EUV Rinse 소재 국산화 성공한 영창케미칼(관련 소재 공부 이걸로 완전 정복)

EUV용 린스를 국내 최초, 글로벌 두 번째로 성공시킨 영창케미칼에 대해 알아보겠습니다. 22년 3분기 보고서, 관련 특허를 공부하고 궁금한 부분을 주담통화를 통하여 해소하는 순으로 진행하겠습니다.

사업보고서 (https://dart.fss.or.kr/)와 관련 특허는 사업 보고서와 특허정보검색 서비스에서 확인할 수 있습니다. 관련 특허는 사업보고서에 있는 정도만 이야기하도록 하겠습니다.

더욱이 "투자의 결정의 책임은 오롯이 본인에게 있다는 점" 명심하시고 이 글은 종목을 추천하는 것이 아닌 공부를 위한 글임을 알아주시기 바랍니다.

1. 개요  

당사는 2001년 설립과 함께  반도체 공정 재료 사업에 뛰어들어, 22년 7월 14일 공모가액 18,600원으로 상장하였습니다.

특수 Surfactant(계면 활성제)와 polymer(혼합화학물)를 활용하여 ArF(DUV) 공정 시 패턴 쓰러짐을 방지하는 용액인 Rinse개발에 세계최초로 성공하여 상용화하였습니다. 관련 축적된 기술을 바탕으로 2016년에 EUV용 Rinse와 현상액을 개발하였습니다. 또한 현상력 향상과 Profile(윤곽) 개선 효과가 있는 현상액(Developer), Capacitor(콘덴서)의 쓰러짐 방지와 세정력 향상을 위한 세정액, KrF, ArF, i- Line Photoresist(각 종 DUV용 포토레지스트), SOC(Spin On Carbon Hardmask), CMP Slurry, Thinner(박막)류에 이르기까지 다양한 반도체 재료와 신소재 제품 개발을 위해 노력 중에 있습니다. 2020년부터 4,818평 부지의 '성주일반산업단지'에서 200억 원가량의 설비 투자를 진행하고 있으며, 이를 통하여 기존 노광 공정용 소재부터 후공정 소재까지 아우르는 '토털 설루션'기업으로 변화를 꾀하고 있습니다.

여기서, CMP Slurry의 의미는 반도체 생산 공정을 그림을 그리는 공정이라고 할 때, 공정을 그릴 수 있는 흰 도화지를 준비하는 과정을 CMP라 하고 Slurry는 액체와 고체의 중간사이의 점성 있는 찰흙과 같은 물질을 이야기합니다.

2. 제품 구성

[반도체], [디스플레이], [친황경에너지], [일반 화합물]로 크게 4가지 분야의 제품 구성을 가지고 있습니다. 

1) 반도체

- Bump Photoresist(뭉쳐져 돌출된 감광액, 스핀온 방식으로 펴지기 전의 감광액), KrF, ArF, i- Line Photoresist(각종 DUV용 포토레지스트), Developer(현상액), Etchant(식각액), Promoter(촉진제), ArF Rinsing Solution(DUV용 린스 관련), EUV Rinsing Solution, Spin On Carbon Hardmask, CMP Slurry.

2) 디스플레이

- Transparent Photoresist(투명한 포토레지스트), UV lmprint Resin(자외선 각인 수지), Stripper(제거액), Photoresist, Developer.

3) 친환경에너지

- ARAC materials, Solar Cell Wafer 절삭유

4) 일반 화합물

- Surfactant(계면 활성제), Synthetic Lubricants(합성 윤활제), Spin Finish Oil, PU Systems(혼합 추진제)

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3. 주요 제품 소개

(1) Photo 소재

(가) Photoresist

반도체(Semiconductor)란 원한 형태의 실리콘 웨이퍼(Wafer) 위에 반도체 직접회로(Semiconductor integrated circut)를 만들어 다양한 기능을 처리하고 저장할 수 있도록 한 것을 말합니다. 반도체의 집적도가 경쟁적으로 증가하면서  구성하는 단위 소자들 역시 더 작게 만들어야 하기 때문에 이를 구현하는 공정 기술이 매우 중요합니다.

