신뢰성 및 비용 효율성 측면에서 추가 검토 필요해
삼성전자가 기존 실리콘카바이드(SiC) 포커스링을 대체할 새로운 소재 개발에 나섰다. 현재 SiC 대비 더 높은 경도를 지닌 '보론카바이드(B4C)'를 가장 유력한 후보로 보고, 공정 적용을 위한 테스트를 진행 중인 것으로 파악됐다.
14일 업계에 따르면 삼성전자는 차세대 포커스링 소재로 B4C를 활용하기 위한 연구개발에 나서고 있다.
포커스링은 반도체 식각 공정에서 사용되는 소모성 부품이다. 실리콘 웨이퍼를 고정하면서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지하고, 웨이퍼 측면의 오염을 방지하는 역할을 담당한다.
기존 포커스링의 소재는 쿼츠(Quartz), 실리콘(Si) 등이 주류를 이뤄왔다. 그러나 반도체 공정의 급격한 미세화로 플라즈마를 활용한 건식(Dry) 식각 비중이 높아지면서, 고온과 플라즈마에 보다 뛰어난 내성을 가진 SiC링에 대한 수요가 증가하는 추세다. 또한 SiC링은 부품 교체주기가 약 15~20일로 Si링(10~12일) 대비 길어 생산단가를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
삼성전자가 SiC링에 이은 차세대 포커스링의 소재로 꼽는 게 B4C다. 현재 관련 기술을 보유한 협업사와 B4C링에 대한 품질 테스트를 진행하고 있는 것으로 파악됐다. B4C는 SiC와 마찬가지로 고온 및 플라즈마에 대한 내구성이 강한 소재다. 동시에 경도(외부의 힘에 대한 저항력, 단단함)는 SiC에 비해 높아 포커스링의 수명을 늘리는 것이 가능하다. 이에 업계에서는 포커스링의 소재를 SiC에서 B4C로 대체하기 위한 연구를 적극적으로 진행해왔다.
다만 B4C링이 SiC링을 대체하기 위해서는 시간이 더 필요하다는 것이 업계의 시각이다. 제품 개발 단계인 만큼 링 표면에 파티클이 발생하는 등의 신뢰성 문제를 해결해야 하고, 양산 적용 시 원재료 및 생산 비용이 기존 소재 대비 얼마만큼의 효용성을 가지는 지도 고려해야 하기 때문이다. 실제로 SK하이닉스는 삼성전자보다 먼저 B4C링을 활용하는 방안을 추진해 R&D에서 상당 부분 진전을 이뤘으나, 비용 등을 고려해 채택을 보류 중인 것으로 알려졌다.
업계 관계자는 "최근 주요 반도체 소자업체와 부품업체를 중심으로 SiC링을 B4C링으로 대체하려는 연구가 많다"며 "다만 현재까지는 B4C링이 파티클 문제에서 자유롭지 못하고, SiC링 대비 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 것도 아니라고 판단되기 때문에 더 많은 기술적 개선이 이뤄져야 한다"고 말했다.
