지오엘리먼트 사업보고서 (2023.12)
7. 기타 참고사항

가. 산업의 현황 및 전망

소형화, 미세화되는 전자소자는 주요 제조공정으로 박막을 증착 후, 불필요한 부분을식각하는 공정을 여러 번 반복하여 제조됩니다. 여기서 박막이란 대부분 1 마이크로미터 이하의 얇은 막을 뜻합니다. 이러한 박막을 입히는 공정을 증착이라고 합니다. 증착의 종류에는 아래 그림과 같이 화학기상증착법(CVD), 원자층증착법(ALD), 물리기상증착법(PVD)이 있습니다.

당사의 전구체 기화이송 사업부 제품의 시장은 전자소자의 박막증착 양산용 ALD 공정에서 사용되는 부품 시장입니다. ALD 공정은 CVD 공정과 비교할 때 우수한 단차피복성(step coverage, 증착한 박막의 밑면과 측면의 두께 비율, 균일한 증착 정도를 나타내는 척도)을 가지고 있기 때문에 점점 미세화되고 있는 전자소자의 양산공정에 유리하며 점차 CVD공정을 대체하고 있습니다. ALD공정의 원료는 상온에서 액체 혹은 고체로 존재하는 전구체를사용하며 전자소자의 양산공정을 위하여 안정적으로 기화 공급을 하여야 하며 당사의 전구체 기화이송 기술제품은 ALD 공정에 사용되는전구체의 보관 및 기화이송 과정에 사용되는 부품입니다.한편, 당사의 스퍼터링 타겟의 수요처인 PVD 공정은 전자소자의 배선공정에 주로 사용되며 높은 생산성으로 꾸준히 시장이 성장하고 있습니다. 스퍼터링 타겟은 PVD의 박막증착용 원료이자 부품으로 소모성 원자재로 분류되고 있습니다.

당사의 전방산업인 반도체, 디스플레이 태양전지 등 전자소자 산업은 현재 꾸준한 성장을 하고 있는 매우 중요한 산업이며 대부분의 국가에서 기간산업으로 분류하여 경쟁적으로 육성하고 있기 때문에 당사의 시장은 계속 성장할 것으로 기대하고 있습니다.

나. 회사의 현황(1) 사업의 현황

당사의 사업은 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 전자소자의 양산 과정에서 필수적인공정이자 주요 공정인 박막 증착공정에 사용되는 원소재, 부품 및 장비의 제조 및 판매를 주업으로 하고 있습니다. 당사는 ALD의 원소재인 액체 및 고체 전구체 화합물의 기화이송을 위한 각종 부품과 장비를 연구개발하고 이를 제조하여 판매하는 전구체 기화이송 사업부와 PVD의 원소재인 스퍼터링 금속 타겟을 연구개발하고 이를 제조하여 판매하는 스퍼터링 타겟 사업부로 구성되어 있습니다.

- 전구체 기화이송 사업 부문

당사는 캐니스터, 초음파 레벨센서와 같은 기술 제품의 사업화에 성공한 후, 향후 ALD 시장이 더욱 성장할 것으로 판단하고 당사의 기술적인 목표를 “ALD용 전구체의 기화이송 기술 분야에서 세계 최고의 기술력을 가진 회사”로 설정하고 전구체 기화 이송 분야에 연구 역량을 집중하였습니다. 그 결과 당사의 기술제품들은 국내 ALD 장비 제조사는 물론 글로벌 ALD장비 제조사에 표준 부품으로 채용되고 있습니다. 또한 국내 전구체 제조사는 물론이고, 글로벌 전구체 제조사들이 당사의 기술제품을 주요 전구체용 캐니스터로 채용하고 있습니다.

- 스퍼터링 타겟 사업 부문

당사의 스퍼터링 금속 타겟 사업부문은 전자소자(반도체, 디스플레이, 태양전지)의 박막 증착을 위한 PVD용 소모성 원소재인 스퍼터링 타겟의 연구개발, 제조 및 판매를 전문으로 하고 있습니다.

스퍼터링 타겟의 제조공정은 가장 핵심공정인 고순도 금속 원자의 구조를 조정하는 소성가공 공정과 스퍼터링 타겟을 잡아주는 역할을 하는 백킹플레이트(Backing Plate)와의 접합공정과 모델별로 정밀하게 가공하는 정밀 가공공정 등 크게 3단계로 분류됩니다. 당사는 3단계 제조 공정 중에서 가장 중요한 공정인 고순도 알루미늄, 티타늄, 구리 등 원소재 금속의 조직제어를 위한 소성가공 기술을 확보하기 위하여 초기 6년간 실제 고순도 금속 원료의 단조, 압연, 열처리 과정을 반복하여 이들 금속에 대한 최적의 소성가공 기술을 확보하였으며, 많은 연구비를 투입하여 확보한 소성가공 공정에 대한 공정 파라미터는 당사의 핵심 연구원만 접근이 가능한 대외비 자산으로 관리하고 있습니다.

이러한 과정에서 축적된 생산기술과 노하우를 기반으로 12인치(300mm) 최첨단 반도체용 스퍼터링 타겟을 개발 완료하였으며, 국내 대표적인 반도체 소자사에 지속적인 영업활동을 진행한 결과 2020년 초부터 양산공정에 공급하고 있습니다.

(2) 제품 현황- 전구체 기화이송 기술제품

당사의 전구체 기화이송 기술제품은 모두 ALD용 전구체의 안정적인 기화 이송을 목표로 연구개발하여 제품화한 기술 제품들입니다.

