2025년 4월 28일·7분
ASML과 EUV: 왜 리소그래피가 칩 제조의 관문이 되었나?
ASML의 EUV 리소그래피 장비가 최첨단 칩에서 필수로 자리잡은 이유와, 업계 전체가 왜 이 장비에 의존하는지를 비전문가 눈높이로 설명한 안내서.
ASML의 EUV 리소그래피 장비가 최첨단 칩에서 필수로 자리잡은 이유와, 업계 전체가 왜 이 장비에 의존하는지를 비전문가 눈높이로 설명한 안내서.
사람들이 ‘최첨단(leading-edge)’ 칩이라고 말할 때, 보통은 가장 진보된 제조 공정을 말합니다: 실리콘에 더 작은 피처를 인쇄하고, 트랜지스터 밀도를 높이며, 같은 배터리나 냉각 예산 안에서 더 나은 전력/성능을 얻는 것. 이렇게 해서 휴대폰은 더 빠르면서 과열되지 않고, 데이터센터는 와트당 더 많은 작업을 수행합니다.
ASML이 중요한 이유는 우회하기 매우 어려운 단계에 자리 잡고 있기 때문입니다.
리소그래피는 패턴이 웨이퍼에 투영되는 단계입니다—그 패턴이 결국 트랜지스터와 배선을 만듭니다. 필요한 패턴을 충분히 정확하게 인쇄하지 못하면 그 세대의 칩을 대량으로 제조할 수 없습니다.
따라서 ‘관문’이라는 말은 ASML이 반도체 산업 전체를 통제한다는 뜻이 아닙니다. 최전선에서는 진전이 매우 소수의 플레이어만 제공할 수 있는 특정 역량에 대한 접근에 달려 있고, 오늘날 그 역량은 ASML의 최첨단 리소그래피 장비에 집중되어 있다는 의미입니다.
몇 가지 요인이 ASML을 자주 조명하게 만듭니다:
이 글은 신뢰할 수 있는 개념에 중점을 둡니다: 리소그래피가 무엇인지, 왜 EUV가 큰 도약이었는지, 그리고 왜 칩 공급망이 이러한 장비에 민감해졌는지. 과장이나 ‘마법’ 설명을 피하고, 리소그래피가 최전선에서 실제 병목이 되는 실용적 제약을 강조할 것입니다.
리소그래피를 실리콘 위에 "엄청나게 작은 패턴을 인쇄하는" 과정이라고 생각하세요. 그 패턴은 이후 트랜지스터, 배선, 접점이 위치할 곳을 정의합니다. 만약 ‘인쇄’가 조금이라도 어긋나면 칩은 성능을 잃거나 전력을 더 소모하거나 완전히 동작을 멈출 수 있습니다.
리소그래피는 칩을 층층이 쌓아 올리는 데 사용되는 반복 주기입니다:
레지스트 도포: 웨이퍼를 포토레지스트라는 빛에 민감한 물질로 덮습니다.
노광: 빛이 포토마스크(패턴이 있는 유리판)를 통과합니다. 리소그래피 장비는 그 패턴을 정밀한 프로젝터처럼 레지스트에 투영합니다.
현상: 노광된 레지스트를 화학적으로 현상해 일부가 씻겨 나가도록 하여 패턴된 레지스트 ‘스텐실’을 남깁니다.
에칭 또는 증착: 레지스트 스텐실을 이용해 팹은 재료를 깎아내거나 필요한 곳에 새 재료를 증착합니다.
반복: 최첨단 칩은 수십(종종 수백)의 이러한 루프가 여러 층에 걸쳐 필요합니다.
작아진 트랜지스터는 단지 ‘더 작은 그림’이 아닙니다. 이들은 층 간 더 엄격한 정렬, 더 깨끗한 가장자리, 웨이퍼 전체에 걸친 더 작은 변동을 요구합니다. 리소그래피의 정확성은 최종 설계가 얼마나 작고 복잡해질 수 있는지—그리고 각 웨이퍼에서 몇 개의 양품 칩(‘수율’)이 나올지—를 강하게 좌우합니다.
