와이씨켐 분기보고서 (2023.03)
1. 사업의 개요

가. 사업의 내용와이씨켐 주식회사(이하 '당사')는 2001년 설립과 함께 반도체 공정 재료 사업에 뛰어들어 적극적으로 R 투자, 핵심 기술 인재 육성, 제조 기반의 투자 확대를 수행해 왔습니다. 그 결과 최첨단 분야인 반도체 공정 재료 부문에서 특수 Surfactant와 polymer를 활용하여 ArF 공정 시 패턴 쓰러짐을 방지하는 용액 개발에 성공하여 상용화하였습니다. 축적된 기술을 바탕으로 2016년에는 EUV 공정용 패턴 쓰러짐 방지 용액과 현상액을 개발하였습니다. 또한 현상력 향상과 Profile 개선 효과가 있는 PHOTO Mask 현상액(Developer), Capacitor의 쓰러짐 방지와 세정력 향상을 위한 세정액, 높은 두께 및 고해상도가 가능한 다양한 KrF, i-Line Photoresist, BARC, SOC, CMP Slurry, Thinner류에 이르기까지 반도체 재료의 다변화와 신소재 제품 개발에 진력하며 한국 반도체 산업의 발전과 혁신에 이바지하고 있습니다. Slurry 및 Wet Chemical 소재의 생산능력 확보를 위해 성주일반산업단지에 2020년부터 2022년까지 4,818평 부지 규모에 200억원 가량의 설비투자를 진행하였으며, 이를 통해 기존 노광 공정용 소재와 더불어 후공정 소재까지 아우르는 '토탈 솔루션' 기업으로 진화할 것입니다.

[제품 구성]

반도체	디스플레이	친환경에너지	일 반

-Bump Photoresist
-i-Line Photoresist
-KrF Photoresist
-TSV Thick Photoresist
-BARC
-TARC
-Developer
-Etchant
-Promoter
-ArF Rinsing Solution-EUV Rinsing Solution
-Spin On Carbon Hardmask
-CMP Slurry	-Transparent Photoresist
-UV Imprint Resin
-Stripper
- Photoresist
- Developer	-ARAC materials-Solar Cell Wafer 절삭유	- Surfactants
- Synthetic Lubricants
- Spin Finish Oils
- PU Systems

(1) Photo 소재 (Photochemical Materials)

포토레지스트 조성물의 작용 기전은, 노광 공정에서 광원을 받은 광산발생제에서 산이 형성되고 이 산이 포토레지스트 수지의 산 촉매 반응을 야기합니다. 이때 포지티브 포토레지스트 조성물은 탈보호 반응이 일어나고, 네거티브 포토레지스트를 이용할 경우에는 가교 반응이 일어나게 되며 이런 반응을 통해서 노광된 부분과 노광이 안 된 부분의 현상액에 대한 용해도 차이를 갖게 하여 패턴을 형성하게 됩니다. 또한, 사용되는 노광 광원의 파장이 짧아질수록 형성할 수 있는 패턴의 해상도는 미세화하게 되며, 반도체 생산에 사용되는 노광 광원은 수은 램프의 i-line(365nm), KrF laser(248nm), ArF laser(193nm)로 그 파장이 감소하고 있는 실정이며, 이와 더불어 노광 광원 기술의 발전에 맞추어 투과도가 좋고 에칭 저항성, 감도 및 해상도가 우수한 포토레지스트의 개발도 진행되고 있습니다.

당사에서는 반도체 제조에 사용되는 photo masking용 i-Line Negative photoresist를 국내 최초로 양산 성공하였으며, 기존 제품을 업그레이드하여 DoF(Depth of Focus), resolution, vertical profile등 개선된 제품을 개발하여 글로벌 반도체 제조사에 공급을 하고 있습니다. 당사가 개발한 다양한 Photoresist 소재는 masking용, etching blocking용, implant용, side wall용, lift-off용 등 여러 공정에 적용되고 있습니다.

아래 그림에서 보듯이 Photoresist는 다양한 구성 성분으로 이루어져 있으며, 가장 핵심이 되는 기본 골격을 형성하는 성분인 Base Polymer가 중요한 역할을 담당합니다.

[Photoresist 구성 요소]

Polymer	도포 후 film을 형성하게 하는 기본 성분으로 lithography 및 후속공정 진행 시 물리적 화학적 특성을 결정함. Photoresist의 기본 골격 역할

감광제	노광에 이용하는 파장에 따라 각기 다른 감광제를 사용해야 하며 빛에 반응하여 photoresist가 현상액에 대한 용해 특성을 변하도록 도와주는 역할

첨가제	도포특성, 현상특성 등 PR의 미세 성능개선을 위하여 첨가되는 미량의 화합물

용 매	PR의 각 성분들들 녹여 용액상태로 만들어 도포를 쉽게 함

SOC (Spin on Carbon Hardmask)는 반도체 고집적화를 위하여 식각하여 미세 패턴을 형성하는 공정에서 식각이 진행됨에 따라 점차로 얇아진 포토레지스트 패턴을 이용하여 피식각층을 식각할 수 없게 되어 포토레지스트층과 피식각층 사이에 식각 내성이 우수한 하드마스크 막질을 도입하여 원하는 패턴을 형성하는 공정에 사용하는 제품입니다. 당사는 식각 내성이 우수한 고에치내성용, 좁은 패턴의 골 부분을 매워 에치 균일성을 향상시켜 주는 Gapfill용, 단차가 큰 웨이퍼 면을 균일하게 할 수 있는 평탄화용 등 다양한 목적의 완제품을 생산하여 공급하고 있습니다.