포토리소그래피 프로세스 플로우(포토리소그래피 공정 흐름)

포토레지스트 조성물의 작용 기전은 노광 공정에서 광원을 받은 광산발생제에서 산이 형성되고 이 산이 포토레지스트 수지의 산 촉매 반응을 야기합니다. 이때 포지티브(positive) 조성물은 탈보호 반응이 일어나고, 네거티브(negative)를 이용할 경우 가교 반응이 일어나게 되는데 이러한 반응을 통해서 노광 된 부분과 노광이 안 된 부분의 현상액에 대한 용해도차이를 갖게 하여 패턴을 형성하게 됩니다.

현상 공정 중 positive, negative의 차이를 나타내는 그림

또한, 노광 광원의 파장이 짧아질수록 형성할 수 있는 패턴의 해상도는 미세화하게 되며, 반도체 생산에 사용되는 노광 광원은 수은 램프의 i-line(365nm), KrF(248nm), ArF(193nm) 등의 DUV에서 EUV(13.5nm)로 그 파장이 감소하고 있습니다. 이와 같은 광원 기술의 발전에 맞추어 투과도가 좋고, 내 에칭성(에칭 저항성), 감도 및 해상도가 우수한 포토레지스트의 개발이 진행되고 있습니다.

i-Line Negative photoresist를 국내 최초로 양산 성공 하였으며, 기존 제품을 업그레이드하여 DoF(Depth of Focus, 물체가 선명하게 보이는 결상의 범위), resolution(해상도), vertical profile(연직방향 윤곽, 수직)등 개선된 제품을 개발하여 글로벌 반도체 제조사에 공급하고 있습니다. 당사가 개발한 다양한 포토레지스트(감광액) 소재는 masking용 etching blocking(내 에칭용), implant(심는, 증착)용, side wall(측벽, 측면 벽)용, lift-off(발사)용 등 여러 공정에 적용되고 있습니다.

당사는 각각의 파장별 Positive와 Negative 타입의 포토레지스트를 모두 제조 가능하며, 최신 기술을 포함한 다양한 Packaging Processes를 위한 포토리지스트를 개발, 상용화하였습니다. Packaging Processes Photoresist는 광범위한 생산기술에 사용할 수 있습니다.

아래 그림에서 보듯이 포토레지스트(Photoresist)는 다양한 구성 성분으로 이루어져 있으며, 가장 핵심이 되는 기본골격을 형성하는 성분인 Base Polymer가 중요한 역할을 합니다.

Photoresist 구성 요소

Polymer	도포 후 film을 형성하게 하는 기본 성분으로 lithography(노광) 및 후속 공정 진행시 물리적, 화학적 특성을 결정함. Photoresist의 기본 골격 역할
감광제	노광에 이용하는 광원의 파장에 따라 각기 다른 감광제를 사용해야 하며 빛에 반응하여 Photoresist가 현상액에 대한 용해적 특성을 변하도록 도와주는 역할
첨가제	도포 특성 및 현상 득성 등 Photoresist(PR)의 미세 성능 개선을 위하여 첨가되는 미량의 화합물
용매	PR의 각 성분들을 녹여 용액 상태로 만들어 도포를 용이 하도록 함

SOC(Spin On Carbon Hardmask)는 반도체 고집적화를 위한 식각을 통하여 미세 패턴을 형성하는 공정에 있어서 식각이 진행될수록 점차 얇아지는 포토레지스트(패턴이 얇아져 흐려짐) 때문에 포토레지스트층과 피식각층 사이에 식각 내성이 우수한 하드마스크 막질을 도입하여 원하는 패턴을 형성하는 공정에 사용하는 제품입니다.