리소그래피는 반도체 제조의 한 부분일 뿐입니다—재료, 증착, 에칭, 패키징, 테스트도 모두 중요합니다—그러나 리소그래피는 대개 가장 어려운 병목으로 작용합니다. 그것이 모든 다른 단계가 따라야 할 기초 패턴을 설정하기 때문입니다.
칩 발전은 종종 ‘트랜지스터를 더 작게 만드는 것’으로 설명됩니다. 숨은 제약은 또한 그 형상을 실리콘에 그려야 한다는 것입니다. 고수준에서 리소그래피의 간단한 경험칙은 다음과 같습니다: 빛의 파장이 짧을수록 더 미세한 디테일을 인쇄할 수 있다.
비교적 ‘긴’ 빛을 사용해 매우 작은 선을 인쇄하려 하면 가장자리가 흐려집니다—두꺼운 마커로 그래프 용지에 쓰는 것과 비슷합니다. 수년간 업계는 렌즈, 광원, 재료를 개선해 DUV 리소그래피의 한계를 연장했습니다. 그 개선은 중요했지만 무한하지는 않았습니다.
엔지니어들은 정교한 기법을 사용했습니다—더 나은 렌즈 설계, 엄격한 공정 제어, 마스크 패턴을 보정해 웨이퍼에 올바르게 인쇄되도록 하는 계산적 방법 등. 이러한 방법들은 도움이 되었지만, 피처가 작아지면서 이전에 허용되던 작은 오차들이 치명적이 되기 시작했습니다. 결국 물리학을 ‘최적화’로 무마할 수 없는 지점에 도달합니다: 회절과 공정 변동이 지배적 요인이 됩니다.
단일 노광으로 필요한 피처를 신뢰성 있게 인쇄할 수 없으면, 팹들은 멀티패터닝을 채택했습니다—한 레이어를 여러 마스크와 노광 사이클로 나누는 방식입니다.
멀티패터닝은 노드를 전진시키는 데 도움을 주었지만, 리소그래피를 주요 병목으로 만들었습니다. 단계가 늘어나면 웨이퍼당 비용이 증가, 사이클 시간 증가, 수율 관리가 더 엄격해집니다. 이 증가하는 부담이 업계가 새로운 파장과 접근법—즉 EUV—으로 밀어붙인 큰 이유입니다.
딥 자외선(DUV) 리소그래피는 193 nm 빛을 사용해 포토마스크를 통해 웨이퍼에 패턴을 인쇄하고, 포토레지스트를 사용합니다. 수년간 DUV는 반도체 제조의 중추였고 지금도 그렇습니다. 가장 진보된 팹도 특성이 크거나 덜 민감한 많은 층에서 DUV를 사용합니다. 이유는 도구가 빠르고 검증되었으며 비교적 저렴하기 때문입니다.
DUV의 주요 업그레이드 중 하나는 **침지 리소그래피(immersio n)**였습니다. 웨이퍼와 렌즈 사이의 작은 공간을 공기 대신 초순수한 물로 채웁니다. 그 물은 공기보다 빛을 더 굴절시켜 시스템이 더 작은 피처에 초점을 맞출 수 있게 합니다—더 나은 ‘확대 매체’를 사용해 디테일을 선명하게 하는 것과 같습니다.
침지 기술은 DUV를 많은 기대보다 훨씬 더 연장시켰지만, 기본 현실을 바꾸지는 못했습니다: 193 nm는 여전히 매우 ‘긴’ 파장으로, 극도로 작은 트랜지스터 특성을 그리기에는 한계가 있습니다.
DUV로 계속 축소하려면 칩메이커들은 멀티패터닝에 크게 의존했습니다—하나의 레이어를 두세 번 또는 그 이상 노광하고 에칭하는 식으로 나누는 겁니다.
이 방법은 작동하지만 명확한 비용이 따릅니다:
극자외선(EUV) 리소그래피는 훨씬 짧은 13.5 nm 빛을 사용해 더 적은 패스만으로 미세 피처를 인쇄할 수 있습니다. 매력은 단순합니다: 중요한 층에서 ‘복잡한 DUV 단계 여러 개’ 대신 ‘더 적은, 더 직접적인 노광’으로 대체할 수 있다는 것입니다.
