반도체·디스플레이 부품·소재 기업 에스앤에스텍은 EUV(극자외선) 분야에서 국내 업계 중 가장 앞서 나간다는 평가를 받는 곳이다. 지난 2년간 EUV 블랭크마스크 및 펠리클 양산을 위한 투자를 5차례나 진행했다. 투자액만 600억원 이상에 달한다.

투자 성과는 곧 나올 예정이다. 다음달(12월) EUV 블랭크마스크 제작의 핵심인 증착장비를 들여올 예정이다. 양산을 위한 준비를 마치게 된다는 의미다. EUV 블랭크마스크의 실제 상용화 시기는 2024년으로 잡고 있다. EUV 공정용 펠리클 분야에서도 에스앤에스텍은 가장 앞서 있다. 핵심 성능인 투과율 부문에서 90~92%를 구현하는데 성공했다. UV용 펠리클은 현재 전세계적으로 일본의 한 업체만 양산 중이다. 에스앤에스텍이 양산을 시작하면 전세계에서 두번째가 된다. 

승병훈 에스앤에스텍 전무는 최근 《디일렉》과의 인터뷰에서 EUV 블랭크마스크 및 펠리클 기술개발 및 양산 계획에 대해 이같이 밝혔다.

EUV는 기존 반도체 광원으로 활용돼 온 ArF(불화아르곤), KrF(불화크립톤) 대비 빛의 파장이 훨씬 짧다. 때문에 노광공정에 쓰이는 블랭크마스크 및 펠리클도 EUV 광원에 최적화된 새로운 소재를 활용해야 한다. 블랭크마스크는 회로 패턴이 그려지기 전의 마스크 원판이며, 펠리클은 마스크가 외부로부터 오염되는 일을 막는 일종의 보호막 역할을 한다.

기존 에스앤에스텍은 블랭크마스크 시장에만 집중해왔다. 그러나 EUV 공정 도입이 본격화됨에 따라 EUV 블랭크마스크와 펠리클을 모두 개발하고 있다. 20년 이상 블랭크마스크를 개발하며 쌓아온 기술력을 기반으로 펠리클에서도 충분한 경쟁력을 발휘할 수 있다는 판단에서 내린 결정이다.

실제로 에스앤에스텍은 EUV 펠리클 투과율을 90~92% 수준까지 끌어올리는 데 성공했다. EUV는 광원 손실이 큰 특성을 갖추고 있기 때문에, 투과율이 최소 90%는 넘어야 한다는 게 업계의 주된 평가다. EUV 펠리클의 또 다른 주요 요소인 내구성을 높여줄 소재도 찾아냈다.

현재 EUV 블랭크마스크 및 펠리클 시장은 일본의 소수 업체만이 독과점 체제를 이루고 있다. 국내에서 EUV 블랭크마스크 시장에 진입하려는 국내 업체는 에스앤에스텍이 유일하며, EUV 펠리클은 국내에서도 다수의 업체가 앞다퉈 개발 경쟁에 뛰어들고 있다.

승병훈 전무는 "에스앤에스텍이 후발주자로 시장에 진입하려고 하는 만큼 경쟁사 대비 뛰어난 품질을 갖춰야 경쟁력이 있다"며 "이를 위한 제품 개발 및 양산 투자를 활발히 진행 중"이라고 밝혔다.

한편 에스앤에스텍은 오는 12월8일 《디일렉》이 개최하는 'EUV 글로벌 생태계 콘퍼런스'에서 EUV 블랭크마스크 및 펠리클 개발의 성과를 공개할 예정이다. 이번 콘퍼런스에는 삼성전자, SK하이닉스, 동진쎄미켐, 에스앤에스텍, 이솔, 파크시스템스 등 국내 주요 반도체 기업과 ASML, AMAT, 도쿄일렉트론, 칼자이스, 부쉬코리아 등 글로벌 기업이 참여한다.  

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Q. 마스크 분야에서 계속 일을 해오셨나?

"그렇다. 에스앤에스텍에서는 1년 6개월 정도 근무했다. 그 전에는 삼성전자 마스크 개발부서에서 일했다. 삼성전자는 자체적으로 마스크를 만들어서 써왔다."

Q. 에스앤에스텍에서 담당하는 업무는 무엇인가?

"주로 EUV 펠리클 개발을 담당하고 있다. 블랭크마스크 쪽도 함께 담당한다."

Q. 에스앤에스텍의 작년 매출이 1000억원이 조금 안 된다. 대부분이 블랭크 마스크에서 나왔는데, 반도체와 디스플레이 비중이 어떻게 되나?

"정확한 수치는 기억할 수 없으나, 디스플레이 쪽 매출이 조금 더 많다. 디스플레이의는 판 자체의 사이즈가 더 크다보니 아무래도 단가가 더 비싸다."

