UNIST는 장지현 에너지화학공학과 교수팀이 차세대 극자외선(EUV) 노광 소재인 주석계 포토레지스트의 감도와 정밀도를 공정에 맞춰 설계하는 기술인 '리간드 전자성 기반 핵수 조절 전략'을 개발했다고 21일 밝혔다.
포토레지스트는 반도체 노광 공정에서 빛에 반응해 회로 모양을 만드는 물질이다. 주석계 포토레지스트는 EUV를 잘 흡수할 뿐만 아니라 용매에 녹여 얇게 바르기 쉽고, '식각' 과정도 잘 견뎌 차세대 노광 소재로 주목받는다. 주석 원자 여러 개를 리간드라는 유기물질이 둘러싼 형태다.
장 교수팀의 설계 기술은 이 주석계 포토레지스트 리간드를 달리해 감광제의 감도와 정밀도를 제어하는 것이 핵심이다. 감도가 높으면 회로를 빠르게, 정밀도가 높으면 더 반듯하게 회로를 새길 수 있다.
장 교수팀은 핵수를 달리한 리간드 2개를 합성해 공정 반응을 비교했다. 전자를 내주는 성질의 아다만탄-1-카르복실산 리간드와 전자를 끌어당기는 성질의 디페닐포스핀산 리간드다.
아다만탄-1-카르복실산 리간드는 감도가 높아 적은 전자빔 노출량으로 설계 선폭 20나노미터(㎚·10억 분의 1m)의 가는 패턴을 만들었다. 디페닐포스핀산 리간드는 더 많은 전자빔이 필요했지만 선의 가장자리가 더 매끈했다. 폭 50㎚ 선에서 '선 가장자리 거칠기'는 1.02㎚에 불과했다.
아다만탄-1-카르복실산 리간드는 주석 원자 6개가 모인 구조여서 전자빔 에너지를 잘 흡수하지만 일부 리간드가 쉽게 떨어져 나가 분자들이 빠르게 연결됐기 때문이다. 반면 디페닐포스핀산 리간드는 주석 원자 3개가 모인 구조라 리간드가 쉽게 분해되지 않고 분자들이 점진적으로 균일하게 연결됐다.
이 연구는 감도와 패턴 정밀도라는 상충관계에 있는 포토레지스트의 두 성능을 각기 다른 리간드로 독립 설계할 수 있음을 보여준다. 장지현 교수는 “주석계 포토레지스트의 감도와 패턴 정밀도가 주석 함량뿐 아니라 리간드 특성에 좌우된다는 점을 밝혔다. 공정 요구에 맞는 차세대 EUV 포토레지스트 개발의 설계 기준으로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구 성과는 나노·마이크로 분야 국제학술지 '스몰(Small)' 8월 25일 온라인으로 공개됐다.
울산=임동식 기자 dslim@etnews.com
