특허로 기술자립 잰걸음.. 반도체 소재강국 타이틀 고삐 죈다

핵심기술인 CMP 슬러리 특허
해외기업 주춤한새 바짝 추격
10년간 출원 증가율 6.1% 달해
케이씨텍, 전체 16% 혁신 주도

<지난 10년간(2009∼2018년) CMP 슬러리 관련 국적별 특허출원 현황>

4차 산업혁명 시대에서 반도체 수요 증가에 따른 소재 기술의 중요성이 더욱 커짐에 따라 미국, 일본 등 글로벌 선도기업을 추격하기 위한 국내 반도체 소재 기업의 기술개발 노력이 점점 거세지고 있다. 특히 국내 중견기업을 중심으로 반도체 소재 기술을 대표하는 'CMP 슬러리(연마제)' 국산화를 위한 특허출원이 잇따르면서 기술 추격을 넘어 기술 자립을 향한 발걸음이 빨라지고 있다.

28일 특허청에 따르면 지난 10년간(2009∼2018년) 출원된 CMP 슬러리 관련 특허는 1004건에 달했다. 연도별로는 2009년 87건에서 2018년 131건으로 연평균 4.7%의 증가세를 기록하며 매년 꾸준히 출원이 이어졌다.

반도체 소자는 다수의 얇은 막을 쌓아 올려 제작하는데, 정밀도를 높이기 위해 막이 형성될 때마다 연마제와 패드를 이용해 거친 면을 평탄화하는 공정이 필요하다. 이를 CMP 공정이라고 하고, 이 때 사용하는 연마제를 CMP 슬러리라고 한다.

CMP 슬러리는 기계적 연마 역할을 하는 연마 입자, 화학적 연마 역할과 각종 기능을 가진 화학첨가제를 섞어 만든 용액이다. 현재 화학적 연마와 기계적 연마를 함께 하는 하이브리드 방식으로 CMP 공정이 이뤄져 있고, 반도체 웨이퍼를 CMP 패드에 압착시킨 후, 그 사이로 CMP 슬러리를 흘려 주면서 장비가 CMP 패드를 고속으로 회전하면서 평탄화가 진행된다.

지난 10년 CMP 슬러리 관련 내국인 출원 증가율은 6.1%로, 외국인 출원 증가율(3.6%)을 넘어섰고, 출원 점유율도 2009년 39.1%에서 2018년 44.3%로 5.2%p 늘었다.

이는 국내 시장 점유율이 높은 글로벌 선도기업들이 특허 분쟁 등을 이유로 특허출원에 소극적으로 나선 사이, 국내 기업들이 적극적인 기술개발 활동을 통해 CMP 슬러리 국산화에 성공했기 때문으로 풀이된다.

지난 10년간 다출원인을 보면 국내 반도체 소재 전문기업인 케이씨텍이 전체 출원의 16.3%를 차지해 이 분야의 기술혁신을 주도한 것으로 나타났다. 그 뒤를 글로벌 기업인 후지미(12.4%), 히타치(8.5%), 캐보트(8.3%), 삼성(7.0%), 롬앤하스(5.9%), 솔브레인(5.3%), 바스프(5.2%), LG(2.5%) 등이 이었다.

다출원 톱 10에 국내 기업 4개사가 이름을 올렸고, 특히 중견기업인 케이씨텍과 솔브레인이 활발한 특허출원 활동으로 CMP 슬러리 분야에서 내국인 특허출원 증가를 견인하고 있는 것은 눈여겨 볼 대목이다.

출원된 세부 기술로는 실리콘 절연막 슬러리 관련 특허가 36.4%(365건)로 가장 많은 비중을 차지한 가운데, 구리·텅스텐 등 금속막 슬러리 관련 특허(28.9%), 290건), 연마 입자 관련 특허(20.1%, 202건), 유기막 상변화막 등 특수막 슬러리 특허(7.5%, 75건) 등이 그 뒤를 이었다.

출원인은 외국기업이 전체의 61.2%를 차지해 CMP 슬러리 분야의 기술개발을 주도했으며, 국내 기업 출원 비중은 37.5%에 외국 기업을 바짝 뒤쫓고 있는 것으로 나타났다.

유밀 특허청 유기화학심사과 심사관은 "우리 기업의 적극적인 특허출원 노력으로 CMP 슬러리 관련 기술 국산화가 확대되고 있다"며 "앞으로 반도체 미세화·고집적화 추세에 따라 CMP 슬러리 기술개발 노력은 더욱 활기를 띌 것"이라고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr