.. 차니쓰 리서치

CHANESS RESEARCH

빛 맞으면 녹는 감광액

반도체 · 소재 · 2026-10-09 · 유튜브 주식을 요리하다

칩 회로의 '틀'이 되는 양성(포지티브) 감광액 이야기예요. 빛을 받으면 굳는 게 아니라 빛 맞은 자리가 녹아 없어져요. 핵심은 두 가지 — 빛은 산만 만든다는 것, 그리고 열 속에서 그 산 하나가 보호 뚜껑을 수백 개씩 떼어 낸다는 것.

한눈에 흐름

스핀 코팅→노광(산 생성)→굽기(PEB)→현상→식각

웨이퍼에 감광액을 얇게 펴고, 빛 맞은 자리에 산을 만들고, 데워서 뚜껑을 떼고, 현상액으로 녹여 낸 뒤, 남은 틀을 따라 아래를 깎아요.

30초 이해

이게 뭔가요?웨이퍼에 바르는 빛에 반응하는 막이에요. 회로 무늬대로 빛을 쬐고 씻어 내면 무늬대로 구멍 난 틀이 남아요.

왜 빛만으론 안 되나요?빛이 하는 일은 산을 만드는 데까지예요. 그 자리가 물에 녹으려면 사슬을 막고 있는 뚜껑이 떼어져야 해요.

어떻게 푸나요?빛을 쬔 웨이퍼를 데워요. 열 속에서 산이 촉매처럼 돌아다니며 뚜껑을 연달아 떼어 내요.

장면으로 따라가기

옆으로 넘겨 보세요 → (9장면)

1빛 맞은 자리가 녹는다

양성 감광액은 빛을 받아도 굳지 않아요. 빛 맞은 자리가 녹아 없어져요. 빛은 방아쇠만 당길 뿐이에요.

2돌려서 얇게 편다

분당 수천 바퀴 도는 웨이퍼 위에 감광액을 몇 mL 떨어뜨려요. 이걸 스핀 코팅이라고 해요.

3대부분은 튕겨 나간다

원심력에 대부분이 튕겨 나가고 몇 %만 남아요. 남은 게 수십 nm 두께의 막이 돼요.

4사슬에 뚜껑이 덮여 있다

막 속에는 긴 고분자 사슬이 있어요. 물에 녹는 자리마다 보호기(뚜껑)가 덮여 있어서 이대로는 물에 안 녹아요.

5빛을 받으면 산을 내는 분자

사슬 사이사이에 광산발생제(PAG)가 섞여 있어요. 빛을 받으면 분해되면서 산을 내놓아요.

6맞은 자리에서만 산이 생긴다

회로 무늬대로 빛을 쬐면, 빛 맞은 자리에서만 산이 생겨요. 이 무늬가 나중에 틀이 돼요.

7데워야 산이 움직인다

산이 생겨도 뚜껑은 그대로예요. 핫플레이트에서 데우는 노광 후 굽기(PEB)를 해야 산이 움직여요.

8산 하나, 뚜껑 수백 개

열 속에서 산 하나가 돌아다니며 뚜껑을 수백 개씩 떼어 내요. 떼어 낼 때마다 산이 다시 나와서 계속 이어져요.

9현상액을 부으면 벽만 남는다

현상액(TMAH 2.38% 수용액)을 부으면 뚜껑 벗은 사슬만 녹아 나가요. 아래 기판이 드러나고 벽만 남아요.

비유로 이해하기

💡 스티커 떼는 사람으로 생각해 보세요

긴 사슬마다 물에 녹는 자리가 스티커(뚜껑)로 덮여 있다고 해 볼게요. 스티커가 붙어 있으면 물이 닿아도 아무 일이 없어요.

빛을 받은 자리에서만 '스티커 떼는 사람'(산)이 생겨요. 이 사람은 데워 줘야 비로소 움직여요.

한 사람이 돌아다니며 스티커를 수백 장씩 떼어 내니, 적은 빛으로도 그 자리 전체가 바뀌어요. 그다음 물을 부으면 스티커 벗은 사슬만 녹아 나가고 벽이 남아요.

