금속 박막 형성… LED칩 제조 핵심장비
기체 상태로 원료 공급…증착 속도ㆍ균일성 우수
2011년 국산화율 40% 목표 장비 개발 경쟁 활발
기체 상태로 원료 공급…증착 속도ㆍ균일성 우수
2011년 국산화율 40% 목표 장비 개발 경쟁 활발
최근 기존의 TV와 조명산업에서 자동차, 건축, 인테리어 등으로 LED 적용범위가 확대하면서 국내 LED 수요가 급격히 증가하고 있습니다. 이러한 LED 시장의 성장을 지속시키기 위한 원활한 칩 공급과 제조에 필수적인 장비가 유기금속화학증착(MOCVD) 장비입니다. 우수한 증착 속도와 증착 균일성을 가진 MOCVD는 LED시장 성장과 발전에 핵심 장비로 중요성을 더해가고 있습니다.
◇MOCVD란=MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이란 금속 유기 원료를 사용해 기판 위에 박막을 형성시키는 화학증착법을 말합니다. 유기금속화합물은 금속원자와 탄소원자의 결합물을 말합니다. 불안정하고 분해되기 쉬운 유기금속화합물을 수소 등을 사용해 기판 위에 증기 상태로 내보내면 열분해 반응이 일어나면서 금속 상태의 결정이 형성됩니다.
MOCVD는 가장 좋은 품질의 박막을 생산할 수 있는 방법으로 원료가 모두 기체 상태로 공급되므로 원료의 양을 비교적 쉽고 정확하게 조절할 수 있어 여러층의 박막을 형성할 수 있게 합니다. 또 일정 온도로 가열된 기판 외에 다른 온도 영역은 불필요하기 때문에 장치가 간단하고 대량 생산이 가능합니다. 이와 함께 고순도로 정제된 원료를 사용해 박막 특성을 우수하게 만들 수 있고, 많은 양의 이송 기체를 사용하므로 불순물 주입이 적습니다.
◇MOCVD 장비 구조= MOCVD 장비는 크게 챔버(Chamber) 구조와 액체원료 공급장치(LDS;Liquid Delivery System) 구조로 구분합니다. MOCVD 증착에서 가장 중요한 것은 금속 유기물 원료를 원활하게 공급해 우수한 공정도를 어떻게 구현하느냐 하는 것인데, 챔버 구조와 액체원료 공급장치 구조에 따라 달라집니다.
챔버 구조는 원료가스를 분사하는 방법에 따라 분무식 가스공급 구조와 샤워식 가스공급 구조, 가스공급 배출 구조 등으로 나뉩니다. 액체원료 공급장치 구조는 액체 원료를 기화시키는 기화기 구조와 액체원료 공급장치 일반 구조로 나뉩니다. 이 외에 MOCVD 장비 내 박막을 형성하는 모니터링 구조가 있습니다.
박막 성장과 증착 속도는 여러 가지 압력과 증착하는 곳의 온도, 반응기를 통한 가스 흐름방식에 따라 주로 조정됩니다.
◇MOCVD 장비 국산화 열기=세계적으로 LED칩 생산에 사용할 수 있는 MOCVD 장비를 제조하는 회사는 독일 엑시트론과 미국의 비코 등으로 한정돼 있습니다. 현재 삼성LED와 LG이노텍 등 국내 LED 제조사는 MOCVD 장비를 전량 수입하고 있는 실정입니다. LED 시장 급성장으로 수요 대비 LED 공급이 부족한 현상을 해결하기 위해선 국산 MOCVD 장비 개발이 시급합니다. 이에 국내 LED업계는 LED 분야에 2012년까지 4조원 이상을 투자하고, MOCVD 장비 국산화에 나서겠다는 계획입니다.
지식경제부는 3년간 500억원 규모의 연구개발(R&D) 자금을 투입해 2011년까지 LED장비 국산화율을 40%로 끌어올리는 계획 아래 신성장동력 스마트 프로젝트를 추진해왔습니다. 국내 장비 개발사인 주성엔지니어링이 이 프로젝트의 LED용 MOCVD 장비 국산화 과제 주관기업입니다. 주성은 에피밸리, 더리즈, 우리LST 등과 함께 `고품위 백색 LED 양산용 고생산성 MOCVD 장비개발` 과제를 수행해 왔고, 최근 국내 LED 웨이퍼와 칩 제조사인 에피밸리에 자체 개발한 MOCVD 장비를 공급할 예정입니다. 이와 함께 에이디피엔지니어링, 시스넥스, 아이피에스 등 국내 장비개발사들도 MOCVD 장비를 개발하고 있습니다. 국내 장비 업체들의 이같은 MOCVD 국산화 기술경쟁이 우리 LED산업의 세계 경쟁력을 높이는 밑거름이 될 것으로 예상됩니다.