Q. 기술적 난이도에도 차이가 있나?

"정확하게 구분하기는 어렵다. 해상도 측면에서는 디스플레이가 반도체를 따라갈 수 없지만, 반대로 디스플레이는 사이즈를 크게 만든다는 점에서 굉장히 어렵다. 그래서 어려움을 겪는 부분이 각각 다르다고 생각을 해야 할 것 같다."

Q. 에스앤에스텍은 최근 EUV 펠리클 및 블랭크마스크를 위한 투자를 5차례나 추진했다. 금액으로는 600억원 이상이다. 연 매출 1000억원 수준인 회사 입장에서는 투자를 많이 하는 건데, 그만큼 투자에 대한 확신이 있는건가?

"당연히 확신이 없었다면 투자도 없었을 것이다. 말씀하신 것처럼 매출 대비 굉장히 큰 투자이기 때문에 결정이 쉽지는 않다. 현재 그런 것들에 대해 준비 중이고 준비하는 과정에 있다고 보시면 될 것 같다."

Q. 블랭크마스크 분야에 대해 먼저 여쭤보겠다. ArF, KrF 등 EUV가 아닌 분야의 블랭크마스크와 EUV 블랭크마스크는 어떤 점이 다른가?

"물질부터 굉장히 다르다. 기존 옵티컬 마스크는 쿼츠 위에 어떠한 물질을 배포해 바이너리마스크, PSM(위상반전마스크) 등을 만들지만, 지금은 쿼츠 자체도 LTEM(low thermal expansion materia; 저열팽창재료)이라고 하는 특수 소재를 쓴다. LTEM은 열에 쉽게 변형이 되지 않는 소재다. 이 소재에다 Mo(몰리브덴)과 Si(실리콘) 머티리얼을 겹쳐서 40층을 쌓는 기술을 쓰게 되는데, 옵티컬 마스크로 치면 이게 쿼츠에 해당한다. 그러다보니 굉장히 고난도의 기술이 들어갈 수밖에 없다. 또 하나는 EUV 리소그래피에 적용되다보니, 디펙(결함)의 사이즈가 기존 옵티컬 대비 굉장히 작기 때문에 어렵다."

Q. 이미 EUV 라인이 양산 가동 중이다. 블랭크마스크는 어디서 공급하고 있나?

"일본 소재업체인 H사와 A사 두 군데에서 공급받고 있다. 신규로 한 군데가 진입하려고 노력 중인데, 여기도 일본 업체다. 한국에서는 제가 알기로는 에스앤에스텍이 유일하다."

Q. 유럽, 미국 업체는 없나?

"없는 걸로 알고 있다. 일본이 소재에 대해서 굉장히 오랫동안 연구를 많이 했고 경험을 가지고 있어서, 분명히 강점이 있는 것 같다."

Q. 블랭크마스크가 1년에 몇 장 정도 쓰이나? 5nm 이하 칩을 만들 때는 더 많은 마스크가 필요하지 않은가?

"그 부분은 소자업체의 소관이기 때문에 정확히 알 수 없고, 저희 추정 역시 큰 의미는 없다고 본다. 다만 미세화 공정으로 가면서 마스크가 더 많이 쓰이는 것은 사실이라고 할 수 있다."

Q. 5nm 이하의 EUV 마스크가 많이 쓰이지는 않는 걸로 알고 있다. 마스크를 한 장 만들어 놓으면 얼마나 쓰는가?

"그 부분 역시 소자업체가 어떻게 하느냐에 따라 다른 것 같다. 이전에 옵티컬 마스크는 그런 것들이 어느 정도 정해져 있었던 것 같은데, 최근 EUV 마스크는 펠리클을 쓰냐 안 쓰냐부터 사용 방식이나 기간도 굉장히 다르다고 알고 있다. 옵티컬 마스크는 펠리클을 씌운 상태로 꽤 오랫동안 노광을 할 수 있는데, 몇 만장을 찍을 수 있다."

Q. 단순 추정하면 기존 마스크보다는 수명이 조금 짧을 수밖에 없다는 건 맞다고 본다. 가격적인 부분은 어떤가?

"실제 판매 중인 상황이라면 말씀드릴 수 있겠으나, 아직 그렇지 않아 말씀드리기는 어렵다."

Q. EUV 블랭크마스크를 언제부터 개발했고, 상용화 목표 시점은 언제인가?

"2019년부터 개발해왔다. 상용화는 아까 투자에 대해 말씀하셨는데, 그 중 증착장비가 있다. 증착장비를 사용한다는 것이 양산을 위한 준비라고 볼 수 있는데, 다음달에 해당 장비가 들어온다. 장비가 셋업되고 하면 2024년도가 돼야 실제 제품화가 되지 않을까 기대하고 있다."

