Q연구 내용에 대해 조금 더 자세한 설명을 부탁드립니다.

AEUV 노광기술은 차세대 반도체 생산의 핵심으로 각국 반도체 기업들이 투자 경쟁을 벌이고 있어요. 반도체와 관련해 이보다 더 발전된 기술은 없으리라 예측됩니다. 파장이 혁신적으로 짧아 더 작은 반도체 소자를 생산할 수 있죠. 사실 13.5㎚ EUV 파장은 모든 물질에 쉽게 흡수되는 특성 때문에 지구상에 존재하지 않아요. 따라서 이를 노광기술에 활용하려면 모든 구성요소를 혁신해야 합니다.
우리 연구실에서는 실제 노광 환경을 모사한 시뮬레이션 툴을 활용해 패턴의 미세화가 가능한 마스크 소재 탐색 및 구조 설계 연구를 진행 중입니다. 실제 양산에 적용 가능한 완성형 마스크 기술을 개발하고자 해요. 또 EUV 마스크를 외부 오염 물질로부터 보호해 패턴 불량을 최소화하는 EUV 펠리클 개발에도 앞장서고 있습니다. EUV 펠리클은 스마트폰 2개를 펼쳐놓은 면적에 머리카락보다 10000배 얇은 두께로 구현되며, 섭씨 500도 수준의 고온까지 견디는 고강도, 고내열성 소재를 필요로 합니다. 우리 연구실은 광학적, 열-기계적 특성을 모두 만족하는 다기능성 금속 화합물 소재를 발견하고 이를 기반으로 EUV 펠리클을 연구 중이에요.

Q연구실의 성과와 특장점에 대해 말씀해주세요.

A엔지니어는 산업체와 교감하고 비즈니스 마인드를 갖춰야 한다고 생각합니다. 우리 연구실은 산업연계 연구로 실질적 성과를 거두고 있어요. 포항가속기연구소와 함께 개발한 EUV test bed 기반의 EUV 마스크, EUV 레지스트 평가 기술은 2012년 삼성전자(4.4억), 동진쎄미켐(2.2억)에 기술이전 됐습니다. 국내 최초의 EUV 관련 기술이전이었죠. 당시 개발한 위상 변위 마스크 콘셉트는 현재까지도 해외 주력 연구 기관에서 사용되고 있어 더 의미가 큽니다. 이외에도 EUV 펠리클 특허에 대한 33억 규모의 기술이전 계약을 진행했습니다.
또 고차조화파라는 특별한 기술로 EUV 광을 생성하고 노광기와 유사한 조명 조건을 구현해 EUV 소재 평가 및 검사가 가능한 EUV 현미경(Coherent Scattering Microscope, CSM)을 자체 개발했어요. EUV 검사에 필요한 광원, 세부 시스템 등의 장비, 이미징 알고리즘, 검사 기술 등 핵심 특허도 다수 보유 중이죠. 타 대학이나 연구소에는 없는 EUV 현미경, 광학 시뮬레이션 프로그램, 평가 장비 등 종합시설을 갖춰 국내 EUV 연구개발의 중심축이 되고 있습니다.
2015년부터는 삼성전자, SK하이닉스와 꾸준히 산학협력 과제도 수행해왔습니다. 이를 통해 학계에서 조사하기 어려운 실제 산업 현장의 니즈를 연구에 반영할 수 있었죠. 이렇게 산업계와 밀접한 연구를 직접 수행해본 연구실 소속 학생들은 실무 경험을 갖춘 전문가로서 삼성전자, SK하이닉스 등의 국내 반도체 대기업, 세계 유일의 EUV 노광장비 회사인 ASML, 스위스 PSI연구소, 벨기에 IMEC 같은 반도체 전문 연구소기업, 새로운 사업 분야를 개척하는 미국 페이스북 등으로 진출하고 있습니다.

Q관련 연구 트렌드와 우리나라 기술 수준이 궁금합니다.

AEUV 노광기술은 1981년에 처음 콘셉트가 제시돼 선진국에서는 1980년대 중반부터 본격적인 연구개발이 시작됐어요. 이 기술을 세계 최초로 양산에 적용한 것은 국내 기업이었지만, 이에 필요한 소재와 부품 성능은 아직 많은 개선이 필요합니다. 전 세계가 경쟁하는 가운데 특히 EUV 광에 대해 흡수도가 높은 무기물 소재 기반의 포토레지스트 연구가 활발히 진행 중입니다. 현재 EUV와 관련된 핵심 소재(마스크와 포토레지스트) 부문에서 일본은 사업화 수준의 기술 성숙도를 보이지만, 국내 기술은 개발 단계에 머물러 있는 상황이에요. 부가가치가 매우 높아 놓치기 아까운 시장일 뿐만 아니라, 반도체 산업의 안보적인 차원에서도 자체개발이 꼭 필요한 분야입니다.
관련 기술이 실제 양산에 적용되며 EUV 검사, 측정 장비의 중요성도 커지고 있어요. 2025년에는 세계 시장 규모가 1조 원 이상 될 것으로 전망됩니다. EUV 검사 분야의 기술 선진국은 일본, 미국, 스위스 등입니다. 현재 일본이 유일하게 양산형 EUV 검사장비를 공급하고 있지만 연간 생산 능력은 10대가 채 되지 못하는 것으로 알려져 있지요. 다행히 국내에서도 마스크와 펠리클의 모든 결함을 사전에 검출하고 실제 과정 없이 노광 성능평가가 가능한 다기능 검사장비 개발이 활발히 진행 중입니다.