국내 산업 전시 분야에서 세미콘코리아가 지니는 위상은 상당히 높다. 대한민국의 핵심 기간산업인 반도체 분야를 타깃으로 한 이 전시회는 엔드유저와 직접적으로 교류할 수 있어 반도체 산업 분야에서 영향력 있는 장비 업체들의 참여가 두드러지는 전시회이기도 하다. 이에 따라 반도체 업계의 주요 트렌드는 물론 반도체 장비를 구성하는 핵심 요소인 로봇기술도 함께 살펴볼 수 있다. 

삼익THK 전시부스 전경(사진. 로봇기술)

세미콘코리아 2022 성료
지난 2월 9일(수)부터 11일(금)까지 코엑스에서 ‘세미콘코리아 2022(SEMICON KOREA 2022)’가 개최됐다. 1987년 189개 부스로 시작한 세미콘코리아는 매해 지속적으로 성장해 올해는 약 2,000여 개에 달하는 부스 규모를 달성했다.
이날 전시회에는 최근 반도체 업계의 주요 트렌드 중 하나인 미세화 공정에 대응하기 위한 다양한 기술들이 전시됐다. 

에스비비테크의 로봇 감속기(사진. 로봇기술)

반도체나 디스플레이와 같이 여러 공정을 거치는 산업 분야의 경우 한 사이클에 더 많은 제품을 생산해내는 것이 중요하다. 이를 위해 반도체 웨이퍼나 디스플레이가 더욱 대형화되면서 로봇 기업들은 더 넓어진 원자재를 안정적으로 이송할 수 있는 트랜스퍼 로봇을 개발했다. 

웨이퍼 한 장으로 생산할 수 있는 칩의 수를 살펴보면, 12인치(300㎜) 웨이퍼는 8인치(200㎜) 웨이퍼 대비 약 2.25배 많은 반도체를 생산할 수 있다. 그러나 10.5세대로의 공정 전환이 이뤄지고 있는 디스플레이 분야와 달리 웨이퍼 공정 기술 분야는 장비 효율 및 수율 문제로 현시점에서 15인치(450㎜) 웨이퍼로의 전환이 쉽지 않은 상황이다. 스카이레이크인베스트먼트 진대제 회장은 지난해 열린 ‘반도체 산업이 흔들린다 : 반도체 산업 패러다임과 미래 세미나’에서 “2010년경에 웨이퍼 시장이 15인치 설비로 대체됐어야 했으나 기술적인 어려움으로 그러지 못해 12인치에 머무르고 있는 상황”이라고 평가하기도 했다. 

하이윈코퍼레이션이 선보인 DD모터(사진. 로봇기술)

반도체 웨이퍼 크기가 공정 기술 문제로 한계에 봉착하면서 반도체 제조사들은 동일한 웨이퍼 사이즈에서 더 많은 반도체를 생산하는 기술에 더욱 집중했다. 같은 성능의 반도체를 더 작게 만들 수 있다면 동일한 사이즈의 웨이퍼로도 더 많은 양의 반도체를 생산할 수 있기 때문이다. 이처럼 웨이퍼 공정 기술 패러다임이 나노공정, 소위 미세화 공정 기술로 옮겨지면서 장비 업체들은 더욱 완벽하게 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇을 필요로 하게 됐다. 

차세대 WTR을 소개한 가와사키로보틱스(사진. 로봇기술)

극한 추구하는 미세화
삼성전자는 지난해 11월 개최한 세이프포럼 2021에 3㎚ 최첨단 반도체 파운드리 설계 지원 인프라를 대폭 강화함으로써 국내 팹리스 또한 3㎚ 파운드리 생태계에 빠르게 합류할 수 있도록 지원한다는 계획을 발표했다. 미세화 기술이 5㎚를 넘어 3㎚까지 접어들면서 WTR(Wafer Transfer Robot)은 더욱 정밀해져야 했다. 국내 반도체 및 FPD 로봇 시스템 제조사 라온테크의 김원경 대표이사는 “극한의 미세화 공정에서 WTR은 이전보다 더 정확하게 정해진 위치로 웨이퍼를 이송해야만 한다. 과거에는 로봇이 프로세스 모듈을 통해 포켓에 웨이퍼를 위치시킬 때 약간의 틀어짐이 발생해 이를 보정하더라도 유니포미티(Uniformity)에 큰 차이가 없었다. 반면 미세화 공정에서는 웨이퍼가 정확한 위치에서 벗어나게 될 경우 유니포미티가 달라지기 때문에 웨이퍼를 정확하게 위치시키는 것과 동시에 위치를 정확하게 보정해주는 것이 중요해졌다.”라고 설명했다. 