 (나) SOC(Spin On Carbon Hardmask)

  하드마스크 공정은 포토레지스트의 부족한 식각 내성을 확보할 수 있는 하드마스크 막질을 포토레지스트 층의 아래에 형성하여 포토레지스트를 패터닝 한 후 원하는 피식각층을 식각 하는 공정입니다. 반도체의 선폭이 미세화 됨에 따라 70nm 이하의 패턴을 구현함에 있어서 기존처럼 두꺼운 300nm이상의 포토레지스트를 사용하게 되면 높이와 바닥의 비율(aspect ratio)이 높아져서 패턴이 붕괴됩니다. 패턴의 크기가 작아짐에 따라 포토레지스트의 두께가 점점 얇아지고, 얇아진 포토레지스트 패턴을 이용하여 피식각층을 식각 할 수 없게 되어 기존의 포토레지스트층과 피식 각층 사이에 시각 내성이 우수한 하드마스크 막질을 도입하였습니다.

미세공정에 따른 패턴 붕괴 현상

이러한 하드마스크 막은 화학적 기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법 또는 스핀 온 코딩(Spin On Coating) 방법으로 제조됩니다. 그러나 CVD 방법으로 제조된 ACL이라는 하드마스크 막은 증착기 사용으로 인한 초기 비용의 증가와 파티클 문제 등의 단점을 보유하고 있습니다. 반면 스핀 온 코딩(Spin On Coating) 방식은 CVD 방식에 비해 초기 투자비용이 적고 코팅성이 균일하며, 코팅의 두께를 쉽게 제어할 수 있고 공정시간을 단축할 수 있는 등의 장점을 보유하고 있습니다.

CVD와 SOC 비교

(2) Wet Chemical

Developer(현상액)은 반도체 제조공정 중 노광(Exposure) 공정에서 광원에 노출된 PR을 노광 영역과 비노광 영역을 선택적으로 용해하게 됩니다.(위의 현상 공정 중 positive, negative의 차이를 나타내는 그림 참조) 이후 식각, 임플란트 공정 등의 마스크로 사용되거나 컬러필터와 같이 색상을 구현하는 역할을 하게 됩니다.

Positive 방식은 마스크에 위해 광원에 노출된 부분이 현상액에 녹기 쉽게 화학구조가 변하게 되는 것입니다. 반면, Negative는 광원에 노출된 부분의 폴리머 구조가 더욱 견고해져서 현상액에 녹지 않게 되어 광원을 받지 않는 나머지 부분이 현상액으로 제거됩니다.

이렇게 원하는 패턴만 남은 PR층은 식각(Etching) 과정을 거쳐 PR이 덮여 있지 않는 부분의 증착물질들을 제거하게 됩니다. 이렇게 원하는 모양으로 패터닝 되면 그 위에 도포되어 있던 PR층 마저 제거하여 원하는 패턴만 남게 됩니다.

Positve방식의 PR PR 노광(Exposure), 현상(Develope) 후 식각(Etching)하여 원하는 패턴만 남게되는 그림

여기서 식각(Etching)에 사용되는 물질을 Etchant, 식각액, 부식액 등으로 불리며 화학약품을 이용하는 습식 에칭(Wet Etching)과 이온화한 가스를 이용하는 건식 에칭(Dry Etching)이 있습니다. 당사의 식각액은 반도체 제조 공종 중 습식 식각(Wet Etching)에 사용되는 제품입니다. 이러한 에칭 공정을 통해 반도체 회로 패턴을 만들고 이러한 패턴을 형성하는 과정을 반복하여 반도체의 구조가 형성됩니다.

