"일본산 접착제, 중국산 토양, 그리고 EUV 역설계" 최근 중국의 맨해튼 프로젝트, 즉 ASML의 석판 인쇄 장비 역설계에 대한 논의가 활발하게 이루어지고 있습니다. 이는 중대한 돌파구를 의미하는 만큼 모두의 관심이 집중되고 있습니다. 하지만 이념을 제쳐두고 공학적이고 기술적인 관점에서 면밀히 살펴보면, 현실과 이상 사이에는 여전히 상당한 격차가 있음을 알 수 있습니다. 문제를 공학적 수준으로 분석해 보면, 기술이 장기적으로 지속될 수 있는지 여부를 결정하는 것은 언론에서 가장 뜨거운 이슈 아니라, 겉보기에는 사소해 보이는 세부 사항인 경우가 많다는 것을 알게 될 것입니다. 이 글에서는 역상 인쇄 장비의 발전 과정에 대한 자세한 내용은 다루지 않고, 최근 주목받지 못했던 소식 중 하나인 일본의 중국 대상 포토레지스트 공급량(제한적)에 대해서만 논의하겠습니다. 첨단 공정에서 포토레지스트는 공정 윈도우의 범위, 무작위 결함 억제 가능성, 그리고 수율 관리 문제를 좌우하는 중요한 요소입니다. 다시 말해, EUV를 사용하더라도 포토레지스트 없이는 첨단 공정의 수율을 향상시킬 수 없습니다. 수율이 향상되지 않으면 비용을 절감할 수 없고, 비용이 절감되지 않으면 주문, 특히 해외 주문이 들어오지 않습니다. 이것이 바로 포토레지스트가 장비 자체보다 더 잘 숨겨져 있는 이유이지만, 공학적으로는 훨씬 더 위험한 요소입니다. 아마추어 과학자들 중 일본산 포토레지스트의 복잡성을 제대로 이해하는 사람은 드물며, 대개 포토레지스트를 단순히 포토리소그래피 공정에서 소모되는 재료로만 생각한다. 하지만 실제로는 훨씬 더 복잡하다. 고급 일본산 포토레지스트는 복제가 매우 어렵습니다. 이는 특정 화학 구조와 관련될 뿐만 아니라, 더욱 중요한 것은 전체 생산 및 관리 공정, 즉 선형적이고 비반복적인 생산 및 관리 공정에 달려 있기 때문입니다. 초고순도 원료 관리부터 중합 반응 경로 선택, 분자량 분포 관리, 불순물 통계, 배치 일관성 및 장기 노화 거동에 이르기까지, 이는 고도로 설계되고 장기적으로 진화하는 시스템입니다. 수십 년간 실패한 샘플들을 통해 서서히 구축된 것이다. 대량 특허가 축적되었지만, 더 중요한 것은 많은 핵심적인 판결들이 문서로 작성되거나 특허에 완전히 포함될 수 없다는 점입니다. 이러한 요소들은 해당 자재 배치를 생산 라인에 투입할 수 있는지에 대한 엔지니어의 직관, 생산 라인의 이상 징후 판단 경험, 회사가 수십 년간 축적해 온 공정 매개변수 및 고장 데이터, 그리고 시간이 지남에 따라 공정 및 제어 시스템을 개선해 온 누적된 경험에 존재합니다. 이것이 바로 "일본 접착제"의 진정한 의미입니다. 이는 단순한 제품이 아니라, 장기적으로 운영 가능한 자재 산업 역량 전체 세트입니다. 이와 관련하여 중국은 매우 흥미롭지만 종종 간과되는 참고 사례를 제공합니다. 무거운 희토류 원소를 정제하고 처리하는 능력. 복제하기 진정으로 어려운 것은 자원 자체가 아니라, 복잡한 광물을 공학적으로 활용 가능한 상태로 분리, 정제 및 안정화하는 공정 시스템입니다. 이는 수많은 실패 끝에 반복되는 시행착오 과정으로, 대량 자원을 소모하고 대량 오염을 유발합니다. 