(2) Wet Chemical

Developer(현상액)은 반도체 제조공정 중 리소그래피 공정에서 자외선에 노출된 포토레지스트의 노광/비노광 영역을 선택적으로 용해함으로써 패턴 형성하는 기능을 가진 제품입니다. Positive 방식은 마스크에 의해 빛에 노출된 부분이 현상액에 녹기 쉽게 화학구조가 변하는 것입니다. 현상액을 투입해 노광(Exposure) 과정에서 빛을 받은 부분을 제거합니다. Negative 방식은 빛에 노출된 부분의 폴리머구조가 더욱 견고해져 현상액에 녹지 않게 되므로 빛을 받지 못한 부분이 현상액으로 제거됩니다.이렇게 원하는 패턴만 남은 PR층은 식각(Etching)과정을 거쳐서 PR이 덮여 있지 않는 부분의 증착된 물질을 제거합니다. 증착된 물질이 원하는 모양으로 패터닝 되면 그 위에 도포되어 있던 PR층마저 제거하여 원하는 패턴의 증착 물질만 남도록 합니다.

Etchant는 식각액, 부식액으로도 불리며 에칭 기술을 이용하여 웨이퍼 위에 증착된 박막의 일부분을 선택적으로 제거하기 위해 사용됩니다. 에천트는 특징에 따라 구리 에천트, 알루미늄 에천트, 크로뮴 에천트, 니켈 에천트 등이 있습니다. 또 에천트는 화학약품을 이용하여 에칭을 하는 습식 에칭(Wet Etching)과 이온화한 가스를 사용하여 에칭을 하는 건식 에칭(Dry Etching)이 있습니다. 당사의 식각액은 반도체 제조공정 중 습식식각(Wet Etching) 공정에 사용되는 제품입니다.

(3) PR용 Rinse

포토리소그래피 공정에서 발생되는 결함의 원인은 현상(Develop) 공정에서 발생되는오염물 및 현상 공정[Developer 분사 DI(Deionized water, 초순수) 분사 Spin dry 시에 패턴 면에 작용하는 DI의 높은 표면장력에 의해 생성되는 것으로, 후속 공정에 영향을 주어 수율을 떨어뜨리고 제조 비용의 상승을 가져옵니다. 이를 해결하기 위하여 DI 분사 후 spin dry 전에 패턴 면에 작용하는 힘을 낮출 수 있는 적합한 chemical을 적용한 rinse 공정을 도입함으로써 포토레지스트 공정에서 생성되는 패턴 defect과 collapse 결함 등을 개선할 수 있으며, 이는 생산성 증대 및 비용 절감을 가져다줄 수 있습니다.

당사는 2004년 ArF KrF 포토레지스트용 rinse를 세계 최초로 개발하여 양산화하였고, 2015년 residue defect제거를 포함한 특수 목적의 ArF Immersion 공정용 risne를 세계 최초로 개발하여 양산화하였습니다. 또한 2021년 EUV rinse를 개발하였고 2023년 현재 국내 소자업체와 상용화 진행 중에 있습니다.

(4) 기타(가) CMP slurry 소재

반도체 디바이스의 고밀도화, 미세화 및 배선 구조의 다층화에 따른 단차 증가로 인해 평탄화 공정이 필요성이 높아지고 제조공정의 핵심기술로 부각되고 있다. 반도체 제조 공정의 4~5%의 사용 비중을 차지하며 현재 외산 비중이 높아 국산화가 요구되는 소재산업입니다. 당사는 2016년 절연막 슬러리 개발을 시작으로 금속막 슬러리 등의 CMP 공정용 슬러리 제품을 생산 및 판매하고 있으며 현재 다양한 반도체 공정용 신규 제품 개발을 통한 포트폴리오를 강화하며, 안정된 품질에 힘쓰고 있습니다.

(나) Wafering process chemical

반도체 집적회로의 핵심 재료인 웨이퍼는 원기둥 형태로 성장시킨 결정질 실리콘 주괴(ingot)를 원판 모양으로 얇게 깎아내어 만듭니다. 이렇게 만들어진 주괴를 웨이퍼 형태로 가공하기 위해 절삭공구(wire-saw)가 사용되며 가공 과정에서 주괴와 절삭공구의 마찰에 의해 발생되는 열을 감소시키기 위해 절삭유가 사용되고 있습니다.