켐트로스, 반도체 포토레지스트용 핵심 고분자 국산화 프로젝트

켐트로스가 반도체 제조공정용 PR(Photo Resist) 핵심 고분자의 국산화 연구 개발에 나선다.

이차전지 전해액 첨가제 및 반도체 공정 소재를 개발, 생산하고 있는 켐트로스는 21일 한국산업기술평가관리원과 협약을 체결하고 기술 개발에 본격 착수했다고 밝혔다. 켐트로스는 앞선 8월21일 '포토레지스트용 PDI 1.2 이하 급 PHS 소재 기술 개발에 대한 개발 주관사로 선정된 바 있다. 이번 협약은 이와 관련한 것이다.

해당 소재는 분야 반도체 소자 분야 2023 국가필수 개발과제로 반도체 공정 중 EUV, KrF 등의 리소그래피 전(前)공정 및 IC 패키징 후(後)공정 등에 적용되는 핵심 고분자인 PHS 소재다. PHS(Poly-hydroxystyrene) 고분자는 반도체 포토레지스트의 해상도를 좌우하는 핵심 재료지만 우리나라에서는 원료 모노머, 중합 개시제 및 PHS 고분자의 수입 의존도가 거의 100%에 가까운 상황으로 독자적인 기술 개발
필요성이 절실한 상태다. 원재료인 스티렌계 모노머는 중국 및 일본에서 100%, PHS 고분자는 일본에서 전량 수입 중인 실정이다.

켐트로스 이번 개발 프로젝트에서 메탈 함량 1 ppb 이하 수준의 스티렌계 모노머 소재 및 이를 이용한 PDI 1.2 이하급 PHS 소재 개발을 완성해 국내 공급에 까지 직접 나서겠다는 계획이다. 실제 켐트로스는 반도체 PR공정 원료 및 소재 생산 기술과 공급 경험을 바탕으로 향후 이 분야 소재의 양산 및 국산화를 본격화하기 위한 시설 투자도 현재 진행하고 있다.

PHS 는 하이드록시 스티렌 단독 또는 스티렌 및 아크릴레이트계 모노머와의 조합으로 구성된 단독중합체 혹은 공중합체다. PHS 고분자에 낮은 PDI (Polydispersity Index, 다분산도) 부여 기술은 RATF(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer) 및 라디칼 중합에 기반하여 국내에서 기초 연구가 있었으나, 상업성 확보를 위해서는 중합 제어용 적정 개시제 및 고순도 양산 기술 개발 시급한 상황이다.

EUV, KrF 공정용 PHS는 PDI 1.2 이하, 최소 99.8% 순도가 요구되나 해외에서는 Nippon Soda 등의 리튬-음이온 중합 기술이 주류다.

고해상도 포토레지스트 구현을 위해 PHS의 기초 원료인 Acetoxy Styrene 및 스티렌 기반 모노머들의 고순도화 및 ppb 단위 금속 통제가 필수적이다. 순도 99.8% 이상, 금속 27종 각각 1ppb 이하 품질 수준을 요구하고 있다. 1.2 이하의 낮은 PDI 값을 보유한 PHS 제조 기술은 반도체 리소그래피(Lithography) 패터닝 고도화 공정에 필수적 기술임에도 불구하고, 국내의 기술적 발전 수준이 낮고, 기초소재가 전무한 상태다.

업계에서는 캠트로스의 이번 기술개발 프로젝트가 성공하면 전량 수입에 의존하던 PHS 소재를 국산화할 수 있어 연간 1500억원 규모의 대외 무역수지 개선 효과가 있을 것으로 보고 있다. 이번 개발과제에 투입된 정부 출연금은 60억원 이내로 정해졌다.

김창현 기자 hyun15@mt.co.kr