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“30나노 이하에서 수율에 영향을 주는 결점(defect)은 검출이 어렵다. 이에 따라 재료의 순도를 높여야 하고 이 부분을 적극적으로 공략할 것” 전자 산업용 특수 화학물질 및 소재 처리 솔루션 업체인 인테그리스의 한국법인 대표인 홍완철 사장은 최근 기자와 만난 자리에서 이같이 밝혔다.

D램, 낸드플래시와 같은 메모리 반도체를 중심으로 호황이 지속되고 있지만 미세공정 한계로 인해 재료에 대한 관심이 그 어느 때보다 높아진 상태다. ‘모어 댄 무어(More than Moore)’ 시대의 새로운 핵심 요소라고 해도 과언이 아니다.

하지만 이전과 비교해 사용되는 재료의 양은 물론 종류가 다양해지면서 이에 알맞은 솔루션 적용이 필수적이다. 가령 1970년대에는 Al이나 인(P), 비소(As) 등이 주로 쓰이다가 2000년대에는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 코발트(Co), 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta)을 비롯해 희토류인 세륨(Ce)까지 접목됐다. 최신 14나노 핀펫 반도체에는 Ta, 질화탄탈럼(TaN)이나 구리망간(CuMn), 루테늄(Ru), 니켈실리사이드(NiSi)가 필수다.

홍 사장은 “14나노로 반도체를 만들기 위해서는 앞서서 7나노부터 결점을 살펴봐야 한다”며 “보이지 않는 결점, 이른바 ‘블랙박스’가 증가하면서 재료에 대한 본질적인 접근이 이뤄지고 있다”고 설명했다. 정리하면 수율은 올려야 하는데 미세공정이 발전할수록 결점은 늘어나기 때문에 첨단 재료를 통해 이를 제어해야 한다는 의미다.

반도체 업체에게 있어 수율은 절대적 사명이다. 반도체 칩 원가의 기준은 웨이퍼 제조 원가를 트랜지스터의 수로 환산한 CPT(Cost Per Transistor)이다. CPT가 낮아지면 기존과 같은 규모의 칩을 보다 저렴하게 만들 수 있다. 웨이퍼의 비용 상승 이상으로 트랜지스터의 밀도를 높여 CPT를 떨어뜨려야 한다.

홍 사장은 “국내는 다른 나라와 비교해 정제 시스템이 잘 갖춰지지 않았다. 언제 필터를 갈아야 할지 경험이 상대적으로 적다”며 “기존에 없었던 비용이 늘어나니 결점을 잡아내기 위한 장비를 더 구입하는 경향이 있는데, 인테그리스는 재료 정제 시스템으로 비용 절감을 꾀하자는 것”이라고 강조했다. 이런 전략이 먹혀들어 6개월 전부터 국내 반도체 업체와 적극적인 협업이 이뤄지고 있다.

인테그리스는 가스 정제 시스템(Gas Purification Systems, GPS) ‘게이트키퍼’도 국내서 생산하기로 했다. GPS는 반도체 제조에 필요한 질소(N2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 암모니아를 비롯해 청정건조공기(CDA)를 포함한 다양한 가스를 작은 공간에서 정제하는 것이 핵심이다. 각종 장비 앞단에 설치하거나 필요한 경우 서브 팹(Fab)에 대량으로 가스를 정제할 수 있도록 마련하는 것이 가능하다.

홍 사장은 “반도체에 쓰이는 재료가 다양해지면서 안전에 대한 관심도 늘어나고 있는데 인테그리스가 사용하는 용기는 탄소막대로 이루어져 있어 깨지더라도 상온에서 유독물질이 배출되지 않는다”며 “재료 운반부터 적용, 정제에 이르기까지 토털솔루션을 갖추고 있어 보다 적극적인 사업 전략을 펼칠 것”이라고 덧붙였다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr