[영상] 버려질 EUV 펠리클을 재생해서 쓰는 기술이 개발된다
2021-12-21 박혜진 PD
인터뷰 진행: 한주엽 디일렉 대표
출연: 김태곤 한양대학교 교수
-한양대학교 김태곤 교수님 모셨습니다. 교수님 안녕하세요. “안녕하십니까.” -공과대학 스마트융합공학부 소재·부품 융합전공 이렇게 돼 있는데. “좀 길죠?” -기네요. 융합공학부인 거죠? “네. 맞습니다.” -거기에 소재와 부품을 융합하는 것이 전공이다. “네. 그렇긴 하지만, 좀 더 크게 저희 학부는 국가에서 조기 취업형 계약 학과로서 만들어진 학부입니다. 그래서 그 안에는 다섯 개의 전공이 있고요. 그중 하나의 전공이 소재·부품 융합전공이 있고 나머지로는 로봇 융합도 있고 스마트ICT하는 것도 있고요. 건축IT 융합전공 그리고 지속가능건축이라고 하는 전공도 있습니다. 그래서 총 다섯 개의 전공이 있습니다.” -재료 화학 공학 이렇게 되는 거죠. 교수님은 그러면 전공이 뭐에요? “저는 재료 화학 공학을 전공했고요. 석사와 박사 때는 반도체 세정하고 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 전공했습니다. 세정하고 CMP 공정을 했습니다.” -오늘 EUV와 관련된 주요 소재죠. 마스크와 펠리클. 되게 중요한 부품 소재인데 세정 기술? 정확하게는 뭐라 얘기해야 합니까? “저는 이렇게 얘기하고 있습니다. EUV에서 생산성을 향상하기 위해서 마스크를 세정하고 펠리클을 세정한다고 하는 것도 있지만, 리페어를 한다고 하는 재활용을 하는 리사이클이라고 보면 되겠죠. 그렇게 지금 그쪽으로 연구하고 있습니다.” -리사이클이라고 하면 어쨌든 먼지 파티클이 되게 중요하니까 마스크든 펠리클이든 마스크 위에 펠리클을 덮는 용도. 저희가 이 영상 저희 채널에서 EUV와 관련된 펠리클 마스크 얘기는 여러 차례 소개한 적이 있으니까 일단 그 설명은 생략하기로 하고 먼지가 붙으면 보통 버려야 한다고 사람들이 생각하는데 너무 비싸잖아요. “생각해보시면 펠리클을 우리는 사용한다고만 생각하지만, 실은 이거를 제조하는 공정에서도 우리가 고민을 좀 많이 해봐야 할 부분이고요. 그러면 우리가 펠리클을 제조하는 회사가 존재할 것이고 그리고 칩 메이커들을 사용할 것이고요. 그렇다면 저희는 세정하는 입장, 리사이클 하는 입장에서 봤을 때는 사용자 측면이지만, 세정의 측면에서 봤을 때는 또한 만드는 제조업자도 있습니다.” -그렇죠. 출고될 때 먼지가 붙어나가면 안 되니까요. “맞습니다. 그래서 이 양쪽을 다 생각하고 저는 연구 개발하는 중이고요. 또한 생각해보시면 저희가 만약에 사용자라면 조금이라도 좀 더 오랫동안 쓰기를 원하지 않겠습니까.” -한 장에 몇 천만 원 한다면서요. “네. 맞습니다. 그러다 보니까 수요가 점점. 지금은 테스트용으로 쓰고 있다고 하지만, 앞으로는 꼭 써야할 부분일 거고 필요한 양이 많기 때문에 많은 기업들에서 그걸 좀 하려고 시도하고 있고 그렇죠? 그래서 그러다 보니까 사용자 측에서도 좀 더 오랫동안 쓰는 게 경쟁력 확보에 있어서도 중요하게 생각하겠죠.” -먼지가 붙으면 어떻게 떼어내야 합니까? 그게 지금 핵심인 거죠? “그렇죠. 맞습니다. 생각 외로 펠리클이란 재료가 아주 어떻게 보면 위험하다고 봐야 할까요? 마스크의 입장에서 봤을 때는 정말 위험한 물질입니다. 