EUV가 채택된 이유는 쉬워서가 아닙니다. DUV 멀티패터닝 경로가 첨단에서 너무 느리고, 너무 비용이 많이 들고, 계속 확장하기엔 너무 위험해졌기 때문입니다.
EUV는 ‘딥 자외선’보다 훨씬 더 짧은 파장의 빛을 사용합니다. 더 짧은 파장은 가장 까다로운 칩 패턴을 그리는 데 있어 더 미세한 ‘펜’을 제공한다고 생각하면 됩니다.
EUV 도구는 단순히 더 밝은 램프가 아닙니다. 이는 하위 시스템들이 정교하게 조율된 연쇄입니다:
이 모든 요소가 EUV 장비를 제작과 유지보수에서 비싸고 대량 확장이 어려운 것으로 만듭니다.
EUV 이전에는 팹들이 미세 피처를 만들기 위해 여러 번의 노광과 복잡한 멀티패터닝을 해야 했습니다. 특정 핵심 층에 대해 EUV는 패터닝 단계 수를 줄여 시간을 절약하고 정렬 오류 위험을 낮추며 전체 수율을 개선할 수 있습니다.
EUV 하나로 팹 전체가 단순해지지는 않습니다. 여전히 고급 포토마스크, 정밀 조절된 포토레지스트 화학, 정교한 공정 제어 및 보완 공정(에칭, 증착, 검사)이 필요합니다. EUV는 핵심 층에서 도움을 주지만, 칩 제조는 여전히 밀접하게 연결된 종단간 과제입니다.
EUV ‘머신’은 단일 장비라기보다 엄격히 조율된 공장 셀처럼 보입니다. EUV 빛을 생성하고, 이를 거의 완벽한 광학으로 형성하며, 웨이퍼를 나노미터 정밀도로 이동시키고, 끊임없이 측정하고 보정해야 합니다—모두 밤낮으로 작동하면서.
광원: EUV 빛은 작은 주석 방울에 고출력 레이저를 쏘아 뜨거운 플라즈마를 만들고 이 플라즈마가 EUV 방사선을 방출하는 방식으로 생성됩니다. 그 불규칙하고 폭발적인 물리를 안정적이고 연속적인 빔으로 바꾸는 것이 큰 공학적 과제입니다.
렌즈가 아닌 반사경: EUV는 대부분의 물질(유리 포함)에 흡수되므로 전통적인 렌즈로는 초점을 맞출 수 없습니다. 대신 빔은 진공 내에서 초매끄러운 다층 반사경 체인을 통과합니다.
웨이퍼 스테이지와 모션 제어: 웨이퍼는 패터닝 광학 아래를 고속으로 스캔하면서 수 나노미터 이내로 정렬되어야 합니다. 정밀 메카트로닉스, 진동 제어, 열 관리가 빛 자체만큼 중요해집니다.
마스크 핸들링 및 청정성: 포토레지스트(레티클)는 패턴을 담고 있습니다. 입자 없이 이를 다루고 전체 공정을 오염 없이 유지하는 것이 중요합니다—EUV는 아주 작은 결함에도 민감합니다.
하드웨어가 세계적 수준이라 해도, 도구는 웨이퍼를 신뢰성 있게 인쇄할 때만 가치를 창출합니다. EUV 시스템은 초점·정렬·드리프트를 측정하는 계측 센서와 실시간으로 오류를 보정하고 수천 개의 동작 파라미터를 관리하는 소프트웨어에 의존합니다.
그래서 가동시간과 일관성은 원시 해상력만큼 중요합니다. 가용성이 조금만 떨어져도 최첨단 팹의 웨이퍼 출력에 큰 손실을 초래할 수 있습니다.
EUV 장비는 설치와 검증에 오랜 시간이 걸립니다. 클린룸 통합, 정밀 보정, 지속적인 유지보수—종종 전담 필드 팀과 소모품 교체가 필요합니다. 장비를 사는 것은 시작일 뿐이며, 운용은 팹과 장비 공급사 간의 장기적 파트너십이 됩니다.
ASML의 EUV 도구는 단일 ‘마법 상자’가 아닙니다. 이는 매우 좁은 분야에서 독보적인 전문성을 가진 여러 전문업체들의 정교하게 조율된 생태계의 결과물입니다. 어떤 분야는 신뢰할 수 있는 공급자가 한 곳뿐일 정도로 틈새가 깊습니다.