Q. 내년에는 고객사와 샘플링을 하는 걸 기대하는 건가?

"그렇다."

Q. 빛을 흡수하는 흡수체를 무엇으로 할 것이냐가 중요한 요소라고 들었다. 이건 어떤 의미인가?

"빛을 반사할 부분은 반사하고, 또 빛을 흡수할 때는 완벽히 흡수해야 한다는 걸 뜻한다. EUV의 파장에서 이 역할을 효과적으로 수행하는 물질을 찾아야 한다. 바이너리 같으면 저희가 0과 1로 표현을 하는 것처럼, 아예 빛이 흡수돼서 빛이 0으로 표현돼야 하고, 흡수체가 없는 영역은 반사되는 영역의 빛을 전부 쓸 수 있게 하는 물질을 찾는 것이 기술이고 경쟁력이다."

Q. 일본 업체들은 어떤 소재를 쓰고 있나?

"탄탈 계열로 알고 있다."

Q. 에스앤에스텍도 같은 소재를 쓰나?

"그런 것과 유사한 것으로 하고 있다. 다만 똑같을 수는 없다."

Q. 아까 연말에 장비가 나오고 40층까지 증착한다고 했는데, 내부적으로는 결함에 대한 검사도 해야하지 않나?

"그런 것들을 전부다 개런티를 해야 소자업체들이 (제품을) 받는다."

Q. 결함을 위한 검사장비는 어떤 게 있나?

"크게 두 가지가 필요하다. 하나는 멀티레이어인데, 해당 검사장비는 현재 보유하고 있지 않다. 하지만 (마스크) 위에 올라가는 앱솔버(흡수체) 쪽 장비는 보유 중이다. 궁극적으로는 멀티레이어 검사장비도 확보해야 하는 것으로 생각하고 있다." 

Q. 앱솔버 검사장비는 원래 보유하고 있었나?

"아니다. EUV는 더 작은 사이즈를 보장해야 하기 때문에 신규 장비를 구입해서 보유하고 있다."

Q. 장비는 비싼가?

"몇백억원 수준으로 비싸다. 나중에 양산이 되면 더 많은 장비가 필요할 수도 있지만, 현재는 저희가 시작하는 단계이기 때문에 1대로도 초기 생산하는 데에는 아무 문제가 없다."

Q. 준비가 안된 멀티레이어 검사장비는 어떻게 할 예정인가?

"해당 장비는 앱솔버 검사장비 대비 몇 배는 비싸다. 회사가 혼자 결정할 수 있는 문제는 아니고, 업체와도 협의를 해야 한다. 그래서 정확한 날짜가 결정된 것은 없다."

Q. 그 장비를 언제 들여놓느냐가 에스앤에스텍의 성과가 가시권에 들어왔는지를 판가름하는 잣대가 될 수 있을 것 같다.

"그것도 중요한 포인트 중 하나라고 생각한다."

Q. 그 장비는 어디에서 만들고 있나?

"일본 회사인 레이저텍이 만든다."

Q. EUV 블랭크마스크 사업이 성공했을 때 회사 내부적으로는 매출이 어느 정도 증가할 것으로 보고 있는가? 베스트 시나리오를 기준으로 말씀 부탁드린다.

"계산을 해 본 적은 없다. 그래도 매출이 지금 대비 2배 이상은 늘어날 것으로 보고 있다."

Q. EUV 펠리클은 소자업체들이 안 쓰고 있지 않나?

"쓰는 곳도 있고 안 쓰는 곳도 있는 것으로 알고 있다. 대만 업체의 경우 스스로 만들어서 쓴다고 하는 정도로만 알고 있다."

Q. 펠리클을 만드는 제조사는 어디인가? 현재 진입을 시도하고 있는 업체들이 많은가?

"펠리클을 개발하는 업체들이 최근 여러 군데 있는 것으로 알고 있다. 현재 정확한 건 일본의 M사 한 군데에서만 공급을 하고 있다. M사는 네덜란드 A사로부터 라이선스를 받아와서 하는 걸로 알고 있다."

Q. 펠리클의 용도는 무엇인가?

"스캐너 안에서 포토마스크를 보호하는 역할을 한다. 보호한다는 것의 의미는 어떤 디펙이 마스크 위로 떨어지면 불량이 되는 데 반해, 펠리클 위에 떨어지면 그 영향을 받지 않는다. 어느 정도까지는 계속 쓸 수 있고, 오염이 너무 심해지면 펠리클을 교체한다던지 해서 사용할 수 있다."