습식에칭은 비교적 대량의 에칭에 용이하며 장비나 약품의 가격이 저렴합니다. 또한, 제한되는 물질이 적어 편의성이 좋습니다. 하지만 에칭의 깊이가 깊을수록 단면에도 에칭이 진행되기 때문에 정밀도가 높은 미세 가공에는 제한적이며, 에칭액의 온도에 따른 에칭의 속도가 변화하여 일정하지 못합니다.(비등방성, 이방성) 또한, 화학약품을 사용하기 때문에 안전성의 문제가 유발될 수 있으며 공정 후 폐기물을 처리해야 한다는 단점을 가지고 있습니다. 무엇보다 습식 에칭의 가장 큰 단점은 마스크 아래가 에칭 되는 언더 컷(Under Cut)으로 인한 과도한 에칭으로 성능이 저하된다는 점입니다.

습식에칭과 건식에칭 비교

대표적인 에칭은 구리(Cu)를 이용한 카파 에칭입니다. 최근 반도체 공정에서 각 공정의 패턴이 미세화 됨에 따라 기존 에칭 장비로는 패턴의 미세화가 점점 어려워지고 있는 추세입니다. 이를 해결하기 위해서 비교적 전기 저항이 작은 배선 재료를 개발하는 것이 필요한데 후보로 금, 은, 텅스텐, 몰리브덴, 구리가 관심받고 있습니다.

 

 (3) PR용 Rinse

반도체 포토리소그래피 공정에서 발생되는 결함의 주요 원인은 현상(Develop) 공정에서 발생되는 오염물 및 현상 공정 DI(Deionized water, 탈염수, 탈이온수) 분사 Spin dry 시에 패턴 표면에 작용하는 높은 표면장력에 의해 생성되는 것으로, 후속 공정에 영향을 주어 수율을 떨어트리고 제조 비용을 상승을 가져옵니다. 이를 해결하기 위하여 DI 분사 후 Spin dry전에 패턴 면에 작용하는 힘을 낮출 수 있는 적합한 Chemical을 적용한 Rinse 공정을 도입합으로써, 포토레지스트 공정에서 생성되는 패턴 defect(결함)와 collapse(붕괴) 등을 개선할 수 있으며, 이는 수율 향상을 통한 생산성 증대 및 비용 절감을 가져오게 됩니다.

당사는  2004년 ArF & KrF(DUV) 포토레지스트용 Rinse를 세계 최초로 개발하여 양산하였고, 2015년 residue defect(잔여물에 의한 결함) 제거를 포함한 특수 목적의 ArF-i(Immersion, 액체 타입의 렌즈를 추가로 이용한 공정으로 TSMC 세계 최초로 7nm에 사용) 공정용 Rinse를 세계 최초 개발하여 양산하였습니다.(현재  SK하이닉스 공급 중) 

DI water only와 YCCHEM Rinse 사용 시 EL margin과 DOF margin 비교

DI water only와 YCCHEM Rinse 사용 시 LWR 비교

또한, 2021년 EUV용 Rinse를 개발하여 상용화 중에 있습니다.(삼성전자 납품 예정)

 (4) 기타

 가) CMP slurry 소재

 반도체의 고밀도화, 미세화 및 배선 구조의 다층화에 따른 다차 증가로 인해 평탄화 공정의 필요성이 높아지고 제조 공정의 핵심 기술로 부각되고 있습니다. 현재 반도체 제조 공정의 4 ~ 5%의 사용 비중을 차지하며 현재 외산 비중이 높아 국산화가 요구되는 소재 산업입니다. 당사는 2016년 절연막 슬러리 개발을 시작으로 금속막 슬러리 등의 CMP 공정용 슬러리 제품을 생산, 판매하고 있습니다. 현재 다양한 반도체 공정용 신규 제품 개발을 통한 포트폴리오를 강화하고 안정된 품질 향상에 힘쓰고 있습니다. 당사의 CMP slurry 제품은 연마 대상 막질 3종류 (실리콘 산화막, 실리콘질화막, 폴리실리콘막)에 필요한 여마 정도를 첨가제 및 함량 조절을 통해 선택비를 조절하여 연마할 수 있는 조성물로 다양한 공정에 유용하게 적용될 수 있다는 특징이 있습니다. 현재 3D 낸드 플래시 제조 공정 중 GAA 구조 형성의 CMP 단계에 적용 시 적층 구조 형성에 대한 다양한 성능 선택 특성이 가능한 제품입니다.

