이유있는 ASML의 성공

반도체 주식 투자를 하는 사람들 중에 ASML이란 기업을 모르는 사람은 없을 것이다. 왜냐하면 반도체 제조에 핵심인 극자외선(EUV)을 오직 홀로 전 세계로 판매하고 있기 때문이다. 하지만 ASML이 어떻게 이렇게 혁신적인 기업으로 탄생했는지 아는 사람은 별로 없을 것이다.

 

반도체 전문가는 ASML의 역사를 이렇게 표현했다.

'EUV 개발의 역사는 대하 드라마에 견줄만하다!'

 

그 드라마의 시작은 1984년부터다.

 

 

목              차

1. 1980년대 <작은 창고에서 시작하다.>
2. 1990년대 < IPO를 발판 삼아 > 
3. 2000년대 < TWINSCAN를 개발하다. >  
4. 2010년대 < 드디어 EUV 노광장비 도입하다. > 
5. 2020년대 < 도전과 혁신으로 성장하다 >

 

 

 

 

 

1. 1980년대 < 작은 창고에서 시작하다. >

1984년에 리소그래피 기술을 개발하기 위해서 전자 제품 기업인 필립스와 칩 기계 제조업체인 ASMI는 ASML을 만들었다.
ASML은 아이트호벤에 있는 필립스 사무실 옆에 창고에서 시작됐다. ASML의 첫 번째 제품은 1970년대 초부터 연구해온 PAS2000 스테퍼였다. 그 뒤로 1986년 PAS2500 스테퍼를 출시했다. 같은 해 렌즈 제조업체인 칼 자이스와 비즈니스 파트너를 맺었다.

 

그렇다면 칼 자이스란 업체는 어떤 기업일까?

자이스는 1846년 구 동독 지역인 예나에서 칼 자이스가 설립한 역사가 깊은 기업이다. 칼 자이스는 현미경 제작부터 카메라, 망원경 렌즈 등 광학렌즈가 들어가는 고가의 의료장비나 과학장비 등 첨단기술을 선도하고 있다. 자이스는 최고급 카메라 렌즈로 유명하지만 매출에서 가장 큰 비중은 바로 반도체이다. 
현재 EUV는 없어서 못 팔 정도로 중요한 장비이다. 그래서 ASML을 공급업체지만 거래의 주도권이 있기 때문에 '슈퍼 갑'이라고 한다. 하지만 ASML의 '슈퍼 갑'이 바로 자이스이다. 왜냐하면 EUV 노광장비의 핵심인 광학계 장비를 자이스가 독점 공급하고 있기 때문이다. ASML이 지금의 EUV 노광장비를 만들 수 있었던 건 1986년부터 칼 자이스와 비즈니스 파트너를 맺고 지속적으로 함께 성장했기 때문이다. 

 

그리고 1988년에 필립스가 대만에 진출한 것을 계기로 아시아 시장에 진출하기 시작했다. 하지만 경쟁이 너무 치열해서 ASML은 고객을 확보하기 매우 어려웠다. 엎친데 덮친 격으로 주주였던 ASMI는 투자유치에 실패하여 철수했고 결국 필립스는 대규모로 비용을 절감해야 했다.

2. 1990년대 < IPO를 발판 삼아 > 

1990년대에 들어서 ASML은 IPO를 통해 투자금을 확보하여 PAS 5500을 출시에 성공했다. 당시 업계 최고의 생산성과 해상도를 지닌 PAS5500은 ASML에게 중요한 고객들을 확보하게 해 줬다.

그리고 1995년 ASML은 독립적인 주식회사가 되어 암스테르담과 뉴욕 증권 거래소에 상장됐다. 당시 필립스는 IPO에서 주식의 절반을 매각하고 다음 해에 나머지를 매각했다.

ASML은 IPO를 통해 성장의 밑거름이 되는 자본을 얻었고 그 자본으로 본사가 될 Veldhoven에서 R&D와 생산 시설 확장을 할 수 있었다.

 

 

 

 

3. 2000년대 < TWINSCAN를 개발하다. > 

2001년에 ASML은 TWINSCAN시스템과 이중 단계 기술을 개발했다. 이 시스템은 다음 웨이퍼가 측정, 정렬될 때 하나의 웨이퍼를 노출시키는 방식이다. 시스템은 웨이퍼 생산성과 정확성을 극대화시킨 혁신적인 방식이었다.

