하스, EUV 검사장비용 극저열팽창 광학유리 개발…직경 260mm 대형 소재 제조

반도체 미세공정의 정밀도가 높아지면서 극자외선(EUV) 광학계에 사용되는 소재의 중요성도 커지고 있다. 파장이 13.5나노미터(nm)인 EUV를 활용하는 검사장비는 광학 부품의 미세한 형상 변화도 측정 정확도에 영향을 줄 수 있어 높은 치수 안정성이 요구된다. 특히 온도 변화에 따른 팽창과 수축을 최소화하는 광학소재는 정밀 반사경을 구현하기 위한 핵심 요소로 꼽힌다. 글라스 세라믹 소재 전문기업 하스가 대형 극저열팽창 광학유리 제조 성과를 공개하며 EUV 검사장비용 핵심 소재 국산화에 속도를 내고 있다.

하스(대표 김용수, 코스닥 450330)는 지난 29일 강릉 라카이 샌드파인 리조트에서 ‘극자외선 검사장비 광학계용 광학소재 부품개발 과제 총괄 워크숍’을 개최하고 극저열팽창 광학유리 소재 개발 성과를 공유했다. 이번 워크숍은 ‘13.5나노미터 극자외선 검사장비 광학계용 광학소재 부품 기술개발’ 국책과제에 참여하는 연구기관들이 세부과제별 추진 현황을 점검하고 기술 개발 성과를 공유하기 위해 마련됐다.

하스는 해당 과제의 총괄 주관연구기관이자 1세부 과제 주관연구기관이다. 한국세라믹기술원, 한국광기술원 등과 함께 ‘극자외선 반사경용 LAS계 극저열팽창 결정화 유리 개발’을 수행하고 있다.

워크숍에서는 소재 개발과 반사경 제조, 반사막 코팅에 이르는 연구 현황을 기관별로 발표하고 개발 샘플을 전시했다. 개별 소재의 성능뿐 아니라 실제 광학 부품으로 구현하기 위한 기술 연계 방향도 논의됐다.

하스가 이번에 공개한 핵심 성과는 직경 260mm, 두께 150mm급 대형 극저열팽창 광학유리 소재다. 회사에 따르면 개발 소재는 열팽창계수(CTE) 0.02~0.1×10⁻⁶/K 수준의 특성을 확보했다. 열팽창계수는 온도가 변할 때 소재의 길이나 크기가 얼마나 달라지는지를 나타내는 지표로, 값이 작을수록 온도 변화에 따른 치수 변형이 적다.

EUV 검사장비의 반사광학계는 정밀하게 가공된 반사경의 형상을 안정적으로 유지하는 것이 중요하다. 광학소재가 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축하면 반사면의 형상에도 영향을 줄 수 있기 때문이다.

하스는 이러한 특성을 고려해 리튬·알루미늄·실리카(LAS)계 결정화 유리를 기반으로 극저열팽창 소재의 조성과 제조 공정을 개발하고 있다. 개발 소재의 기계적 물성 평가에서는 누프(Knoop) 경도 720 HK, 영률 87.13 GPa, 포아송비 0.25를 기록했다. 얼룩저항성 평가 결과는 Class 0으로 나타났다.

누프 경도는 소재 표면의 눌림에 대한 저항성을, 영률은 힘을 받았을 때 변형에 저항하는 정도를 나타낸다. 포아송비는 소재가 한 방향으로 변형될 때 수직 방향에서 나타나는 변형의 비율이다. 하스는 이번에 확보한 물성 평가 결과를 토대로 소재 조성을 정밀하게 조정하고 대형 소재 제조 공정을 고도화하고 있다.

EUV 반사경 소재부터 코팅까지 기술 내재화…2028년까지 국책과제 수행

이번 국책과제의 최종 목표는 EUV 검사장비의 반사광학계에 적용할 광학소재와 고반사 반사경 제작 핵심기술을 국내에서 확보하는 것이다. EUV 광학계는 일반적인 가시광 광학계와 달리 극자외선의 특성에 맞는 반사광학 기술을 활용한다. 따라서 정밀한 형상을 유지할 수 있는 기판 소재와 반사경 가공, 반사막 코팅 기술이 함께 필요하다.

하스는 이 가운데 극저열팽창 결정화 유리 소재 개발을 담당하며, 다른 세부과제에서 진행하는 반사경 제조 및 코팅 연구와 기술적 연계를 추진하고 있다. 이번 워크숍에서도 각 기관이 개발한 소재와 부품의 연구 성과를 공유하고, 후속 개발 과정에서 필요한 협력 사항을 점검했다.