ASML
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1. 개요[편집]
네덜란드 벨트호벤에 본사를 두고 있는 세계 최대의 노광장비[1] 제조사이다. 필립스와 ASMI의 합작으로 설립되었다.
반도체에 그려지는 집적회로는 나노 시대로 들어오면서 물리적인 방법으로는 그릴 수 없기 때문에 빛에 반응하는 포토 레지스트(photo resist)라고 불리는 감광액을 미리 정해진 패턴을 따라 도포한 뒤에 특정 주파수의 빛을 쬐어주면(노광) 화학적인 반응이 일어나 감광액이 뿌려진 패턴대로 실리콘 웨이퍼 위에 회로가 그려지는 방식을 이용한다.
2. 상세[편집]
강력한 EUV 장비를 앞세워, 2021년 기준으로 노광장비 시장에서 91%(니콘 6%, 캐논 3%)의 점유율로 업계 선두를 지키고 있다.
특히 n나노대의 반도체를 제작하기 위해서는 EUV(극자외선) 노광장비가 필수적인데 이 장비를 제작할 수 있는 회사는 전 세계에서 ASML 한 곳뿐이다. 이 모델은 1대당 3000억원이 족히 넘는 초고가 장비이고 공급량도 제한되어 있다. 연간 생산량이 50~60 대 수준이라 받으려면 줄서서 기다려야 한다. 생산량이 매우 적고 대기 물량이 많다는 점으로 인해 ASML이 명품 업체와 유사한 특성을 지닌다. 반도체 업계의 에르메스 내지 슈퍼 을 기업으로 불린다.
한편으로는 이런 거액을 지불할 여력이 되는 반도체 기업이 전 세계에 삼성전자, TSMC, 인텔을 포함해서 한 손으로 꼽을 정도라 고객사 또한 매우 제한적이다. 덕분에 TSMC나 삼성 등이 신규 공장 증설 등의 대규모 투자 계획을 발표할 때마다 주가가 오르는 대표적인 기업이다.
3. 역사[편집]
네덜란드 필립스와 ASMI의 합작으로 1984년에 네덜란드 아인트호벤의 필립스 사옥 옆 목재 건물에서 설립되다. 같은 해에 PAS 2000 Stepper를 출시하였다. (PAS 2000 사진 및 간략한 설명). 이 장치의 간략한 성능은 분해능 1.2㎛, 오버레이는 250㎚에 100㎜ 웨이퍼를 이용 가능했고 시간당 40개의 물량을 소화할 수 있었다. 이후 1985년에 현재까지도 본사가 위치하고있는 벨트호벤으로 이사를 하였다.
1986년에는 이 회사에서 PAS 2500 Stepper를 개발하여 판매하였다.[2] 이 장치가 시장에서 호평을 얻으면서 본격적으로 반도체 노광장비 시장에 이름을 날리기 시작했다.
1988년에는 필립스와 합작하여 대만에 공장을 세우고 미국에도 84명의 직원에 5개의 지점을 만들면서 아시아,미국 등 세계 시장 개척에 본격적으로 나서기 시작했다. 그리고 이때 ASMI가 합작법인에서 철수하면서 필립스가 그 지분을 인수했다. 그리고 1989년에는 PAS 5000을 개발했다. 이건 분해능 500㎚급에 오버레이 100㎚의 성능을 보유한 장비이다.
1991년 PAS 5500 Stepper/Scanner를 출시했다. 현재는 예전만큼 많이 쓰이지 않지만 당시에는 대세였던 200㎜ 웨이퍼를 이용한 반도체 대량 생산을 위해 만들어진 장치이다. 이 제품의 경우 초기버전은 Stepper 방식을 유지하고 있었지만 후기 버전들은 방식이 개선이 되면서 Scanner 방식을 이용하였다. 분해능은 90~400㎚에 오버레이는 12~100㎚까지 소화가능하다. 그리고 이때 노광기술도 같이 발전하게 되었는데 과거에 쓰이던 G-line(436㎚),H-line(405㎚)에 비해 파장의 길이가 365㎚로 보다 더 짧은 l-line와 함께 High Numerical Aperture(고개구수) KrF(불화크립톤)과 ArF(불화아르곤) 엑시머 레이저를 이용하게 되었다. KrF의 경우 파장의 길이가 248㎚이고 ArF는 193㎚이다. 파장의 길이가 짧을수록 집적화에 유리하므로 200㎚대까지는 i-line을 이용했고 110㎚급까지는 주로 KrF를 이용했고 90㎚대는 ArF를 주로 이용했다. 물론 DPT 기술이 개발되면서 저가 시장을 노리고 80㎚의 집적도를 형성할 수 있는 장비에서도 KrF를 사용한 사례도 있다.