Q. 기존 ArF에서 사용되던 펠리클의 소재는 무엇인가?

"폴리머 계열의 재료가 쓰인다. 폴리머를 스핀 코팅하는 방식으로 제작하는 것으로 알고 있다."

Q. EUV 펠리클은 재질이 바뀌어야 하나?

"재질도 바뀌어야 하고, 구조 및 제작방식도 다 다르다. 폴리머 계열이 아닌 다른 물질을 사용해야하고, 그런 물질을 다뤄야 하다보니 증착 기술을 사용해야 한다. 저희 입장에서는 낯설지 않은 기술이고, 20년 이상 그 분야를 해왔기 때문에 자신이 있다. 기술이 동일하기 때문에 블랭크마스크 뿐만이 아니라 EUV 펠리클 사업에도 진출하는 것이다."

Q. EUV 펠리클에서 투과율이 중요하다고 들었다. 고객사는 몇 %를 원하나?

"고객사에서 요구하는 것은 높으면 높을수록 좋다. 그런데 저희가 실제로 만들 수 있는 건 현재 90~92% 사이다. 이 부분에 대해서는 컨퍼런스 때 더 자세히 말씀 드릴 수 있을 것 같다. 투과율이 중요하긴 하지만, 그게 또 전부는 아니다. 아까 전 세계에서 (EUV 펠리클) 공급사가 한 군데 뿐이라고 말씀드렸는데, 저희가 두 번째로 진입하면 후발주자로서 들어가게 된다. 때문에 기존 제품보다 더 좋아야 한다. 가격도 그렇고, 품질 면에서도 오래 사용할 수 있는 것도 중요하다. 사실 투과율과 내구성이 제일 중요하다."

Q. 내구성이라고 한다면?

"마스크가 열이 나면 (펠리클을) 오랫동안 사용하지 못하는 일이 발생한다. 펠리클이 굉장히 얇다보니 에너지를 받았을 때 터지는 현상이 발생하게 된다. 오랫동안 사용해도 터지지 않는다면 경쟁력이 있을 것으로 보고 있다."

Q. EUV 펠리클의 소재는 무엇인가? 타사의 경우 SiC 기반이라는 내용도 있던데.

"그 부분은 기밀사항에 해당한다. 타사의 경우도 유추하는 수준 밖에는 되지 않지만, 적어도 SiC는 아닌 것으로 알고 있다. 이 분야의 사이클이 굉장히 빠르기 때문에 예전에 사용하던 소재일 수도 있긴 하다."

Q. 상용화가 되고 특허 등록이 되면 소재에 대한 정보가 나올 수도 있지 않은가?

"그럴 수는 있다. 특허를 계속해서 매년 쓰고 있다. 다만 물질만 알아낸다고 사업을 할 수 있는 건 아니다. 어느 정도는 유추할 수 있지만, 직접 하다보면 또 다른 게임이 될 수 있다."

Q. 그 물질을 썼을 때의 장점은 무엇인가?

"내구성이 좋다. 펠리클의 투과율은 기술에 따라 90~92% 수준에서 충분히 조절이 가능한데, 내구성은 어떤 물질을 쓰느냐에 따라 그냥 결정되는 부분이 있다. 같은 재료로 만들어도 얇게 만들면 투과율은 높아질 수 있는데 내구성이 떨어질 수 있다. 그런 것들의 밸런스를 잘 맞춰서 만드는 게 지금의 목표다."

Q. 언제쯤 상용화를 기대하시는가?

A. 개발 부분은 어느 정도 진행을 하고 있다. 다만 블랭크마스크나 펠리클은 저희가 만들었다고 사용할 수 있는 게 아니고, 소자업체에서 충분한 평가가 있어야 한다. 그래서 날짜 등 특정할 수 있는 부분이 얼마 없다. 다만 개인적으로는 펠리클이 블랭크마스크보다 더 빠를 것으로 기대하고 있다. "

Q. 베스트 시나리오를 가정하는 경우, EUV 펠리클의 매출이 블랭크마스크보다 클 수 있나?

"그 부분은 잘 모르겠다. 다만 블랭크마스크가 단가가 훨씬 높을 것이라고 예상한다."

Q. 에스앤에스텍은 삼성에서 직접 지분투자도 들어와있다. 어느 정도 (스펙을) 잘 맞추면 써주지 않을까 하는 게 밖에서 보는 시각이다.

"저희는 그렇게 느끼지 않는다. 고객이 원하는 것을 다 해야 겨우 들어갈 수 있다고 보고 있다."

 

디일렉=장경윤 기자 jkyoon@thelec.kr
《반도체·디스플레이·배터리·전자부품 분야 전문미디어 디일렉》