AI와 첨단 반도체 기술이 빠르게 발전하면서 회로는 더욱 미세해지고, 패키지 구조는 복잡해지고 있습니다. 이에 따라 완제품에 포함되는 소재뿐만 아니라 공정에 필요한 재료의 중요성도 높아지고 있습니다.
그중 스트리퍼(Stripper)는 *포토레지스트(PR, Photoresist)와 공정 과정에서 발생하는 *잔사를 제거하는 *Wet Chemical 공정재료입니다. 최종 제품에는 남지 않지만, 반도체와 디스플레이의 품질과 신뢰성을 좌우하는 핵심적인 역할을 합니다.
2004년부터 디스플레이용 스트리퍼 기술력을 탄탄히 쌓아온 LG화학은 최근 반도체 첨단 패키징 분야까지 성공적으로 영토를 확장하고 있는데요.
이번 인터뷰에서는 전자소재 재료공정기술 3팀을 만나 스트리퍼가 어떤 재료인지, 그리고 보이지 않는 곳에서 반도체와 디스플레이의 완성도를 어떻게 높이고 있는지 이야기를 들어보았습니다.
*포토레지스트(PR, Photoresist): 빛을 이용해 회로 패턴을 형성하기 위해 사용하는 감광성 소재
*잔사(Residue): 공정 과정에서 발생한 유·무기물 등이 제거되지 않고 표면에 남아 있는 미세한 잔여물
*Wet Chemical: 반도체·디스플레이 제조 공정에 사용되는 액상 공정용 화학 재료
안녕하세요! 현재 맡고 계신 업무와 팀에 대해 소개 부탁드립니다.
안녕하세요. 저희는 전자소재 재료공정기술3팀에서 디스플레이와 반도체 공정에 사용되는 스트리퍼를 개발하고 있습니다.
저희 팀은 2004년 알루미늄(Al) & 구리(Cu) 통합형 디스플레이 TFT용 스트리퍼 개발을 시작으로, 국내외 유수의 고객사에 제품을 공급하며 독보적인 기술력을 쌓아왔습니다. 최근에는 이를 기반으로 반도체 첨단 패키징용 스트리퍼까지 개발 영역을 확대하고 있습니다.
단순히 소재 개발에 그치지 않고, 고객사의 실제 양산 라인에서 제품이 안정적으로 구현될 수 있도록 평가, 검증 및 맞춤형 솔루션 제공까지 종합적으로 수행하고 있습니다.
스트리퍼(Stripper)는 어떤 소재이며, 공정에서 어떤 역할을 하나요?
스트리퍼는 쉽게 말해 ‘공정용 정밀 세정제’라고 할 수 있습니다. 디스플레이와 반도체 제조 공정에서는 증착, 포토, 식각 등의 과정을 거쳐 원하는 회로를 형성합니다. 이 과정이 끝나면 PR와 다양한 유기·무기 잔사가 표면에 남게 되는데요. 스트리퍼는 이를 깨끗하게 제거해 다음 공정이 안정적으로 진행될 수 있도록 합니다.
쉽게 비유하자면 일반 세제가 얼룩을 지우는 용도라면, 스트리퍼는 ‘옷감(금속 배선 및 기판)은 전혀 상하지 않게 하면서 얼룩(PR 및 잔사)만 완벽하게 지워내는 초정밀 세제’입니다.
미세 공정으로 갈수록 아주 작은 잔사나 미세한 기판 손상도 불량(수율 저하)으로 직결되기 때문에, 스트리퍼는 첨단 공정의 완성도를 결정하는 핵심 열쇠입니다.
최종 제품에는 남지 않는 재료임에도 품질을 좌우하는 핵심 소재로 꼽히는 이유는 무엇인가요?
맞습니다. 스트리퍼는 제조 공정에서 사용된 후 최종 제품에는 남지 않습니다. 하지만 ‘어떻게 제거하느냐’에 따라 제품의 품질과 신뢰성은 크게 달라질 수 있습니다.
먼저 PR와 유기물 잔사가 충분히 제거되지 않으면, 후속 공정에 영향을 주게 됩니다. 접촉 불량 발생이나, 소자의 전기적 특성 변화 혹은 신뢰성이 저하될 수도 있습니다. 눈에 잘 보이지 않는 미세한 잔사라도 첨단 공정에서는 불량의 원인이 될 수 있기 때문에 제거 성능이 매우 중요합니다.
반면 세정력이 지나치게 강해도 문제가 생깁니다. 스트리퍼가 금속 배선이나 미세 패턴, 표면까지 손상시키면 제품의 신뢰성이 떨어질 수 있기 때문입니다. 따라서 스트리퍼 개발에서는 ‘얼마나 잘 제거하느냐’와 ‘얼마나 안전하게 보호하느냐’ 사이의 균형을 동시에 만족시키는 것이 가장 중요한 기술 과제입니다.