스태퍼와 스캐너의 차이는 회로를 웨이퍼에 그려내는 방식에서 차이를 보인다. 스태퍼의 경우에는 회로 패턴을 렌즈를 이용하여 통째로 축소시켜 한 번에 사진찍듯이 찍어내는 방식이고 스캐너는 마스크(MASK = Reticle)라고 불리는 틀의 역할을 하는 것과 웨이퍼 다이를 이동시켜서 선으로 회로를 그려내는 방식이다. 말만 들어서는 스태퍼가 인쇄속도도 빠르고 좋게 보일 수도 있지만 웨이퍼나 회로의 크기가 조금만 달라져도 렌즈를 바꿔줘야돼서 속도가 스캐너보다 빠르지 않고 무엇보다 분해능이 심각하게 떨어지는 편이라 2000년대 들어서는 사장된 장비이다. 쉽게 말하면 스태퍼는 이름대로 발로 눌러서 한 번에 찍어내듯이 찍는 방식이고 스캐너는 한줄한줄 그려서 회로를 찍어내는 방식이다. 현재 가장 최신 기술이 들어간 EUV 장비의 경우에도 기본적인 방식은 스캐너 방식을 따라가고 있다.
1995년에는 IPO를 통해 주식시장에 상장하였고 이와 동시에 필립스에서 ASML의 잔여 지분을 대부분 매각하면서 독립 회사가 되었고 현재도 이 체제가 유지되고 있다.
그리고 2001년에는 이 회사가 현재의 독보적인 노광장치 업체로 발돋움 할 수 있게 한 TwinScan 방식을 개발해낸다. 웨이퍼에 패턴을 노광하기 위해서 먼저 Wafer 어느 위치에 노광을 할지 위치를 결정하는 작업(웨이퍼 표면의 이전 Layer에서 만든 Align key를 읽어 찍을 위치를 결정하는 Align 작업,(X,Y 위치를 결정)과 웨이퍼의 높이를 정밀하게 측정하여 광학적 이미지의 높이(Z)를 결정하는 Leveling 작업)을 진행한다. TwinScan 방식은 설비 내에 2개의 스테이지가 있어 한쪽 스테이지가 노광 중일 때, 동시에 반대쪽 스테이지는 다음 웨이퍼를 미리 받아 Align/Leveling 작업을 진행하여 단위 시간당 처리가능한 웨이퍼를 경쟁사 대비 극대화 시킨 ASML사의 특허 기술이다.(경쟁사 니콘은 이 기술을 쓸 수가 없어 경쟁에서 밀렸다 해도 과언이 아니다.)
2007년에 TWINSCAN XT 라인업의 이머전 TWINSCAN XT:1900i 실기기가 고객사들에게 공급되기 시작하였다. 이 라인업의 제품들은 현재까지도 현역으로 활약하고 있고 가격이 대당 900억 혹은 그 이상인 비싼 장비인지라 쉽게 교체하기는 힘들다. (TWINSCAN XT:1900i 사양서 분해능 40㎚에 레이아웃은 6㎚로 스캔 속도는 600㎜/s 시간당 131개의 웨이퍼를 처리할 수 있는 성능을 보유하였다.)
최근에는 이머전 ArF 멀티플 패터닝의 한계를 극복하는 방법으로 각광받는 EUV(Extreme UltraViolet) 기술을 적용해서 더블 패터닝만으로 7㎚를 구현할 수 있는 TWINSCAN NXE를 세계에서 유일하게 생산하고 있다. 파장의 길이가 193㎚인 불화아르곤 레이저를 이머전 기술로 광학적인 개구수(NA)를 늘린다고 해도 단일 패터닝 방식으로는 38㎚가 한계였고 더블 패터닝 방식을 이용한다고해도 19㎚이다. 물론 여기서 식각과 포토 공정을 몇 번 더 거치는 트리플, 쿼드 등의 멀티플 패터닝 방식을 이용해서 미세화를 시킬 수는 있지만 이렇게 되면 공정이 복잡해질뿐더러 불량률은 올라가면서 생산량이 떨어지는 결과를 낳게 된다. 반면 EUV는 초단파로 파장의 길이가 13.5㎚로 기존의 ArF보다 1/14 미만으로 굉장히 짧고 이 덕분에 ArF를 이용하는 것보다 미세화, 집적화에 훨씬 유리해서 대안으로 각광을 받기 시작한 것이다. 다만, EUV는 오직 진공에서만 빛이 유지가 되기에 (세상의 모든 물질은 EUV를 흡수한다.) 광로가 모두 진공 혹은 저압의 수소 환경이 되고 이에 따라 기술적 어려움이 폭증하는 사태가 발생했다.
EUV 장비를 처음으로 발주하기 시작한건 삼성전자였지만 파운드리 시장 1위인 대만의 TSMC에서도 7㎚ EUV 양산 테스트를 성공적으로 마치면서 EUV장비 확보에 열을 올리기 시작했다. 2019년 하반기 기준, 두 선발주자들이 EUV 장비를 이용한 포토 공정에서의 안정화 단계에 이제 막 접어들고 있는 상황이며 ASML도 지속적으로 장비를 개선 중이다. 인텔은 2021년부터 본격적으로 도입을 시작할 예정이다.