피아이코리아의 헥사포드 로봇(사진. 로봇기술)

확장되는 챔버에 대응하라
미세화와 더불어 반도체 로봇 제조사들이 주목해야 하는 부분은 반도체 장비 챔버 숫자의 확대이다. 반도체 공정이 3D 적층 방식을 채택하면서 공정 사이클 타임이 대폭 증가함에 따라 하나의 시스템으로 여러 공정을 수행할 수 있는 챔버를 다수 채용하는 것이 보다 중요해졌다. 이에 따라 장비 업체들의 입장에서는 몇 개의 공정 챔버를 채용할 것인지, 이용 범위는 어떻게 설정할 것인지 등이 중요한 화두로 떠올랐다. 업계에서는 현재 4~6개로 운용되는 챔버가 향후 챔버의 수가 10~12개까지 확대될 것으로 전망하고 있으며, 이를 위해서는 좁은 설비 안에서 다양한 챔버에 웨이퍼를 이동시킬 수 있는 로봇의 역할이 더욱 중요해졌다. 

COMPANY REVIEW - 삼익THK
 

삼익THK는 전통적으로 LM가이드와 볼 스크루 등 로봇 부품 분야에서 높은 인지도를 지닌 기업으로 인식돼 왔다. 최근에는 유니버설로봇과의 협력으로 협동로봇 시장 공략에 박차를 가하고 있는 삼익THK지만, 사실 이 회사는 오래 전부터 자체적으로 산업용 로봇에서부터 반도체/디스플레이 로봇 및 장비를 제조하며 자체 시스템 기술을 쌓아온 기업이기도 하다. 2007년부터 6.5세대 GTR(Glass Transfer Robot)을 공급했던 이 회사는 최근 10.5세대 GTR까지 납품하는 데 성공하면서 기술력을 검증받았고, 국내 기업과의 공동 개발을 통해 반도체 분야에도 OEM 양산에 돌입하는 등의 레퍼런스를 보유하고 있다. 
이번 세미콘코리아 2022에서 삼익THK는 주력 사업 부문 중 하나인 로봇 부품과 최근 신산업인 협동로봇 시스템에 더해 반도체 장비 데모를 직접 꾸려 시연했다. 삼익THK는 풉(Foup, 웨이퍼를 담는 통)을 제외한 모든 핵심 구성 요소를 자체 제작해 눈길을 모았다. 해당 데모는 챔버에서 웨이퍼 세정이 끝난 뒤 웨이퍼를 풉에 삽입하는 픽 앤 플레이스 작업을 구현한 것이다. 웨이퍼를 옮기는 WTR과 웨이퍼 풉의 방향을 전환시켜주는 FTR(Foup Transfer Robot), 직선 운동을 담당하는 리니어 모터까지 모두 삼익THK가 제작했다. 

(왼쪽부터)삼익THK가 구성한 반도체 제조 장비 실물과 3D 이미지(사진. 로봇기술)

삼익THK의 장비 및 시스템 제조 사업은 MC사업본부에서 담당한다. NDA 계약 비중이 높아 잘 알려지지 않았지만 MC사업본부 자체로도 지난 2021년에 1,200억 원 규모의 매출을 달성할 만큼 좋은 성과를 얻고 있다. 삼익THK MC사업본부 김철환 차장은 “자동화 시스템 제작에 요구되는 부품을 자체적으로 공수할 수 있다는 점은 삼익THK MC사업본부의 장비 제조 사업에 높은 시너지 효과를 부여한다”라고 설명했다. 
한편 삼익THK는 이날 전시회에서 선보인 다양한 데모 장비에 대한 정보와 동영상 등을 SNS 채널에 공개하면서 관람객들의 접근성을 높였다. 삼익THK 마케팅팀의 김병훈 주임은 “삼익THK 공식 카카오톡 채널에는 실시간 기술 상담과 기술 관련 자료, 고객이 선정한 제품의 견적 조회 등 다양한 서비스를 제공하고 있다. 특히 주요 산업 분야에 대한 업황 정보와 업계의 트렌드를 살펴볼 수 있도록 매주 산업 관련 뉴스나 리포트를 제공하고 있으며, 전시회 데모와 관련된 동영상도 공개하고 있다.”라고 전했다. 

