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에스앤에스텍, 차세대 EUV ‘하이 NA’용 블랭크 마스크 개발한다
블랭크 마스크는 반도체 노광 공정에서 회로를 찍는 포토마스크 원재료다. 에스앤에스텍은 ASML이 독점 공급하는 EUV 장비용 블랭크 마스크 양산에 성공한 …
Source: www.etnews.com
Date Published: 7/25/2021
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- Author: 디벨럽_DEVELOP
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- Date Published: 2020. 9. 6.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=LcYuNH30VBo
Creation│SKC
블랭크 마스크는 반도체 공정 중 노광 공정에 사용되는 포토 마스크의 핵심 부품입니다. 필름 사진에 비유하자면, 촬영 전 필름이 블랭크 마스크이고, 촬영 후 형상이 전사된 필름이 포토 마스크입니다. 반도체 기술이 발전할수록 미세한 패턴을 형성할 수 있는 고해상도의 포토 마스크가 필요하며, 이를 뒷받침 할 수 있는 블랭크 마스크가 필수적입니다. SKC는 하이엔드급 블랭크 마스크 국산화에 박차를 가하고 있습니다.
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반도체 핵심소재, SKC에서 국산화 시동 겁니다. 부릉부릉~~♬
SKC에서 국산화 시동 겁니다. 부릉부릉~~♬ 반도체 집적회로의 성능이 18개월 마다 2배로 증가한다는 무어의 법칙(Moore’s Law)에 따라, 반도체 시장이 기하급수적으로 성장하고 있는 만큼 반도체에 깊은 관심을 가지게 된 분들 많으시죠? 오늘은 반도체 덕후들의 귀가 확 트이는 소식을 들고 왔습니다. 바로 반도체의 핵심 소재로 사용되는 ‘블랭크마스크’가 국산화의 시동을 걸고 있다는 소식입니다. 그간 블랭크마스크는 수입에 의존해왔던 터라 희소식이 아닐 수가 없네요. SKC의 이형주 PL님과 함께 생생한 국산화 현장으로 가볼까요? SK Careers Editor 김정원 안녕하세요. SKC 블랭크마스크 추진실에서 Backend 공정을 담당하고 있는 이형주 PL입니다. 블랭크마스크 제작 공정은 크게 증착,..
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에스앤에스텍, 차세대 EUV ‘하이 NA’용 블랭크 마스크 개발한다
에스앤에스텍이 차세대 반도체 노광장비로 주목받는 ‘하이 NA 극자외선(EUV)’용 블랭크 마스크를 개발한다. 하이 NA는 ASML이 개발 중인 노광장비로 인텔이 세계 최초로 도입하겠다고 밝혀 관심을 모으고 있다. 에스앤에스텍은 향후 하이 NA EUV 선제 기술을 개발, 시장을 선점하겠다는 전략이다.
에스앤에스텍은 고유전율(High-K) 재료 기반 EUV 블랭크 마스크를 개발 중인 것으로 확인됐다. 블랭크 마스크는 반도체 노광 공정에서 회로를 찍는 포토마스크 원재료다. 에스앤에스텍은 ASML이 독점 공급하는 EUV 장비용 블랭크 마스크 양산에 성공한 바 있다.
고유전율 EUV 블랭크 마스크는 ASML 차세대 장비인 하이 NA EUV 장비에 적합한 새로운 형태의 블랭크 마스크다. 일반적인 EUV 블랭크 마스크는 기판 위에 40여개 얇은 실리콘 및 몰리브덴 층, 흡수체 등이 적층돼 구성된다. 반도체 공정 미세화에 따라 이 흡수체 두께도 매우 얇게 만들어야 한다. 반도체 회로 배치가 바뀌는 3D 마스크 효과를 피하기 위해서다. 업계에서는 3D 마스크 효과를 해결하기 위해 고유전율, 무흡수제, 무반사, 위상변위마스크(PSM) 등을 연구 중이다. ASML을 포함, 유럽 반도체연구소 아이멕(imec) 등 연구기관과 일본 호야 등 글로벌 EUV 솔루션 업체가 관련 기술을 개발한다.
에스앤에스텍이 개발하는 하이 NA용 블랭크 마스크는 기존 흡수체인 탄탈륨 대신 니켈 등 고유전율 재료를 흡수체로 활용할 예정이다. 에스앤에스텍은 다양한 고유전 신물질을 테스트했고 기술 구현에 상당한 진척이 있는 것으로 알려졌다. 내년 일본에서 블랭크 마스크 결함 검사 장비를 확충해 시제품을 생산하는 것이 목표다. 에스앤에스텍은 기존 블랭크 마스크의 다층 구조(멀티 레이어)를 바꿔 하이 NA EUV에 대응할 수 있는 새로운 구조도 연구 중이다.
