차세대 전자 소자 제조 화학 소재의 새로운 가능성 제시
인하대학교는 김명웅 화학·화학공학융합학과 교수, 이진균 고분자공학과 교수 공동연구팀이 새로운 개념의 반도체·디스플레이 생산 공정용 포토레지스트 소재 기술을 제안해 학계 주목을 받고 있다고 5일 밝혔다.
포토레지스트는 전기 회로를 만들 때 밑그림을 완성하는 핵심 과정인 광 리소그래피 공정에서 중요한 역할을 담당하는 핵심적인 화학 소재다. 포토레지스트의 성능은 생산되는 제품의 품질·수율과 깊은 연관이 있기 때문에 고성능 포토레지스트 기술의 중요성, 국산화가 국가 차원에서 강조되고 있다.
공동연구팀은 현재 반도체 산업의 주력 소재인 심자외선·극자외선 포토레지스트의 화학 구조에 변화를 줘 빛에 노출된 영역과 그렇지 않은 영역의 용해성(다른 물질에 녹을 수 있는 성질) 차이를 극대화할 수 있는 새로운 방법론을 제안했다.
반도체나 디스플레이 회로는 매우 작고 정밀한 미세한 선으로 구성돼있다. 이 미세한 선을 만들기 위해선 빛을 쏜 부분만 선택적으로 녹여 없애고 나머지는 남겨야 하는데, 이때 사용하는 게 포토레지스트다. 포토레지스트에서 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분의 용해성 차이가 클수록 회로 패턴의 경계가 또렷하고 정확하게 새겨져, 전체 공정의 정밀도·품질이 향상된다.
공동연구팀은 포토레지스트 소재에 빛을 받으면 고분자 사슬이 분해되고, 구조가 변화하면서 물리·화학적 성질이 달라지는 반응 메커니즘을 적용했다. 나아가 고분자 물질의 화학적 특성을 이론적으로 분석하고, 구조 변화에 따라 용해성이 어떻게 달라지는지 실험으로 검증한 뒤 새로운 구조를 도입한 고분자 소재를 직접 합성하는 역량까지 결합하는 성과를 이뤘다.
김명웅 인하대 화학·화학공학융합학과 교수는 “이번 연구는 고분자 화학의 기초 원리 탐구에서 출발해 포토레지스트의 성능을 극대화하기 위한 응용까지 성공적으로 진행한 연구”라며 “앞으로 이를 기반으로 기초 원리 이해 연구부터 다른 응용 분야로 확장된 연구까지 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.
이진균 인하대 고분자공학과 교수는 “이번 연구의 창의적인 시도는 반도체 집적회로와 OLED 디스플레이 제작 공정의 기술적 난제를 해결하기 위한 하나의 발판을 마련해줬다”며 “향후 보다 넓은 범위로 확장이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
연구팀의 개발 기술은 반도체 공정뿐 아니라 OLED 픽셀 제조를 위한 디스플레이 공정에도 적용이 가능하고, 초고해상도 고성능 디스플레이 제조에도 기여할 것으로 기대된다. 이번 연구 성과는 소재 분야의 저명 국제학술지인 Advanced Functional Materials 35권 24호, 고분자 과학 분야의 저명 국제학술지인 European Polymer Journal 234권에 최근 게재됐다.
한편 이번 연구는 한국연구재단과 한국산업기술기획평가원 그리고 SAIT(구 삼성종합기술원)의 지원을 받아 연구를 수행됐다. 인하대 화학·화학공학융합학과 은경현 석사, 이혜지 석사, 윤상민 석사과정생이 제1저자로 참여했다.
헬로티 이창현 기자 |