높은 수준에서 EUV는 다음에 의존합니다:
각 하위시스템은 그 자체로 어렵습니다. 그것들을 하루하루 신뢰성 있게 함께 작동시키는 것이 진짜 성취입니다.
칩메이커들은 ‘EUV 역량’을 사는 것이 아닙니다. 그들은 일관된 결과를 삽니다: 예측 가능한 이미지 품질, 안정적 가동시간, 알려진 유지보수 주기, 엔지니어들이 신뢰할 수 있는 프로세스 윈도우.
그것은 ASML, 공급자, 고객 간의 수년 간의 공동 조율을 필요로 합니다: 사양 정렬, 에지 케이스 수정, 허용오차 조이기, 실제 팹 조건으로부터 설계·제조로 피드백 루프 구축 등이 포함됩니다.
수요가 급증해도 EUV 출력은 일반 산업 장비처럼 두 배로 늘리기 어렵습니다. 숙련된 기술자, 초청정 조립, 긴 리드타임 부품, 철저한 테스트, 전 세계 서비스 조직이 필요합니다. 이들 제약 중 하나를 확장하는 데 시간이 걸립니다.
공급망이 전문화되고 공동 개발 방식이라면 공급자를 바꾸는 것은 브랜드를 바꾸는 것과 같지 않습니다. 축적된 노하우, 검증된 공급자들, 서비스 인프라가 누적적 이점을 만들어 두 번째 EUV 생태계가 빠르게 등장하기 어렵게 합니다.
EUV 시스템의 주요 구매자는 가장 진보된 칩을 추구하는 소수의 회사들입니다: TSMC, Samsung, Intel. 이들은 트랜지스터 밀도, 전력 사용량, 성능의 작은 향상도 휴대폰, GPU, CPU, AI 가속기 등에 직접 연결되는 최첨단 팹을 운영합니다.
EUV 장비는 수요가 급증했을 때 주문하는 물건이 아닙니다. 파운드리는 장비 결정이 공장 전체와 연결되어 있기 때문에 수년 전부터 계획합니다: 건물 배치, 클린룸 유틸리티, 진동 제어, 오염 규칙, 스캐너 주변의 공정 흐름 등.
실제로 이들은 세 가지 이동 부품을 동시에 조율합니다:
정렬이 맞지 않으면 값비싼 기계가 건물을 기다리거나 새 팹이 기계를 기다리는 상황이 벌어질 수 있습니다.
EUV 용량이 유한하므로 접근성은 누가 새 공정 세대를 원활히 확장할 수 있는지, 고객에게 얼마나 빨리 최첨단 생산을 제공할 수 있는지, 미래 노드에 자신 있게 투자할 수 있는지를 좌우합니다.
만약 파운드리가 충분한 장비를 확보하지 못하거나 필요한 가동률로 운용하지 못하면 추가 패터닝 단계를 사용하거나 느린 램프를 받아들여야 할 수 있습니다—둘 다 비용과 위험을 증가시킵니다.
EUV 스캐너는 지속적인 튜닝과 유지보수를 요구합니다. 현장 서비스 엔지니어, 예비 부품 물류, 소프트웨어 업데이트, 신속한 문제 해결이 패키지의 일부입니다. 팹에게 장기적 의존성은 장비 자체뿐 아니라 이를 계속 가동하는 지원 네트워크에도 있습니다.
리소그래피 장비—특히 EUV—는 단순히 값비싼 공장 장비가 아닙니다. 이들은 어떤 지역이 첨단 칩을 대규모로 제조할 수 있는지를 사실상 결정할 수 있습니다. 따라서 전략적 병목점이 됩니다: 최첨단 리소그래피 접근을 제한하면 데이터센터와 스마트폰에서 산업 시스템에 이르기까지 첨단 칩 기반의 진전을 늦출 수 있습니다.
공급망의 많은 부분과 달리, 최상위 수준의 리소그래피는 매우 집중되어 있습니다. 첨단 장비를 만들 수 있는 기업 수와 이들이 필요로 하는 특수 부품(광학, 광원, 정밀 스테이지, 재료)은 적습니다. 역량이 희소하고 복제하기 어렵다면 정부는 이를 일반 무역이 아니라 전략적 인프라로 취급합니다.
