[공학저널 김하영 기자] 반도체 공정 시 발생하는 오염을 방지하는 플라즈마 코팅 기술이 개발돼 환경오염을 방지하고 작업자의 환경까지 개선하고 있다.
반도체와 LCD 공정 설비 내부에는 쌓이는 침적물을 제거하기 위해 원격세정기를 사용한다. 특히 세정기의 핵심부품인 플라즈마 반응기 내부는 플라즈마 가스에 의한 부식, 마모, 침식 등이 발생해 교체 주기가 매우 잦다는 단점이 있었다.
기존에는 이를 막기 위해 반응기 표면에 양극산화 기술을 이용해 왔으나 이 역시도 코팅층 박리에 의한 파티클 오염 문제가 있었다. 이를 해결하기 위한 방안으로 최근 ‘플라즈마 전해 양극산화 코팅기술(PEO, Plasma Electrolytic Oxidation)’이 플라즈마 반응기에 적용되고 있다.
플라즈마 전해 양극산화 코팅기술은 전해액, 공정기술과 플라즈마 아크 제어기술을 통해 알루미늄 합금 표면에 경질 코팅층을 생성하는 원천기술이다.
PEO는 아노다이징(Anodizing)이라고도 불리며 용액에 담긴 금속 소재에 아노딕 전류(Anodic Current) 혹은 아노딕 전압(Anodic Voltage)을 인가해 전기화학적 반응을 일으켜 공업적으로 이용할 수 있는 두께(≻2.5㎛)의 산화피막을 형성한다.
기존 아노다이징 처리는 상대적으로 낮은 전압에서 산화피막의 유전파괴 없이 전기화학 반응에 의해 두꺼운 산화피막을 형성하는 공정이었다. 반면 플라즈마 전해산화 처리(PEO or MAO(Micro-Arc Oxidation))는 상대적으로 고전압에서 수행하기 때문에 기존 산화피막보다 높은 내식성, 내마모성, 내절연성, 내열성을 가지는 것이 특징이다.
또한 기존 아노다이징은 산을 베이스로 한 전해액을 사용해 환경오염의 주요 원인으로 작용했지만, PEO는 알칼리를 베이스로 한 전해액을 사용했기 때문에 친환경적이면서 작업자의 환경까지도 고려한 기술이다.
주로 알루미늄, 티타늄, 마그네슘 소재 표면의 내식성, 내마모성, 내절연성을 부여하거나 향상시키기 위한 목적으로 사용되는 PEO는 현재 기계부품, 항공기, 조선, 전기전자, 휴대용 기기 부품 등에 널리 적용되고 있다.
이러한 기술의 주인공인 ㈜뉴파워프라즈마는 지난 1999년 법인설립 이후 독창적인 기술력을 바탕으로 급변하는 시장 환경에 대응하고 고객의 요구를 만족시키기 위해 연구개발에 힘써왔다. 그 결과 휴대폰, 노트북, 디지털 컨버전스 제품 등, 디지털 테크놀로지의 새로운 패러다임 중심에는 언제나 뉴파워프라즈마의 기술이 사용됐다.
이러한 뉴파워프라즈마는 또 다른 기술도 갖고 있다. RPS 기술은 반도체, LCD 제조공정에서 증착 공정 후 챔버 내부에 쌓이는 Si을 화학적으로 세정하기 위해 원격 고밀도 플라즈마를 발생시키는 기술이다.
증착 공정 후 챔버 내부에 쌓이는 Si Powder를 챔버의 진공 상태를 유지하면서 라디칼 활성 종을 공급해 제거하는 방식이다.
챔버와 분리돼 간접적으로 플라즈마를 발생시키므로 챔버의 손상 없이 Si Power를 세정해 유지보수를 효과적으로 줄일 수 있는 고출력, 고효율 장치다.
또한 뉴파워프라즈마는 원천기술인 반도체 & LCD & OLED산업에서 Wafer, LCD 표면 가공과 공정 등에 이용되는 핵심 부품인 RF Generator(플라즈마 전원장치)와 Matching Network(임피던스 매칭), Remote Plasma Cleaning Generator(챔버 내 잔류물 세정, RPG)의 국산화를 통해 지난 2004년 대한민국 10대 신기술 및 세계일류상품 생산기업으로 선정되기도 했다.
특히, 세계 두 번째로 RPG 제품을 개발(국산화)해 미국 등 글로벌 기업들과 경쟁하고 있으며, 독창적인 기술력을 바탕으로 매년 지속적으로 성장세를 보이고 있다.
뉴파워프라즈마 최대규 회장(사진)은 “향후 보유 기술 강화로 경쟁력을 확보할 예정”이라며 이러한 기술을 이용해 향후 의료 · 환경 분야 등으로 플라즈마 응용 기술이 적용된 제품을 개발할 계획”이라고 말했다.
현재 뉴파워프라즈마는 PEO 코팅의 대면적 공정 기술‧전해액 개발을 통해 반도체, 디스플레이 산업에 우선 적용할 방침이다.
또한 이에 그치지 않고 자동차, 항공 및 국방에 이르는 다양한 목적에 맞는 코팅 개발과 코팅 성능을 평가할 수 있는 분석 시스템 구축과 기준을 설정할 수 있는 원스탑 서비스를 개발할 계획이다.
최 회장은 “4차 산업혁명의 핵심, 플라즈마 핵심 부품 선도 기업으로 국내 1위를 넘어 세계 1위를 향해 도약하는 기업을 대 목표로 삼고 있다”며 “대 목표 아래 최우선 실행 목표는 RPS 부분에서 국내를 넘어 세계 Top 장비업체로 개발 프로세스 참여 등 파트너십 강화를 통해 자리잡고 주요 시장인 아시아를 석권하며 오는 2022년 모든 부분에서 World Top을 실현할 것”이라고 말했다.
이러한 목표로 뉴파워프라즈마는 신규 플라즈마 시장 확대를 꾀하고 원천기술과 미래 핵심기술을 확보하며 퍼스트 무버(First Mover)로서의 역할 수행을 위해 노력할 계획이다.
