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ASML 장비 부스터 역할을 해줄 것으로 기대

광원이 웨이퍼에 패턴을 형성하는 모습 [사진=그래핀랩] 

​ASML의 극자외선(EUV·Extreme Ultraviolet) 노광 장비를 한 대라도 더 유치하기 위해 삼성전자, TSMC, 인텔 등 글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 업체들의 '물밑 경쟁'이 뜨겁다. ASML은 7나노미터(㎚·1나노는 10억 분의 1m) 이하 미세 공정에 필수인 EUV 노광 장비를 세계에서 유일하게 생산하는 업체여서다. 그런데 최근 EUV 장비의 수율(양품 비율)을 대폭 끌어올릴 것으로 기대되는 소재가 국내 중소기업에 의해 개발돼 글로벌 반도체 지형에 변곡점이 될 것으로 보인다. 그래핀을 원료로 5나노 이하 EUV 펠리클(Pellicle) 제조 기술을 확보한 반도체·디스플레이 소재 개발사 그래핀랩이 주인공이다.

펠리클은 대기 중 분자나 오염으로부터 포토마스크 표면을 보호하는 나노 단위의 박막이다. 5나노 이하 공정에 필수로 사용되며 주기적인 교체가 필요한 소모품이다. 펠리클은 대부분 실리콘 소재로 제작되고 있는 가운데 그래핀랩이 그래핀을 소재로 한 펠리클 양산을 눈앞에 두고 있다.

펠리클 소재가 중요한 이유는 노광 공정에서 발생하는 800도 이상의 고온에서 견뎌야해서다. 고온에 잘 견딜수록 수율이 높아진다. 실리콘은 고온에서 딱딱하게 굳는 특성 때문에 늘 파손의 우려가 있다. 또 다른 펠리클 재료인 탄소나노튜브(CNT)는 공정 중 수소와 만날 경우 화학 반응에 의한 손실이 일어나기도 한다. 실리콘과 CNT 소재 모두 수율 저하 가능성을 지니고 있다.

이어 "파운드리 주도권 다툼을 벌이고 있는 삼성전자와 TSMC, 인텔이 그래핀랩의 잠재적 고객"이라며 "그래핀을 적용한 EUV 펠리클 양산 사례는 전 세계에서 전무할 뿐만 아니라 생산 현장에서 만족할 만한 사양의 펠리클을 개발한 기업도 드물다"고 자신했다. 

그래핀랩은 지난 9월 그래핀 층 두께 조절 기술 개발을 마치고 외부 기관에서 진행한 EUV 펠리클 투과율 검사에서 89%를 웃도는 투과율을 보였다. 최근 특허 등록한 '오존가스를 이용한 펠리클 소재용 그래핀 박막의 제조방법'으로 그래핀 두께 제어 기술도 확보해 상용화를 앞두고 있다.

[자료=그래핀랩]