참그래핀, 그래핀 기반 EUV 펠리클 상용화 임박

참그래핀이 내년에 그래핀 기반의 극자외선(EUV) 노광 공정용 펠리클을 상용화한다. 실리콘 계열과 탄소나노튜브(CNT) 소재가 아닌 그래핀을 바탕으로 개발한다. 참그래핀은 다음 달 EUV 노광 장비에 적용 가능한 가로 110㎜, 세로 144㎜ 풀사이즈 크기 펠리클의 투과율을 포항가속기연구소에서 측정한다. 김용기 참그래핀 대표는 “투과율 92%를 기록할 것으로 예상한다”고 말했다.

참그래핀은 다음달 EUV 노광 장비에 적용 가능한 풀사이즈 크기 펠리클의 투과율을 측정한다. 참그래핀은 투과율 90% 이상을 기대하고 있다.

이보다 앞서 참그래핀은 그래핀을 수십 층 쌓은 EUV 펠리클을 시험 측정, 투과율 95.4%를 달성했다. 현재 투과율 90%가 넘는 EUV용 펠리클은 등장하지 않았다.

EUV 광원은 파장이 13.5㎚에 불과하기 때문에 모든 물질에 쉽게 흡수된다. 펠리클을 얇게 구현하면서 투과율을 높이는 기술이 필요하다. 노광 공정에서 발생하는 800도 이상의 고온에도 견딜 수 있어야 한다. 펠리클 개발 업체는 EUV 투과율 90% 이상을 목표로 하고 있다. 기존에는 실리콘, 탄소나노튜브(CNT) 등을 펠리클 소재로 삼았다. 실리콘은 고온에서 딱딱하게 굳는 특성 때문에 노광 공정 도중 파손될 우려가 있다. CNT 역시 공정 도중에 수소와 만나면 손실이 일어나는 한계가 있었다. 반면에 참그래핀은 그래핀을 활용했다. 김 대표는 “그래핀이 열적 안정성과 강도가 높아 펠리클로서 얇은 두께와 높은 투과율을 구현할 수 있다”고 강조했다.

참그래핀은 내년 말을 EUV 펠리클 제품화 시점으로 삼았다. 가을에는 클린룸을 비롯한 펠리클 기술 고도화 설비를 도입한다. 5나노 이하 첨단공정에서 수율을 높이기 위해선 포토마스크를 보호하는 펠리클이 필요하다. 삼성전자는 내년 EUV 노광 공정에 펠리클을 도입하기 위해 협력사와 함께 기술을 개발하고 있다. 투과율 90% 이상을 목표로 하고 있다. 현재 투과율은 80% 후반대인 것으로 알려져 있다.

TSMC는 투과율 80% 중반대의 실리콘 계열 펠리클을 자체 개발, 사용하고 있다. EUV 노광 장비를 유일하게 제작하는 ASML은 지난해 투과율 90%의 펠리클을 개발했으며, 현재 펠리클 양산에 속도를 내고 있다.

<용어> 펠리클=반도체 노광 공정 핵심 부품인 포토마스크를 보호하는 얇은 박막이다. 개당 가격이 수억원에 이르는 포토마스크에 펠리클을 부착하면 포토마스크 손상과 이물질 유입을 방지하고 교체 주기를 늘릴 수 있다.

송윤섭기자 sys@etnews.com