DUV(심자외선 노광)

정의와 배경

노광(리소그래피)이란 빛을 이용해 반도체 웨이퍼 위에 마스크(포토마스크)의 회로 패턴을 전사하는 공정으로, 반도체 제조의 핵심 단계다. DUV는 이 과정에서 파장 248nm(KrF 레이저)나 193nm(ArF 레이저)의 심자외선을 광원으로 사용하는 방식을 가리킨다. 빛의 파장이 짧을수록 더 미세한 패턴을 구현할 수 있는데, DUV는 가시광선보다 훨씬 짧은 파장을 활용해 수십 나노미터 수준의 회로 선폭을 실현한다.

1990년대 이후 반도체 미세화를 이끌어 온 핵심 기술이며, 특히 193nm ArF 액침(이머전) 노광은 물을 렌즈와 웨이퍼 사이에 채워 실질적인 파장을 더욱 줄이는 방식으로 고도화되었다.

작동 원리와 EUV와의 차이

DUV 노광기는 레이저 광원, 광학계(렌즈), 포토마스크, 웨이퍼 스테이지로 구성된다. 레이저가 포토마스크를 통과하면서 회로 패턴이 형성된 빛이 렌즈로 축소·투영되어 감광제(포토레지스트)가 도포된 웨이퍼에 패턴을 새긴다. 액침(이머전) 방식에서는 렌즈와 웨이퍼 사이에 초순수를 채워 굴절률을 높임으로써 해상도를 향상시킨다.

EUV(파장 13.5nm)에 비해 파장이 길어 단일 노광으로 구현 가능한 선폭에 한계가 있으나, 멀티 패터닝(동일 공정을 여러 번 반복)을 통해 더 미세한 패턴도 구현할 수 있다. 다만 멀티 패터닝은 공정 단계와 비용, 불량률을 높이는 단점이 있어 최첨단 공정에서는 EUV로 전환이 진행 중이다.

산업적 위치와 중요성

DUV 노광 장비는 네덜란드 ASML이 세계 시장의 압도적 점유율을 보유하고 있으며, 일본의 니콘·캐논도 일부 시장을 담당한다. 최첨단 EUV 장비는 ASML만 공급할 수 있는 반면, DUV 장비는 상대적으로 공급처가 다양하고 장비 단가도 낮아 성숙 공정 팹(Fab)에서 여전히 주력으로 사용된다.

반도체 소부장(소재·부품·장비) 공급망 측면에서 DUV 노광기는 핵심 전략 자산으로 분류되며, 주요국은 첨단 DUV 장비의 수출을 규제 대상에 포함시키는 등 지정학적 중요성도 커지고 있다. 대한민국의 반도체 메가프로젝트(800조) 맥락에서도 클러스터 내 팹 경쟁력 확보를 위해 DUV 장비의 안정적 조달과 국산 대체 기술 개발이 중요한 과제로 다루어진다.

정책·실무적 시사점

국내 삼성전자·SK하이닉스 등은 DUV와 EUV를 공정 세대에 따라 병행 운용하며, HBM 등 AI용 메모리 반도체 생산에도 DUV 공정이 핵심적으로 활용된다. 미국·일본·네덜란드 등이 첨단 DUV 장비의 대중(對中) 수출을 규제하면서 글로벌 공급망 재편과 직결된 민감 품목으로 부상하였다. 공무원 및 정책 실무자 입장에서는 DUV 장비를 소부장 전략 품목, 수출통제 및 공급망 안정화 정책의 핵심 대상으로 이해하는 것이 중요하다.