어제 작성했던 EUV Hign-NA 기술 관련 공부 2편이다.
1편은 아래 링크 참고하고..
https://yusae8th.tistory.com/125
EUV High NA 기술 공부 (1/2)
EUV High NA 기술 원리에 대해서.. 유튜브 디일렉 채널을 통해 공부한 내용을 정리한다. (역시 EUV 기술 관련해서는 한양대 안진호 교수님이 최고임.) EUV High NA 장비 : EUV가 통과하는 렌즈 및 반사경
yusae8th.tistory.com
아래 내용들의 기본 출처는 디일렉 유튜브 채널이다.
https://www.youtube.com/watch?v=ZBC7bkc3WyQ
1. TSMC가 자체개발 펠리클을 쓰는 이유
1) ASML이 펠리클을 개발한것이 아니라.. Teledyne(캐나다)에서 개발했음. (미쓰이에서 생산)
* 텔레다인 : MEMS(멤드레인 파운드리)회사
2) TSMC는 세계 최고의 8인치 MEMS FAB을 갖고 있는 회사임. 그런 입장에서 보면.. TSMC는 ASML이 개발을 맡긴 teledyne과 비슷한 기술력을 갖고 있다고 보여짐.
3) 그래서 TSMC는 자체 개발을 해서 쓰고 있다고 알려져있음. (투과도 약 86%정도) EUV 장비가 많기 때문에..투과도가 높지 않은 펠리클을 쓸 수 있음. 투과도가 낮은 펠리클을 쓰면..생산량은 줄어들지만 불량률은 확실하게 잡을 수 있는 장점이 있음.
4) 하지만 우리나라는 장비가 몇대 없기 때문에 TSMC와 같이 할 수 없음.
2. ASML EUV펠리클 사업권을 가진 미쓰이
1) 미쓰이는 텔레다인에서 만든 핵심 소재를 가져다가 Frame에 붙이고 검사 후 판매 함. (거의 세일즈 중심)
- 사업권을 가지고 있기 때문에 갑과 같은 을로서 행동을 할 가능성이 높음.
- DUV 펠리클의 경우 국산은 약 50만원이지만.. 미쓰이는 절대 네고 없이 무조건 1,000 USD를 받았다고 함.
- 삼성전자는 미쓰이와 지금까지 펠리클 관련 거래가 없었고(비하인드 스토리가 있음) DUV에서도 국산 펠리클 사용했었음 (미쓰이가 펠리클 관련 세계적인 회사인데도 불구하고..)
- 그래서.. 삼성은 국내 EUV 펠리클 벤더를 꼭 키워야 하는 상황으로 보임.
- 삼성도 23년부터는 EUV펠리클 도입을 적극적으로 하겠다고 했었음.
3. 그래핀으로 펠리클 만드는 스타트업에 대한 생각??
1) 그래핀(graphene) :
- 흑연 그라파이트 'graphite'와 탄소 2중 결합을 뜻하는 'ene'의 결합 용어.
- 흑연에서 벗겨낸 한 겹의 탄소 원자 막으로 6각형 벌집 구조로 결합된 나노 소재
- 눈으로 볼 수 없을만큼 얇고 투명해 300만장을 겹쳐도 두께는 1mm에 불과하지만, 강도는 강철의 200배, 전자 이동은 실리콘의 100배, 전도성은 구리의 100배
- 그래핀이 소재의 관점에서는 매우 흥미로운 소재라서 많은 기업연구소 및 대학과 NDA(기밀유지 협약)를 맺고 있고.. 지금도 같이 연구 개발을 하고 있음. (2~3년 이후 롱텀으로 보고 연구 중)
- 하지만 지금 수준에서는 그래핀 소재로 펠리클을 만들 수 있는 수준까지는 오지 못했다고 판단.
- 그래핀 발견 초기에는 엄청 관심이 높았으나 현재 상업적 어플리케이션을 찾기가 매우 어려운 상황임.
- 만약 그래핀을 펠리클에 사용 할 수 있으면.. 그보다 나은 부가가치를 가지는 소재는 없을 것임.
2) 탄소나노튜브 (carbon nanotube) :
탄소 6개로 이루어진 6각형들이 결합하여 관 모양을 이룬것. 지름이 수 나노미터~수십 나노미터로 작음.
- 기존의 CNT가 새로운 물질로 발견이 되고 개발 및 상용화까지 상당히 많은 시간이 걸린 것과 같이..그래핀도 개발 상용화까지는 오랜 시간이 걸릴 것이라고 생각됨.
4. Low NA로는 멀티패터닝을 하고 있는가?
1) TSMC는 Low NA 장비로 멀티플 패터닝을 하고 있음.
2) TSMC의 경우 - 해상도가 안나와서 그런 것은 아니고, LER(Line Edge Rughness) 이슈 때문에 32나노 피치1 레이어에서 SADP(Self Align Double Patterning)이라는 기술로 더블패터닝을 하고 있음.
