“EUV 처리량 증대... 마스크 스테이지용 초고가속·초저소음 모터”
“EUV 처리량 증대... 마스크 스테이지용 초고가속·초저소음 모터”
  • 한주엽 기자
  • 승인 2019.08.25 18:16
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윤준영 연세대학교 기계공학부 교수 ASML코리아 젊은 과학자상 수상
윤준영 연세대학교 기계공학부 교수.
윤준영 연세대학교 기계공학부 교수.

윤준영 연세대학교 기계공학부 교수가 극자외선(EUV) 노광 장비 처리량 증대를 위한 ‘초고가속, 초저소음 마스크 스테이지용 모터 연구’ 성과를 인정받아 23일 인천 송도에서 개최된 ASML코리아 테크토크에서 ‘젊은 과학자’ 상을 수상했다.

노광(露光, exposure)은 금속 설계 패턴이 새겨진 마스크(mask)에 빛을 쪼이고, 마스크를 투과한 빛은 감광액(photoresist)이 도포된 웨이퍼로 전사돼 회로 패턴을 형성하는 일련의 과정을 의미한다. 필름 사진을 현상하는 과정과 흡사하다.

EUV 소스는 기존 불화아르곤(ArF) 소스와 달리 기체를 포함한 모든 물질에 흡수되는 독특한 성질을 지녔다. 이 때문에 EUV는 기존 노광 장비에서 쓰는 투과형 렌즈 구조를 사용하지 못한다. 대신 마스크 상을 축소 투영하기 위해 몰리브데넘(Mo)과 실리콘(Si)을 다층으로 쌓은 여러 개의 박막 거울(multi layer mirror)을 활용해 빛을 반사시킨다. 이 빛이 마스크를 통과해 웨이퍼에 닿는 구조다.

EUV 장비는 생산성 증대를 위해 웨이퍼 대비 마스크 축소 패턴 배율이 8배 혹은 16배에 이른다. 이는 마스크 스테이지 시스템 움직임이 웨이퍼 스테이지 대비 최대 16배 이상 정밀해야함과 동시에 16배 가속도를 구현해야 함을 의미한다.

윤 교수는 “고가속 성능을 위한 전동기 후보로 고출력 특성의 선형 철코어 동기모터가 오랜 기간 동안 각광을 받아 왔다”면서 “그러나 모터 자체 심각한 진동과 음향 소음으로 EUV 노광 장비 스테이지에 사용하기에는 제한적이었다”고 설명했다.

윤 교수는 연구 끝에 소음 및 진동 문제를 해결한 선형 철코어 영구자석 모터를 개발했다. 기존 선형 철코어 동기모터가 원하는 방향으로 힘을 낼 때 불필요하게 나왔던 노이즈를 줄였다. 자기 설계 구조를 적용한 덕에 추가적인 노이즈 감소가 있었다는 것이 윤 교수의 설명이다. 그는 “기존 철코어 대비 노이즈(소음 및 진동)가 평균 90% 이상 저감됐고 파워 역시 기존 대비 큰 것으로 나타났다”고 설명했다.

가속 및 등속 구간에서 소음이 90% 이상 대폭 감소한 것으로 나타났다.

윤 교수는 올해 초 연세대 기계공학부 교수로 부임했다. MIT 기계공학과 전자공학연구소 박사 시절 이 연구를 수행했다. ASML은 이 기술을 라이센싱하기 위해 MIT 측과 접촉하고 있는 것으로 전해졌다.


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