2024~2025년 부터는 1nm 미만의 미세공정을 구현할 수 있을 것으로 기대되는 차세대 High NA(Numerical Aperture) EUV TWINSCAN EXE 장비의 초도 생산분이 고객사들에게 인도될 예정인데, 예상가격이 현재 EUV 장비 한대 가격인 2,000억원대를 훌쩍 뛰어넘어 무려 대당 5,000억원에 이를 것으로 보인다. 현행 EUV 장비에 사용되는 렌즈(미러)의 NA값이 0.33인데 이를 0.55로 크기를 키워 더욱 미세한 노광공정을 구현할 수 있다고 한다.
미국정부는 미국-중국 무역 전쟁의 디커플링(탈동조화) 전략의 일환으로 네덜란드 정부에게 ASML의 최신 EUV의 증국 수출금지를 요청했다. 하지만 ASML 본사는 이익을 이유로 해당 요청에 난색을 표하고, 네덜란드 외교통상부 장관도 네덜란드의 국익과 미국의 국익이 항상 일치하는 것은 아니라며 국가적 입장에서도 미국의 요청을 부정적으로 보고 있다. #
화웨이가 노광장비를 생산하겠다고 선언한데 이어서 ASML의 중국계 직원이 기밀자료를 유출했다고 한다. 화웨이의 성장과정에서 노텔의 기술을 훔쳐서 큰 이익을 본 것을 생각하면 ASML로서도 쉽게 여길 상황은 아닌 듯하다.#
2023년 3월 네덜란드는 ASML 장비의 중국 수출제한을 더 강화하기로 결정했다. 미중간의 갈등이 심화되고 있고 생산하는 장비의 핵심 기술 중 상당수가 미국기업이 가지고 있는 것이라 여러 제한이 걸릴 수 밖에 없다고 한다.#
2022년 경기도 화성시의 동탄2신도시(동탄JC 옆)에 ASML 아시아 본부 + 공장 + 연구소를 착공했다. 이전에 ASML은 한국 지사(연락사무소)를 판교테크노밸리에 두고 있었는데, 삼성전자와 SK하이닉스의 중간 지점을 찾다 보니 동탄신도시가 간택된 것이다. 총 투자액은 2,400억 원 가량. 원래 ASML은 TSMC를 따라서 대만에 아시아 본부를 설치하려 했으나, 미국-중국 패권 경쟁에 따라 대만해협의 긴장이 고조되면서 대한민국 동탄신도시에 입지하는 것으로 결정하였다. 법인세를 감면해주는 점에서 보면 경제자유구역인 인천경제자유구역 송도국제도시가 훨씬 유리할텐데, ASML이 동탄을 선택한 이유는 역시 삼성전자(화성,기흥, 평택)와 SK하이닉스(이천, 청주)와의 지리적 근접성을 택한 것으로 보인다.
4. 경쟁업체[편집]
- 노광장비 시장에서 주요 경쟁사라고 할 수 있는 기업들로는 캐논과 니콘이 있다. 2019년 시점에서 캐논은 'NIL(나노 임프린트 리소그래피)방식의 초미세공법'을 개발 중이다. UV 감광액을 실리콘 웨이퍼에 코팅한 후 패턴이 그려진 스탬프를 이용하여 압력을 가하면 패턴이 형성되고 이를 UV로 쪼아주면 굳어서 회로가 만들어지는 것을 이용한 공법이고 비교적 저렴한 UV를 이용해서 장비의 가격 자체가 낮기 때문에 기존의 이머전 ArF 방식에 비해 들어가는 비용이 적다는 장점이 있지만 스탬프가 직접적으로 웨이퍼에 접촉하다보니 그 과정에서 발생하는 찌꺼기 문제나 스탬프의 마모 등의 문제가 있고 시스템 반도체공정에 적용은 어렵다는 단점이 있다.
5. 여담[편집]
- 2012년 공동펀딩 프로그램에 참여한 삼성전자가 지분 3%를 3,630억 원에 매입한 뒤 2016년과 2023년에 일부 매각하여 현재 0.7%만 보유하고 있다. 2억 유로 가량의 쏠쏠한 차익을 보았으나, 해당 프로그램에 가장 적은 투자금[3]을 넣은 탓에 차세대 EUV 장비 수급에서 뒤쳐지게 되는 악수로 남게 되었다. 해당 투자 결과로 인해 파운드리 업계에서는 아직 후발주자에 불과한 인텔 파운드리 서비스가 TSMC와 삼성 파운드리를 제치고 EXE:5200 6대를 우선 공급받아 가장 먼저 2nm 공정 양산에 가까워졌다.
이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-10-20 09:08:18에 나무위키 ASML 문서에서 가져왔습니다.