목차
1. 노광
2. 블랭크 마스크
3. 펠리클
4. 에스앤에스텍
5. 에프에스티
6. 삼성전자
7. 포토공정 밸류체인
1. 노광
- R감소(해상도 증가)를 위해서 k1(공정변수) 감소하거나, λ(파장)이 감소하거나, NA가 증가해야 함
- k1 : ArFi 를 이용한 싱글 패터닝 상에서 공정변수가 0.25 수준에 도달하자 , 멀티패터닝 공정을 통해 k1 변수를 낮췄음
- λ : KrF 의 파장이 248nm, ArF 가 193nm, EUV 가 13.5nm이기 때문에 EUV로 가야함
- NA(Numerical Aperture, 렌즈 수차) : 굴절률(조리개/개구수 값이 높아질수록 회로를 머금은 빛이 더욱 선명해진다는 의미)
- 아직 NA 0.55는 개발중, 가격은 1대당 5000억 예상
- ASML에서 DUV 26년 600대 생산예정
- EUV 장비 수 : 19년(22대), 20년(32대), 21년(42대), 22년(50대이상), 23년(60대), 26년(90대)
- High-NA 26년 연간 20대
2. 블랭크 마스크
- 포토마스크에 패턴을 세기기 전 상태(노광장비가 사진기라면, 포토마스크는 필름, 웨이퍼는 인화지)
- ArF 블랭크 마스크는 석영유리, EUV 마스크는 열 팽창률이 100분의 1 수준으로 낮은 세라믹 소재를 사용
- 보호막층과 흡수층을 증착하는데 Mo(몰리브덴)과 Si을 이온빔 증착으로 40층 이상 쌓는 방법으로 진행
- (a)ArF는 투과를 통해 1번 노광이 진행되지만, (b)EUV는 반사를 통해 마스크를 2번 지나게 됨
- 흡수층은 얇고 빛을 흡수하는 능력이 필요하며, Ti 계열의 물질 사용
- EUV용 반사형 블랭크 마스크의 경우 원자 수준 박막의 다층 구조
- (시장규모) 21년 EUV용 블랭크 마스크 시장은 1억 6005만달러, Hoya, AGC가 점유율 92%
- 파운드리 가동률이 하락하면 신제품을 테스트 할 수 있는 기회가 생기고 덩달아 포토마스크 수요가 늘어남
3. 펠리클(Pelicle)
- 포토마스크가 고가(10억)라서 이를 보호하는 투명막
- 노광공정에서 열이 발생하기 때문에 1만시간 이상 고온에서 견딜 수 있는 열 내구성이 필요
- DUV 포토마스크의 경우 빛이 1회만 투과하는 반면, EUV 포토마스크는 빛이 입사되고 반사되는 과정에서 2회 경유하므로 빛의 손실이 큼
- 이에 따라 투명도가 높아야(얇아야, 50nm)하므로 대량 양산이 어려움
- EUV용 펠리클은 미쓰이화학(일)이 ASML로부터 라이선스를 확보하며 시장 선점하였으며 폴리실리콘 기반 제품인 MK2.2(투과율 83%)와 신소재 기반 제품인 MK4.0(투과율 90.5%)가 있으며 가격은 각각 1.8 만달러, 3.5 만달러
- ASML에서 요구하는 투과율은 400W시 90%이상, 600W시 94%이상을 요구함
- EUV펠리클 수명은 1만시간, '22년말 기준 7nm 미만 파운드리 캐파가 400Kwpm 감안시 펠리클 수요 480개
- 22년 기준 장당 4200만원, 시장은 202억원
- 기술적 한계로 현재 5nm에서는 펠리클 없이 EUV 노광 공정 진행, 3nm에서는 사용 필수
- EUV적용 시 EUV layer는 7개, EUV용 포토마스크 7개, 펠리클은 14개가 필요함.
- 수는 7나노 14개, 5나노 24~28개, 3나노 30개 이상
- 3나노로 내려가면 마스크 양도 많아지고, 싱글에서 더블패터닝으로 넘어가면 더더욱 소비량이 많아짐
4. 에스엔에스텍
- 매출비중은 블랭크 마스크 (95%), 또한 반도체 디스플레이 각각 4대 6 비율
- 400W투과율 91% 펠리클 개발 성공, 용인에 양산 준비중(2024년 준공이며 빠르면 그 전에 가능)
- EUV 펠리클 ASML의 품질 인증, 이를 거치지 않을 경우 펠리클이 터지면 EUV장비 AS불가, 입자들 청소해야하고, 장비 못돌리므로 생산성 저하
- 마스크 검사장비는 2종류가 있는데 하나는 멀티레이어 검사장비, 또 하나는 엡솔버(흡수체)
- 엡소버는 1대 보유하고 있으나, 몇배 더 비싼 멀티레이어는 에스앤에스텍의 성과가 가식권에 들어왔을 때 구입 예정
- 중국에 팹리스 기업들이 늘면서 블랭크 마스크 수출이 증가
5. 에프에스티
- 매출비중은 펠리클(38.5%), 칠러 (55%)
- EUV 펠리클 250W 개발완료, 400W 개발 중
- EUV에 필요한 인프라 설비 개발 (1) 펠리클 올리고 내리는 장비, (2) 펠리클 검사 장비, (3) 마스크 보관 박스 클리닝 장비
- EPMD(EUV Pelicle Mounter & Demounter) : 펠리클을 마스크에 자동으로 탈/부착하는 설비
- EPIS(EUV Pelicle Inspection System) : 이물질 검사장비
- EPODIS(EUV Pod Inspection System) : 펠리클 담는 케이스인 Dual Pod를 검사하는 장비
자회사
- 에스피텍 : 반도체 및 FPD 펠리클용 Frame 생산과 판매
- 화인세라텍 : 세라믹 소재 기술을 이용해 프로브 카드용 다층세라믹기판(MLC)을 개발 및 생산
- 에프엑스티 : 반도체 장비용 CVD SiC Ring 생산 및 판매
- 오로스테크놀로지 : OVERLAY 계측장비 생산
- 이솔 : (1)마스크 계측 및 검사, (2)EUV간섭 노광장비, (3)펠리클 투과율/반사율 측정 장비
6. 삼성전자
- 19.06.12 삼성 1z D램 양산에 1개 레이어 EUV를 적용, 차세대 1a에선 4개, 차차세대인 1b 공정에선 5개 레이어로 확대 계획
- 21.05.21. ASML 투과율 90% 이상의 펠리클을 미쓰이 화학을 통해 생산 계획 올해 중으로 공급
- 21.08.09.삼성전자 23년부터 EUV공정에 펠리클 도입, CPU, GPU 같은 사이즈 큰 칩부터 우선 적용
7. 포토공정 밸류체인
출처
전자부품 전문 미디어 디일렉(http://www.thelec.kr)
over the horizen(이베스트증권)