중국 이머전 DUV 노광장비의 실제 수준 — ASML 독점과 28나노 공정 가능성 전망

핵심 메시지

• 중국이 만들었다고 알려진 장비는 최첨단 EUV가 아니라 ASML이 2000년대 중반부터 상용화해 온 전 세대 기술인 이머전 DUV다.
• 이머전 DUV는 렌즈와 웨이퍼 사이 좁은 공간에 초순수를 채워, 같은 193나노미터 빛으로도 건식 장비보다 미세한 패턴을 찍는 기술이다.
• 노광 장비의 해상도와 공정 이름에 붙는 나노미터 숫자는 기준이 다르며, 멀티패터닝으로 나눠 찍으면 장비 한계보다 촘촘한 패턴도 만들 수 있다.
• 세대 차이의 본질은 작은 패턴을 만들 수 있느냐가 아니라, 그것을 한 번에 만드느냐 여러 공정으로 힘들게 나눠 만드느냐에 있다.
• 실제 실력은 정렬 정확도인 오버레이와 시간당 처리량, 가동률, 수율이 공개돼야 판단할 수 있어 지금 ASML을 따라잡았다고 말하기는 이르다.

쉽게 이해하기

중국이 자국산 이머전 DUV 노광장비를 생산하기 시작했다는 보도가 나오면서 해석이 크게 엇갈렸습니다. 한쪽에서는 중국이 EUV를 만들었다는 과장이 나왔고, 다른 쪽에서는 옛날 기술이라 의미가 없다는 반응이 나왔습니다. 영상은 두 해석 사이에서 이 장비의 실제 수준이 어디쯤인지를 따져봅니다.

기술의 계보는 건식 DUV에서 이머전 DUV로, 다시 EUV로 이어집니다. DUV가 낡아서 쓰이지 않는다는 뜻은 아니며, 최첨단 공장에서도 일부 핵심 층만 EUV로 만들고 나머지 많은 층은 여전히 DUV가 담당합니다. 이머전 방식 자체도 중국이 새로 고안한 원리가 아니라 ASML이 2003년 업계 최초 시스템을 발표하고 2000년대 중반부터 본격 상용화한 기술입니다.

노광은 회로 모양이 담긴 마스크에 빛을 통과시키고 렌즈로 축소해 웨이퍼에 옮기는 과정입니다. 미세 공정에는 파장 193나노미터의 ArF 레이저가 쓰이는데, 해상도는 파장만이 아니라 렌즈가 빛을 얼마나 넓은 각도로 모으는지를 나타내는 개구수에도 좌우됩니다. 렌즈와 웨이퍼 사이가 공기면 개구수를 높이는 데 한계가 있어, 그 좁은 틈에만 초순수를 계속 넣었다 회수하는 방식으로 같은 빛을 더 효과적으로 모으는 것이 이머전 기술입니다.

흔한 오해가 "28나노급 장비에 멀티패터닝을 쓰면 7나노가 되니 사실상 7나노 장비 아니냐"는 것입니다. 하지만 장비 해상도와 공정 이름의 나노미터는 같은 기준이 아닙니다. 촘촘한 선 열 개를 한 번에 못 찍으면 홀수 번째만 먼저 찍고 웨이퍼를 다시 맞춰 짝수 번째를 채워 넣는 식으로 나눠 찍을 수 있고, 실제로 SMIC는 외산 이머전 DUV와 멀티패터닝을 결합해 7나노급 칩을 만든 경험이 있습니다.

다만 횟수를 늘릴수록 마스크만 바꾸는 게 아니라 노광·현상·식각·박막·계측이 함께 늘어 공정 시간과 결함 가능성이 커집니다. 그래서 정말 중요한 지표가 앞서 찍은 그림 위에 다음 그림을 얼마나 정확히 맞추는지를 뜻하는 오버레이입니다. 색깔 도장을 겹쳐 찍을 때 두 번째가 조금만 밀려도 그림이 번지듯, 정렬이 어긋나면 선이 붙거나 이어져야 할 회로가 끊어집니다.

ASML이 2008년 내놓은 NXT:1950i는 약 38나노미터 해상도와 2.5나노미터 수준의 오버레이를 제시했고, 이번 중국 장비가 비슷한 수준이라는 업계 평가도 있지만 실제 오버레이 수치는 아직 공개되지 않았습니다. 현실적인 첫 목표는 28나노급 공정이며 자동차용 반도체나 통신칩, 디스플레이 구동칩 같은 수요가 대상이 될 수 있습니다. 게다가 대부분 중국산 부품으로 만들어졌다는 보도와 달리 일부 일본산 핵심 부품이 쓰인 것으로 전해져, 조립을 해냈다는 것과 모든 핵심 부품을 자체 공급할 수 있다는 것은 구분해 봐야 합니다.

주요 인사이트

• "몇 나노까지 가능하다"는 한 문장만으로 장비를 평가하면 오독하기 쉽습니다. 한 번에 얼마나 작은 패턴을 찍는지, 앞 층 위에 얼마나 정확히 맞추는지, 시간당 몇 장을 처리하는지를 함께 봐야 합니다.
• 정확도는 웨이퍼 한두 장이 아니라 수천 장에서 반복돼야 의미가 있습니다. 시험 패턴 몇 개를 만드는 것과 면적이 큰 스마트폰 칩이나 AI 칩을 높은 수율로 양산하는 것은 전혀 다른 문제입니다.
• EUV가 등장한 이유도 같은 맥락에서 이해할 수 있습니다. 13.5나노미터의 훨씬 짧은 빛을 쓰면 단지 더 작은 회로를 만드는 데 그치지 않고, DUV로 여러 단계로 쪼개 찍던 패턴을 더 단순한 공정으로 만들 수 있습니다.
• 이머전 장비는 렌즈 아래에 물만 넣은 기계가 아닙니다. 광학계와 정밀 스테이지, 위치 센서, 열 제어, 물 관리, 보정 소프트웨어가 모두 맞물려야 하며 작은 기포나 물자국 하나가 곧바로 패턴 결함이 됩니다.
• 중국의 목표가 당장 최첨단 2나노일 필요는 없습니다. 외산 장비 공급이 제한되더라도 28나노를 안정적으로 생산하고 그 위에서 14나노·7나노를 계산해 갈 수 있다면 자체 생산 기반으로는 충분히 의미가 있습니다.

자주 묻는 질문

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