반도체 기술 탐구: 반도체 주요 공정과 소재(소부장 update)

반도체는 증착, 포토, 식각 공정 같은 8대 제조 공정을 통해서 만들어지고 다양 한 공정의 반복을 통해서 원하는 패턴이나 배선을 만들어 낸다.

 

크게는 1) 웨이퍼 위에 패턴을 형성하는 전공정과 2) 패키징, 테스팅이 진행되는 후공정으로 나뉜다.

 

그 중 주요 소재가 주로 많이 들어가는 전공정 위주로 소재를 분류해 볼 수 있다.

 

반도체 패턴 형성은 세정→증착→PR 도포→노광→현상→식각→PR Strip 등의 공정 반복을 통해 진행된다.

 

각각의 공정에 필요한 케미칼 또는 가스가 CCSS를 통 해 챔버 내부로 주입되며 공정 완료 후 스크러버 등을 통해서 후처리된다. 반도체 칩의 미세화가 진행됨에 따라 더 순도가 높고 제조가 어려운 소재들에 대한 수요가 늘어나고 있다.

 

 

반도체 소재는 고객사와의 오랜 기간의 제품 개발을 거쳐 공급된다. 공정에 필요한 높은 스펙의 제품 개발부터 고객사 연구개발 라인 테스트, 양산 라인 테스트 등을 거쳐 길게는 2-3년의 기간 뒤 대량 양산에 들어간다.

 

최근 국산화에 대한 수혜로 국내 업체들에 더 많은 기회가 주어지고 있는 것으로 파악되나 여전히 진입 장벽은 상당히 높은 수준인 것으로 판단된다.

 

세정 소재는 공정 후 파티클 제거, 공정 전 웨이퍼 클리닝, 장비 세정 등으로 다양하게 쓰인다. 반도체의 미세화 정도를 고려할 때 작은 오염도 제품 불량을 야기할 수 있다. 반도체 제품 수율은 수익성과 직결됨으로 공정 전후 웨이퍼 상태를 엄격하게 컨트롤하는 것은 높은 중요도를 갖는다.

 

세정은 케미칼을 이용하는 습식세정과 가스를 이용하는 건식세정이 있다. 대표적인 습식 세정 소재는 한솔 케미칼이 공급하는 과산화수소, 솔브레인의 불화수소 등이 있다. 세정 가스는 SK 머티리얼즈, 원익머트리얼즈에서 공급 중이다.

 

가장 많은 국내 업체들이 공급하고 있는 소재는 프리커서(전구체)라고도 불리는 증착 공정 소재다. 패턴 형성의 기초가 되는 소재로 1) 전기적 특성, 2) 화학적 안정성 등이 중요한 요소다. 유전율에 따라 High-K, Low-K 제품으로 나뉘며 두 제품의 시장 모두 성장 중이다.

 

증착 장비의 PVD, CVD, ALD 공정을 통해 웨이퍼 표면에 입혀진다. 국내 프리커서 주력 업체로는 디엔에프, 원익머트리얼즈, 메카로, 오션브릿지, 덕산테코피아 등이 있다. SK머티리얼즈, 원익머트리얼즈, 오션브릿지 등에서 증착 가스를 공급한다.

 

 

식각 공정도 세정과 마찬가지로 건식 식각과 습식 식각으로 나뉜다. 공정 미세화 에 따라 비등방성인 건식 식각의 중요성이 올라가고 있다. 식각 공정은 DRAM 의 Capacitor나 3D NAND의 Channel 등에서 A/R(Aspect Ratio=height/width) 가 높아짐에 따라 높은 순도의 소재와 고선택비가 중요해지고 있다.

 

식각액 공급 업체로는 솔브레인, 이엔에프테크놀로지, 램테크놀러지, 엘티씨 등이 있다. 식각 가스는 SK머티리얼즈, 후성, 원익머트리얼즈, LTCAM, 백광산업이 공급 중이다.

 

 

 

 

포토레지스트(Photo Resist)는 포토공정에 사용되는 소재로 빛을 받으면 성질이 변하는 특성을 이용하여 마스크를 대고 패턴을 그릴 때 사용된다.

 

빛에 대한 반응의 따라 positive 또는 negative로 구분되며 광원의 파장에 따라 g-line, i-line, KrF, ArF, ArFi, EUV로 구분된다. Critical layer에는 ArFi 나 EUV PR의 필요성이 높아지고 있다.

 

대부분의 PR은 현재까지 수입에 의존하고 있고 국내에서는 동진 쎄미캠, SK머티리얼즈퍼포먼스 등이 제품을 생산 중이며 이엔에프테크놀로지는 PR 재료를 공급 중인 것으로 파악된다.

 

포토레지스트와 관련된 소재로는 현상(Develop), 박리(Strip), 신너(Thinner)가 있다. 현상은 포토 공정 후 PR를 제거해주는 공정, 박리는 식각 공정 후 잔류한 PR을 제거하는 소재로 국내에서는 동진쎄미켐, 이엔에프테크놀로지, 네패스가 공급 중이다.

 

 

포토레지스트 도포 후 가장자리의 평탄화에 쓰이는 소재가 신너로 동진쎄미켐, 이엔에프테크놀로지, SKC가 관계 업체다.

 

그 외에는 평탄화 또는 다마신 공정에 쓰이는 CMP슬러리, 공정 보조에 쓰이는 프리커서 - MPT(Multi Patterning) 소재, ARC, Hardmask 등이 있다.

 

 

 

 

출처: 신한투자증권, 각 사, 언론보도

 

 

뜨리스땅

 

 

 

https://tristanchoi.tistory.com/266

반도체 시장 탐구: 반도체 소부장 현황 update