COMPANY REVIEW - 인아코포 
 

인아그룹은 계열사의 다양한 솔루션을 함께 선보였다.(사진. 로봇기술)

인아코포는 일본 JEL의 대기용 WTR을 이날 전시회에서 선보였다. JEL의 WTR은 일본 로봇 특유의 정교함을 기반으로 이미 중국이나 대만 등 글로벌 시장에서 많은 납품사례를 달성한 제품이다. 

인아코포가 선보인 JEL의 WTR(사진. 로봇기술)

야스카와전기나 가와사키로보틱스의 로봇이 높은 점유율을 차지하고 있는 국내 시장의 경우, 일부 신규 개발 프로젝트를 중심으로 JEL을 적용해 양산에 도입하는 기업들이 있는 상황으로, 인아코포 김의성 과장은 “챔버가 증가하고 로봇에 요구되는 동작이 더욱 복잡하고 다양해짐에 따라 여기에 대응할 수 있는 로봇을 공급하는 것이 중요해졌다”라며 “JEL 로봇의 경우 타 로봇제조사에서 제대로 대응하지 못한 프로젝트에 투입돼 수주로 이어지는 등 좋은 성과를 얻은 바 있다. 특히 JEL은 핸들링해야 하는 카세트의 수가 증가하거나 티칭 포인트가 많아지는 등 난이도 높은 작업에서 좋은 성능을 보여준다.”라고 전했다.

COMPANY REVIEW - 라온테크

라온테크 김원경 대표이사(사진. 로봇기술)

라온테크는 프로세스 모듈에서 웨이퍼를 정위치시키고 고온 진공 환경에서도 안정적으로 운영할 수 있는 로봇을 개발, 공급하는 기업이다. 이날 전시회에서 라온테크는 웨이퍼를 한 장씩 교체할 수 있는 싱글 타입의 진공용 WTR인 ‘Vactra-2.0SP™’와 두 장의 웨이퍼를 동시에 핸들링할 수 있는 ‘Vactra-Q™’을 전시했다. 
반도체 분야는 시장 진입 장벽이 매우 높은 산업 중 하나로, 그중 반도체 공정 장비 한 가운데에 탑재되는 WTR을 제조하는 로봇기업이라면 고객사로부터 신뢰성을 얻는 것이 특히 중요하다. 로봇에 일부 제약이나 고장이 발생할 경우 이를 해결하는 데 소요되는 시간과 비용 부담이 높아지기 때문에 이는 장비회사뿐만 아니라 칩 메이커들도 예민하게 반응하는 요소이다. 이 같은 이유로 반도체 분야의 로봇기업들은 고객사와 긴밀히 소통하고, 실제 공정에 투입되는 장비에 대한 프로세스 이해도를 높이는 것이 중요하다. 라온테크 김원경 대표이사는 “당사 또한 국내 칩 메이커들과의 활발한 커뮤니케이션을 통해 필요한 피드백을 수용하고, 공정 프로세스의 트렌드에 발맞춤으로써 시장의 니즈에 대응하고 있다”라며 “고객사로부터 높은 평가를 얻고 있으며, 현재는 반도체 프로세스 통합의 일환으로 해외에 수출도 진행되는 상황이다. 향후에는 국산 기술로 개발한 반도체 로봇을 미국이나 중국 시장에 널리 알리고, 직접 수출까지 추진할 계획”이라고 전했다. 

(왼쪽부터) Vactra-Q™와 Vactra-2.0SP™(사진. 로봇기술)

한편 앞으로의 개발 계획에 대해 김원경 대표이사는 “반도체 프로세스에서 로봇 시스템을 다이렉트 타입으로 구동시키면 불필요한 장비 투입을 제한할 수 있으며, 이로 인해 정밀도를 높이이고 오류를 최소화할 수 있다. 현재 당사는 이와 관련된 R&D를 지속적으로 수행하고 있으며, 멀티 챔버 도입의 방향성에 대해서도 고민을 하고 있다.”라며 “또한 바이오 분야나 플라즈마 산업에 적용할 수 있는 비전 검사 장비 등에 대한 기술 개발도 진행하고 있는 상황”이라고 밝혔다. 

