[공학저널 김하늬 기자] 반도체 공정에서 증착은 곧 기술의 고도화를 의미한다. 반도체 테크놀로지가 고도화된다는 것은 회로의 금속 배선 폭이 줄었거나 게이트 단자의 길이가 축소됨을 뜻한다. 구체적으로는 소스 단자와 드레인 단자 사이의 채널 길이가 점점 가까워진다는 뜻으로, 이런 현상을 집적도가 향상됐다고 표현한다.
집적도 향상을 위해서는 공정에서 박막의 두께를 줄이거나, DRAM 커패시터의 종횡비를 높이게 되는데, 이에 따라 증착이 매우 중요한 역할을 한다. 증착은 쉽게 말하면 웨이퍼를 특수 물질로 균일하게 ‘코팅’하는 것을 의미한다.
반도체 박막을 만드는 방법으로는 대표적으로 두 가지가 있다. 화학적인 방법으로 절연막을 형성하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)와, 물리적인 방법으로 금속막을 이루게 하는 PVD(Physical Vapor Deposition)다.
하지만 최근에는 막의 얇은 두께와 신뢰성을 동시에 만족시킬 수 있는 ALD(Atomic Layer Deposition·원자층박막증착) 기법을 선호하는 추세다.
ALD는 쉽게 말해 반도체 제조 과정에서 보호막 등을 씌우는데 활용되는 기술로 매우 얇은 물질을 실리콘 웨이퍼처럼 평평한 물질 위에 증착시킬 수 있도록 한 기술이다.
흡착방식을 적용하는 ALD는 PVD의 약점인 단차피복성(Step Coverage)이 거의 없을 뿐 아니라, 막 내부에 형성되는 Void나 표면에 직경이 극히 작게 뚫리는 Pinhole도 거의 없다.
또한 막 전체가 균질한 격자 조성(정합증착능력)을 갖고 있어 나노 단위의 일정한 두께로 코팅이 가능하다는 장점이 있기 때문에 CVD나 PVD의 단점을 보완한 코팅 방식으로 주목받고 있다.
이러한 ALD는 반도체뿐만 아니라 바이오, 에너지, 솔라셀, 각종 마이크로 디바이스 등에 활용도가 점차 높아지고 있다.
최근에는 플렉시블 OLED(유기발광다이오드)와 폴더블, 롤러블 등 차세대 OLED 디스플레이에서의 활용을 꼽을 수 있다. 수분과 산소에 취약한 OLED 유기물을 보호하는 봉지공정에 적용이 편리하고, 기존의 CVD 공법과 비교해 더 얇은 무기막을 형성할 수 있는 데다 곡률반경도 더 작게 꺾을 수 있다는 장점을 갖고 있어 활용 범위는 더욱 넓어질 전망이다.
이에 따라 ALD 증착 장비 또한 최대의 화두가 되고 있다.
국내에서 선도적으로 ALD 장비를 생산하고 있는 ㈜씨엔원은 손꼽히는 반도체·첨단 장비 전문 제조 기업이다.
ALD 장비 개발에 있어 씨엔원은 차별화된 특징을 갖고 있다. 바로 기본 모델에서 다양한 분야에 따라 커스터마이징이 가능한 기술력을 보유했다는 것이다.
최근 활용 범위를 넓히고 있는 ALD는 주로 반도체에 사용됐기 때문에 이에 대한 전문 장비가 존재하지만 새롭게 ALD 기술이 필요한 산업에는 마땅한 장비 마련이 어려운 상황이었다.
끊임없는 R&D를 요구하는 반도체 분야에서 나날이 성장을 거듭한 씨엔원은 다양한 분야 레퍼런스 구축은 물론 국내 주요대학과 국가연구소에서 필요로 하는 연구개발용 ALD 장비를 개발, 제품의 우수성을 인정받고 있다.
현재 미국, 일본, 싱가포르 등 해외시장에도 진출, 세계적으로도 경쟁력을 갖추고 있는 씨엔원은 글로벌 최대 반도체 장비 기업인 어플라이드머티어리얼즈에 총 7대의 ALD 시험 장비를 공급하는 성과를 낳기도 했다.
하지만 무엇보다도 씨엔원의 최대 강점은 ‘리피트오더(Repeat Order)’에서 기인한다. 미국 반도체 장치 제조 기업인 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)와 일본 에어리퀴드(Air Liquide Japan Ltd) 등에 수출한 연구개발 ALD 장비 모두 리피트오더에 의해 수출되고 있는 것이다.
보통 R&D 장비는 여러 기업의 장비를 주문해 사용하는 경우가 대부분이지만 씨엔원 증착장비의 경우 뛰어난 기술력과 장비의 우수성을 인정받아 단발 수주에 그치지 않고 리피트오더로 이어지고 있다.
이러한 탄탄한 기술력의 바탕에는 씨엔원 정재학 대표이사(사진)의 꾸준한 노력이 뒷받침됐다. 정 대표는 90년대 초 외국계 반도체 장비 기업에 연구원으로 입사하면서부터 반도체 증착장비 산업에 발을 들였다. 이후 15년간 반도체 증착장비를 개발한 경험을 토대로 씨엔원을 설립했다.
최근 ALD가 주목받기 시작했지만 불과 몇 년 전까지만 해도 ALD 장비 산업은 큰 주목을 받지 못했다. 그럼에도 ALD 장비 연구개발에 매진한 결과 지금의 자리에 오르게 됐다.
이에 그치지 않고 정 대표는 향후 국내에서 씨엔원의 입지를 견고히 다지는 한편 글로벌 역량을 키워 ALD 분야 최고의 기업을 목표로 연구·개발을 꾸준히 수행할 계획이다. 씨엔원의 사명 ‘Can be the Number One’처럼 ALD 분야에서 최고의 기술력을 바탕으로 고객에서 신뢰받는 세계적인 기업으로 성장하겠다는 목표다.
그는 “아직까지 장비를 만들 때 사용되는 부품 대부분이 수입품이다. 정부의 지원으로 사정은 많이 나아졌지만 소부장 산업에 대한 국내 반도체 생산 대기업들의 관심이 필요한 때”라며 “씨엔원은 반도체 등 첨단 설비의 국산화를 위해서도 끊임없이 노력하는 기업이 되겠다”고 전했다.