숫자로 보기

수백 번산 하나가 일으키는 뚜껑 떼기 반응 수 — 그래서 빛을 조금만 써도 된다

분당 수천 바퀴감광액을 떨어뜨린 웨이퍼를 돌리는 속도(스핀 코팅)

몇 %떨어뜨린 감광액 중 막으로 남는 비율 — 대부분은 튕겨 나간다

30~50 nmEUV 공정에서 보통 쓰는 감광막 두께(앞으로 더 얇아질 전망)

산업에서 왜 중요한가

남은 감광막이 비워 둔 자리를 따라 아래 층이 깎여요(식각). 손에 쥔 폰 속 회로도 이렇게 만들어진 거예요.
산 하나가 수백 번 반응하니 적은 빛으로도 막 전체를 바꿀 수 있어요. 이 방식(화학증폭형)은 1990년대 초부터 업계에서 쓰였고 지금도 주력이에요. 이 영상은 양성 기준이고, 음성 감광액은 반대로 빛 맞은 자리가 남아요.

누가 만드나

세계 큰손 (해외)

JSR (일본)첨단 노광용 감광액을 만드는 일본의 대표 소재 회사

도쿄오카공업 (일본)반도체용 감광액으로 널리 알려진 일본 회사

신에츠화학 (일본)실리콘 웨이퍼와 함께 감광액도 만드는 일본 화학 회사

듀폰 (미국)반도체용 감광액과 공정 화학 소재를 공급하는 미국 회사

국내

동진쎄미켐반도체 포토 공정에 들어가는 감광액(PR)을 공급하는 국내 포토 케미컬 회사

해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체를 골랐고, 국내 회사는 소부장 자료에 감광액 공급사로 나온 곳만 적었습니다. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.

영상으로 보기

YouTube에서 보기 ↗

더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처

반도체 원판에 바르는 양성(포지티브) 감광액(포토레지스트)은 빛을 받아도 굳지 않습니다. 빛 맞은 자리가 녹아 사라지고, 그 일을 끝내는 건 빛이 아니라 열 속에서 돌아다니는 산 하나입니다 — 산 하나가 보호 뚜껑을 수백 개씩 떼어 냅니다.

영상에서 보는 것

양성 감광액은 빛을 받아도 굳지 않고, 빛 맞은 자리가 녹아 없어집니다(양성 화학증폭형 기준 — 음성 감광액은 반대로 빛 맞은 자리가 굳어 남습니다)
빛은 방아쇠만 당기고, 무늬를 끝내는 건 따로 있습니다
1분에 수천 바퀴 도는 웨이퍼에 감광액 몇 mL를 떨어뜨리면
대부분 튕겨 나가고 몇 %만 남아, 두께 수십 nm 막이 됩니다
막 속엔 긴 고분자 사슬이 있고, 물에 녹는 자리마다 뚜껑(보호기)이 덮여 있습니다
그 사이사이엔 빛을 받으면 산을 내놓는 분자(광산발생제)가 섞여 있습니다
회로 무늬대로 빛을 쬐면, 맞은 자리에서만 산이 생깁니다
그대로는 뚜껑이 그대로 — 웨이퍼를 데워야 산이 움직입니다
산 하나가 돌아다니며 뚜껑을 수백 개씩 떼어 냅니다
현상액이라는 물을 부으면 뚜껑 벗은 사슬만 녹아 나가고, 벽만 남습니다
이 막이 비워 둔 자리를 따라 아래 실리콘이 깎입니다

핵심 요약

화학증폭형 감광액에서 빛이 하는 일은 산을 만드는 것까지입니다. 굽는 열 속에서 그 산이 촉매처럼 보호 뚜껑을 연달아 떼어 내야 그 자리가 물에 녹는 성질로 바뀝니다.

산 하나가 수백 번 반응하기 때문에, 적은 빛으로도 막 전체를 바꿀 수 있습니다(과학사 잡지 Science History Institute에 따르면 처음 개발 때 248 nm 빛에서 감도가 100~200배 좋아졌습니다).

손에 쥔 폰 속 회로도, 이렇게 감광액이 비워 둔 자리를 따라 깎인 것입니다.

