그래핀랩, '삼성의 고민' 해결할 신소재 개발

그래핀 원료로 펠리클 양산
EUV장비 반도체 수율 개선

네덜란드 반도체 장비업체 ASML이 독점 생산하는 극자외선(EUV) 노광 장비의 수율(양품 비율)을 획기적으로 개선할 것으로 기대되는 소재가 국내 중소기업에 의해 개발됐다.

반도체·디스플레이 소재 개발사 그래핀랩은 그래핀(사진)을 원료로 5나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 이하 EUV 펠리클(pellicle)을 제조하는 기술을 확보해 양산 준비를 마쳤다고 14일 밝혔다. 권용덕 그래핀랩 대표는 “실리콘을 재료로 만들던 펠리클을 그래핀 소재로 대체하게 됐다”며 “그래핀 펠리클이 ASML 장비를 사용하는 반도체 대기업 수율을 끌어올리는 부스터 역할을 할 것”이라고 설명했다.

펠리클은 대기 중 분자나 오염으로부터 포토마스크 표면을 보호하는 나노 단위의 박막이다. 5나노 이하 초미세 공정에 필수로 사용되며 주기적인 교체가 필요한 소모품이다. EUV 장비 광원의 파장이 짧은 까닭에 펠리클을 얇게 구현하고 투과율을 높이는 기술이 필요하다. 그동안은 실리콘을 재료로 제조했지만, 그래핀은 두께가 0.2나노에 불과할 만큼 얇은 데다 투명해 실리콘보다 더 효과적이라는 설명이다.

노광 공정에서 발생하는 800도 이상의 고온에서 견뎌야 한다는 점도 그래핀에 유리하다. 실리콘은 고온에서 딱딱하게 굳는 특성 때문에 파손의 우려가 크다. 관련 업계에 따르면 글로벌 펠리클 시장은 2024년 1조원 규모에 이를 것으로 전망된다.

권 대표는 “그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘보다 100배 이상 전자 이동성이 빠른 데다 강도는 강철의 200배에 달해 ‘꿈의 신소재’로 불린다”며 “삼성전자와 TSMC, 인텔이 그래핀랩의 잠재 고객”이라고 말했다.

강경주 기자 qurasoha@hankyung.com