반도체 공정에서 ‘파티클(particle)’은 단순한 오염 요소를 넘어 수율에 직접적인 영향을 주는 치명적인 변수입니다. 특히 나노미터 단위로 패턴이 구성되는 식각(Etch) 및 증착(Deposition) 공정에서는 미세한 오염조차 불량률 상승으로 이어지며, 생산성 저하와 수익성 악화를 유발합니다.
이러한 까다로운 환경 속에서 주목받고 있는 코팅 기술이 AD Coating (Aerosol Deposition Coating)입니다. AD Coating은 특히 파티클 발생 억제 측면에서 뛰어난 성능을 보여주며, 차세대 반도체 장비용 코팅 솔루션으로 각광받고 있습니다. 이번 글에서는 AD Coating이란 무엇인지, 어떤 기술적 원리와 구조적 특성을 통해 파티클을 효과적으로 제어하는지에 대해 소개하겠습니다.
■ AD Coating이란?
AD(Aerosol Deposition) 코팅은 진공 상태에서 특수한 물리적 원리를 이용해 초미세 세라믹 분말을 기판(Substrate)에 고속으로 분사해 코팅층을 형성하는 기술입니다. 이 과정은 열이 아닌 '운동 에너지(Kinetic Energy)' 기반으로 이루어지며, 고온의 열원을 사용하지 않기 때문에 열에 민감한 부품에도 적용이 가능합니다.
AD 코팅의 핵심은 "최적화된 운동 에너지와 모멘텀"입니다. 운동 에너지가 너무 낮으면 코팅이 기판에 제대로 부착되지 않고, 너무 높으면 기판이 손상되거나 파편화 현상이 발생할 수 있습니다. 코미코의 AD 코팅은 입자의 속도와 질량을 정밀하게 제어하여, 코팅이 모재에 완벽하게 밀착되면서도 기판 손상을 최소화합니다.
AD 코팅은 분말 입자가 모재 표면에 충돌하면서 발생하는 ‘Hammering Effect(망치 효과)’를 통해 매우 강력한 내부 결합을 형성합니다. 이 과정에서 분말 입자들이 단단히 응집되며, 그 결과 공극률(Porosity)은 0%에 가깝고, 비커스 경도(Hv)는 1,000 이상, 접착력(Adhesion)은 10N을 넘는 우수한 물성을 확보할 수 있습니다.
| 구분 | APS Coating | AD Coating |
| 코팅 방식 | 고온 열원 기반 용사 코팅 | 진공 내 분말 직접 충돌 |
| 온도 | 수천 도의 고온 | 상온 |
| 코팅 구조 | 다공성, 불균일 | 고밀도, 균일 |
| 공극률 | 3~5% 이상 | 0~0.5% 이하 |
| 경도 | 평균 400~600 Hv | 최대 1,000 Hv 이상 |
| 파티클 발생 위험 | 공극·박리로 인한 발생 가능성 | 표면 밀착 구조로 파티클 최소화 |
기존의 APS 코팅은 다공성 구조 특성상 플라즈마에 장기간 노출될 경우 코팅층이 침식되기 쉬우며, 이로 인해 표면에서 파편이 탈락되어 파티클이 발생하는 문제가 있었습니다. 이에 반해, AD Coating은 표면이 매우 조밀하고 평탄하게 형성되는 구조적 특성을 갖고 있어, 파편화 현상 없이 장시간 안정적인 성능을 유지할 수 있다는 것이 큰 차별점입니다.
AD 코팅의 주요 장점으로는 다음과 같습니다.
- 저공극 구조
코팅층 내부의 미세공극(Porosity)을 0~0.5% 이하 수준으로 억제함으로써, 플라즈마 침식에 의한 입자 박리 가능성을 최소화합니다. - 강력한 내부 결합력
분말 입자들이 표면에 충돌하며 형성하는 Hammering Effect(망치 효과)를 통해, 입자 간 응집력이 매우 높고 견고한 층을 형성하게 됩니다. 이로 인해 외부 마찰이나 열 충격에도 쉽게 파티클이 발생하지 않습니다.
이와 같은 다층적인 구조적 장점 덕분에 AD Coating은 반도체 식각 공정에서 파티클 발생을 최소화해야 하는 Window, Liner 등 핵심 부품에 최적의 솔루션으로 자리잡고 있으며, 반도체 공정에서의 수율 향상과 장비 신뢰성 확보에 큰 기여를 하고 있습니다.
다음 편에서는 AD 코팅과는 또 다른 방식으로 고기능 박막을 구현하는 기술 PVD(Physical Vapor Deposition) Coating에 대해 소개해드리겠습니다. PVD Coating은 고경도, 고밀착력의 박막 형성을 통해 장비 부품의 내마모성과 내플라즈마 특성을 향상시키는 기술로서 반도체 공정의 성능 안정성과 수명을 동시에 높일 수 있는 솔루션으로 각광받고 있습니다.
다음 글도 많은 관심과 기대 부탁드립니다.
<About KoMiCo>
KoMiCo는 1996년 국내 최초로 반도체 장비 부품의 세정 및 코팅 서비스를 사업화한 기업으로, 미국, 중국, 대만, 싱가포르 등 글로벌 거점을 기반으로 세계 유수 반도체 기업들로부터 품질을 인증받은 Global No.1 기업입니다.
KoMiCo는 세정·코팅 신기술을 바탕으로 기존 사업의 고도화는 물론, OEM 반도체 장비용 핵심 부품 개발과 시장 확대를 통해 사업 영역을 지속적으로 확장하고 있습니다. 앞으로도 고객의 생산성과 수율 향상에 기여하며, 반도체 장비 부품 분야의 글로벌 선도 기업으로 나아가겠습니다.