中, 반도체 장비도 美 제재 뚫나…ASML 출신 과학자 EUV 기술 개발 성과

중국과학원서 연구 활동

고체 레이저 EUV 생성 기술 개발

"중국 EUV 국산화서 핵심역할하겠다"

중국 레이저 분야 학술지 ‘레이저 및 광전자공학 진전’(Laser & Optoelectronics Progress) 2월호 [사진=LOP]

세계 1위 반도체 장비 기업인 네덜란드 ASML 출신 중국 과학자가 첨단 반도체 생산에 필수인 극자외선(EUV) 포토리소그래피(노광) 장비 관련 기술 개발에서 진전을 이루는 등 반도체 장비 분야에서 중국의 기술 혁신을 이끌고 있는 것으로 알려졌다. 중국이 반도체 장비에서도 미국의 제재를 뚫을 수 있을지 관심이 쏠린다.

29일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 중국과학원 상하이광학정밀기계연구소의 린난 교수가 이끄는 연구팀은 중국 레이저 분야 학술지 ‘레이저 및 광전자공학 진전’(Laser & Optoelectronics Progress) 3월호에 등재한 논문을 통해 포토리소그래피 장비의 핵심인 레이저플라즈마(LPP) EUV를 고체로 생성하는 기술 개발에서 큰 진전을 이뤘다고 밝혔다. 이 학술지는 SCOPUS·ESCI 등에 등재된 국제저명학술지다.

린 교수의 연구팀이 개발하고 있는 기술은 고체 레이저로 플라즈마(이온화된 기체)를 생성해 EUV를 만들어내는 기술로, 탄산가스(CO₂) 레이저로 플라즈마를 생성하는 ASML의 EUV 노광장비와는 차이가 있다.

연구팀은 “CO₂ 레이저는 고출력이라는 장점이 있지만, 전력변환효율이 낮고 운영 및 전력 측면에서 비용이 많이 든다”면서 고체 레이저는 크기가 작고 전력변환효율이 높아 CO₂ 레이저를 대체할 수 있을 것이라고 설명했다. ASML은 미국의 요청으로 첨단 반도체 생산에 필수인 자사 EUV 노광장비를 중국에 수출하지 않고 있다.

특히 이번 연구를 이끈 린 교수는 ASML 연구개발(R&D)부 광원 기술 책임자 출신이다. 그는 유럽연합(EU)의 연구자 교류 프로그램인 ‘마리 퀴리 프로그램’을 통해 스웨덴 룬드대학교 석사를 취득했으며, 당시 2023년 노벨 물리학상 수상자인 안 휠러 교수의 지도를 받았다. 중국에 귀국한 건 2023년이다. 중국의 해외 고급 인재 채용 캠페인의 일환으로 귀국해 연구 활동을 이어온 것으로 알려졌다.

SCMP는 린 교수의 이번 연구 성과에 대해 “이는 중국 반도체 산업 발전의 획기적인 기회가 될 수 있다”고 평가했다.  

논문에 따르면 린 교수 연구팀은 1마이크론 고체 레이저를 사용해 최대 3.42%의 전력변환효율을 달성했다. 이는 2019년 네덜란드 나노리소그래피 연구 센터에서 기록한 3.2%와 2021년 취리히 연방공과대학교 1.8%를 뛰어넘는 수준이다. 다만 지난해 일본 우츠노미야대학교에서 기록한 4.7%보다는 낮다고 SCMP는 짚었다.  

상업적으로 활용 가능한 CO₂ 레이저 EUV 포토리소그래피 변환 효율은 약 5.5%다. 다만 연구팀은 이론적인 최대 변환 효율이 6%에 달할 것으로 추정한다면서 이론 및 실험 결과를 최적화하기 위해 추가 측정을 수행할 계획이라고 말했다. 그러면서 “고체 레이저 기반 플라즈마 EUV 광원 및 측정 시스템의 국산화를 지원해 중국의 EUV 포토리소그래피 기술과 핵심부품 개발노력에 중요한 역할을 할 것”이라고 강조했다.