인하대학교는 최근 김가영 고분자환경융합전공 박사과정 학생, 구예진 박사가 삼성전자 반도체연구소, 서울시립대와 공동 연구를 통해 차세대 고개구수(High NA) 극자외선(EUV) 리소그래피 공정에 적용 가능한 신개념 포토레지스트 소재를 개발했다고 8일 밝혔다.
높은 집적도의 반도체 소자(IC칩)는 판화 작품을 제작하는 것과 유사한, 매우 정교한 공정으로 만들어진다. 전기회로도를 실리콘 웨이퍼 위에 축소·복사해 밑그림을 만들고 웨이퍼로 옮겨 새기는 과정을 포토리소그래피라고 하는데, 이 과정을 십수회 반복하면 하나의 논리소자나 메모리소자를 만들 수 있다.
이 같은 공정의 핵심 역할을 수행하는 화학 소재가 포토레지스트다. 빛에 반응해 회로의 밑그림을 정밀하게 그려주는 얇은 코팅 물질로, 반도체 생산 공정의 정확도와 효율을 좌우한다.
반도체 회로를 더욱 미세하게 구현하기 위해 극자외선(EUV)을 활용한 노광기술이 적용되는 상황에서 최근에는 더욱 넓은 거울(High NA 광학계)이 장착된 초고해상도 노광장비의 도입 준비가 활발히 이뤄지고 있다. 이러한 노광 장비의 정밀도 향상에 맞춰 고성능 포토레지스트 소재를 확보하는 것은 반도체 미세공정 경쟁력을 높이는 데 중요한 의미를 가진다.
공동연구팀은 주석산화물 나노소재의 화학적 특성 이해로부터 새로운 포토레지스트 개념을 설계해 기존 기술로는 구현하기 어려웠던 미세하고 정교한 회로(양각 패턴)를 만들 수 있는 EUV 무기포토레지스트(MOR)를 개발할 수 있었다.
연구팀이 개발한 포토레지스트는 High NA EUV 노광 조건하에서 10나노미터 수준의 정밀한 양각 패턴 형성이 가능하다는 사실을 입증했다. 기존에 주로 사용되던 네거티브형(음각) 포토레지스트와 함께 사용하면 서로 간 시너지 효과를 통해 반도체 집적회로 제작공정의 자유도를 높이고, 제조공정의 정밀도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구성과는 최근 출간된 재료과학 분야의 국제 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’에 ‘주석산화물 기반 극자외선 리소그래피용 포지티브형 포토레지스트 소재 개발(Tin-Oxo Nanocluster Composite Films as Positive-Tone Photoresist for Extreme UV Lithography)’이라는 제목으로 발표됐다. 이번 논문의 제1저자인 김가영 박사과정 학생은 연구 성과를 바탕으로 제31회 삼성휴먼테크논문대상에서 재료과학·공학 부문 은상을 수상하는 영예도 안았다.
김가영 박사과정 학생과 구예진 박사는 “기술 혁신을 주도하는 삼성전자와 대학 연구실 간 긴밀한 협력 속에서 새로운 가능성에 도전해 보는 값진 경험을 했다”며 “앞으로도 국내 반도체 기술 발전을 위한 탐구를 이어가고 싶다”고 밝혔다.
헬로티 이창현 기자 |