이게 한 번 부서지면 마스크를 재생할 수 있을 정도 재생은 힘들 정도로 다 붙어 있어서 그거를 세정해야 한다는 문제가 있을 수 있고요. 거의 마스크도 같이 버려야 한다고 생각할 정도로. 근데 펠리클이 아주 얇지 않습니까? 100나노 이하 정도에서 만들고 있는데.” -거의 팔랑팔랑도 아니죠. “일반 저희 실험할 때 만드는 조그만 펠리클도 대기 중에 놔두면 스스로 깨집니다.” -깨져요? “네. 스스로 깨집니다.” -저는 크린랩 이런 거 생각했거든요. 그런 느낌은 아닌가 보죠? “지금 팹에서 쓰는 ArF나, KrF에서 쓰는 펠리클은 아까 말씀드렸었던 크린랩과 같은 그런 유기 박막으로 돼 있죠. 근데 EUV 펠리클은 어떻게 보면 뭐라고 하면 좋을까요? 스마트폰에 들어가는 UTG라고 하는 아주 얇은 글라스보다 더 얇은 거 그거보단 어떻게 보면 10,000배 정도 더 얇다고 해야겠죠?” -10,000분의 1 정도 더 얇아요? UTG보다도? “네. 1,000배라고 생각하면 되겠습니다. 1,000배 정도 1,000분의 1 정도라고 생각하시면 되겠습니다. 그니까 생각해보시면 사람이 없어도 먼지가 있는 곳이고 장비 안에는 다양한 장비들이 움직이고 있습니다. 먼지가 안 생길 수가 없어요. 꼭 있습니다. 그니까 그 먼지가 떨어지면 갖다 붙으면 아주 얇은 위에 살짝 올라갈 거고요. 그러면 그거를 힘을 안 주고도 떼어낼 수 있는 기술이 가장 핵심인 거죠.” -바람을 붑니까? “아까 말씀드렸다시피 일반 대기에서도 깨지기 때문에 바람을 불어서도 안 되고요. 정말 힘을 안 주고 그냥 가서 어떻게 보면 사람 손이라고 하면 딱 잡아서 뜯어낸다고 생각하시면 되겠습니다. 근데 그 힘이 펠리클에 전달이 안 될 정도로 아주 적은 힘으로 살짝 뜯어낸다고 생각하시면 되겠습니다.” -지금 말씀을 계속 돌려서 얘기하시는 거 보니까 그 기술의 핵심 내용은 공개할 수 없는 내용인가요? “네. 이런 리사이클이라고 하는 것을 아직 문헌에서도 나오지 않을 정도로 많은 사람이 관심을 가지지 않는 분야고 어떻게 보면 이 기술은 칩 메이커의 경쟁력을 확보하는 데 있어서 지금 당장은 핵심이지 않겠지만, 미래를 좀 보자면 핵심 기술중 하나라고 생각할 수도 있기 때문에 긴밀하게 연구하고 있습니다.” -긴밀하게 혼자 연구하는 건 아닌 거죠? 하여튼 말하기 힘든 이유가 있는 거로 제가 그냥 추정되는데 OK 그러면 원리나 방법에 대해서는 제가 더 안 물어보겠습니다. 근데 리사이클링을 해야 한다는 요구가 있다. 니즈가 있다. 연구하고 있다. 정도인데 지금 그 연구의 진척도는 어느 정도입니까? “지금 프로토타입까지는 나왔고요. 저희가 랩 스케일해서 할 수 있는 정도 나왔고.” -나왔다는 게 뭐에요? “장비가 이제 나왔고 어느 정도 구현 정도까지 할 수 있는. 이게 정말로 가능하다는 건 보였고요.” -지금 연구 얼마나 하셨어요? “3년 정도 했습니다.” -일단 마스크 얘기는 제쳐두고 펠리클 얘기만. “먼저 마스크는 현재 잘 되고 있고요. 클리닝이. 클리닝이 100% 된다고는 설명해 드릴 수 없겠지만, 그래도 우선적으로 미래를 보자면 앞으로 1, 2년 후에 펠리클을 쓸 경우를 대비해서 그때를 기술 개발을 하는 거다 보니까 펠리클을 좀 더 집중하고 있고요. 