국내 독자 기술을 활용해 기존 반도체 제조 공정의 한계를 극복하고, 친환경적이면서도 효율을 높인 차세대 제조 공정 기술이 개발됐다.

광주과학기술원(지스트)은 17일 화학과 홍석원 교수 연구팀이 포항가속기연구소(PAL) 황찬국 박사 연구팀과 공동연구를 통해 반도체 나노 미세 집적회로 제작을 위한 친환경 열기반 건식공정법을 개발했다고 밝혔다. 연구팀이 개발한 극자외선(EUV) 반응 고분자 재료인 포토레지스트를 활용한 반도제 제조 공정 기술은 실리콘 웨이퍼에 머리카락보다 훨씬 미세한 회로 패턴을 새겨 넣어 차세대 전자기기의 성능 향상에 핵심 역할을 수행할 수 있다.

반도체 회로 패턴이 점점 미세해짐에 따라 기존 습식 공정법은 극자외선 포토레지스트의 미세 패턴이 액체 화학물질의 표면 장력 때문에 무너지거나 품질 문제가 제기됐다. 또 전용 장비가 필요하고 비용이 많이 들 뿐만 아니라 유해 화학 물질 사용으로 인한 환경 문제도 안고 있어 새로운 기술인 건식 공정법이 나왔다. 건식 공정법은 유해 물질 사용을 줄여 패턴 붕괴를 막고 높은 해상도의 패턴을 구현할 수 있으며 반도체 제조 공정 단계를 줄여 생산성도 높이는 차세대 기술로 주목받고 있다.

연구팀은 자체 개발한 포토레지스트를 활용해 뛰어난 극자외선 감도를 지닌 물질을 합성했고 여기에 최적화된 열기반 건식 공정법을 통해 미세(80 nm) 수준의 나노 패턴을 구현하는 데 성공해 국제 특허 2건을 출원했다. 

홍석원 교수는 "국내 독자 기술을 활용해 간단한 열처리 공정만으로 혁신적인 친환경 열 기반 건식 포토레지스트를 개발했다는 점에서 의의가 있다"고 말했다.

홍 교수가 지도하고 포항가속기연구소 황찬국 박사가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구는 지스트 김도원 박사과정생·변진환 박사·안재붕 석사가 공동 제1저자로 수행했으며 연구 결과는 국제학술지 'Small' 온라인판에 지난달 23일 게재됐다.

◆ 참고 : Small(2024), Etchant-Free Dry-Developable Extreme Ultraviolet Photoresist Materials Utilizing N-Heterocyclic Carbene–Metal Complexes https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202407966