에스앤에스텍이 하이 NA EUV용 블랭크 마스크를 개발하는 건 향후 3나노 이하 반도체 공정 시대에 하이 NA 수요가 커질 것이라 기대감 때문이다. 하이 NA 장비는 기존 노광 렌즈 수차(NA)를 0.33에서 0.55로 상향시켜 적은 횟수로 초미세 회로를 새길 수 있다. 마스크 사용 횟수를 줄여 비용을 절감하고 공정 시간을 단축할 수 있다. 인텔이 파운드리 시장 재진입을 선언하며 ASML 하이 NA 장비를 경쟁사보다 빨리 도입하겠다고 밝힌 것도 이 때문이다. 향후 삼성전자와 TSMC도 하이 NA 장비를 활용할 것으로 예상된다. 주로 3나노 이하 미세 공정에서 하이 NA가 적용될 것으로 보이는데, 3나노는 5나노 대비 마스크 수요가 20~30% 증가한다.
신철 에스앤에스텍 연구소장은 “하이 NA 시대를 대비해 다양한 블랭크 마스크를 개발하고 있다”면서 “ASML이 하이 NA 장비를 출시하는 시점에 맞춰 이르면 2023년께 대규모 양산이 가능할 것”이라고 밝혔다.
◇하이(High) NA EUV=EUV 노광장비 렌즈와 미러 해상도를 높이기 위해 렌즈수차(NA)를 향상시킨 장비. 해상력 향상으로 빛이 선명해지고 보다 미세한 반도체 회로 구현이 가능하다. 현재 ASML EUV 장비의 렌즈 수차는 0.33다. ASML은 2024~2025년에 렌즈수차를 0.55로 높인 하이 NA EUV 장비를 양산할 계획이다.
권동준기자 [email protected]
에스앤에스텍, EUV 블랭크마스크 ‘日 독점’ 깬다
[디지털데일리 김도현 기자] 에스앤에스텍이 극자외선(EUV) 공정 핵심 소재 국산화에 나섰다. EUV 소재는 일본 의존도가 높은 분야다.16일 업계에 따르면 에스앤에스텍은 내년 양산을 목표로 EUV용 블랭크마스크 연구개발(R&D)을 진행 중이다.블랭크마스크는 반도체 노광공정에 사용되는 포토마스크 원재료다. 블랭크마스크는 석영(쿼츠) 위에 금속막과 감광막을 도포해 만든다. 여기에 회로패턴을 형상화하면 포토마스크가 된다. 노광공정은 포토마스크를 올린 실리콘웨이퍼에 빛을 쏘아 회로를 새기는 과정이다. 반응시키는 빛의 파장에 따라 ▲불화크립톤(KrF) ▲불화아르곤(ArF) ▲EUV용으로 구분된다. 반도체 공정 미세화에 따라 EUV 활용이 높아지는 추세다. 블랭크마스크는 일본 호야·울코트·아사히글라스 등이 주도하고 있다.에스앤에스텍은 작년 6월 100억원에 이어 올해 7월 110억원을 EUV용 블랭크마스크 시설 투자 등에 집행했다.SKC도 지난 2019년 블랭크마스크 시장에 뛰어들었다. ArF용 제품을 내년부터 양산할 예정이다. 이후 EUV용 개발 작업에도 착수할 것으로 보인다.반도체 업계 관계자는 “앞으로 삼성전자 SK하이닉스 공장에 EUV 장비가 꾸준히 들어올 것이기 때문에 EUV용 블랭크마스크 국산화는 큰 의미가 있다”라고 분석했다.한편 에스앤에스텍은 EUV 포토마스크를 보호하는 EUV 펠리클 사업도 준비 중이다. 펠리클이 있으면 포토마스크 수명을 늘릴 수 있다. 에스앤에스텍은 고객사가 원하는 투과율에 근접한 것으로 알려졌다.