 나) Wafering process chemical

 반도체 집적회로의 핵심 재료인 웨이퍼는 원기둥 형태의 결정질 실리콘 주괴(Ingot, 잉곳)를 깎아내어 만듭니다. 이렇게 만들어진 주괴를 웨이퍼 형태로 가공하기 위해 절삭 공구(wire-saw)가 사용되며 가공 과정에서 잉곳과 절삭공구의 마찰에 의해 발생되는 열을 감소시키기 위한 절삭유가 사용되고 있습니다.

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4. 주요 제품 매출 현황

22년 3분기 기준 주요 제품 매출 현황

일반 화학에선 의학품, 화장품, 섬유공업, 제지공업, 계면활성제, 금속공업, 잉크 등에 쓰이는 폴리옥시에틸렌글리콜(PEG sreies) 관련 제품과 일반 소비재부터 전문 산업재까지 폴리 우레탄이 있습니다.(매출 비중 급감 중)

5. 주요 제품 판매 계획

주요 제품별 판매 계획

여기서, H사는 SK하이닉스를 의미하고 S사는 삼성전자를 의미합니다. PR용 Rinse는 S사가 주요 판매처고 그 외 제품들은 H사 중점의 기업입니다. 차후 S사에도 납품을 확대할 계획입니다.

6. 최근 특허(지적 재산권) 현황

영창케미칼 최근 특허

당사는 창사이래 135개의 지적 재산권(특허)을 보유하고 있으며 최근 특허에 대한 내용은 위와 같습니다. 특허별 세부 내용은 '특허 정보 검색 서비스'(http://www.kipris.or.kr/khome/main.jsp)에서 확인하실 수 있습니다.

7. 주요 임원 현황

22년 3분기 기준 주요 임원 현황

위의 내용을 보면 이성일 회장님과 이승훈 아드님의 임기 만료일이 2025.03.31로 동일한 것을 알 수 있습니다. 이성일 회장님의 나이를 고려하면 2025.03.31 경영 승계가 일어날 것으로 유추해 볼 수 있습니다. 이성일 회장님이 보유하고 있는 지분을 어떻게 아드님께 승계할지 지켜봐야 할 것입니다.

8. 주식 담당자와 통화 내용

(1) EUV PR용 Rinse는 알려진 계획으로는 22년 10월에 양산으로 알려졌는데, 언제 양산이 시작되어 매출이 발생될 것으로 생각하시나요?

- IPO 당시 10월 예상이었지만, 시장 상황상 지연되고 있습니다.(자세한 상황은 말씀드리기 어렵습니다.

(2) 현재 매출 비중이 포토레지스트 소재와 PR용 Rinse의 비중이 매년 확대되고 있습니다. 미래의 성장 동력으로 이 두 제품을 생각하고 있는 것이 맞는가요?

- 포토레지스트 소재가 절반 정도를 차지하고 있어 가장 메인 제품이고, 슬러리와 린스는 최근 출시한 신제품에 대한 매출 증대를 기대하고 있습니다. EUV용 린스의 경우는 삼성전자에 초점을 두고 있습니다.

(3) 린스를 제외한 대부분의 제품들이 하이닉스에 대한 비중이 높던데, 삼성전자에 대한 매출 발생이 없는 다른 이유가 있는가요?

