대원화성, 에프엔에스테크와 AI 반도체용 유리기판 CMP Sub Pad 공동개발 나선다

[프라임경제] 친환경 소재 전문기업 대원화성(024890)이 반도체·디스플레이 소재 부품 전문기업 에프엔에스테크(083500)와 인공지능(AI) 반도체용 유리기판 CMP 공정에 적용 가능한 Sub Pad 소재 공동개발을 진행중이라고 14일 밝혔다.

이번 공동개발은 차세대 반도체 패키징 소재로 주목받고 있는 유리기판 제조 공정에서 CMP Pad와 Sub Pad의 조합을 최적화하기 위한 것이다. 

에프엔에스테크는 유리기판 CMP Pad 기술을 기반으로 하고, 대원화성은 자사의 폴리우레탄(PU) 기반 정밀소재 기술을 활용해 CMP Pad 하부에 적용되는 Sub Pad 소재 개발을 담당한다.

최근 AI 반도체 시장에서는 그래픽처리장치(GPU), 고대역폭메모리(HBM), 칩렛 등 고성능 반도체를 하나의 패키지에 집적하는 첨단 패키징 기술이 빠르게 고도화되고 있다. 

이에 따라 기존 기판 소재의 한계를 보완할 수 있는 차세대 소재로 유리기판이 주목받고 있으며, 유리기판 제조 과정에서 표면 평탄도와 공정 안정성을 확보하는 CMP 공정의 중요성도 커지고 있다.

유리기판 제조에는 TGV(Through Glass Via) 미세홀 가공, 구리 도금, CMP 평탄화 등 고정밀 공정이 요구된다. 이 가운데 CMP 공정은 도금된 금속 표면을 균일하게 연마해 회로 형성에 필요한 평탄도를 확보하는 핵심 공정이다.

대원화성이 개발을 추진 중인 CMP Sub Pad는 메인 CMP Pad 하부에 적용돼 연마 압력을 균일하게 분산시키는 보조 소재다. CMP Pad가 유리기판 표면의 평탄화를 직접 수행한다면, Sub Pad는 연마 과정에서 발생하는 압력을 균일하게 제어해 공정 안정성을 높이는 역할을 한다.

특히 유리기판은 기존 소재 대비 표면 결함과 충격에 대한 관리가 중요하기 때문에 CMP 공정 중 압력 균일성 확보가 핵심 과제로 꼽힌다. 

대원화성은 Sub Pad 소재를 통해 유리기판의 표면 균일도 확보, 미세 크랙 저감, 엣지 치핑 최소화, 공정 안정성 향상 등에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

대원화성은 과거 글로벌 종합화학·첨단소재 기업에 대면적 유리기판 지지패드를 공급한 경험을 보유하고 있다. 

회사는 해당 경험과 PU 기반 정밀소재 제조 기술을 바탕으로, 기존 디스플레이·산업용 소재 영역에서 축적한 소재 설계 및 가공 역량을 반도체 패키징 공정 소재 분야로 확장한다는 계획이다.

에프엔에스테크는 반도체 유리기판 제조용 대면적 CMP Pad 개발과 양산라인 구축을 추진중에 있으며, HBM3E와 HBM4 생산용 CMP Pad 개발도 진행하고 있다. 

이번 공동개발의 핵심은 에프엔에스테크의 CMP Pad 기술과 대원화성의 Sub Pad 소재 기술을 결합해 유리기판 CMP 공정에 최적화된 Pad·Sub Pad 조합을 구현하는 데 있다. 

대원화성은 CMP Pad를 대체하는 것이 아니라, CMP Pad의 성능이 안정적으로 발휘될 수 있도록 하부에서 압력 균일성과 기판 안정성을 확보하는 Sub Pad 소재를 개발·공급하는 역할을 맡는다.

대원화성 관계자는 "AI 반도체 패키징 시장이 고도화되면서 유리기판과 같은 차세대 기판 소재에 대한 관심이 확대되고 있고, 이에 따라 CMP 공정용 소재의 중요성도 함께 높아지고 있다"고 말했다.

이어 "에프엔에스테크와의 공동개발을 통해 유리기판 CMP 공정에 최적화된 Sub Pad 소재를 개발하고, 반도체 패키징 공정 소재 분야로 사업 영역을 확대해 나가겠다"고 전했다.

또한 "대원화성은 오랜 기간 축적해 온 PU 기반 소재 기술과 대면적 패드 제조 경험을 바탕으로 고부가 정밀소재 기업으로의 사업 체질 전환을 추진하고 있다"며 "기존 자동차 내장재 및 친환경 PU 소재 사업의 수익성 개선과 함께, 차세대 반도체 공정 소재를 신규 성장동력으로 육성해 나갈 계획"이라고 언급했다.

한편 대원화성은 최근 자동차 내장재와 친환경 PU 소재를 중심으로 사업 구조 고도화를 추진하고 있으며, 북미 자동차 공급망 대응을 위한 해외 생산거점 정상화에도 속도를 내고 있다. 

회사는 기존 소재 사업의 경쟁력을 강화하는 동시에, AI 반도체 패키징 시장 확대에 대응할 수 있는 정밀 공정 소재 분야로 사업 포트폴리오를 넓혀 나갈 방침이다.