현재 진행 상황은 랩 스케일로 펠리클에서 제거하는 거까지는 보여드렸고 내년에는 실제 사이즈에서 펠리클 세정을 실질적으로 구현하는 것으로 진행하고 있습니다.” -펠리클 공급 업체 입장에서는 별로 안 좋은 기술을 만드시는 거 아닌가 생각도 좀. “그럴 수도 있긴 하지만, 어떻게 생각해보면 좀 다르게 생각하시면 아까 말씀드렸지만 펠리클을 제조하는 업체에서도 이게 필요한 거죠. 본인들도. 왜냐면 제가 ArF나 KrF를 제작하는 회사에 가서 펠리클을 어떤 식으로 제작하는지를 살펴보니까 상당하게 어려움이 있습니다. 그거보다 더 한 단계 EUV 펠리클을 제작하려면 거기 안에서도 노하우. 특히 맨 마지막에 입자라고 하는 오염물을 제거하는 것 제어하는 게 가장 힘든 부분이거든요.” -그렇죠. 말씀 아까 하셨다시피 출고품인데 먼지 묻어있으면 안 되니까. “그렇죠. 정말 어떻게 보면 칩 메이커하고 칩 메이커 중에서 가장 민감하게 요구하는 사항입니다.” -그러면 리사이클링 몇 번 정도나 할 수 있어요? “이게 제가 현재 연구 다음으로 관심 있는 부분이고요. 하루에 찍어내는 장 수에 비하면 일주일에서 이주 정도밖에 못 쓰는.” -한 장에? “네. 그래서 그런 길이다 보니까.” -못 쓴다는 게 위에 걔의 내구성이 파괴돼서 못 쓴 것일 수도 있고 먼지가 붙어서 못 쓴 것일 수도 있고. 어떤 쪽입니까? “그걸 모르는 거에요. 라이프타임이라고 하면서 ASML에서 정해놓은 라이프타임에는 웨이퍼 장 수로서 하고 있고 현재 당연히 EUV라고 하는 에너지를 받아서 펠리클 온도가 순간적으로 올라갔다 내려갔다 하는 반복 사이클을 하고 있다 보니까 라이프타임 관점에서 여기까지가 이 펠리클 수명이라고 정의를 내리기에는 좀 더 연구가 진척돼야 하고 현재로는 ASML에서 기준으로 한 몇 장 이렇게 라이프타임을 정하고 있습니다.” -그거는 그냥 제가 추정하기로는 순수 내구성에 대한 먼지에 대한 건 아마 변수로. “변수에 대한 거죠. 가장 나쁜 거는 집어넣자마자.” -집어넣자마자 먼지가 붙어서. “붙을 수도 있는 부분이고요.” -그럴 수도 있는데 그러니까 먼지 붙은 걸 떼서 교수님이 연구하고 계시는 장비 설비에 넣어서 어떤 방법인지 어차피 설명 못 하실 테니까. 리페어했어요. 지금은 랩 스케일에서는 됐다는 거잖아요. 근데 본래 크기에서 한 번 먼지를 다 뜯어냈어요. 또 넣었어. 넣자마자 먼지가 또 붙었어요. 그게 몇 번 리페어가 되는지는 아직 모르는 거죠? “저의 관점에선 리페어는 언제든지 리페어라기보다는 먼지를 제거하는 거는 계속할 수 있습니다.” -내구성에 문제없는 한은. “네. 내구성에 문제없는 한은. 왜냐면 제가 지금 추가하고 있는 기술은 펠리클에 물리적인 화학적인 작용이 되지 않는 방법으로 제거하기 때문에 펠리클하고는 영향이 없는 기술입니다.” -물리적, 화학적 영향이 없이 먼지를 떼어낸다. 참 힌트도 어려운데. “오염 입자만 딱 선택적으로 제거한다고 생각하시면 되겠습니다.” -그거 개발하시면 지금 3년했다고 하셨는데 언제까지 하셔야 합니까? 개발을. “개인적으로는 이미 다 완성됐다고 생각이 되고요. 단지 이거를 실제 사용하는 데 있어서 전략을 어떻게 잘하면 좋을까? 예를 들어서 생각해보시면 이 기술이 장비 안에 들어가면 더 좋을 거라고 판단될 수도 있고요.” -어디에? “장비 안에. EUV 스캐너 안에 들어가면 더 좋을 거고요. 그렇죠? 그러면 빼내지도 않고 바로 그 자리에서 제거하면 될 것이기 때문에요. 