면 투과율이나 소재의 강도 이런 측면에서는 좀 더 나은 모습을 갖고 있긴 하지만. 이게 주름이나 이런 게 프레임이 어쨌든 잡아서 고정을 시켜야 되는데. 그럴 때 주름 문제를 해결하는 게 기존에는 어렵다는 얘기가 있었는데. 내년에 풀사이즈로 90% 투과율을 가진 SiC 기반의 펠리클을 양산하겠다. 양산·출시하겠다고 얘기를 했으니까. 어느 정도 그런 거에 대해서 기술이 개선이 됐는지 기대를 걸어봐야 되는 게 아닌가 이런 생각도 드는군요.

이: ASML이 공식적으로 밝힌 거에 따르면 폴리실리콘(P-Si) 기반은 83%의 투과율을 가지고 있었는데. 90%. 연말이지 않습니까? 이제. 그 제품은 실리콘카바이드를 썼다고 합니다. 동일한 길을 걷고 있는 거죠. 대신에 연말이니까 일정은 더 빠르겠지만.

한: 어쨌든 고객사가 원하는 것은 투과율을 최대한 높이면서도 열을 견디는 특성이 되게 좋아야되서 한 번 깔아놓으면 웨이퍼 1만장이나 2만장 이렇게 오래 쓸 수 있는 펠리클이 나와야지만 현재 EUV 공정 자체도 굉장히 대중화될 수 있는 환경이 마련되지 않을까 싶습니다. 지금 펠리클없이 어쩔 수 없이 하기 때문에.

이: 어쩔 수 없이 하고 있고. 사실 궁극적으로는 펠리클을 아예 안 쓰는 방향이 궁극적인 목표가 될 수 있겠죠.

한: 근데 파티클을 컨트롤하기 쉽지 않을 텐데요.

이: 파티클도 그렇고 또 언제 어떻게 에러가 발생해서 오염이 될지 모른다는 항상 그 불안감을 가지고 있을 수밖에 없거든요.

한: 산업적인 측면에서 봤을 때는 어쨌든 뭔가 부품 소재가 하나 더 들어가면 그쪽에서 뭔가 시장이 창출되니까.

이: 생태계가 또 하나 생기는 거죠.

한: 없어지면 없어지는 거고. 생태계가 없어지는 건데. 지금은 어쨌든 필요로 하니까요. 근데 지금 로직 같은 경우는 사실 웨이퍼 투입량이 그렇게 많지 않아요. 2만장~3만장 이정도 되는 걸로 추정이 되는데. 그 중에서도 몇 개 레이어에서 쓰는 건데. D램 같은 경우에 지금 1개 레이어 이렇게 쓰고 있지 않습니까? 그게 4개에서 7개 이런 식으로 레이어가 늘어나면 D램은 삼성전자 같은 경우에 월 30만장에서 40만장 투입량이 그렇게 되거든요. SK하이닉스도 물론 그 정도 되구요. 그렇게 되면 사실 펠리클 없이는 불안해서 아마 제대로 공정 양산을 하기가 쉽지 않겠다는 생각도 듭니다.

이: 그래서 펠리클을 만드는 업체들의 주장은 향후 EUV 장비 대비 펠리클이 얼마 정도 쓰일 것이냐라는 장수가 있잖아요? 그걸 보고 시장규모나 이런 걸 예측을 하죠. 어차피 펠리클도 소모품이니까요.

한: 아무튼 국내 에스앤에스텍이나 에프에스티 그리고 해외의 ASML 거기는 미쓰이화학에 EUV 펠리클 사업 라이선스를 줘서 일본 기업이 만들고 있는데. 국내 기업들이 잘 만들어서 국내 EUV 생태계에 기여할 수 있으면 좋겠습니다. 오늘 여기까지 하겠습니다. 고맙습니다.