3) 최근 삼성의 불량률에 대한 이야기가 많은데.. 정확한 이유는 모르겠으나.. TSMC의 상황을 보게 되면.. 펠리클 사용 여부도 불량률에 영향을 미칠 수는 있을 것임. 그리고 LER 이슈도 영향을 미친다고 생각된다.
4) 사실 32나노 피치면.. half pitch로 따지면.. 16나노인데.. 16나노라면 Low NA 장비로도 한번에 찍을 수 있는 패턴의 사이즈인데.. 그럼에도 불구하고 TSMC는 2번을 찍고 있고.. 경쟁사 대비 수율이 상당히 높다는 것을 봤을때.. 제품의 품질을 위해서 더블 패터닝이 이미 진행되고 있다고 볼 수 있다.
5. 인텔이 High NA 장비 적용하기로 했는데.. 가능하다고 보나?
1) 인텔이 10나노 이후 공정 진척도가 느린 상황인데.. 전 CEO의 스캔들로부터 시작이 되었다고 생각함
2) 인텔 직원과 소통을 해 보면.. 인텔도 EUV에 대한 개발은 지속적으로 하고 있었던 것으로 판단됨.
3) 지금 당장이라도 전략적으로 양산 하겠다고 하면.. 가능한 준비는 되어 있는 것으로 보여짐.
4) 인텔은 아리조나 챈들러에 5, 3나노 파운드리 팹을 짓고 있고.. Hign NA 장비가 들어 갈 것으로 예상.
- 거기서부터 EUV의 본격적 양산 적용을 시작 할 것으로 보여짐
5) TSMC, 삼성이 먼저 양산을 하고는 있지만 인텔이 기술력은 가장 높을 것이라고 생각됨.
- 인텔이 EUV 연구를 가장 오랫동안 해 왔고.. ASML에도 15%의 지분 투자를 했었음. (현재는 3% 남았음)
- 50불에 투자해서 400불에 12% 지분 팔았음. 현재 ASML 주가는 800불..
6. ASML 장비에 들어가는 핵심 부품 공급사?
1) 광학계
- ZEISS : 175년 전통의 독일 광학 전문 기업
안경 렌즈 중 왜곡이 가장 적은 렌즈가 자이스 제품이라고 함. (일본 제품에 비해 약 1.5배 비쌈)
2) 소스 - CYMER : DUV와 EUV레이저 소스 업체이며..
2012년 ASML이 인수해서.. ASML이 반도체 스캐너 시장을 천하통일 했다고 난리였음.
인수대금은 인텔, TSMC, 삼성으로부터 받은 투자금
안교수가 알아본 바에 의하면.. 광학계가 장비 가격의 30~40%, 소스가 약 30%를 차지함.
7. EUV는 언제까지 사용 될 것으로 생각되는가?
1) EUV가 반도체에서 사용하는 파장의 거의 끝단이라고 봐도 무방할 것으로 생각됨.
2) 3차원 구조의 반도체 또는 3차원 적층과 같은 보완기술이 나와서.. 반도체 집적도를 높이기 위해서 패턴 사이즈를 줄여야 하는 부담이 줄어들었다고 생각됨.
3) EUV 후에는 BEUV (Beyond Extreme Ultraviolet)가 적용 될 것으로 예상됨.
* BEUV : EUV의 13.5nm 파장보다 짧은 6.7nm의 파장을 통해 더욱 미세한 패턴을 구현. BEUV는 EUV와 동일하게 모든 물질에 흡수되는 특성을 가지고 있음.
- 최근에는 Blue X라고 부르기도 함.
8. 국내 기업의 펠리클 상용화 가능성
1) 국내 펠리클의 성공 여부는 엔드유저가 얼마만큼 도와주느냐에 따라 결정이 될 것
- 파이널 퀄 테스트를 하기 위해서는 1,800억짜리 EUV 노광장비에서 테스트를 해야 하는데.. 만약 그것이 깨진다면??
- 안교수가 예전에 모 회사의 요청으로 ASML에 펠리클 테스트를 요청했었는데.. 아무런 전략적 파트너십 없이 EUV펠리클을 ASML이 소요한 장비에서 테스트 하는 비용이 100억원이었음.
- 그 100억에는 테스트에 필요한 인건비, 장비 사용료도 있지만, 만약 펠리클이 깨지면 3일간 내부 청소하는 비용까지도 포함되어 있었음.
- TSMC, 인텔 등도 장비 내에서 펠리클이 깨진적이 있었고.. 그 경험이 쌓이면서 기술이 향상되었음.
- IMEC에서 테스트 하는것도 비슷한 비용이 발생함 (ASML의 컨트롤 내 영역이라서)
2) EUV분야가.. 제품을 만드는 것은 상대적으로 쉬운데.. 인정을 받는 과정이 상대적으로 너무 어렵다.
이로서.. 디일렉 채널에서 나온 High-NA EUV에 대한 공부를 정리한다.
아래는 얼마전에 있었던 ASML코리아 정진항 상무님께서 설명하신 'High-NA EUV 기술의 미래' 동영상.
https://www.youtube.com/watch?v=XMibE18qTd4
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