1) 캐니스터

캐니스터는 기본적으로 고순도 화합물 전구체를 보관하는 스테인레스 스틸로 만들어진 전용 용기입니다. 일반적으로 전자소자의 ALD 공정에 사용되는 원소재인 전구체는 독성, 발연성, 가연성, 부식성 등 매우 위험한 화학약품 소재로 분류되며 초 고순도의 상태로 보관하여야 합니다. 따라서 전구체 전용용기인 캐니스터의 기능과 품질은 매우 중요하며 전자소자 제조사에서도 이를 중요한 부품으로 관리하고 있습니다. 또한 양산 공정의 안전성을 확보하기 위하여 압력용기 인증과 운반용기 인증을 획득해야 하는 등 안전이 최우선으로 고려되는 매우 중요한 부품입니다. 캐니스터의 종류는 크게 ALD 장비에 설치되는 프로세스 캐니스터와 전구체 자동공급장치에 설치되거나 전구체의 운반용으로 사용되는 벌크 캐니스터로 구분됩니다.2) 초음파센서 제품

캐니스터에 보관되는 액체 전구체의 가격은 그램당 단가가 수천 원 ~ 수만 원에 이를정도로 매우 고가입니다. 그리고 전구체의 사용에 따라서 캐니스터 내부에서 전구체의 액위가 낮아지면 전구체자동공급장치를 통하여 자동으로 충진을 하거나, 완전히 충진된 새로운 캐니스터로 교체를 하여야 합니다. 따라서 스테인레스 스틸로 만들어져 내부가 보이지 않는 캐니스터 내부의 액위를 측정하는 기술은 반도체의 생산원가 관리는 물론 ALD 공정의 안정적인 가동을 위해서도 매우 중요한 부품입니다. 당사의 초음파 센서 군에는 초음파 포인트센서, 초음파 멀티포인트센서, 초음파 바텀업센서, 초음파 스틱센서, 초음파 인라인센서 등이 있습니다.

3) 온도관리 제품

전자소자의 양산에 사용되는 ALD용 전구체 소재는 대부분 액체 형태이며, ALD 공정중에는 액체가 안정적인 기화 과정을 통하여 기체로 변형되어야 합니다. 반도체 공정에 사용되는 전구체의 기화속도는 개별 전구체의 특성에 따라 모두 다르며, 기화속도의 변화는 전구체 온도 변화에 매우 민감하게 반응합니다. 따라서 전구체를 저장하는 캐니스터는 전구체를 안정적으로 기화 공급하기 위하여 매우 정밀하게 온도관리가 되어야 합니다. 그러나 전자소자의 양산에 사용되는 온도를 제어하는 표준 히터는발열로 인한 화재를 방지하기 위한 안정성이 중시된 불연성 소재인 테플론 재질의 섬유로 포장이 된 히터를 사용하고 있었으며 이런 방식의 히터는 표면의 온도 균일성이떨어지는 문제가 있기 때문에 전구체의 기화 속도를 안정적으로 관리하기 어려운 문제가 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 당사는 대체 금속판을 사용하여 온도의 균일성이 우수한 캐니스터 전용 히터 및 항온기를 개발하여 상용화하였습니다.

4) 솔리드 Canister

일반적으로 전자소자 ALD 공정에 사용되는 전구체는 주로 액체로 된 화합물을 사용합니다. 그 이유는 액체가 일반적으로 기화속도가 높아 기화가 용이하며, 사용 중에도 배관을 통하여 사용량만큼의 전구체를 자동공급장치를 통하여 연속으로 자동 주입할 수 있기 때문에 장비의 가동률을 높일 수 있을 뿐만 아니라 캐니스터 교체에 따른 엔지니어 투입이 필요하지 않아 양산 공정의 안정성을 보증할 수 있기 때문입니다. 그러나 최근 반도체를 중심으로 고집적화에 따른 증착 박막의 두께가 점점 얇아지면서 전구체 선택의 한계에 따라 고체 형태의 전구체를 채용하는 경우가 증가하고 있습니다. 당사의 솔리드 캐니스터에는 다양한 종류와 크기의 고체 전구체 전용 솔리드 캐니스터가 있습니다.

5) PEB(Precursor Evaporation Box)

PEB는 캐니스터와 초음파 레벨센서를 포함하여 전구체 기화이송에 사용되는 여러 부품이 조립된 모듈 혹은 박스 형태의 제품입니다. PEB의 형태는 매우 다양하며 대부분 제조사 설계에 의한 주문형 생산방식(ODM)이나 일반적인 위탁생산(OEM)을 취하고 있습니다. 일반적으로 장비사는 장비의 조립에 필요한 부품을 조달하여 직접 조립하여 장비를 완성하고 있습니다. 그러나 장비의 일부분을 모듈이나 시스템의 형태로 조달을 받을 경우 품질이나 원가 측면에서 유리한 경우에는 부품이 조립된 모듈의 형태로 조달하는 경우도 있으며 이러한 상황에 따라서 당사는 기술과 경험을 토대로 다양한 PEB을 제작하여 판매하고 있습니다.

- 스퍼터링 타겟 제품

스퍼터링 타겟은 물리적 증착 방식으로 박막을 만드는 PVD공정에 사용하는 소모성 소재로 당사에서 국산화 및 새로운 시장 개척을 목표로 연구 개발하여 양산을 하고 있는 제품들입니다. 현재 양산하고 있는 당사의 제품들은 높은 품질의 안정성과 가격 경쟁력을갖추고 있습니다. 스퍼터링 타겟은 PVD에 사용되는 원재료성 부품으로 반도체의 투자경기에 영향을 받지 않으며 라이프사이클 측면에서도 오랜 역사를 가지고 있음에도 불구하고 꾸준하게 시장이 성장하고 있는 제품입니다.