수출 규제는 국가들이 그 위험을 관리하려는 한 방법입니다. 일반적으로 이러한 규칙은 특정 기술의 출하를 특정 목적지나 최종 용도에 대해 제한할 수 있습니다. 어떤 항목이 통제되는지, 어떤 성능 임계값이 중요한지, 어떤 허가가 필요한지는 정부가 정하고 시간이 지나며 변할 수 있습니다.
칩메이커와 공급자는 규칙 변경이 투자 결정을 빠르게 재구성할 수 있음을 경험합니다:
실무적 결과는 지정학이 칩이 어디서 만들어지는지뿐 아니라 새 노드가 대량 생산에 도달하는 속도에도 영향을 준다는 것입니다.
규정은 바뀔 수 있으므로, 소문보다 정부 공식 발표, 규제 기관 지침, 기업 공시를 따르는 것이 가장 안전합니다. 이 주제를 장기간 추적한다면 발표가 나올 때마다 정의와 임계값이 어떻게 바뀌는지 재검토하세요.
EUV 장비가 비싼 이유는 ‘첨단 기술’ 때문만이 아닙니다. 초정밀 부품(광학, 스테이지, 진공 시스템)로 제작되고 극한의 허용오차에서 정렬되어야 하며, 많은 부품은 표준 산업 부품처럼 조달할 수 없습니다.
첫째, 제조량이 낮습니다. 이 기계들은 수만 대로 생산되는 것이 아니라 각 장비가 맞춤형 산업 프로젝트에 가깝습니다.
둘째, 테스트와 보정 부담이 큽니다: 각 하위시스템이 나노미터 정확도로 함께 작동해야 하고 성능 검증에는 시간, 특수 장비, 고도로 훈련된 팀이 필요합니다.
정밀도 + 낮은 생산량 + 긴 테스트 사이클이라는 조합이 출하 전 유닛 비용을 밀어올립니다.
칩메이커가 실제로 묻는 질문은: 이 장비가 얼마나 많은 양품 웨이퍼를 얼마나 신뢰성 있게 생산하게 해주느냐 입니다.
총소유비용에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:
가성비가 좋아 보이지만 가용성이 낮은 장비는 칩당 비용이 더 높아질 수 있습니다.
최첨단 용량은 하루에 실행할 수 있는 리소그래피 단계 수로 제한됩니다. EUV 장비 납품이 지연되거나 가동률이 떨어지면 팹은 계획한 웨이퍼 출력을 달성하지 못할 수 있습니다. 그러면 고정비가 더 적은 웨이퍼에 분산되어 웨이퍼 비용이 간접적으로 상승합니다. 수요가 높은 고객들은 제한된 슬롯을 두고 경쟁하게 되고, 그 결과는 이후 더 높은 칩 가격이나 단순히 이용 가능한 장치 수 감소로 나타날 수 있습니다.
충분한 장비가 있더라도 진전은 재료(포토레지스트·마스크), 설계 소프트웨어와 IP, 그리고 제조 숙련도(공정 제어, 수율 학습)에 달려 있습니다. EUV는 관문이지만 도로 전체는 아닙니다.
High-NA EUV는 EUV 리소그래피의 다음 주요 업그레이드입니다. ‘NA’(수치 조리개)는 얼마나 많은 빛을 집광하고 초점할 수 있는지를 측정합니다. NA가 높아지면 웨이퍼에 더 세밀한 디테일을 투사할 수 있습니다—더 선명한 고급 렌즈를 사용하는 것과 유사합니다.
목표는 간단합니다: 더 작은 피처를 더 깔끔하게 인쇄해 복잡한 멀티패터닝 단계를 줄이는 것.
더 좋은 광학을 얻어도 여러 어려운 문제가 남습니다:
High-NA EUV는 가장 작은, 가장 비용이 높은 층에서 먼저 도입될 가능성이 큽니다. 많은 다른 층에서는 오늘날의 EUV나 심지어 DUV 리소그래피가 경제적으로 더 매력적일 것입니다.
