UNIST, 차세대 EUV 포토레지스트 '맞춤 설계' 기술 개발

리간드 조절해 감도·패턴 정밀도 제어

[울산=뉴시스] 리간드에 따라 주석 클러스터 핵수가 조절되고 미세패턴이 형성되는 과정. (사진=울산과학기술원 제공) 2026.09.21. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[울산=뉴시스] 구미현 기자 = 반도체 미세공정에 필요한 차세대 극자외선(EUV) 포토레지스트의 감도와 패턴 정밀도를 원하는 수준으로 조절할 수 있는 소재 설계 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 장지현 교수팀은 주석계 포토레지스트에 붙는 리간드의 특성을 조절해 주석 원자의 집합 구조와 감광 반응을 제어하고 이에 따라 감도와 패턴 정밀도를 조절하는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

포토레지스트는 반도체 노광 공정에서 빛에 반응해 회로 모양을 만드는 소재다. 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분의 용해도 차이를 이용해 원하는 회로 패턴을 남긴다.

특히 주석계 포토레지스트는 EUV를 잘 흡수하고 얇은 막으로 코팅하기 쉬우며 회로 패턴을 아래층으로 옮기는 식각 공정에도 강해 차세대 노광 소재로 주목받고 있다. 주석계 포토레지스트는 여러 개의 주석 원자를 중심으로 유기물질인 리간드가 결합한 구조를 갖는다.

연구팀은 주석 원자에 결합하는 리간드의 전자 특성을 바꿔 주석 원자가 몇 개씩 모이는지를 조절하는 방식으로 감광제의 성능을 제어했다.

전자 특성이 서로 다른 아다만탄-1-카르복실산과 디페닐포스핀산을 각각 리간드로 적용한 결과 두 소재에서 감도와 패턴 특성이 다르게 나타났다.

아다만탄-1-카르복실산을 사용한 소재는 상대적으로 높은 감도를 보여 적은 전자빔 노출량으로도 설계 선폭 20나노미터(㎚)의 가는 패턴을 구현했다. 반면 디페닐포스핀산을 사용한 소재는 더 많은 전자빔 노출량이 필요했지만 패턴의 선 가장자리가 더 매끄러웠다. 폭 50㎚ 선에서 측정한 선 가장자리 거칠기(LER)는 1.02㎚였다.

연구팀은 이러한 차이가 리간드의 특성에 따른 주석 원자의 집합 구조와 결합 반응의 차이에서 비롯된 것으로 분석했다.

[울산=뉴시스] 장지현 교수(좌측)과 이진영 연구원 (사진=울산과학기술원 제공 )2026.09.21. [email protected] *재판매 및 DB 금지

아다만탄-1-카르복실산을 사용한 소재에서는 주석 원자 6개가 모인 구조가 형성돼 전자빔 에너지를 잘 흡수하고 일부 리간드가 쉽게 떨어져 나가면서 분자들이 빠르게 연결되는 것으로 나타났다.

반면 디페닐포스핀산을 사용한 소재는 주석 원자 3개가 모인 구조를 형성했으며 리간드가 쉽게 분해되지 않아 분자들이 점진적이고 균일하게 연결되는 것으로 분석됐다. 이 같은 반응 특성이 높은 패턴 정밀도로 이어졌다는 설명이다.

장 교수는 "이번 연구는 주석 함량뿐만 아니라 주석에 결합하는 리간드의 성질이 포토레지스트의 감도와 패턴 정밀도를 좌우한다는 점을 밝혔다"며 "공정 요구에 맞춰 차세대 EUV 포토레지스트를 설계하는 새로운 기준으로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF), UNIST 2026 연구기금, 정보통신기획평가원(IITP) 이노코어(InnoCORE) 사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 나노·마이크로 분야 국제학술지 'Small'에 8월25일 온라인 공개됐다. 저널 후면 표지 논문으로도 선정돼 정식 출판을 앞두고 있다.


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