이를 위해 저희 팀은 박리 성능뿐 아니라 금속 손상 여부, 잔사 관리, 미량 금속과 미세 입자(Particle) 관리까지 종합적으로 고려하며 제품을 개발하고 있습니다. 더욱 엄격해지는 품질 관리 기준에 맞춰 보이지 않는 부분까지 세심하게 관리하며 고객이 신뢰할 수 있는 제품을 만들고자 노력하고 있습니다.
글로벌 OSAT 기업 Amkor 승인 획득, 고부가가치 시장 진출 본격화
LG화학은 디스플레이 분야에서 축적한 스트리퍼 기술력을 바탕으로 반도체용 스트리퍼 시장에도 진출했습니다. 구체적인 성과와 배경이 궁금합니다.
두 가지 배경이 맞물렸습니다. 첫째는 성숙 단계에 접어든 디스플레이 시장을 넘어 새로운 성장 동력이 필요했다는 점이며, 둘째는 AI 반도체 시장의 폭발적인 성장입니다.
스트리퍼는 대표적인 Wet Chemical 공정재료이기에, 저희가 20년간 쌓아온 박리 성능, 저손상 기술, 고객 맞춤형 포뮬레이션 역량이 반도체 분야에서도 강력한 무기가 될 수 있다고 확신했습니다.
그 결과, 2022년부터 반도체 첨단 패키징 공정(*Tall Bump, *RDL/*UBM, *Deflux) 맞춤형 스트리퍼 개발에 착수했고, 올해 글로벌 반도체 패키징(*OSAT) 기업인 ‘Amkor’의 제품 승인을 획득하는 쾌거를 이루었습니다. 이는 LG화학의 Wet Chemical 기술력을 고부가가치 반도체 영역에서 입증한 매우 의미 있는 이정표입니다.
💡 미니 용어 사전
*Tall Bump: 반도체 칩과 기판을 연결하기 위해 높게 형성한 금속 범프 구조
*RDL(Redistribution Layer): 반도체 칩의 입출력 단자를 원하는 위치로 재배치하는 배선층
*UBM(Under Bump Metallization): 범프와 칩 사이의 접착력과 전기적 연결을 높이는 금속층
*Deflux: 솔더링 공정 후 남은 플럭스를 제거하는 세정 공정
*OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test): 반도체 패키징과 테스트를 전문적으로 수행하는 외주 기업
디스플레이용 스트리퍼와 반도체용 스트리퍼는 기술적으로 어떤 차이가 있나요?
두 제품 모두 PR와 공정 잔사를 제거하는 역할은 같지만, 요구되는 성능의 방향은 차이가 있습니다.
먼저 디스플레이용 스트리퍼는 주로 *Positive PR을 제거하는 데 사용됩니다. 디스플레이는 기판 크기가 매우 크기 때문에 공정에서 사용하는 스트리퍼의 양도 상당합니다. 따라서 박리 성능은 물론, 원가 경쟁력과 범용성, 공정 편의성까지 함께 고려해야 합니다. 즉, 안정적으로 넓은 면적을 처리하면서도 생산성과 경제성을 동시에 확보하는 것이 핵심입니다.
반도체용 스트리퍼는 훨씬 더 정교한 성능이 요구됩니다. 반도체는 회로가 매우 미세하고, 사용되는 금속과 적층 구조, 공정 조건도 다양하기 때문입니다. 주로 *Negative PR과 Positive PR 제거에 사용됩니다. 또한 민감한 금속층과 하부 구조는 반드시 보호하는 것이 중요하며, 각 공정마다 요구하는 목적에 맞는 성능을 구현해야 합니다.
다시 말해 디스플레이용 스트리퍼가 대면적 공정에 최적화된 효율성과 범용성을 중시한다면, 반도체용 스트리퍼는 미세 공정과 민감한 환경에 맞춘 고성능·고정밀·맞춤형 솔루션 성격이 강하다고 볼 수 있습니다.
*Positive PR: 빛을 받은 부분이 현상액에 의해 제거되어 원하는 회로 패턴을 형성하는 감광성 소재
*Negative PR: 빛을 받은 부분이 경화되어 원하는 회로 패턴을 형성하는 감광성 소재
고객사마다 공정 환경이 다를 텐데, 개발팀만의 협업 방식이나 강점이 있다면 무엇인가요?
스트리퍼는 ‘정답이 정해진 재료’가 아닙니다. 고객사마다 쓰는 PR 종류, 금속 배선 재질, 장비 설비가 전부 다르기 때문입니다.
저희는 제품 개발 초기부터 고객사와 소통하며 핵심 품질 요소(*CTQ)를 도출합니다. 실험실에서 아무리 좋은 결과가 나와도 실제 양산 라인에서는 예상치 못한 변수가 발생하곤 하는데요. 이를 해결하기 위해 마케팅팀과 협업하여 개발 담당자가 직접 고객사 라인에 방진복을 입고 들어가 현장 변수를 함께 분석하고 공정 조건을 세팅합니다.