즉, 팹은 오랫동안 혼합 툴 플릿을 운용할 것입니다: 가장 촘촘한 패턴에는 High-NA, 대량 생산에는 ‘표준’ EUV, 덜 중요한 층에는 DUV를 사용하는 방식입니다. 이는 하나의 새 기계로 전환하는 것이 아니라 공정 흐름을 점진적으로 재편하는 일입니다.
새 리소그래피 세대는 레지스트, 마스크, 계측, 공정 레시피 전반의 공동 개발을 필요로 합니다. 첫 장비가 도착한 이후에도 안정적이고 대량 제조를 달성하려면 특히 규모 측면에서 수년에 걸친 반복이 필요합니다.
AI 워크로드, 엣지 장치, 소비자 하드웨어 또는 데이터센터 용량 계획 등 첨단 칩에 의존하는 제품을 만드는 경우, 리소그래피 제약은 결국 계획 제약으로 이어집니다: 가격 변동, 리드타임, 노드 가용성이 배송 시기와 방식에 영향을 줍니다.
실무에서는 많은 팀이 경량 내부 도구를 만들어 대응합니다: 공급 신호를 추적하는 대시보드, BOM 민감도를 추정하는 모델, 또는 부서 간 조달·배포·예측을 조율하는 간단한 앱 등이 그것입니다.
Koder.ai 같은 플랫폼은 채팅 기반 워크플로로 웹 앱, 백엔드, 심지어 모바일 앱을 빠르게 만들어야 할 때 유용합니다. 예를 들어 작은 운영팀이 React 기반 대시보드와 Go + PostgreSQL 백엔드를 프로토타이핑하고, ‘계획 모드’에서 반복하며 스냅샷과 롤백으로 변경을 안전하게 관리할 수 있습니다.
EUV 리소그래피를 만드는 것은 단일 기계를 복제하는 것과 다릅니다. 이것은 광학, 진공 시스템, 광원, 계측, 소프트웨어, 재료 전반에 걸친 수십 년의 반복의 결과이며, 이 모든 조각이 생산 속도로 함께 작동해야 합니다.
시간이 첫 번째 장벽입니다: EUV는 세대마다 다음 세대를 가르친 길고 비용이 많이 드는 학습 루프를 필요로 했습니다. 두 번째는 생태계입니다: 핵심 하위시스템은 깊은 전문성을 가진 공급자들로부터 나오며 긴 검증 역사가 필요합니다. 특허와 독점 노하우도 중요하지만 더 큰 장애물은 제조 경험입니다: 한 시스템이 실제 웨이퍼에서 매일 일관되게 패턴을 인쇄하고 전 세계적으로 지원할 수 있게 만드는 일입니다.
아니요. EUV는 가장 작은 피처가 중요한 층에 사용되지만 DUV는 여전히 많은 층을 인쇄합니다.
팹들은 해상도, 처리량, 비용, 성숙도가 다른 층마다 요구사항이 다르기 때문에 EUV와 DUV를 혼합해 사용합니다. EUV가 경제적으로 정당화되지 않는 많은 제품에는 DUV가 계속 필수입니다.
그렇지 않습니다. ASML은 EUV 장비가 희소하고 복잡하며 제작 속도가 느리기 때문에 최첨단 칩의 주요 관문 역할을 하지만, 칩 출력은 포토레지스트 화학, 포토마스크, 웨이퍼 공급, 검사 장비, 패키징 용량, 숙련된 엔지니어 등 훨씬 더 많은 요인에 달려 있습니다.
EUV 리소그래피가 어려운 이유는 물리학이 관대하지 않고 제조 허용오차가 극단적이기 때문입니다. 진전은 한 기업만의 문제는 아니지만, EUV 장비 가용성은 누가 가장 첨단 칩을 만들 수 있는지를 강하게 형성합니다.
앞으로는 High-NA EUV 도입, 레지스트와 마스크 기술의 개선, 그리고 수출 규제와 용량 확장이 차세대 최첨단 생산에 누가 접근할 수 있는지에 어떤 영향을 미치는지를 주시하세요.
리소그래피는 칩 제조에서 ‘패턴을 인쇄하는’ 단계입니다. 빛이 포토마스크를 통과해 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼에 패턴을 투사하고, 그 후 현상 및 에칭/증착 과정을 거쳐 패턴이 실제 구조로 변환됩니다.
