차세대 ALD 공정 트렌드와 초정밀 가스 제어의 중요성

최근 Atomic Limits 등 주요 나노 기술 전문 매체들의 동향을 살펴보면, 반도체 미세화의 한계를 돌파하기 위한 ALD(Atomic Layer Deposition, 원자층 증착) 기술의 역할이 그 어느 때보다 강조되고 있습니다. 과거에는 High-K 유전막 등 일부 공정에 국한되었으나, 이제는 GAA(Gate-All-Around) 구조나 고단화 3D NAND 같은 복잡한 3차원 입체 구조에서 완벽한 단차 피복성(Step Coverage)을 확보하기 위해 ALD는 선택이 아닌 필수 공정으로 자리 잡았습니다.

필드에서 20년간 계측기를 다뤄온 엔지니어의 관점에서 볼 때, ALD 공정의 성패는 결국 '가스 제어의 무결성'에 달려 있습니다. 프리커서(전구체)와 반응 가스, 그리고 퍼지 가스를 짧은 시간 동안 교대로 챔버에 주입하는 과정에서 가스 라인의 미세한 압력 변동이나 불순물 유입은 곧바로 박막의 결함(Defect)으로 직결됩니다. 특히 최근 도입되는 신규 프리커서들은 반응성이 매우 높아 라인 내부의 부식을 유발하거나 미세 파티클을 발생시키기 쉽습니다.

1. 프리커서 및 가스 딜리버리용 초고순도(UHP) 계측기

반응성이 강한 프리커서나 부식성 가스를 다루는 라인에서는 완벽한 기밀성과 내식성이 요구됩니다. 나가노계기(NAK)는 이를 위해 검증된 UHP(Ultra High Purity) 라인업을 제공합니다.

• ZT60 / ZT67 / ZT11 / ZT15 시리즈 (UHP 압력계): Co-Ni 합금 또는 SUS316L 재질을 적용하고 센서부와 피팅부를 직접 용접(Welding) 결합하여 극강의 내식성과 기밀성을 확보했습니다. 최고 등급인 UC(Ultra Clean) 사양의 경우 클린룸에서 조립 및 포장되며, Helium leak rate가 5 × 10^-12 Pa·m³/s 이하로 철저히 관리되어 미세한 누출도 허용하지 않습니다.
• GC30 / GC91 시리즈 (UHP 압력 트랜스듀서): 정밀한 압력 제어 시스템과 연동하기 위한 디지털 트랜스듀서로, 부식성 환경에서도 오차 없는 고정밀 신호를 제공하며 초고진공 상태부터 고압까지 폭넓게 커버합니다.

2. 팹 인프라 및 클린룸 미세 차압 제어 시스템

ALD 장비 주변의 공조 시스템, 클린룸 내부의 양압/음압 관리, 배기(Exhaust) 라인의 미세 차압 역시 챔버 내부 환경에 직간접적 영향을 미칩니다. 파티클 역류를 막고 팹 내 청정도를 유지하기 위해서는 신뢰성 있는 차압 계측 솔루션이 동반되어야 합니다.

• GC62 시리즈 (디지털 차압계): 50Pa의 극저압부터 정밀 측정이 가능한 기기로, 초소형 실리콘 정전용량형 센서를 탑재해 진동과 충격에 매우 강합니다. 압력계, 트랜스듀서, 스위치 3가지 기능이 하나로 통합되어 공간 효율성까지 잡았습니다.
• EK30 시리즈 (IO-Link 호환 차압 센서): IO-Link 양방향 통신을 지원하는 30mm 초소형 디지털 차압 센서로, 10Pa 단위의 초미세 차압까지 모니터링하여 스마트 팩토리 상위 제어 시스템에 기기 상태 및 측정 데이터를 즉각적으로 전송합니다.
• KL14 시리즈 (차압 트랜스미터): 플러그 결합 방식의 결선 편의성을 갖춘 고정밀 정전용량형 차압 트랜스미터로, 클린룸 에어 필터 막힘이나 실내 미세 차압 모니터링에 널리 사용됩니다.

반도체 공정이 원자 단위의 싸움으로 접어들면서, 계측기가 제공하는 데이터의 신뢰성은 곧 팹 전체의 수율과 직결됩니다. 현장의 엔지니어로서, 공정 안정화에 목마른 분들께 NAK의 종합 압력 제어 솔루션 라인업이 가장 확실한 해답이 될 것이라 확신합니다.