더 얇고 가볍게…반도체 핵심공정 유리기판 장비 경쟁

플라스틱 기판 대체할 차세대 기술
AI반도체 게임체인저로 급부상
주성ENG·필옵틱스·HB테크놀러지
증착·TGV·검사장비 상용화 앞둬

필옵틱스 직원들이 반도체 TGV 장비 앞에서 기념 촬영을 하고 있다. 필옵틱스 제공

반도체와 디스플레이 장비기업들이 차세대 기술로 주목받는 반도체 유리 기판 장비 분야 진출에 열을 올리고 있다. 특히 유기발광다이오드(OLED) 등 그동안 디스플레이 분야에 주력해온 장비기업들이 반도체 유리 기판 장비 분야에 출사표를 던지는 사례가 눈에 띈다.

1일 관련 업계에 따르면 주성엔지니어링은 반도체 증착장비에서 확보한 기술력을 바탕으로 반도체 유리 기판 증착장비 상용화를 준비 중이다. 주성엔지니어링이 연구·개발(R&D)을 진행 중인 장비는 이 회사가 업계 최초로 상용화한 원자층증착(ALD) 기술을 활용한 것으로 알려졌다.

주성엔지니어링이 그동안 반도체에 적용해온 원자층증착장비는 10나노미터(㎚) 이하 초미세회로선폭 공정에 필수로 적용된다. 주성엔지니어링은 원자층증착 기술을 디스플레이와 함께 태양광, 마이크로 발광다이오드(LED) 등 다양한 분야로 확대 적용해왔다.

주성엔지니어링 관계자는 "조만간 공개할 유리 기판 장비는 단순히 반도체 기판을 유리로 대체하는 기술이 아닌, 유리 기판을 바탕으로 '게임 체인저'가 될 수 있는 중요한 공정을 맡게 될 것"이라며 "다만 공식 출시 전까지 구체적인 기술은 공개하기 어렵다"고 말했다.

필옵틱스는 반도체 유리 기판 공정 장비를 상용화하며 주목을 받고 있다. 필옵틱스는 최근 레이저 유리관통전극(TGV) 장비를 처음 출하했다. 이 회사는 지난 2년 동안 레이저 TGV 장비를 준비한 결과 거래처로부터 해외 경쟁사 제품과 비교해 기술 부문에서 앞섰다는 평가를 얻었다.

필옵틱스는 유기발광다이오드(OLED) 공정에 쓰이는 레이저 장비에서 확보한 기술을 반도체 유리 기판 장비에 적용했다. 이 회사는 △레이저커팅장비 △레이저어닐링장비 △레이저리프트오프(LLO) 등 레이저 장비를 삼성디스플레이 등에 공급한 이력이 있다.

필옵틱스 관계자는 "그동안 OLED 산업에 적용해온 레이저 가공 기술 노하우를 TGV 장비에 적용했다"며 "레이저 TGV 장비 외에 이미징 노광기, 레이저 드릴링 등 다른 반도체 유리 기판 장비 역시 순차적으로 상용화할 것"이라고 말했다.

HB테크놀러지 역시 반도체 유리 기판 장비 분야에서 주목을 받는다. HB테크놀러지는 그동안 광학 기술을 활용해 OLED 기판 불량 유무를 정밀하게 검사하는 광학검사장비(AOI) 분야에 주력해왔다. 관련 장비에서 삼성디스플레이와 중국 BOE 등 국내외 유수 업체들과 협력한다. HB테크놀러지는 반도체 유리 기판 검사장비 상용화를 준비 중인 것으로 알려졌다.

이처럼 반도체와 디스플레이 장비기업들이 반도체 유리 기판 분야를 주목하는 이유는 반도체 기판 소재가 중장기적으로 플라스틱에서 유리로 바뀔 것으로 예상되기 때문이다.

그동안 반도체는 기판과 칩 사이에 인터포저라는 중간 기판을 넣는 방식이었다. 인터포저는 기판과 칩을 원활히 연결해주는 역할을 한다. 하지만 플라스틱을 유리로 바꿀 경우 인터포저가 필요하지 않다.

이를 통해 반도체를 더 얇고 가볍게 구현할 수 있으며, 정보 전달 속도 등 성능 역시 개선할 수 있다.

황철주 주성엔지니어링 회장은 "인공지능(AI) 반도체가 등장하면서 반도체 크기가 커지고 반도체 역시 더 많이 쌓아 올려야 하는 상황"이라며 "하지만 현재 반도체 기판으로는 기술적인 한계가 있다"고 말했다.

이어 "이를 해결하기 위한 방법으로 반도체 유리 기판 기술이 향후 일반화할 것이며, 이에 따라 이 분야에 진출하는 사례가 이어질 것"이라고 덧붙였다.

[e-mail] 강경래 기자