유럽과 미국에 희토류 자원이 없는 것은 아니지만, 진정한 과제는 이러한 "지구" 자원을 대규모로 생산하고, 통제하고, 장기적으로 공급할 수 있는 산업 재료로 변환하는 것입니다. 그것 또한 고도의 기술력과 오랜 기간에 걸쳐 축적된 능력입니다. 이것이 바로 중국의 "희토류" 자원이 유럽과 미국을 인질로 잡는 데 이용될 수 있는 이유입니다. 더욱 흥미로운 점은 일본의 주요 포토레지스트 공급업체 중 하나인 신에츠화학이 유럽, 미국, 일본에서 중희토류 원소를 정제할 수 있는 몇 안 되는 제조업체 중 하나라는 사실입니다. (신에츠화학이 포토레지스트와 희토류 원소를 모두 생산할 수 있는 이유에 대해서는 별도의 기사에서 자세히 다루겠습니다.) 마찬가지로 일본의 포토레지스트 기술도 중국을 인질로 잡을 수 있다. 일본산 포토레지스트 공급 차질로 인해 안정성과 수율에 문제가 발생하고 있습니다. 일본은 EUV 리소그래피 장비의 대량 생산을 절대적으로 독점하고 있습니다. 다시 말해, EUV 기술을 사용하더라도 일본산 포토레지스트가 없으면 5nm 이하의 칩을 생산하는 것은 여전히 ​​불가능합니다. 현재 중국의 7nm 제조 공정은 EUV가 아닌 193nm ArF DUV를 다중 노출 방식으로 사용하지만, 수율은 여전히 ​​일본의 고급 포토레지스트에 의해 제한됩니다. 중요하지 않은 층에는 국내산 접착제를 안심하고 사용할 수 있습니다. 2차 중요층의 경우, 국내 생산품과 수입품을 상호 교환하여 사용할 수 있습니다. 성공과 실패를 진정으로 결정짓는 핵심 요소는 여전히 일본산 고급 ArF 포토레지스트에 크게 의존하고 있습니다. 여러 번 노출되면 아주 작은 불안정성도 증폭되기 때문입니다. 고급 포토레지스트 공급이 중단되면 이미 낮은 7nm 공정 수율이 더욱 떨어지고 비용이 더욱 증가할 것입니다. EUV가 일본산 포토레지스트에 그토록 의존하는 이유는 무엇일까요? 성숙한 포토레지스트만이 광자 통계적 노이즈와 무작위 결함을 억제할 수 있기 때문입니다. 7nm 핵심 레이어를 진정으로 제어 가능한 국내 대체재로 대체하려면 여러 차례의 연구 개발 주기가 필요할 수 있으며, 5nm에 필요한 EUV 포토레지스트는 말할 것도 없습니다. 연구 개발 주기 중 하나는 일반적으로 3~5년이 걸리는데, 이는 병렬적으로 진행하기가 거의 불가능한 최소 5개의 시간 소모적인 단계를 포함해야 하기 때문입니다. 기초 제형 탐색 연구실 → 파일럿 규모 장비 통합 및 디버깅 (스캐너 + 트랙) 생산 라인 검증(웨이퍼 레벨) 장기 안정성 검증 장치의 구성 요소는 명시적일 수 있지만 재료와 공정은 암묵적입니다. 기계는 분해하고 복제할 수 있지만 재료 및 제조에 필요한 시간은 역설계를 통해 단축할 수 없습니다. 중국산 중희토류 소재와 마찬가지로 일본산 포토레지스트는 생산 라인의 수율 곡선 후반부, 즉 수년간 사고 없이 안정적으로 가동될 때 비로소 진정한 가치가 입증되는 제품입니다. 역방향 EUV가 "새로운 가능성을 열어줄" 수 있다면, 감광성 레지스트가 우리가 이 길을 오랫동안 걸어갈 수 있을지를 결정할 것입니다. 반도체에 관한 가장 잔혹한 점은 바로 이것입니다. 한 번의 성공은 무의미합니다. 아무런 문제 없이 수년간 지속된 기간이야말로 진정한 성공이라고 할 수 있습니다. 인공지능 시대에도 시간만큼은 역설계가 불가능한 유일한 요소입니다.