용어 정리

감광액(포토레지스트): 빛을 받으면 성질이 바뀌는 막입니다. 웨이퍼에 얇게 바르고 회로 무늬대로 빛을 쬔 뒤 현상하면, 무늬대로 구멍이 난 막이 남아 아래를 깎거나 채우는 '틀'이 됩니다. 빛 맞은 자리가 녹는 양성(포지티브)과, 반대로 빛 맞은 자리가 남는 음성(네거티브)이 있습니다. 영상은 양성 기준입니다.
화학증폭형 감광액(CAR): 빛이 직접 막을 바꾸는 대신, 빛이 만든 산이 열 속에서 촉매처럼 여러 번 반응하게 만든 감광액입니다. IBM 연구진(윌슨·프레셰·이토)이 개발했고, 1990년대 초부터 업계에서 널리 쓰여 지금도 주력입니다. 고NA EUV용으로는 금속산화물 감광액(MOR) 같은 다른 방식도 개발되고 있습니다.
스핀 코팅: 웨이퍼를 빠르게 돌려 떨어뜨린 감광액을 원심력으로 얇고 고르게 펴는 방법입니다. 떨어뜨린 양의 대부분은 가장자리로 튕겨 나가고 몇 %만 막으로 남습니다.
보호기(뚜껑): 고분자 사슬의 물에 녹는 자리를 막아 두는 작은 분자 무리입니다. 붙어 있으면 막이 현상액에 녹지 않습니다.
광산발생제(PAG): 빛을 받으면 분해되어 산을 내놓는 분자입니다. 빛 맞은 자리에서만 산이 생깁니다.
노광 후 굽기(PEB): 빛을 쬔 웨이퍼를 핫플레이트에서 데우는 단계입니다. 이 열에서 산이 퍼지며 보호기를 떼어 내는 반응이 일어나고, 반응이 산을 다시 내놓아 하나의 산이 보통 수백 번 반응합니다.
현상액: 뚜껑이 벗겨져 물에 녹게 된 자리를 씻어 내는 액체입니다. 양성 공정에선 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 2.38% 수용액을 씁니다.
식각: 감광막이 비워 둔 자리를 따라 아래 층을 깎아 내는 공정입니다. 감광막 무늬가 이 단계에서 실제 회로 층으로 옮겨집니다.

※ 공정 순서·보호기·PAG·PEB·TMAH 2.38%·EUV 막 두께 30~50 nm는 imec 연구진 튜토리얼(Adv. Opt. Techn. 2017), 산 하나당 반응 수(수백 회)는 Smart Molecules 리뷰(2026-07), 감도 100~200배는 Science History Institute 글(2차), 스핀 코팅 조건과 수율은 MicroChemicals 기술 문서와 TSMC 특허(US9720325B2), 개발사는 Science History Institute 글 기준입니다(2026-10-06 열람).

※ 영상 속 코터 모양, 막 색, 사슬·뚜껑·광산발생제 모양과 수, 산이 움직이는 길, 마스크와 빛, 웨이퍼 위 무늬 크기(실제 선은 수십 nm), 폰은 원리를 보여 주는 그림입니다.

영상에서 못 다 한 얘기

쓰고 버리는 감광액이 95%입니다.

돌려서 바르는 방식이라, 떨어뜨린 감광액 대부분이 튕겨 나가고 남는 건 5%가 안 된다고 TSMC 특허에 적혀 있습니다.

그렇게 남은 막이 EUV 기준 30~50nm 두께입니다.

그리고 이 "산 하나가 뚜껑 수백 개를 떼는" 방식은 1980년대 IBM에서 나왔고, 빛 감도를 100~200배 올려 지금도 주력입니다.

빛 맞은 자리가 남는 반대 방식(음성형)도 따로 있습니다.

출처

De Simone 외 「Photoresists in extreme ultraviolet lithography」(Adv. Opt. Techn. 2017), imec 「High-NA EUV lithography」(2021-10), Zhou 외 「Recent advances in polymeric chemically amplified positive resists」(Smart Molecules 2026-07), MicroChemicals 「Spin-coating of Photoresists」, US Patent 9720325B2, Science History Institute 「Patterning the World」. 기준일 2026년 10월 6일.

같은 산업(반도체) 다른 편