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최근 유리기판 업종은 반도체 분야 중 단연 최고의 이슈 중 하나로 부각되고 있습니다. 그 중 유리기판의 핵심 공정이라 할 수 있는 TGV(Through Glass Via) 공정 단계 중 하나인 메탈라이제이션 공정은,유리 코어 내부의 미세한 구멍을 구리로 채우는 공정이라 할 수 있습니다. 다시 말하면 유리기판 제작 공정 중 'via hall'이라 불리는 작고 미세한 구멍에 전기적 성질을 가질 수 있도록 구리로 도금을 해야 하는데, 이러한 구리 도금이 유리에 잘 밀착되어 전기적 성질이 잘 유지될 수 있도록 만드는 공정 입니다.
유리는 본래 부도체이므로 직접적인 도금이 매우 어렵습니다. 따라서 메탈라이제이션 공정을 통해 유리에 전도성을 부여하여 도금이 가능하게 만들어 비로서 기판으로써 그 역할을 할 수 있습니다. 이는 전자 소자의 고집적화 및 고성능화를 가능하게 하는 유리기판의 필수적인 기술 중 하나 입니다.
유리기판과 메탈라이제이션 공정
1. 메탈라이제이션 공정의 원리와 적용 방법
메탈라이제이션은 부도체인 유리 위에 전기가 통하는 표면을 형성하는 과정입니다. 이 공정은 전자 소자의 신뢰성과 성능을 좌우하는 중요한 단계이며, 메탈라이제이션 후 구리 도금이 이어지므로 두 공정은 항상 함께 진행되게 됩니다.
주요 메탈라이제이션 방법으로는 크게 건식과 습식 두 가지로 나눌 수 있습니다.
1.1 건식 공정
'스퍼터'라는고가의 장비를 사용하여 상대적으로 높은 밀착력과 품질을 보장하지만 공정 비용이 다소 높고, 제작 속도가 느려 대량 생산에 한계를 가지고 있습니다.
1.2. 습식 공정
상대적으로 저렴하고 공정 속도가 빠르며, 깊은 비아홀에도 적용 가능하지만, 일정 수준 이상의 밀착력과 품질을 보장 할 수 없다는 것이 단점입니다.
2. 건식 스퍼터링 공정의 한계
스퍼터링은 고진공 상태에서 아르곤 이온을 이용해 구리 입자를 유리 기판에 충돌시켜 얇은 금속층을 형성하는 방식입니다.. 이 방법은 높은 밀착력과 품질을 보장하지만 몇 가지 한계를 가지고 있습니다.
2.1 고비용 문제
스퍼터링 장비는 대당 100억~150억 원에 달하며, 초기 투자 비용이 매우 크다고 할 수 있습니다.
2.2 공정 속도 저하
원하는 품질의 결과물을 얻기 위해서는 상당한 시간이 소요되며, 필요한 도금 두께를 얻기 위해서는 이러한 공정을 반복해서 수행해야 합니다.
2.3 두꺼운 기판 적용 한계
400마이크로미터 이상의 다소 두꺼운 유리 기판에서는 균일한 코팅에 적합하지 않습니다.
3. 습식 메탈라이제이션 공정의 장점과 과제
습식 메탈라이제이션은 스퍼터링과 달리 화학적 용액을 활용하여 금속층을 형성하는 방식으로, 몇 가지 장.단점이 있습니다.
3.1 비용 절감
스퍼터링 장비 없이도 공정이 가능하므로 초기 비용 부담이 상대적으로 적습니다.
3.2 깊은 비아홀 적용 가능
400마이크로미터 이상의 깊은 비아홀에서도 메탈라이제이션이 가능합니다.
3.3 공정 효율성 증가
액체에 담그는 방식이므로 복잡한 구조에서도 약액이 쉽게 침투하여 보다 손쉽게 도금이 가능합니다.
3.4 밀착력 문제:
구리와 유리 사이의 접착력이 상대적으로 낮아 보이드(Void), 즉 불량이 발생할 가능성이 높습니다. 밀착 불량이 발생하면 전기 신호 전달에 문제를 일으킬 수 있어 전기적 신뢰성 저하를 야기할 수 있습니다. 이러한 부분이 습식 공정에서 해결해야 할 가장 근 과제라 할 수 있습니다.
4. 시장 동향과 미래 전망
현재 유리기판 시장에 진출한 기업들은 건식과 습식 공정을 혼합한 방식으로 접근하고 있으며, 순수한 습식 공정만을 적용하는 사례는 아직 확인되지 않고 있습니다.
국내의 대형 IDM에서는 초기부터 건식과 습식 공정을 혼합하는 방향으로 기술을 개발해 오고 있으며, 다른 업체들도 이러한 방향을 고려하여 기술 개발을 진행하고 있습니다. 이는 건식 공정의 높은 밀착력과 습식 공정의 비용 절감 및 공정 속도 향상 효과를 동시에 활용하기 위한 전략적 판단으로 보입니다.
업계에서는 지속적으로 기술 혁신을 통해 이러한 문제를 해결하려 하고 있으며, 향후 메탈라이제이션 공정의 획기적인 개선이 예상되는 상황입니다. 따라서 투자자들은 각 기업들의 공정 전략과 기술 발전을 면밀히 분석하는 것이 중요하다.
글 마무리
현재 유리기판 메탈라이제이션 공정은 기술적 한계와 비용 문제 등으로 인해 지속적인 연구개발이 이루어지고 있습니다. 향후 습식과 건식 공정을 최적화한 새로운 방식이 등장할 가능성이 매우 높으며, 이에 따른 관련 기업들의 전략 변화도 주목할 필요가 있습니다. 투자자들은 이러한 변화를 예의 주시하며, 기업의 기술 동향과 시장 전망에 대한 자료를 면밀히 분석해야 할 것입니다.
상기 내용은 투자를 권유하거나 유도하는 글이 아닌 이해를 돕기 위한 참고용 글로, 개인적인 의견 등을 담고 있을 수 있으며 사실과 다를 수 있습니다. 본 정보로 인해 발생되는 불이익에 대해서는 어떠한 책임도 질 수 없으므로 투자를 계획하시거나 향후 투자를 예정하고 계신 분들이 계신다면 반드시 보다 면밀한 검토 및 자료검증 후 각자의 판단에 따라 투자를 진행하시길 당부 드립니다.
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