한화정밀기계가 몰리브덴 증착을 위한 원자층증착(ALD) 장비를 개발 중인 것으로 파악됐다. 몰리브덴은 차세대 반도체용 메탈게이트 소재다. 몰리브덴의 소재 특성상 전구체는 고체 상태로 이뤄져 있어 육불화텅스텐(WF6) 대비 증착이 어렵다는 단점이 있다. 한화정밀기계는 이를 해결하기 위해 써멀(Thermal) 방식의 ALD를 연구하고 있다. 4일 업계에 따르면 한화정밀기계가 몰리브덴 ALD 장비를 개발 중이다. 몰리브덴은 텅스텐 대비 비저항이 낮고 증착 후 불소 잔여물이 남지 않는다는 장점이 있어 차세대 반도체용 메탈게이트 소재로 주목받고 있다. 마이크론은 1c(6세대)nm D램부터 메탈게이트에 몰리브덴을 적용한다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 기업은 1d(7세대)nm D램 이후 몰리브덴 사용을 검토 중이다. 한화정밀기계는 한화의 반도체 장비 제조 계열사다. 기존에는 전자부품을 PCB 위에 자동으로 실장하는 칩 마운터 등을 개발, 생산했으나 최근 하이브리드 본딩 장비부터 ALD 장비 등 차세대 반도체 공정용 장비 개발에 힘쓰고 있다. 한화정밀기계는 이를 위해 지난 1월 한화모멘텀의 반도체 전공정 사업을 인수하기도 했다. 이성수 한화정밀기계 대표는 "반도체 전공정 사업의 양수를 통해 오랜 시간 축적해 온 장비 시장에 대한 노하우와 기술을 적극 활용해 반도체 시장에서의 사업을 지속적으로 확대해나갈 것"이라고 말했다. 업계 관계자는 "한화가 반도체 장비 시장 침투를 위해 차세대 반도체 장비 개발에 집중하고 있다"며 "최근 ALD 장비 개발에 집중하고 있으며, 관련 논문도 지속적으로 발표하고 있다"고 말했다. 이어 "증착 장비 관련 인력들도 공격적으로 채용하고 있다"고 부연했다. 한화정밀기계는 국내·외 학회에서 몰리브덴 증착 관련 논문(Thermal ALD 방법으로 증착된 MoNMo 박막의 증착 온도 영향성 연구, Thermal ALD로 증착된 몰리브덴 박막의 증착 특성)도 발표했다. 논문을 살펴보면 한화정밀기계는 써멀 ALD 시제품 'I2FIT-Mo'를 활용해 몰리브덴 증착을 진행한 것을 확인할 수 있다. 전구체로는 고체 상태인 몰리브덴 디클로라이드 디옥사이드(MoO2Cl2)를 사용했으며, 증착을 위해 600℃~650℃ 온도를 가했다. 다만, 장비 상용화까지는 수년 이상 시간이 걸릴 것으로 보인다. 장비 업계 관계자는 "현재 한화 ALD 장비의 경우 시제품 단계인 것으로 알고 있다"며 "ALD 장비의 경우 기술 난도가 높아 개발이 어려우며 고객사의 퀄테스트 등 과정을 생각하면 적어도 3년 이상의 시간이 걸릴 것"이라고 전망했다. 이어 "삼성전자와 SK하이닉스가 메탈게이트에 몰리브덴 적용을 차차세대 이후에 적용하고 있는 것을 감안하면, 양산 시기는 더욱 늦어질 것으로 추정된다"고 덧붙였다. 한편, 한화정밀기계는 글로벌 반도체 기업과 하이브리드 본딩용 장비를 공동 개발하고 있다. 차세대 고대역폭메모리(HBM) 양산에 쓰일 것으로 추정된다.

디일렉=노태민 기자 [email protected]
《반도체·디스플레이·배터리·전장·ICT·게임·콘텐츠 전문미디어 디일렉》