반도체 소재기업 동진쎄미켐이 EUV 포토레지스트(PR)의 RLS(해상도, 패턴 거칠기, 감도)를 개선하는데 성공했다. 동진쎄미켐은 감도를 높인 PR을 사용할 경우 향후 EUV 노광공정의 생산성이 크게 향상될 것으로 기대했다.

김정식 동진쎄미켐 부장은 지난 17일 수원 광교컨벤션센터에서 열린 'SEMI SMC Korea 2023'에서 "최근 EUV PR 연구는 쓰루풋 개선을 위한 방향으로 진행되고 있다"며 "쓰루풋 개선을 통해 EUV 장비 투자 비용과 팹 확장 비용을 축소할 수 있기 때문에 (고객사의) 이러한 요구가 늘고 있다"고 설명했다. 김정식 부장은 "동진쎄미켐은 2020년 대비 EUV PR 감도를 절반 가량 낮추는 성과를 냈다"고 밝혔다.

PR은 반도체 8대 공정 중 하나인 노광 공정에 필수적인 소재로 빛에 반응해 화학적 변화를 일으키는 감광액의 일종이다. 반도체 공정에서는 이러한 특성을 활용해 웨이퍼에 회로 패턴을 새기는 데 사용된다. 

최근 PR 업계에서 대두되는 주요 과제 중 하나는 EUV PR의 쓰루풋 개선이다. PR의 감도 개선을 통해 웨이퍼 생산량을 확대할 수 있기 때문이다. 김정식 부장은 "예를 들어 감도가 65mJ/cm² 정도 되는 PR을 사용하게 되면 시간당 12인치 웨이퍼 75장 정도를 노광할 수 있다"며 "감도를 30mJ/cm² 정도로 개선하면 웨이퍼 140장 정도를 노광할 수 있다"고 설명했다. 

이러한 생산성은 고객사의 CAPEX와도 직결된다. 웨이퍼 노광 공정 속도를 향상시킬 수 있다면 보다 적은 EUV 장비로도 원하는 물량생산이 가능해, 비용 절감을 이룰 수 있다. EUV 장비는 현재 대당 1500억~2000억원 수준이며, 2024년 출하될 것으로 예상되는 하이-NA EUV 장비는 대당 가격이 4000억원을 넘는다.

다만, 이러한 감도 개선은 PR의 주요한 특징인 해상도, LER(패턴 거칠기), 감도의 트레이드 오프(RLS 트레이드 오프) 문제 때문에 쉽지 않은 상황이다. 감도 특성 개선 시 해상도 및 LER 특성이 낮아지는 등 문제가 발생하기 때문이다. 이 때문에 EUV PR을 생산하는 기업도 적다. EUV PR은 JSR, 신에츠화학, 도쿄오카공업(TOK), 동진쎄미켐 등이 양산하고 있다. 

동진쎄미켐은 기술적 어려움에도 불구하고 성과를 거뒀다고 밝혔다. 김정식 부장은 "2020년 80mJ/cm² 수준이었던 감도를 현재는 40mJ/cm²에서 50mJ/cm² 수준으로 낮추는데 성공했다"며 "짧은 기간이었지만 트레이드 오프 문제 등을 어느 정도 극복할 수 있었다"고 설명했다.

업계에서는 추후, 트레이드 오프 극복을 위해서는 무기물 PR 개발이 필요하다고 전망하고 있다. 현재 무기물 PR의 선두주자는 JSR의 자회사 인프리아다. 인프리아는 주석(Ti)을 기반으로 무기물 PR을 개발했다. 무기물 PR은 광자 이용을 극대화할 수 있어 RLS 트레이드 오프 등에 유리하다는 장점이 있다.  

마지막으로 김정식 부장은 "EUV 공정 개선을 위해서는 소재 업체 전반의 노력이 필요하다"며 "PR, 린스, 디벨로퍼 등 다양한 기업들의 노력과 협조가 필요하다"고 밝혔다.

디일렉=노태민 기자 tmnoh@thelec.kr
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