- 요약 - 

극자외선(EUV) 공정용 펠리클 개발 동향 및 전망

★ EUV 펠리클은 EUV 반도체 노광공정에서 발생하는 오염입자로부터 마스크를 보호하기 위해 일정 이격으로 패턴면 위에 부착되는 멤브레인 필터로, 네덜란드 ASML社는 잘 구축된 EUV 평가환경 및 시장 독점적 지위를 기반으로 펠리클 연구를 주도하며 1세대(400W급) 펠리클 양산기술을 선점하였음

★ EUV용 펠리클의 요구 성능은 노광기 출력에 따라 달라지며, 현재 300W 수준의 EUV 노광기 출력은 2025년도 600W 등으로 지속 증가 예정으로 현재 양산되는 400W급 EUV용 펠리클의 내구성을 능가하는 신규 소재 및 공정 기술의 개발이 요구되고 있음

★ 국내에서는 주로 기존 규화물 기반 400W급 펠리클 소재의 표면 산화로 인한 수명 저하 문제에 대응하여 표면 보호층 소재 코팅 기술이나 금속 탄화물 등의 신규 내식각 소재가 개발되고 있으며, 해외에서는 고강도 고투과 소재인 탄소나노튜브, 그래핀 등이 차세대 소재로 연구되고 있음

★ 국내 펠리클 제조사는 소자기업의 임박한 수요 대응을 위해 차세대 기술개발에 주력하기 어려운 상황으로, 주로 대학 및 연구기관에서 기존 정부투자를 통해 확보된 EUV 평가 인프라를 활용하여 다양한 차세대 소재를 연구 중임. 그러나 펠리클 제조 전용 장비 및 기술이 국내에 부재하여 소재 개발이 완료되어도 양산화 시점은 지연될 것으로 보임

시사점

★ 국내 차세대 펠리클 소재 및 평가기술 개발은 활발하나 펠리클 제조장비 개발은 전무하며, 장비 기업들은 개발된 장비를 통한 펠리클 양산의 확신이 없는 상황에서 투자에 쉽사리 뛰어들지 못하는 상황으로 정부의 전략적 투자 등 제조장비 개발을 위한 마중물이 필요함

★ 노광장비 출력 로드맵에 따라 600W급 펠리클의 수요는 최소 3년 이후 발생할 것으로 판단되며, 차세대 EUV 펠리클 기술의 국산화 및 양산화를 위해 제조장비 분야에 대한 전략적 투자는 시급히 이루어져야 할 것으로 판단됨

1. 600W급 노광공정용 EUV용 펠리클 EUV용 펠리클의 개념

★ EUV용 펠리클은 EUV 반도체 리소그래피 공정에서 발생하는 오염입자로부터 EUV 마스크(EUV 레티클)를 보호하기 위해 2mm 이격으로 마스크 패턴면 위에 부착되는 멤브레인 필터임

★ EUV용 펠리클은 마스크 패턴 위 EUV 광 경로상에 존재하는 멤브레인부와, 멤브레인 가장자리를 지탱하며 Fixture를 통해 마스크 패턴 밖 빈 영역에 부착된 Stud와 결합하여 고정되는 프레임부로 나누어짐

★ EUV 펠리클은 마스크 패턴면 오염에 의한 결함의 웨이퍼 전사 사고를 방지함으로써 EUV 공정 수율과 스캐너 장비 가동률 향상의 목적으로 사용되며, 최대 10억 원에 달하는 EUV 마스크의 수명 또한 연장시키기 때문에 마스크 재제작 비용 및 기타 공정비용을 절감시킴

★ 즉, EUV용 펠리클은 EUV 반도체 제조 비용의 절감과 웨이퍼 수율향상을 통해 EUV 양산의 경쟁력을 강화시키는 핵심 부품이며, EUV 공정 미세화에 따라 마스크 오염에 의한 수율이 급감하기 때문에 EUV 펠리클의 요구량은 기술의 발전에 따라 계속해서 늘어날 것으로 예측됨