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.

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<블랭크 마스크>

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.

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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.

<용어설명>

◇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 djkwon@etnews.com