모든 층이 정확히 정렬되어야 하기 때문에 초점, 오버레이(정렬), 균일성의 작은 오차도 수율이나 성능을 떨어뜨릴 수 있습니다.
가장 앞선 공정 노드에서는 EUV 리소그래피가 대체하기 어려운 핵심 역량입니다. ASML의 장비는 그 역량을 집중하고 있어, 스캐너 접근성이 누가 효율적으로 첨단 칩을 제조할 수 있는지를 크게 좌우합니다.
‘게이트키퍼’라는 표현은 ASML이 산업 전체를 통제한다는 뜻이 아니라, 최전선에서는 특정 장비 계열과 그 가용성이 진전을 제한하는 요인이라는 의미입니다.
DUV(Deep Ultraviolet) 리소그래피는 주로 193 nm의 빛을 사용하며 여전히 많은 층에서 널리 쓰입니다. 성숙하고 처리속도가 빠르기 때문입니다.
EUV(Extreme Ultraviolet)는 13.5 nm 파장을 사용하여 더 미세한 패턴을 보다 직접적으로 인쇄할 수 있습니다. 실무상 가장 큰 이점은 첨단 층에서 복잡한 멀티패터닝 필요성을 줄여준다는 점입니다.
멀티패터닝은 단일 노광으로는 인쇄하기 어려운 미세 패턴을 구현하기 위해 한 레이어를 여러 번의 마스크/노광/에칭 사이클로 나누는 방식입니다.
이 방법은 작동하지만 다음과 같은 비용을 증가시킵니다:
EUV 장비가 어려운 이유는 EUV 빛이 공기와 대부분의 물질에 흡수되기 때문에 시스템이 진공에서 동작해야 하고, 렌즈 대신 초정밀 반사경을 사용해야 한다는 점입니다. EUV 빛을 안정적으로 생성하는 것도 큰 공학적 도전입니다.
게다가 아주 작은 오염물질도 거울 성능과 처리량을 떨어뜨릴 수 있어 청정도와 결함 제어 요구가 매우 엄격합니다.
높은 수준에서 EUV 스캐너는 다음을 통합합니다:
가치의 핵심은 이 모든 하위시스템이 생산 가동 시간에서 신뢰성 있게 함께 작동하는 데 있습니다. 한 구성요소만 뛰어나도 시스템 전체가 작동하지 않으면 소용없습니다.
EUV는 최첨단 노드에서 가장 중요한 층에 사용되며, 다른 많은 층은 여전히 DUV를 사용합니다.
실제 운영에서는 툴 가용성, 팹 준비 상태(유틸리티, 진동 제어, 클린룸 통합), 프로세스 성숙도(마스크/레지스트/계측)가 모두 맞물려야 하므로 파운드리들은 EUV 능력을 수년 전부터 계획합니다.
EUV 접근성은 매우 집중되어 있고, 해당 장비는 한 지역이 가장 첨단 칩을 대량으로 생산할 수 있는지를 좌우합니다. 그래서 전략적 병목 지점이 됩니다.
수출 규제는 특정 기술의 출하를 제한할 수 있고, 이는 어디에 용량이 구축되는지와 장기 팹 계획에 큰 영향을 미칩니다.
EUV 장비 가격이 높은 이유는 극도의 정밀도, 낮은 생산량, 긴 테스트·보정 주기, 특수 부품(광학, 스테이지, 진공, 광원) 때문입니다. 하지만 표면 가격만이 전부는 아닙니다.
팹 입장에서는 총소유비용(TCO)이 더 중요합니다:
가용성의 작은 하락도 웨이퍼 출력에 큰 영향을 줍니다.
High-NA EUV는 광학의 수치 조리개(NA)를 높여 더 미세한 패턴을 구현할 수 있게 합니다. 이는 가장 작은 특성에서 더 적은 우회 공정을 가능하게 할 잠재력이 있습니다.
하지만 다음과 같은 문제들이 남아 있습니다:
따라서 High-NA는 즉시 모든 문제를 해결하는 마법이 아니며, 수년간 서서히 도입되고 표준 EUV·DUV와 혼합된 툴 구성이 오래 유지될 가능성이 큽니다.