대학 창업보육센터를 찾아서 - 충북대 ㈜네오세미텍

불량품 반도체 원인 '초미세먼지'를 잡아라
기업 연구원 출신 …밤 새워가며 신제품 연구 몰두
반도체 공정 이물 제어 시스템·기계장비 개발 쾌거
日 등 해외서 먼저 인정 …수백억원대 수출 계약 중

[충북일보] '반도체(半導體·semiconductor)는 컴퓨터와 스마트폰 등 각종 전자제품의 핵심적인 부품이다.

일반에 가장 잘 알려진 반도체 적용 분야는 메모리칩(memory chip)이다.

전자제품의 주기억 장치를 구성하는 메모리칩은 실생활에 널리 사용되는 USB메모리와 컵퓨터, 스마트폰의 저장장치로 사용된다.

'USB' 또는 '메모리'로 불리는 개인용 저장장치는 반도체가 집약된 메모리칩이 소형화 된 형태다.

반도체 산업 초기부터 '소형화'는 모든 연구자들의 숙제였고, 현재 12nm(나노미터·10억분의 1m) 공정에 이르렀다.

1나노미터는 대략 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당돼 눈으로는 확인할 수 없다.

이런 미세공정을 통해 반도체가 만들어지면서 이물질(particle·각종 입자)에 의한 오염 가능성은 더 높아졌다.

손톱보다 작은 크기의 반도체에는 눈에 보이지 않을 정도로 섬세한 회로패턴이 존재한다. 이 패턴 내부에 미세먼지 하나라도 존재한다면 작동 오류가 발생할 수 있는 것이다.

미세먼지 제거 기술은 반도체가 소형화 과정과 함께 발전해 왔다.

반도체의 크기가 작아지면서 제조 공정은 더 세밀하고 규격화된 작업과, 사고발생을 줄이기 위해 사람이 아닌 '자동화 기계'를 필요로 하게 됐다.

㈜네오세미텍(NeoSemitech.Co., Ltd)은 우리나라는 물론 세계적으로 독보적인 반도체 제조 관련 장비 기술력을 갖추고 있다.

반도체 제조 공정에서 기본적인 미세먼지 제거와, 사람들의 위험한 작업을 대신할 수 있는 기계장비 기술을 앞세워 전 세계를 대상으로 '새로운 기술'을 판매하고 있다.

◇반도체 제조 '이물 제어 시스템' 개발

㈜네오세미텍 김선각 대표가 제품에 대해 설명하고 있다.

김선각(44) ㈜네오세미텍 대표는 지난 2014년 청주 복대동에서 자본금 2억5천만원으로 벤처기업 ㈜에스케이테크놀러지를 설립했다.

지난해 3월에는 ㈜네오세미텍으로 사명을 변경하고 충북대에 둥지를 틀었다.

김 대표는 기업을 설립하기 전 반도체 관련 기업에서 20여년간 연구 업무를 맡아왔다.

그는 지금까지는 없었던 새로운 기술과, 새로운 제품을 향한 열정을 가득 품고 기업을 설립한 후에도 연구·개발에 매달렸다.

밤을 새며 연구와 개발에 몰두한 결과 기술력은 나날이 발전했다.

그가 주력한 분야는 반도체 제조용 장비. 그 중에서도 반도체 제조공정에서 이물질과 헤이즈(Haze·화학적 이온이 에너지반응을 통해 박테리아 증식처럼 확장되는 현상, 즉 마스크가 안개처럼 뿌옇게 변하는 현상)를 예방할 수 있는 장비 개발 분야다.

현재까지도 반도체를 제조하는 공정에는 사람이 필수적으로 개입할 수밖에 없다.

아무리 방진복을 갖춰 입었다고 하더라도 클린룸 내에서 사람이 움직일 때마다 이물질은 공기중으로 발산되게 된다.

김 대표는 "사람이 눈을 한 번 깜빡일 때 수천 개의 미세먼지와 이물질이 떨어진다"며 "이 것들을 제거하지 못하면 '불량품'이 되는 등 반도체 제조공정에서 심각한 문제가 생기게 된다"고 말했다.

