[디지털데일리 김도현 기자] 국내 회사가 핵심 반도체 소재 개발에 성공했다. 일본이 시장을 주도하던 품목인데다 과학기술정보통신부 산하 나노종합기술원(NNFC)과 협력한 사례여서 더욱 의미가 있다.

14일 SK머티리얼즈퍼포먼스는 불화아르곤 이머전(ArFi) 포토레지스트(PR)를 개발했다고 발표했다.

PR은 반도체 노광 공정 핵심 소재다. 실리콘웨이퍼에 PR을 바르고 회로가 새겨진 포토마스크를 올려 빛을 쬐면 패턴이 형성된다. 크게 ▲불화크립톤(KrF·248nm) ▲불화아르곤(ArF·193nm) ▲극자외선(EUV·13.5nm)용으로 나뉜다. ArF의 경우 공기를 활용한 드라이와 액체를 사용하는 이머전 방식으로 나뉜다.

ArFi의 경우 렌즈와 웨이퍼 표면 사이에 공기 대신 굴절률이 높은 액체를 매질로 대체해 노광 분해능을 향상시킨다. 통상 ArFi가 드라이 제품보다 한 단계 높은 것으로 평가받는다.

다만 PR은 일본 도쿄오카공업(TOK) 스미토모화학 JSR 등이 시장점유율 90% 이상을 차지할 정도로 특정국 비중이 높았다. 삼성전자, SK하이닉스 등도 이들 협력사로부터 PR을 조달할 수밖에 없었다. 지난 2019년 일본 수출규제 당시 가장 큰 우려를 산 품목이기도 하다.

이날 서동철 SK머티리얼즈퍼포먼스 제품개발실장은 NNFC가 서울 서초구 엘타워에서 개최한 성과보고회를 통해 “NNFC의 12인치 반도체 테스트베드를 활용해서 ArFi PR 개발을 완료할 수 있었다”고 밝혔다.

참고로 NNFC는 주요 반도체 설비를 갖춰 관련 기업의 연구개발(R&D) 지원 서비스를 제공하고 있다. 2년 전 개시한 12인치 반도체 테스트베드의 경우 작년 말 기준으로 81곳의 3444건 과제를 수행했다.

서 실장은 “NNFC가 아니었으면 400억~500억원을 들여 연구라인을 구축해야 했다”며 “PR뿐만 아니라 원재료도 국산화를 추진했고 성과를 냈다”고 설명했다. NNFC에는 네덜란드 ASML 등 글로벌 장비사의 노광 설비를 보유 중이다.

ArFi PR 주요 재료로는 ▲PR 용해 특성 결정하는 레진 ▲빛을 흡수해서 산을 생성하는 PAG(Photo Acid Generator) ▲PR 표면 소수성을 높여 결함을 컨트롤하는 TC-Less 첨가제 등이 있다.

현재 SK머티리얼즈퍼포먼스는 국내외 반도체 고객과 ArFi PR 성능 평가를 진행하고 있는 것으로 전해진다. 회사는 PR 사업 매출이 내년부터 본격화할 것으로 보고 있다. 2024년 113억원, 2025년 276억원, 2026년 417억원 등으로 늘어날 전망이다. 이중 약 절반은 SK하이닉스에서 소화할 것으로 관측된다.