웨이퍼에 회로를 인화한다. ‘포토레지스트’

반도체 공정의 첫 시작이라고도 할 수 있는 포토 공정. 이 공정에서 반도체 회로 형성에 중요한 역할을 하는 소재가 있습니다. 바로 포토레지스트(Photoresist) 인데요. 포토레지스트란 무엇이며, 반도체 공정에서 어떻게 활용되는 걸까요?

반도체 공정의 핵심 소재, 포토레지스트(Photoresist)란?

포토레지스트(Photoresist)란 빛에 반응해 화학적 변화를 일으키는 감광액(感光液)의 일종입니다. 감광이란 빛을 받았을 때 물리적, 화학적 변화를 일으키는 현상을 통칭하는데요. 빛이 닿은 부분 또는 닿지 않은 부분만 남기기 때문에, 특정 패턴을 만들 수 있습니다. 사진을 인화하는 과정 역시 이러한 감광 현상을 활용한 것입니다.

하지만 포토레지스트는 사진 현상 등에 쓰이는 묽은 액체 형태인 감광 재료와는 차별화된 특징이 있습니다. 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분이 단순히 음영으로 구분되는 것이 아니라 용해 또는 응고하는 변화를 일으키는 것이죠. 이러한 특성때문에 빛의 접촉 여부에 따라 판화처럼 구분되는 요철을 만들 수 있습니다. 포토레지스트는 빛에 어떻게 반응하는지에 따라 빛을 받지 않는 부분이 남는 ‘양성형’과 빛을 받은 부분이 남는 ‘음성형’으로 나뉜다는 점도 기억해 주세요.

웨이퍼에 회로를 인화한다. 반도체 공정 속 포토레지스트

포토레지스트는 포토 공정에서 웨이퍼 위에 얇고 균일하게 도포됩니다. 마치 웨이퍼를 사진 인화지와 비슷한 상태로 만들어 주는 것과 같은데요.. 이 위에, 반도체 회로 패턴이 담긴 마스크를 놓고 그 아래에 빛을 모아주는 렌즈를 위치시킨 다음 웨이퍼를 향해 빛을 쏘면, 마스크에 그려져 있던 회로 패턴이 웨이퍼에도 남게 됩니다. 포토레지스트가 있기에 미세 회로의 밑그림이 웨이퍼 위에 그려지는 것입니다.

한편, 웨이퍼에 회로 패턴이 새겨지면 남은 부분과 용해된 부분을 선택적으로 제거하는 과정을 거쳐 포토 공정이 마무리됩니다. 이렇게 새겨진 웨이퍼의 회로는 식각 공정 등을 거치며 선명해지고 그 외에도 수많은 공정들을 거쳐 반도체가 완성됩니다.

함께 살펴본 것처럼 ‘포토레지스트’는 웨이퍼 위에 회로 패턴을 형성하는데 꼭 필요하다는 점에서 반도체 공정에서는 없어서는 안 될 소재입니다. 이처럼 소재는 반도체 산업에서 매우 중요한 역할을 하는데요, 삼성전자는 첨단 반도체를 계속해서 시장에 소개할 수 있도록 소재 연구와 개발에도 더욱 힘써 나갈 계획입니다.

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