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[고영화의 중국 반도체] <5> 中 노광기 국산화, 반도체 굴기 '사활' <中>

기사입력 : 2022년08월22일 10:49

최종수정 : 2022년08월22일 17:32

<上편에서 이어짐>

◆ 중국의 ASML '상하이마이크로'(SMEE)

중국의 반도체 노광기 개발의 역사는 1980년대까지 올라간다.

중덴커(中电科, 중국전자기술그룹, CETC)제45연구소(第四十五研究所)는 1958년 텐진전자관공장(天津电子管厂)으로 출범한 이후, 1975년 반도체전용장비연구소(半导体专用设备研究所)로 명칭을 변경했다. 1986년부터 '863국가고기술연구발전계획'(国家高技术研究发展计划)에 따른 100여가지 국책연구과제를 수행하면서, 1.5, 0.8, 0.5μm 노광기를 연구하고, 2001년 100nm 노광기 개발에 성공했다.

2002년 국무원 국유자산관리위 100% 소유 중덴커의 자회사로 편입되면서, 반도체 후공정 장비, 신형 FPD(Flat Panel Display) 장비, 태양전지 장비 개발로 전략을 바꾸고, 기존의 반도체 제조 노광기 관련 사업을 상하이마이크로고정밀기계공정(Nanpre)와 상하이마이크로(SMEE)에 넘긴다. 2010년에 다시 "베이징반도체전용장비연구소(北京半导体专用设备研究所)"의 역할을 부여 받아 수행 중이다.

상하이마이크로고정밀기계공정(上海微高精密机械工程, Nanpre Mechanics, 비상장)은 2003년 제45연구소(지분 70%)와 상하이마이크로(지분 30%)가 공동 설립했다. 제45연구소로부터 기술을 이전 받아 90nm 노광기 연구를 일부 수행하였고, 특히 중고 노광기 리노베이션 사업부문은 니콘의 노광기를 누적 100대 이상 리노베이션하는데 성공하였다. 이런 경험은 상하이마이크로가 2018년 90nm노광기 개발을 성공시키는데 밑거름이 되었다. 

상하이마이크로전자(上海微电子, SMEE, 비상장)는 중국 유일의 노광기 개발기업으로서, 2003년 상하이전기그룹(지분 32.09%)을 대주주로 하는 상하이시 국유기업으로 설립되었다. 전공정·후공정·LED·FPD 용 노광기를 생산하고 있으며, 2020년에 이미 중국 후공정 (패키징) 노광기 시장점유율 80%를 차지했다.

2003년 설립 당시 중덴커45연구소로부터 기술을 이전 받아, 2009년 중국 최초 2μm 노광기를 상용 출시한 이후, 2013년에는 AMOLED 노광기를 개발했다. 이어 2018년에는 반도체 제조용 90nm ArF DUV 노광기(모델명 SSA600/20)를 개발 완료했다.

2021년 9월에는 중국 정부의 후공정 2.5D/3D SiP(System in Package) 패키징 강화 정책에 따라 대면적 후공정 노광기(모델명 SSB520)를 개발했는데, 해상도 0.8μm(최대 0.6μm), 오차 ≤100nm, 노광 면적 53mm×66mm(반도체 전공정 노광기의 4배)와 60mm×60mm를 지원하는 성능을 가졌다.

특히 2016년부터는 중국 국가정책과제의 일환으로 28nm ArFi DUV 액침노광기(모델명: SSA800/10W)를 개발 중이다. 

[베이징=뉴스핌] 최헌규 특파원 = 상하이마이크로(SMEE) 노광기 제품 라인업 (출처: 팡정증권(方正证券), 2020.6). 2022.08.22 chk@newspim.com

◆ '10년에 칼 한자루' 목표, 28nm 노광기 개발 총력

7~5nm 급 EUV 를 개발하기 위해서는 일단 28nm 급 ArFi DUV액침노광기를 먼저 성공시켜야만 한다.

액침노광기는 굴절율이 1인 공기에 비해, 굴절률이 1.44로 큰 초순수(Pure Water)를 활용해, 노광기의 대물랜즈와 웨이퍼 사이에 얇은 수막을 만들어, 빛을 한번 더 굴절시켜 해상력을 높이는 액침(immersion) 기술을 활용한다. 그래서 이 기술을 ArF(불화아르곤) 광원의 이름에 액침의 'i'를 더해 'ArFi' 기술이라고 부른다.

상하이마이크로는 이미 90nm DUV 노광기 기술이 있으므로 업그레이드를 통해 45nm 해상도를 갖게 하고, 여기에 액침기술을 통해 해상도를 1.44배 높이면 28nm 해상도의 ArFi DUV 액침노광기가 만들어지는 것이다.

중국 정부는 '국가중장기과학및기술반정규획요강(国家中长期科学和技术发展规划纲要)(2006-2020)'에 따라 중국과기부가 주관하는 '국가중점연구계획'(国家重点研发计划)의 16대(大) 과제 중, 두번째인 '02전문프로젝트' 를 VLSI반도체 제조장비 및 공정세트 개발로 정하고, ArFi 액침노광기 기술개발 프로젝트를 본 계획의 일부로 포함시켜 적극 지원하고 있다.

상하이마이크로의 28nm ArFi DUV 노광기(모델명: SSA800/10W) 개발의 기술 표준은 ASML의 TWINSCAN NXT:2000i 모델 수준으로 정하고, 효과적인 개발을 위해 여러 기업간 분업체제를 도입했다.

현재 △상하이마이크로(SMEE): 노광기 설계 및 시스템 조립 △화궈정과(U-Pression): 노광기 듀얼 마운트 △커이홍위안(RSLaser): 노광기 광원 △궈커정밀(CNEPO): 노광기 광학시스템 △궈왕광학: 노광기 대물렌즈 모듈 △치얼기전(CHEER): 노광기 액침(Immersion) 시스템 △ 동팡징위안(DJEL): 노광 최적화 소프트웨어 등 모두 7개사가 참여하고 있다.

이가운데 화줘정과(华卓精科, U-Precision, 834733.OC)는 칭화대 출신 창업자들이 2012년 5월 베이징에 설립했다. 28nm 노광기 듀얼 마운트 개발을 책임지고 있고, 이외에 초정밀 위치추적 플랫폼, 고성능 방진 시스템, 레이저 급속 풀림(열처리) 장비, 정전기 원반(PVD, CVD, ETCH, ALD 용) 등 제품도 개발한다.

◆ 인해전술식 노광기 개발

커이홍웬(科益虹源, RSLaser, 비상장)은 중국과기원광전연구원(中国科学院光电院) 등이 투자한 국유기업으로서, 2016년 7월 베이징에 설립되었다. 중국에서 유일하고, 세계에도 오직 3사만이 보유한, 고출력 엑시머 레이저(Excimer Laser) 기술을 가지고 있으며, 28nm 노광기 광원을 담당하고 있다.

궈커정밀광학(国科精密光学, CNEPO, 비상장)은 중국과학원장춘광학기계연구소가2014년 8월 창춘에 설립했다. 90nm 노광기 광학시스템을 개발한 바 있고, 현재는 28nm노광기 광학시스템을 담당한다. 자외선 탐측 광학모듈, 첨단 광학 탐측 렌즈 등 기술 및 제품도 보유하고 있다.  <下편에 계속>

베이징= 최헌규 특파원 chk@newspim.com

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