만약에 그게 안 된다면 외부에서 하더라도 이거를 어떤 식으로 관리하고 운영할 것인가에 대해서 고민하는 그런 부분들이 좀 고민돼야 할 부분이라고 생각합니다.” -말씀하신 거 들어보면 사업을 하실 거 같은데. 아무튼 장비 안에 들어가면 좋겠네요. 라이선스를 ASML에 많이 둔다고 하면. “실은 기존에 포토마스크 리페어 장비는 있습니다. 벌써 상용화돼 있는 제품들이 있어요. 그렇지만 제가 추구하는 거는 이런 상용화 돼 있는 장비는 보통 E-Beam 기술을 기반으로 해서 하는 장비다 보니까 약간의 오염이 될 수도 있는 부분, 예상치 못한 오염. 제가 하는 기술은 그렇게까지 어려운 기술도 아니고 좀 간단하게 할 수 있는 그리고 좀 간단하게 할 수 있는 그리고 그 간단한 기술이 어떻게 보면 장비 안에 들어갈 수 있는 충분하게 가능한 기술이라고 저는 판단하지만, 이 모든 게 장비 업체의 판단이기 때문에.” -그러면 실험실 연구 랩에서는 이미 다 해봤다? “그렇죠.” -그 펠리클은 어디서 가져온 걸 써보신 겁니까? “현재로는 EUV IUCC 멤버 하나의 연구실이기 때문에 안진호 교수님과 함께 저희가 같이 연구를 하고요. 이 모든 연구와 특허 관련돼서는 다 안진호 교수님과 함께 진행하고 있어서.” -특허 쓰실 겁니까? “다 지금 됐습니다.” -등록되면 이제 볼 수 있겠네요? 우리가? “네. 그렇죠.” -그 때 한 번 보겠습니다. “그렇게 하시면 되겠습니다.” -제가 기억하기로는 2019년도 8월에 ASML에서 젊은 과학자상 수상하셨을 때 그때는 펠리클이 아니고 EUV 경제성을 높일 건식 레이저 마스크 세정 기술이라고 그때 제가 보도도 했는데 그때 오염 물질을 선택적으로 제거하는 기술로 레이저 유도 충격, LSW라는 걸로 하면 습식보다 훨씬 더 효과적으로 할 수 있다. 펠리클도 이런 방식입니까? “아닙니다. 그것도 해봤는데 아까 말씀드렸다시피 일반 대기에서도 펠리클이 깨질 정도니까 가만히 놔둬도 대류에 의해서 유체가 흘러가지 않습니까? 그걸로도 깨지더라고요. 그래서 외부에서 어떤 조그만 힘을 가해도 실은 저희가 대화하는 그런.” -파동으로도? “네. 그걸로도 깨집니다.” -그래요? 엄청 조심스럽게. “심지어 저희가 펠리클을 만들어서 보관할 때도 실험하려고 보면 깨져있어요.” -어쨌든 결과적으로 랩 스케일에서는 돼 있다는 거고 내년에 잘 되면 예를 들어서 어떤 회사의 양산 라인에 그 기술이 쓰일 수도 있겠네요? “준비는 돼 있다고 생각하면되겠습니다. 충분하게 기술적으로는 다 돼 있다.” -저희가 EUV IUCC랑 공동으로 온라인 웨비나를 개최하는 웨비나가 1월 중에 김 교수님 외에도 다른 여섯 분. 총 일곱 분이 EUV와 관련된 주변 기술들 솔루션들에 대해서 연구가 어떻게 이뤄지고 있는지를 유료 웨비나입니다. 유료로 웨비나를 1월 중에 할 테니까 김 교수님의 발표, 자세한 내용은 웨비나에서. “웨비나를 보시면 거기 다 나와 있습니다. 다는 아니지만, 제가 말씀드렸던 펠리클이 왜 깨지는지도 동영상으로 보여드리고요. 보시면 이렇구나. 아실 수 있겠습니다.” -광고 아니고요. 일부 광고가 섞여 있긴 하지만, 저희가 최대한 엑기스는 유튜브에서 공개하려고 한 거니까 좀 더 깊이 있게 보시려면 웨비나 참조해주시면 고맙겠고요. 교수님 오늘 나와주셔서 고맙습니다. “고맙습니다.” -감사합니다. “고맙습니다.