덴카, 1액형 가접착제 TBM 개발 … 2027-2028년 양산체제 확립

일본 덴카(Denka)가 반도체 제조공정용 신소재를 2025년부터 본격 공급한다.
덴카는 최근 웨이퍼 뒷면을 얇게 연마하는 백그라인딩 공정에서 웨이퍼를 가접착하기 위해 사용하는 액상 소재 TBM(Temporary Bonding Material)을 개발했다.
TBM은 고내열성 특성을 갖추어 공정 간소화와 웨이퍼 손상 경감에 기여할 수 있으며, 덴카는 전기자동차(EV)와 철도, 재생에너지 관련 전류·전압 제어에 사용하는 파워반도체용 시장을 공략해 2030년 매출을 수십억엔대로 확대하는 것을 목표로 하고 있다.
백그라인딩 공정은 반도체 적층화와 고밀도 실장 등 성능 개선을 좌우하는 중요한 공정 가운데 하나로 유리기판에 웨이퍼를 임시 고정하기 위해 테이프와 액상 소재 등을 이용한다.
특히, 웨이퍼를 극도로 얇게 연마하거나 차세대 파워반도체인 SiC(탄화규소)처럼 경도가 높으면서 깨지기 쉬운 소재를 연마할 때 사용성이 우수한 액상 소재 채용이 증가하고 있다.
TBM은 내열온도가 섭씨 300도로 경쟁제품 대비 약 100도 높아 파워반도체용 웨이퍼의 뒷면에 전극을 형성하는 고온처리에 견딜 수 있다.
또 뒷면 연마나 전극 형성공정에서 동일한 가접착 소재를 사용할 수 있어 번거로운 교환을 생략 가능할 뿐만 아니라 소재 설계를 개선해 내열성과 박리성 등 상반되는 특성을 겸비한 것이 특징이다.
TBM은 UV(Ultra Violet) 광을 조사하면 순식간에 경화돼 접착되며 사용한 다음 다른 파장의 고출력 UV 레이저를 조사하면 분해돼 웨이퍼와 유리기판을 쉽게 박리할 수 있다. 웨이퍼 뒷면에 남은 소재도 테이프를 사용해 제거할 수 있다.
일반적인 액상 가접착제는 2액 타입으로 구성돼 스핀코팅으로 각각 덧발라 사용하며 사용 후 적외선(IR) 레이저를 조사해 박리하기 때문에 적외선에서 발생하는 열로 그을림이 남아 웨이퍼를 세정할 필요가 있다.
반면, TBM은 1액 타입이어서 1회 스핀코팅으로 충분하며 사용 후 열이 잘 발생하지 않는 UV 레이저로 박리하기 때문에 세정공정 없이 가접착제 도포와 박리 과정에서 웨이퍼에 가해지는 손상을 줄일 수 있다.
덴카는 UV 조사장비 생산기업과 협력해 반도체 제조공정에 적합한 TBM 소재를 개발했으며 파워반도체를 첫번째 타깃으로 삼아 2023년부터 본격적인 제안을 시작한데 이어 최근 글로벌 시장으로 공급을 확대하는 방안을 검토하고 있다.
먼저, 2025년 초 완공을 목표로 반도체 제조공정용 테이프와 구조용 접착제 등을 생산하는 일본 시부카와(Shibukawa) 공장에서 TBM과 접착제 등 신규 소재 연구개발(R&D), 시험생산, 소규모 양산을 위한 클린룸을 갖춘 파일럿 플랜트를 건설하고 있다.
TBM은 양산 안정성과 품질 보증제 등을 정비해 2025년부터 본격 공급을 시작할 예정이다.
생산능력은 당초 수천톤을 예상했으나 수요 동향을 평가한 다음 2027-2028년경 본격적인 양산체제 확립을 목표로 조정하고 있는 것으로 파악된다.
반도체산업이 미세화를 통한 무어의 법칙 한계를 돌파하기 위해 여러개의 반도체를 수평·수직으로 연결하는 첨단 패키징 기술이 주목받는 가운데 덴카는 첨단 패키징 분야에서도 프로세스 간소화 등에 기여하는 TBM 수요를 기대하고 시장 니즈를 파악한 후 타깃 영역을 좁혀 적합한 소재 개발을 추진할 방침이다. (윤)