ASML의 협력사 미쯔이 펠리클 사용 가능성 높아
삼성전자가 오는 2023년부터 반도체 극자외선(EUV) 공정에 펠리클을 사용할 계획이다. EUV 공정을 활용해 본격적인 대량 생산 체제를 구축하기 위해서다.
반도체업계 관계자는 20일 "삼성전자가 내부 계획에 따라 2023년 말부터 펠리클을 대량 양산에 사용할 계획"이라고 말했다. 업계에서는 삼성전자가 ASML 협력사인 미쓰이화학의 펠리클을 사용할 가능성이 큰 것으로 보고 있다.
펠리클은 먼지로부터 마스크를 보호하는 소모성 부품이다. 기존 불화아르곤(ArF) 노광 장비는 빛이 위에서 아래로 내려오는 구조인 반면, EUV 장비는 빛이 미러(거울)에 반사돼 웨이퍼에 닿는 구조다. 반사 구조인 EUV 장비에선 빛이 한 번 들어왔다가 다시 반사돼 빠져나가야 하기 때문에 광원 손실이 크다. 이를 최소화하기 위해 투과율이 높은 펠리클이 필요하다. 특히 EUV용 마스크는 개당 가격이 수억원씩 하는 고가여서, 먼지로 인한 마스크 손상을 최소화하려면 펠리클 사용이 필수적이다.
그동안 삼성전자, TSMC 등은 EUV 공정에서 마스크가 먼지에 노출될 수 있음에도 펠리클 없이 D램을 생산해왔다. EUV 공정에는 90% 이상의 투과율과 50나노급의 얇은 펠리클이 필요한데, 지금까지 해당 기술이 개발되지 못했기 때문이다.
하지만 최근 투과율 90% 이상의 펠리클 개발이 가시화되면서 실제 공정에 활용할 수 있게 됐다. 현재 EUV용 펠리클을 개발하는 업체는 ASML, 미쓰이화학, imec, 에프에스티(FST), 에스앤에스텍 등이다.
삼성전자는 EUV 장비업체인 ASML이 권장하는 펠리클을 사용할 것으로 관측된다. ASML이 권장하지 않는 다른 펠리클을 사용하다가 장비에 문제가 생기면, ASML이 장비 수리보상(AS)에 책임을 지지 않을 가능성이 높기 때문이다. ASML의 EUV 장비는 대당 1500억원~2000억원 정도하는 고가의 장비다.
ASML의 펠리클은 협력사인 일본 미쓰이화학을 통해 생산한다. 양사는 2019년 6월 EUV 펠리클 라이선스를 체결했다. ASML은 지난 5월 미국 테라다인과 공동으로 개발한 90.6% 투과율 성능의 펠리클을 연내에 양산한다고 밝힌 바 있다. 지난해 ASML이 출시한 펠리클 MK3.0 제품은 투과율이 82~83%였다. 삼성전자는 펠리클 MK4.0 제품을 사용할 것으로 보인다.
삼성전자가 펠리클을 본격 도입하면 D램의 EUV 공정 전환에 속도가 붙을 전망이다. 다품종 소량 생산인 시스템반도체와 달리, D램은 대량 생산되는 제품이다. EUV 공정으로 생산되는 D램은 마스크와 펠리클이 더 많이 필요하다.
한편, 삼성전자뿐 아니라 SK하이닉스, 마이크론도 D램에 EUV 공정을 사용하겠다고 밝혔다. 지난 12일 SK하이닉스는 EUV 공정을 적용한 4세대 10나노급(1a) 8기가비트(Gb) DDR4(LPDDR4) 모바일 D램 양산을 시작했다. 마이크론도 2024년부터 D램에 EUV 공정을 적용한다는 계획이다.