그 후 2003년에 최초의 액침 ArF 기계인 TWINSCAN AT 1150i를 개발하고 XT 1250i , XT 1400i를 차례로 내놓았으며 2006년에는 최초의 액침 양산 기계인 XT 1700i를 만들었다.

그리고 2007년 액침 기술로 난반사를 감소시켜 더 정확하게 회로를 그릴 수 있는 TWINSCAN XT 1900i를 출시해서 렌즈와 웨이퍼 사이의 물증으로 빛을 투사해 더 작은 칩 제조에 도움을 줬다.

2007년 후반에 반도체 설계, 제조 공급업체인 BRION을 인수했다. 이것이 리소그래피 기술의 시작점이었다.
칩 제조 공정을 최적화하기 위하여 리소그래피 기술을 적극 활용했다.
그리고 리소그래피 시스템의 또 다른 핵심기술은 칩 제조 중에 실시간으로 측정하여 수정할 수 있게 하는 계측 시스템인 YieldStar가 있었다.

4. 2010년대 < 드디어 EUV 노광장비 도입하다. > 

2010년에 아시아 칩 제조업체 연구시설에서 첫 시제품인 극자외선(EUV) 리소그래피(NXE:3100)를 만들었다. 이것을 계기로 ASML은 리소그래피의 새 시대를 열었다. EUV 리소그래피는 이전보다 더 짧은 파장의 빛을 사용해서 더 작은 칩을 제조하게 만들었다.

2013년에는 EUV 개발 속도를 높이기 위해 샌디에이고에 있는 리소그래피 광원 업체인 Cymer를 인수했다.
그래서 2013년도에 2세대 EUV 시스템 NXE : 3300(13nm)을 출시했고 2년 뒤에 3세대까지 출시하게 됐다.

EUV 리소그래피 혁신의 전환점을 맞이한 2016년도에는 이머젼 리소그래피 시스템의 성능을 계속해서 개선하 NXT1970 Ci와 NXT1980 Di가 전 세계 공장에 설치됐다.

2016년 전자빔 계측 선두업체인 HMI를 인수하여 리소그래피 시스템을 확장했다. 그리고 2017년 Epfm5이 개발되어 세상에 나왔다.

2018년 네덜란드에 본사가 있는 하이테크 기업인 Mapper가 청산되어 ASML은 그들의 지적 재산을 인수했다. 그리고 고도로 숙련돼 직원들도 ASML 직원에 합류했다. 

 

 

 

 

 

5. 2020년 < 도전과 혁신으로 성장하다 >

2020년 초에 EUV를 대량 생산하기 시작했고 결국 100번째 EUV 시스템을 판매했다. 그리고 2020년 코로나로 발 빠른 변화가 필요했고 ASML은 원거리에서도 고객들에게 혁신적인 서비스를 제공할 수 있도록 유연하게 대처했다. 

그리고 더 기술력이 높은 High-NA를 지닌 차세대 EUV를 개발했다. EXE라는 이 플랫폼은 새로운 방식의 설계와 빠른 속도가 핵심이다. 2023년에 첫 번째로 출하할 예정이다.

세계 최대 반도체 연구소인 벨기에 아이멕은 앞으로 3년 내 High-NA EUV 노 과장 비가 매우 필요할 것이라고 했다. 왜냐하면 2nm 이하 첨단 공정 High-NA EUV가 없으면 미세 회로를 만들 수 없기 때문이다.

현재 아이멕은 다양한 첨단 반도체 기술을 연구 개발하는 연구소이며 ASML과 칼 자이스와 함께 EUV 기술 고도화에 전력을 다하고 있다. 

 

High-NA는 EUV 노광장비 렌즈와 미러 해상도를 높이기 위해 렌즈 수차를 0.33에서 0.55로 올릴 수 있다. 

세계 최초로 3nm 양산에 성공한 삼성전자는 TSMC와의 경쟁에서 우위를 차지하기 위해 2025년 2nm 양산도 준비 중이다. 나노가 줄어들수록 ASML의 High-NA EUV의 필요성은 지금보다 더욱 절대적일 것이다.