"EUV 노광기가 다 아니다"…없어서 못파는 EUV 장비 쟁탈전

"EUV 노광기가 다 아니다"…없어서 못파는 EUV 장비 쟁탈전

​

마스크 제조 '라이터'와 검사 장비 'APMI'

5나노 이하 초미세 칩 생산성·품질 좌우

오스트리아 IMS·일본 레이저텍 독점

연간 10대 미만 생산…물량 확보 치열

<EUV 노광기 작동 원리. <사진=ASML>>

ASML이 독점 공급하는 극자외선(EUV) 노광기 외에 초미세 반도체 공정에 필요한 장비를 선점하기 위한 삼성전자와 TSMC 간 경쟁이 치열해지고 있다. 마스크 제조를 위한 라이터(writer)와 검사 장비 'APMI'가 대표적이다. 이들 장비는 5나노(㎚) 이하 칩 공정 물량이 늘어났을 때 생산성과 품질을 결정지을 핵심 장비들이다. 또 모두 독점 공급 체제다.

​

업계에 따르면 EUV 초미세 공정에 필요한 첨단 장비들을 입도선매하기 위해 삼성전자, TSMC 등 반도체 제조사들의 뜨거운 경쟁이 벌어지고 있다.

​

최근 반도체 업계에서는 EUV 공정이 차세대 미세 칩 제조 솔루션으로 떠오르면서, ASML의 노광기 수급 경쟁이 큰 화제가 됐다. EUV 원천 기술을 확보한 이 회사는 장비 한 대당 가격이 1500억원 이상인 장비를 단독으로 공급한다.

​

하지만 노광기 외에 반도체 제조사들이 '없어서 못 구하는' 또 다른 최첨단 장비군이 있다. EUV용 마스크에 회로 모양을 새기는 전자빔(e-beam) 기반 라이터 장비와 EUV 마스크를 양산 라인에서 쓸 수 있는지를 점검하는 검사 장비다.

​

E-빔 라이터는 노광 작업에서 웨이퍼에 회로 모양을 반복적으로 찍어내기 위해 반드시 필요한 마스크라는 소재에 회로를 새겨넣는 '붓' 역할을 한다. 기존 불화아르곤(ArF) 기반 노광 공정에는 일본 뉴플레어(NuFlare)사의 E-빔 기반 라이터가 활용됐다.

​

그러나 EUV 환경에서는 이 장비가 제 기능을 발휘하기 어렵다. 한 마스크 안에 다양하고 미세한 회로를 빠른 시간에 새겨야 하지만, 한 개의 E-빔으로만 마스크 패턴을 그려내는 뉴플레어의 싱글 빔 방식으로는 생산성이 현저히 떨어진다.

<기존 싱글빔 방식 라이터(왼쪽)와 IMS의 멀티빔 라이터. <사진= IMS>>

업계에서 새롭게 각광받는 라이터는 24만개 이상 촘촘한 전자 빔이 동시에 움직이면서 패턴을 그리는 멀티 빔 방식으로 움직인다. 첨단 기술인만큼 생산성이 싱글 빔 방식에 비해 상당히 빠른 것으로 알려진다.

​

마스크 검사 분야에서도 차세대 EUV용 검사 장비가 주목받는다. 기존 ArF 광원을 활용한 검사장비보다 까다로운 구조의 EUV 마스크를 더 미세하고 정확하게 확인할 수 있는 장비다. 마스크가 양산 라인에 도입되기 전과 후, 다양하게 검사가 진행된다. 업계에서는 이 장비를 광선패턴마스크검사(APMI) 장비라고 부른다.

<IMS의 라이터 장비. <사진=IMS>>

<레이저텍 마스크 검사 장비. <사진=레이저텍 홈페이지>>

문제는 이 장비를 공급하는 회사가 유일하다는 점이다. 오스트리아의 IMS, 일본 레이저텍이 각각 멀티빔 라이터와 EUV용 마스크 검사 장비를 독점 생산한다.

​

이들의 연간 생산 능력은 1년에 10대가 채 되지 못하는 것으로 전해진다. 연간 35~40대 장비를 만드는 ASML보다 한참 적은 생산능력이다.

​

이에 따라 5나노(㎚) 이하 EUV 공정의 대량 양산 체계가 갖춰질 때, 이 장비를 적기에 확보하지 못한 칩 제조사들은 생산성과 품질 확보가 쉽지 않을 것이라는 업계 분석이 나온다.

​

삼성전자와 TSMC 등 초미세 공정 구현을 목표로 하는 반도체 회사들은 이 장비를 먼저 구매하기 위해 치열한 쟁탈전을 벌일 전망이다. 특히 최근 5나노 생산능력을 상당히 공격적으로 늘리는 TSMC가 관련 장비 입도선매에 상당히 적극적인 것으로 알려졌다.

​

업계 전문가는 “최근 ASML의 노광기 수급 상황은 라이터, APMI 장비에 비해 오히려 나은 상황”이라며 “일본 정부가 레이저텍에 일찌감치 투자해 차세대 장비를 만든 데 일조한 것처럼, 우리나라도 장비 기술 육성에 적극 투자해 차세대 반도체 장비 시장에 대응할 필요가 있다”고 말했다.

 

 

 

(출처:https://www.etnews.com/20201214000097)