김승룡기자 srkim@
◇MOCVD란=MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이란 금속 유기 원료를 사용해 기판 위에 박막을 형성시키는 화학증착법을 말합니다. 유기금속화합물은 금속원자와 탄소원자의 결합물을 말합니다. 불안정하고 분해되기 쉬운 유기금속화합물을 수소 등을 사용해 기판 위에 증기 상태로 내보내면 열분해 반응이 일어나면서 금속 상태의 결정이 형성됩니다.
MOCVD는 가장 좋은 품질의 박막을 생산할 수 있는 방법으로 원료가 모두 기체 상태로 공급되므로 원료의 양을 비교적 쉽고 정확하게 조절할 수 있어 여러층의 박막을 형성할 수 있게 합니다. 또 일정 온도로 가열된 기판 외에 다른 온도 영역은 불필요하기 때문에 장치가 간단하고 대량 생산이 가능합니다. 이와 함께 고순도로 정제된 원료를 사용해 박막 특성을 우수하게 만들 수 있고, 많은 양의 이송 기체를 사용하므로 불순물 주입이 적습니다.
◇MOCVD 장비 구조= MOCVD 장비는 크게 챔버(Chamber) 구조와 액체원료 공급장치(LDS;Liquid Delivery System) 구조로 구분합니다. MOCVD 증착에서 가장 중요한 것은 금속 유기물 원료를 원활하게 공급해 우수한 공정도를 어떻게 구현하느냐 하는 것인데, 챔버 구조와 액체원료 공급장치 구조에 따라 달라집니다.
챔버 구조는 원료가스를 분사하는 방법에 따라 분무식 가스공급 구조와 샤워식 가스공급 구조, 가스공급 배출 구조 등으로 나뉩니다. 액체원료 공급장치 구조는 액체 원료를 기화시키는 기화기 구조와 액체원료 공급장치 일반 구조로 나뉩니다. 이 외에 MOCVD 장비 내 박막을 형성하는 모니터링 구조가 있습니다.
박막 성장과 증착 속도는 여러 가지 압력과 증착하는 곳의 온도, 반응기를 통한 가스 흐름방식에 따라 주로 조정됩니다.
◇MOCVD 장비 국산화 열기=세계적으로 LED칩 생산에 사용할 수 있는 MOCVD 장비를 제조하는 회사는 독일 엑시트론과 미국의 비코 등으로 한정돼 있습니다. 현재 삼성LED와 LG이노텍 등 국내 LED 제조사는 MOCVD 장비를 전량 수입하고 있는 실정입니다. LED 시장 급성장으로 수요 대비 LED 공급이 부족한 현상을 해결하기 위해선 국산 MOCVD 장비 개발이 시급합니다. 이에 국내 LED업계는 LED 분야에 2012년까지 4조원 이상을 투자하고, MOCVD 장비 국산화에 나서겠다는 계획입니다.
지식경제부는 3년간 500억원 규모의 연구개발(R&D) 자금을 투입해 2011년까지 LED장비 국산화율을 40%로 끌어올리는 계획 아래 신성장동력 스마트 프로젝트를 추진해왔습니다. 국내 장비 개발사인 주성엔지니어링이 이 프로젝트의 LED용 MOCVD 장비 국산화 과제 주관기업입니다. 주성은 에피밸리, 더리즈, 우리LST 등과 함께 `고품위 백색 LED 양산용 고생산성 MOCVD 장비개발` 과제를 수행해 왔고, 최근 국내 LED 웨이퍼와 칩 제조사인 에피밸리에 자체 개발한 MOCVD 장비를 공급할 예정입니다. 이와 함께 에이디피엔지니어링, 시스넥스, 아이피에스 등 국내 장비개발사들도 MOCVD 장비를 개발하고 있습니다. 국내 장비 업체들의 이같은 MOCVD 국산화 기술경쟁이 우리 LED산업의 세계 경쟁력을 높이는 밑거름이 될 것으로 예상됩니다.
김승룡기자 srkim@