- 아시겠지만, 몇 년 전에 있었던 일본 무역 수출규제에 따른 대응으로 대기업을 중심으로 수입소재나 재료들을 국산화해야 한다는 분위기가 조성이 되었고, 이러한 것들이 정부 차원에서의 관련 정책 등의 힘을 받고 있는 상황입니다. 사실상 국내에서 이러한 것을 해낼 수 있는 기업이 많지 않습니다. 따라서 저희도 국산화에 대한 수혜를 기대하고 있습니다. (삼성전자는 과거 일본 및 회외 기업들의 소재, 재료를 사용해 왔다. 점진적으로 비중을 줄여 갈 것으로 예상된다.)

(4) 특허의 출원국이 국내 이외에 대만, 일본, 중국, 유럽 등 다양한데 그 이유를 알고 싶습니다.

- 해당 국가에 특허에 대한 선점 효과를 얻기 위함입니다. 그러한 의미에서 국내 특허를 해외 특허로 돌리는 작업도 하고 있습니다. 일부 제품은 현재 판매 중에 있습니다.

(5) 3분기 기준 매출이 610억 정도인데, 알려진 바에 의하면 기말 890억으로 21년 기말 기준 30% 이상의 매출 성장이 기대되는데 충족할 수 있을 것으로 보입니까?

- 정확하게 말씀드리긴 어렵지만 예상치보다 약간 하회할 것으로 생각됩니다.(23년 2월 9일자 매출액 변동 공시를 보면 매출액 823억으로 전년 대비 24% 증가, 영업이익은 54억으로 전년 대비 142% 상승된 것을 확인할 수 있다. 이는 주력인 포토 소재의 고부가가치인 신제품의 매출 발생으로 수익성이 개선된 것이라 한다.)

(6) 주요 매출사인 하이닉스의 메모리 업황 악화에 따른 투자 축소 및 감산 이슈가 매출 관련 악재가 될 것으로 보이는데 어떻게 생각하시는가요?

- 저희는 소재 업체이기에 장비 쪽보다는 타격이 적을 것으로 생각됩니다. 관련 영향을 아직까지는 받은 것은 없는데 앞으로 지켜봐야 할 것 같습니다.

(7) 보호예수 해지에 따른 OverHang 이슈가 남아 있어, 일반 투자자들이 아직 접근하기 힘들어 보입니다. 이에 대해 하실 말씀이 있으실까요?

- 10월에 실질적인 보호 예수는 다 풀렸습니다. 현재 남아있는 물량은 대표이사 두 분 것만 남아 있습니다.

(8) 주요 임원 현황에서 회장님과 아드님의 임기 만료일이 2025. 03. 31일로 동일합니다. 이때 경영 승계가 일어날 것으로 생각되는데 승계 준비는 점진적으로 이뤄질 것이라 생각됩니다. 어떻게 진행되고 있는가요?

- 상당히 민감한 부분이라, IR 담당자이기 전 회사 직원이기에 말씀드리기 어렵네요. 그 부분은 예상하시면 될 것 같습니다.

9. 투자 관점

영창케미칼은 국내에 손꼽히는 반도체 소재 및 재료 산업을 영위하는 기업입니다. 더욱이 일본 무역 제재에 따른 소재, 재료의 국산화의 움직임을 삼성전자를 중심으로 한 국가 정책에 따른 수혜가 있을 것은 분명해 보입니다. 더욱이 고부가가치인 EUV용 Rinse 제품은 영창케미칼이 유일하기 때문에 차후 삼성전자의 매출 비중이 점진적으로 커질 것으로 예상됩니다. 한 가지 경영 승계 관련해서는 큰 문제없을 것으로 예상되지만 차후 변수가 될 수도 있기에 지켜봐야 할 것입니다. 더욱이 22년 7월 14일 공모가액 18,600원으로 상장하였기에 23.02.10일 기준 가격은 13,190원으로 투자 매력도가 높다고 할 수 있습니다. 저도 틈틈이 모아갈 생각입니다.

투자의 책임은 오롯이 본인의 몫임을 잊지 마시고 여러분의 성투를 기원합니다.