"초미세 EUV 공정의 미래, 펠리클·포토레지스트에 달렸다"

에프에스티·인프리아, 'SMC Korea 2020'서 EUV 시장 전략 밝혀

EUV 펠리클 전문회사인 에프에스티는 올해 8인치 웨이퍼 기준 35나노미터 두께로 투과율 83%의 EUV 펠리클을 구현, 나아가 3센티미터 크기로 90%의 투과율을 갖는 실리콘 카바이드 기반 분리막 멀티레이어 구현에도 성공했다. 올해 연말까지 신규 클린룸 공사를 완료하고, 내년 1분기까지 90% 투과율을 갖춘 풀필드 EUV 펠리클을 제작에 나설 예정이다. -  문성용 에프에스티 부사장

인프리아가 준비하는 메탈 옥사이드 기반 EUV 포토레지스트는 기존의 인프라를 변경할 필요 없이 EUV 노광공정에 활용할 수 있다. 또 기존 화학 증폭형(CAR) 포토레지스트로 어려운 시스템 반도체(5나노미터) 및 D램(10나노급·1a) 제조공정에서 단일 리소그래피 노출이 가능해 EUV 스캐너의 수명도 연장할 수 있다. 인프리아는 연간 생산능력은 4천갤런에 달하며, 시설 확장을 위한 공간도 충분하다. - 앤드류 그렌빌 인프리아 최고경영자

국제반도체장비협회(SEMI)가 20일 개최한 전자 재료 컨퍼런스 'SMC Korea 2020'에서는 차세대 반도체 개발에 핵심 요소로 꼽히는 '극자외선(EUV) 노광 공정'과 관련된 최신 기술 동향이 소개됐다.

특히, 국내 유일의 펠리클(마스크 및 레티클의 오염 방지를 위한 박막) 제조 업체인 에프에스티는 이번 행사에서 자사가 개발한 EUV 펠리클 로드맵을 공개해 더욱 눈길을 끌었다.

문성용 에프에스티 부사장은 "팰리클은 진공 상태에서 진행되는 EUV 공정에서도 불량을 유발할 수 있는 핵심 인자로, 기술 개발에 대한 필요성이 갈수록 높아지고 있다"며 "현재 시장에서는 고투과율의 EUV 펠리클이 없어 이를 전면적으로 적용하기 위한 여러 도전이 이뤄지고 있고, ASML도 자체적으로 EUV 펠리클 개발을 진행 중이다. 특히 ASML은 2022년에 High NA(고해상력) EUV 장비를 출시할 예정인데 생산성 향상을 위해서는 내구성이 높은 EUV 펠리클이 더욱 필요하게 될 것"이라고 강조했다.

ASML의 EUV 노광장비. (사진=ASML)

이어 "에프에스티가 준비 중인 실리콘 카바이드(SiC) 기반 EUV 펠리클은 고내열성과 고신뢰성을 갖춰 High NA EUV 장비에서 큰 효과를 볼 수 있다"며 "일례로 EUV 노광공정(500와트 기준)은 EUV 파장 특성상 600도까지 온도가 치솟는데 SiC 기반 EUV 펠리클은 기존 실리콘 기반 펠리클 대비 50도 가량 온도 상승 구간이 낮아 더 긴수명을 제공할 수 있다"고 자신감을 내비쳤다.

또 "EUV 노광공정에서는 (스핀으로 인해) 펠리클에 최대 20G의 순간 가속도가 작용, EUV 스캐너 내부에는 10여 개의 달하는 미러 렌즈의 오염을 방지하기 위한 수소 라디칼(분자로 결합되기 전의 수소 원자)도 채워져 있어 손상을 최소화 할 수 있는 재료가 필요하다"며 "SiC 펠리클은 24시간을 기준으로 기존 대비 거의 손실이 발생하지 않는 내구성을 갖췄고, 다른 재료와 비교해 변형도 적어 EUV 펠리클로 사용이 적합하다"고 덧붙였다.

인프리아의 메탈 옥사이드 포토레지스트. (사진=인프리아)

인프리아는 EUV 시장 확대와 관련해 EUV 노광장비를 통한 초미세 공정에서 효율성을 향상시킬 수 있는 메탈 옥사이드(금속산화물) 포토레지스트 개발 동향을 발표해 이목을 끌었다.

미국의 반도체 소재 분야 스타트업인 인프리아는 앞서 지난 2월 삼성전자와 SK하이닉스, TSMC, 인텔로부터 3천300만달러의 투자 자금을 확보하고, 이들 업체와 긴밀한 협력관계를 구축해 업계의 주목을 받은 바 있다.

앤드류 그렌빌 인프리아 최고경영자는 "인프리라는 최초의 메탈 옥사이드 포토레지스트를 제조하는 회사로 어플라이드 머티리얼즈, 인텔, 삼성전자, SK하이닉스, TSMC, JSR, TOK 등과 생태계 구축을 위해 긴밀히 협조하고 있다"며 "인프리아의 메탈 옥사이드 기반 포토레지스트는 산화주석을 통해 EUV 파장을 매우 효율적으로 흡수, 기존 포토레지스트 대비 효율이 5배가량 높다. 특히 메탈 옥사이드는 언더레이어(하부층) 식각 선택비도 개선해 기존보다 수율도 높일 수 있다"고 강조했다.

또 "인프리아는 메탈 옥사이드 기반 포토레지스트 생태계를 확장하기 위해 현상액 개발은 TOK와, 통합 공정은 IMEC과, EUV 트랙 호환성 작업은 도쿄 일렉트론과, 메탈 옥사이드 및 EUV 스캐너 호환성 작업은 ASML과 협력하고 있다"며 "현재 ASML의 EUV 장비는 24나노미터 피치(손폭)에서 LWR(선폭 거칠기)가 좋지만, 개선의 여지도 있다고 본다. 앞으로 흡수율, 수율, 블러(이미지 번짐) 등에서 포토레지스트 자체의 개선 여지가 있다. 산화 주석 나노클러스터로 구성된 인프리아의 메탈 옥사이드 포토레지스트는 아주 미세한 피치를 인쇄할 수 있고, 해상도 역시 매우 높다"고 덧붙였다.