김 대표는 반도체 제조 공정에서 발생하는 이물질 예방하고 제거하는 시스템을 만들어 세계 무대에 선보였다.

김 대표가 개발한 장비는 주문에 따라 다양한 형태로 제작이 가능하다.

완제품 형태로 제작하게 되면 그 제품 만으로도 반도체 제조는 물론 먼지 예방이 가능하다. 이 제품 하나만 있으면 모든 반도체 제조 공정이 가능해지는 것이다.

이미 반도체 제조 공정이 갖춰진 클린룸 내에 이물질을 제거하는 장비만 추가할 수도 있다. 반도체 제조 장비는 기존에 사용하던 것을, 이물질 제거는 김 대표가 개발한 것을 사용하게 된다.

그가 개발한 장비는 일본에서 먼저 승인을 받았다. 국내에서는 절차가 복잡했기 때문이다.

김 대표는 "연구원 출신이라 제품 등록과 판매 등에 대해선 잘 알지 못했다"며 "일본에서 먼저 제품 검증을 받고 국내 업체들에 접촉을 하기 시작했다. 그렇게 점차 사업을 확대했다"고 말했다.

그는 지난달 중순 중국에서 열린 '세미콘 차이나'에 참여해 해외 기업들과 수백억원대의 제품 수출을 타진하기도 했다.

◇환경오염 줄이는 새로운 기술

개발 완료 단계에 있는 네오세미텍의 '포토마스크 박스 자동 전환장치'.

포토마스크(photomask)는 유리기판 위에 반도체의 미세회로를 형상화 한 것을 말한다.

이 포토마스크에 레이저 등을 투과, 회로를 그려 반도체를 만들게 된다.

손톱만한 반도체라 하더라도 그 제품의 원형이라 할 수 있는 포토마스크의 크기는 손바닥만하다.

손바닥만한 포토마스크 한 장은 수억원대의 가격을 형성하고 있으며, '사진 필름'과 같은 원리로 포토마스크가 있다면 반도체는 몇 개든 만들 수 있다.

아무리 깨끗한 클린룸과 이물 제어 시스템을 사용하더라도 포토마스크는 오염될 수밖에 없다.

오염된 포토마스크는 사람이 투입돼 세척한 뒤 재사용하게 된다.

세척액은 황산과 불산 등의 화학약품이 사용되고, 이 과정에서 사람에게는 각종 암을 유발하고 환경오염도 부추기게 된다.

김 대표는 충북대 학연산에 입주한 다른 기업과 함께 '사람 없이' 기계가 포토마스크를 세척하는 시스템을 공동 개발하고 있다.

또 충북대에서 산학협력중점교수로 반도체 포토마스크분야 강좌의 강의를 진행하는 것과 관련, 학과 교수들과 논의중이다.

그는 "포토마스크 한 장을 세척할 때 화학약품으로 한 시간 가량 닦아내야 했다"며 "우리는 화학약품 사용을 줄이고 더 간편하게 이물질을 제거할 수 있는 방법을 개발하고 있다"고 말했다.

현재 포토마스크 운반을 위해서도 사람이 투입된다.

포토마스크가 필요한 공정마다 사람이 포토마스크를 꺼내서 집어들고 다음 공정으로 옮겨야만 한다.

김 대표는 이 작업을 기계 시스템으로 대치할 수 있는 제품도 개발하고 있다.

포토마스크를 담을 수 있는 박스 형태의 보관함을 제작해 사람이 투입되지 않아도 자동으로 포토마스크를 이물질로부터 차폐시켜 다음 공정으로 이동시키는 개념이다.

김 대표는 "반도체 제품은 최첨단을 달리고 있는데 그 공정은 과거에 머물러 있다"며 "우리는 지금까지 없었던 새로운 시스템을 개발하기 위해 끊임없이 노력할 것"이라고 말했다.

/ 성홍규기자