[알아봅시다] 블랭크 마스크(Blank Mask)
반도체와 LCD를 만들 때 반드시 필요한 재료가 포토마스크(Photomask)라는 것입니다. 포토마스크는 반도체와 LCD 기판에 필요한 전자회로를 그려넣기 위한 일종의 회로 필름이라고 생각하면 이해가 쉽겠습니다.포토마스크는 엔지니어가 설계한 전자회로를 노광시스템(Manufacturing Beam Exposure System)을 이용해 석영기판 위에 형상화한 제품입니다. 회로가 새겨진 포토마스크를 반도체 웨이퍼나 LCD 유리기판 위에 놓고 빛을 통과시키면 빛이 닿은 부분만 화학반응이 일어나 반도체, LCD 기판 위에 전자회로 패턴이 형성되는 것이죠.포토마스크라는 이름은 노광시스템을 거치는 공정이 마치 사진을 현상하는 것과 비슷해 붙여졌습니다. 피사체가 담긴 필름으로 사진을 현상하는 것과 같이 전자회로가 담긴 포토마스크를 통해 반도체와 LCD가 만들어지는 것입니다.◇블랭크 마스크란= 이처럼 중요한 포토마스크의 원재료를 블랭크 마스크(Blank Mask)라고 하는데, 전자회로가 찍힌 필름 형태의 포토마스크가 생성되기 전의 깨끗한 상태의 원판 필름이라고 생각하면 됩니다. 블랭크 마스크는 전자회로 패턴이 형성되기 전의 마스크로 석영유리기판 위에 크롬(Cr)과 크롬화합물의 금속박막 필름을 입힌 형태로 이뤄져 있습니다.포토마스크를 사진이 찍혀 있는 필름이라고 한다면 블랭크 마스크는 사진을 찍기 전, 피사체가 담기기 전의 필름이라고 할 수 있겠습니다. 전자회로가 새겨진 마스크가 포토마스크이고, 그 원판이 바로 블랭크 마스크랍니다.블랭크 마스크는 쿼츠(Quartz)라는 기판 위에 금속막과 감광막이 도포된 형태로 이뤄져 있는데요. 블랭크 마스크는 쿼츠라는 원재료로 만들어집니다. 쿼츠는 `석영’을 뜻하는데요, 반도체 전공정에 필요한 석영유리기판을 의미합니다. 이 쿼츠 위에 크롬막 및 크롬산화질화막의 금속박막필름을 증착하고, 그 위에 레이저 또는 전자빔용 감광액을 도포해 블랭크 마스크가 만들어집니다.◇블랭크 마스크의 종류= 일반적으로 블랭크 마스크는 `위상 반전막’이라는 투광막의 유무에 따라 BIM 블랭크 마스크(Binary Mask)와 PSM 블랭크 마스크(Phase Shifter mask)의 두 종류로 구분됩니다. PSM 블랭크 마스크에 포함된 위상 반전막은 노광기의 빛을 투과하는 막으로써 노광기 빛의 강도를 감쇠시키는 역할을 합니다. 고집적화된 반도체 장치에서는 더욱 미세한 패턴이 요구되는데요. 빛의 강도가 너무 높으면 미세한 회로를 새기는데 어렵겠죠. 따라서 최근 반도체 공정에서는 주로 PSM 블랭크 마스크가 사용돼 고해상도에 미세한 회로패턴을 만들게 되는 것입니다.블랭크 마스크는 또 반도체용과 LCD용으로 사용처에 따라 나누기도 하는데요. 마스크 크기의 4분의1로 축소돼 회로패턴이 그려지는 반도체와 달리 LCD용 블랭크 마스크는 마스크와 유리기판의 크기가 1대1로 대응합니다. 반도체용 블랭크 마스크는 가로 세로 길이가 12.7∼17.8Cm로 소형인데 비해 LCD용은 33？45Cm 크기에서부터 135？150Cm까지 비교적 대형입니다. LCD 기판 크기가 기술 세대가 지날수록 대형화하는 흐름이 블랭크 마스크에도 그대로 적용되는 것입니다.◇블랭크 마스크의 국산화= 불과 5∼6년 전만 해도 세계 블랭크 마스크 시장은 일본 업체들이 독점했습니다. 국내 반도체와 디스플레이 업체들은 호야(Hoya)와 울코트(Ulcoat) 등 일본 업체에서 블랭크 마스크를 전량 수입했습니다. 그만큼 반도체와 LCD 핵심 소재에서 일본 의존도가 높았다고 볼 수 있습니다. 일본 업체에서 블랭크 마스크 가격을 턱없이 올리거나 무리한 요구를 해도 눈물을 머금고 수입할 수밖에 없었습니다. 하지만 2003년 국내 업체인 에스앤에스텍이 블랭크 마스크 자체 개발에 성공해 삼성전자와 하이닉스 등 국내 기업에 공급하기 시작했습니다. 이어 미국, 중국, 대만 등지에 수출도 하게 됐죠. 이로써 일본 업체들이 독점하던 블랭크 마스크 시장이 다변화됐고, 국내 반도체와 LCD 업체들의 가격 경쟁력을 높이는데 기여했습니다.블랭크 마스크는 단순한 사각형의 유리판 같아 보이지만, 그 속에는 고도로 집적된 기술의 결정체가 숨어있답니다. 반도체와 LCD 공정의 핵심 재료인 블랭크 마스크는 우리나라 첨단산업에 꼭 필요한 핵심 부품이라고 할 수 있습니다.김승룡기자 srkim@
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