인하대학교(총장 조명우) 자연순환형 전자소재연구소 소속 구예진 박사가 고분자공학과 재료합성연구실 공동 연구팀과 최근 극자외선(EUV) 리소그래피 기반 초고집적 반도체 제조 공정에서 포토레지스트 소재의 신뢰성과 성능 한계를 극복하기 위한 전략을 제시해 학계의 주목을 받고 있다.

29일 인하대에 따르면,구예진 박사는 EUV 공정 불안정성의 원인이 주석의 루이스 산성(Lewis acidity)에 있다는 점에 주목해, 불소 원자를 활용해 이를 완화하는 전략을 제시했다. EUV 공정은 매우 짧은 파장의 빛을 이용해 나노미터 영역의 초미세 반도체 회로를 구현하는 기술로, 회로의 밑그림을 형성하는 포토레지스트는 핵심 패터닝 소재로 꼽힌다. 최근에는 기존 유기물 포토레지스트보다 정밀도가 높은 주석 나노클러스터 기반 포토레지스트가 차세대 후보로 주목받고 있지만, 공기 노출 시 특성이 변해 공정 안정성이 떨어지는 한계를 안고 있다.

공동연구팀은 불소를 도입한 주석산화물 포토레지스트가 10나노미터(nm)급의 패터닝 해상도를 유지하면서도 대기 노출에 따른 신뢰성 문제를 개선할 수 있음을 실험을 통해 입증했다. 또 포토레지스트를 두 겹으로 쌓은 구조를 구현해, 더 적은 광량으로도 회로 형성이 가능하다는 점을 확인했다.

이번 연구 성과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원 아래 삼성전자 반도체연구소와의 협업을 통해 이뤄졌으며, 국제 학술지 첨단 기능성 소재(Advanced Functional Materials)에 게재됐다.

아울러 구예진 박사는 화학증폭형 포토레지스트(CAR) 연구를 통해 EUV 공정의 생산성을 높일 수 있는 새로운 접근법도 제시했다. 노광 공정에서 빛의 양을 늘리는 대신, 빛을 잘 흡수하는 아이오딘 원소를 포토레지스트에 포함시키는 전략이다. 실험 결과, 아이오딘이 포토레지스트의 감도와 패턴 품질을 동시에 향상시키는 데 효과적인 것으로 확인됐다.

해당 성과는 동진쎄미켐 전자재료사업부와의 공동연구를 통해 이뤄졌으며, 국제 학술지 ACS 응용 재료 및 계면(ACS Applied Materials & Interfaces)에 게재됐다.

구예진 인하대 자연순환형 전자소재연구소 박사는 "기업과 긴밀한 협력을 바탕으로 첨단 반도체 기술과 관련한 문제 해결 방안을 제안할 수 있었던 점이 뜻깊다"며 "국내 반도체 기술 경쟁력 향상에 기여하는 연구를 이어가겠다"고 말했다.