또한, 연구소 내에 고객사의 실제 양산 라인과 유사한 평가 시스템을 구축해 사전 검증 완성도를 극대화하고 있습니다. 이러한 ‘밀착형 맞춤 솔루션’이야말로 LG화학만의 독보적인 차별점입니다.
*CTQ(Critical To Quality): 고객이 제품과 공정에서 가장 중요하게 관리하는 핵심 품질 요소
개발 과정에서 가장 기억에 남는 기술적 난관과 극복 스토리가 있다면 소개해 주세요.
앞서 말씀드린 ‘박리력은 극대화하되, 하부 금속은 완벽히 보호하는 딜레마’를 해결하는 과정이 가장 어려웠습니다.
이 문제를 해결하기 위해 담당 조직 및 팀원들과 오픈 이노베이션(Open Innovation) 방식을 도입해 내부 연구원에 국한하지 않고 다양한 원재료 후보군과 기술적 아이디어를 유연하게 수용했습니다.
특히 단순히 실험 횟수만 늘리는 방식에서 벗어나, 다양한 유기 성분과 첨가제 간의 상호작용을 유기화학적 관점에서 근본적으로 해석하고자 노력했습니다. 어떤 분자 구조가 특정 금속막의 부식을 억제하고 PR을 잘 분해하는지 메커니즘을 규명해 낸 덕분에 최적의 조성(포뮬레이션) 균형점을 찾을 수 있었습니다.
현재 개발팀이 가장 집중하고 있는 기술적 타깃과 차세대 스트리퍼의 청사진은 무엇인가요?
현재는 최근 급성장하고 있는 차세대 *3D DRAM과 첨단 패키징(Advanced Packaging) 공정에 최적화된 스트리퍼 개발에 전력을 다하고 있습니다.
구조가 3차원으로 적층되면서 소재 간의 상호작용이 훨씬 더 민감해졌습니다. 이에 대응하기 위해 제거 대상 물질만 쏙 골라 제거하는 ‘고선택성(High Selectivity)’ 기술과 가혹한 공정 조건에서도 하부 소자를 보호하는 고성능 스트리퍼 포트폴리오를 넓혀가고 있습니다.
고객이 새로운 공정 기술을 개발할 때 가장 먼저 찾을 수 있는 ‘선제적 공정 맞춤형 정밀 솔루션’을 제공하는 것이 저희의 목표입니다.
*3D DRAM: 메모리 셀을 수직 방향으로 적층하거나 입체 구조를 적용해 집적도와 성능을 높인 차세대 DRAM 기술
마지막으로 개발팀의 보람과 앞으로의 포부를 한 말씀 부탁드립니다.
스트리퍼는 비록 완제품 속에 남지 않아 눈에 보이지 않지만, 수조 원 단위의 반도체 공정 안정성을 지탱하는 뼈대와 같습니다. 저희가 개발한 솔루션 덕분에 고객사의 공정 수율이 개선될 때 가장 큰 보람을 느낍니다.
기존 디스플레이 시장에서 쌓아온 역량으로 반도체 첨단 패키징이라는 새로운 영토를 개척한 것은 팀원 모두에게 큰 자부심입니다.
앞으로 디스플레이 신규 시장은 물론 반도체 전공정(Front-end) 분야까지 적용 범위를 넓혀가고, 미국, 유럽 등 글로벌 시장에서도 당당히 경쟁할 수 있는 LG화학의 대표 Wet Chemical 제품으로 성장해 나가겠습니다.
반도체와 디스플레이는 우리의 눈에 보이는 완제품만으로 완성되지 않습니다. 회로를 정교하게 만들고, 불필요한 잔사까지 완벽하게 제거하는 수많은 공정과 소재가 모여 비로소 하나의 제품이 탄생합니다.
LG화학은 오랜 시간 축적한 스트리퍼 기술력을 바탕으로 디스플레이를 넘어 반도체 첨단 패키징 시장까지 사업 영역을 확대하며 새로운 가능성을 만들어가고 있습니다. 앞으로도 고객의 공정과 함께 진화하는 기술을 통해, 보이지 않는 곳에서 더 높은 품질과 신뢰성을 완성해 나가겠습니다.
[LG화학 첨단 소재 연구개발팀 인터뷰 모아보기👉]
1) CCL 연구개발팀: AI시대, 소재가 고성능 반도체 성능을 좌우한다!: CCL 연구개발팀
2) DAF 연구개발팀: 첨단 반도체 패키징 기술의 숨은 주역을 만나다!: DAF 연구개발팀
3) PID 연구개발팀: 차세대 반도체 패키징의 한계를 넘는 끝없는 도전!: PID 연구개발팀
4) BUF 연구개발팀: 고성능 패키지의 핵심 층을 설계하다: BUF 연구개발팀
현재 댓글이 없습니다. 댓글을 남겨주세요!