반도체 PVD(Physical Vapor Deposition) 공정은 수십 나노미터 단위의 박막을 정밀하게 증착하는 고난이도 공정으로, 물리적, 화학적 특성이 안정적으로 유지되어야 합니다.
이 과정에서 타겟 물질(Target Material)은 증착 과정에서 챔버 내부에 비산되어 다양한 부품 표면에 불균일하게 재부착되거나, 표면 침식 및 오염의 원인이 될 수 있습니다. 이러한 현상은 장비의 유지 주기를 단축시키고 공정 수율 저하로 이어질 수 있기 때문에, 부품 표면의 보호와 안정화는 반도체 제조의 품질과 생산성에 직결되는 핵심 요소로 주목받고 있습니다.
이러한 까다로운 조건을 효과적으로 제어하기 위해 도입된 대표적인 기술이 바로 Arc Coating입니다.
■ Arc Coating이란?
Arc Coating은 금속 와이어를 전기 아크(Arc Discharge)를 통해 순간적으로 용융한 후, 이를 고속으로 분사해 기판 표면에 증착시키는 열 기반 금속 코팅 기술입니다. 고온의 국소적 에너지를 이용해 금속을 증발시키고, 그 물질을 에어 혹은 가스를 통해 분사함으로써 기판 위에 빠르게 고체화된 금속막을 형성하는 방식입니다.
이 방식은 특히 녹는점이 낮은 알루미늄 계열 금속에 효과적이며, 추가적인 열처리 없이도 비교적 저온에서 균일한 금속층을 빠르게 형성할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한, 증착되는 금속층은 다소 거칠고 비표면적이 넓은 구조를 갖기 때문에 PVD 공정 중 발생하는 타겟 물질(Target Material)의 흡착력과 고정력을 높이는 데 매우 유리합니다.
| 항목 | 설명 |
| 코팅 방식 | 전기 아크 방전 후 용융 금속을 고속 분사 |
| 적용 온도 | 상온 ~ 저온 (열 충격 위험 낮음) |
| 접착력 (Adhesion) | 약 15~18 MPa |
| 공극률 (Porosity) | Avg. 9.38% |
| 주요 특성 | 고표면적, 우수한 타겟 포집성, 내열·내산화 안정성 |
반도체 PVD 공정에서는 금속 타겟을 플라즈마로 증발시키고 이를 기판에 증착하는 과정에서, 타겟 물질이 챔버 내 여러 부품 표면에 비산됩니다. 이때 코팅이 되어 있지 않은 부품은 타겟 물질이 흡착되어 박리되거나, 반복적 열 충격으로 균열이 생기며 파티클 오염의 원인이 되곤 합니다.
Arc Coating은 다음과 같은 방식으로 이러한 공정 리스크를 완화합니다:
- 표면 거칠기 설계 최적화: 비표면적이 크고 거친 형상은 타겟 물질의 포집과 고정에 유리해, 부산물의 탈락률을 낮춰줍니다.
- 계면 접착력 강화: 코팅층이 모재에 안정적으로 밀착되어 있어 Peel-off, Crack, Delamination을 방지합니다.
- 열응력 대응 설계: 금속 재료의 열팽창 계수를 고려하여 코팅층 설계가 이루어져, 고온 플라즈마 환경에서도 균열이나 박리 현상이 줄어듭니다.
■ SurfTex™ Series
KoMiCo는 Arc Coating을 고도화하기 위해 SurfTex™ 기술 시리즈를 개발했습니다. SurfTex™는 코팅층의 물성, 표면 구조, 산화 안정성 등을 목적별로 최적화한 고기능 라인업으로 구성되어 있으며, 실제 반도체 장비 환경에서 발생할 수 있는 다양한 이슈에 대응할 수 있도록 설계되었습니다.
| 기술명 | 주요 특성 | 기대 효과 | 주 목적 |
| SurfTex™-1 | 고접착력, 균일한 계면 구조 |
Peel-off, Tear-off 억제, PM 주기 연장 |
내구성/계면 안정성 강화 |
| SurfTex™-2 | 표면적 증가, 3D 표면 형상 제어 |
부산물 포집 효율 향상, 증착 면적 극대화 |
증착 대상 포집력 강화 |
| SurfTex™-3 | 저산화층, 구조 안정성 강화 |
산소 확산 억제, 공정 중 산화 반응 저감 |
고온·고화학 환경 내구성 |
| SurfTex™-4 | 음각 패턴 형성 | SurfTex™-2 대비 비표면적 90% ↑, 부산물 증착 안정성 향상 |
고효율 패턴 표면 응용 |
코미코의 Arc Coating은 단순한 금속 코팅 기술을 넘어, 반도체 장비 부품의 내구성과 공정 신뢰성을 동시에 향상시키는 전략적 코팅 솔루션입니다. 특히 SurfTex™ 시리즈와 같은 고기능성 코팅 기술은 표면 구조, 계면 안정성, 파티클 억제 성능 등 다양한 장비 조건과 고객의 요구에 정밀하게 대응할 수 있도록 각종 세부 항목을 제어함으로써 반도체 공정 환경에 최적화된 코팅 품질을 제공합니다.
다음 글에서는 코미코의 프리미엄 코팅 기술 중 하나인 EGB Coating에 대해 소개드릴 예정입니다. EGB 코팅은 Etching Gas와의 반응을 근본적으로 차단함으로써, 반도체 공정의 신뢰성과 생산성을 동시에 향상시킬 수 있는 고기능성 표면 보호 코팅 솔루션입니다. 다음 글도 많은 관심 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.