COMPANY REVIEW - 산요전기코리아
 

산요전기코리아 서세웅 주임(사진. 로봇기술)

산요전기는 1950년대에 일본에서 최초로 서보모터를 상용화한 기업으로 유명하다. 스테핑모터, DC서보모터에서부터 DD모터, 스핀모터 등 특수한 모터까지 전반적인 모터 라인업과 제어기를 보유하고 있다. 
매해 세미콘코리아 2022를 찾는 산요전기코리아이지만, 올해에는 특히 스핀모터를 기반으로 한 반도체 디벨로퍼 장비 데모를 처음으로 공개해 이목을 모았다. 여기서 특히 주목해야 할 부분은 스핀모터로, 반도체 공정에서 약액을 균일하게 도포하기 위해 웨이퍼를 회전시켜주는 역할을 한다. 해당 스핀모터는 균일하면서도 빠른 속도로 구동해야 되는 것이 관건인데 산요전기는 커스터마이징을 통해 고객사가 요구하는 기준을 충족시켰다. 산요전기코리아 서세웅 주임은 “고속으로 회전하면서 웨이퍼가 튕겨나가지 않도록 진공으로 고정시켜주는 이 스핀모터의 역할을 데모로 구성해 시연했다”라며 “고객사의 니즈를 충족시킨 해당 제품은 현재 양산이 결정된 제품”이라며 국내 반도체 시장에서 유의미한 성과가 있었음을 시사했다. 

약액을 균일하게 도포하기 위해 웨이퍼를 회전시키는 스핀모터(사진. 로봇기술)

산요전기에 있어 이번 레퍼런스는 고무적이다. 일본계 경쟁 브랜드들이 높은 시장점유율을 보유하고 있는 상황에서, 상대적으로 진입 장벽이 높은 반도체 시장을 겨냥해 거둔 성과이기 때문이다. 
서세웅 주임은 “산요전기는 성능 측면에서 메리트를 지닌 제품 라인업을 확보하고 있는 브랜드로, 특수한 용도나 높은 신뢰성이 요구되는 애플리케이션을 중심으로 브랜드 인지도를 높여나가는 상황”이라고 전하는 한편 “그간 특주형 모터를 중심으로 성과가 나타났다면 현재는 산요전기의 브랜드 파워가 강화되면서 양산 제품에 대한 수요도 증가하고 있는 상황”이라고 전했다. 

COMPANY REVIEW - 노드슨코리아
 

노드슨EFD는 로봇을 포함해 디스펜싱 전반에 대한 솔루션을 공급한다. 

미국 오하이오주에 본사를 둔 노드슨은 1935년에 설립된 산업용 접작제, 실런트 및 코팅용 디스펜싱 장비 제조 기업이다. 
이번 세미콘코리아 2022에서는 노드슨EFD의 디스펜싱 솔루션이 중점적으로 소개됐다. 노드슨EFD는 노드슨 산하의 세계적인 정밀 액체 디스펜싱 시스템 제조사로서 용기, 공압 디스펜서, 공압 스프레이, 체적밸브, 비접촉식 제팅 밸브 등의 관련 구성요소에서부터 실제 디스펜싱 시스템 운용을 위한 데스크톱로봇까지 전반적인 솔루션을 공급하고 있다. 
노드슨코리아 성석현 이사는 “애플리케이션에 사양에 따라 고급형과 보급형 데스크톱로봇 라인업을 보유하고 있으며, 이 밖에 비전과 PC 전용 프로그램, 티칭펜던트 등 디스펜싱 로봇 시스템을 위한 전반적인 라인업을 구비하고 있다”라고 설명했다.  

PICO Pulse 비접촉식 제트 밸브 시스템(사진. 로봇기술)

이날 전시회에서 노드슨코리아가 중점적으로 어필한 제품은 피에조 방식의 비접촉식 제팅 밸브이다. 이날 데모로 선보인 PICO Pulse 비접촉식 제트 밸브 시스템은 난류가 더 적은 매끄럽고 고르지 않은 표면 위로 더욱 빠르고 정확하게 유체를 도포함으로써 도포 안정성과 배치 및 공정 제어 측면에서 강점을 지닌다. 
한편 성석현 이사는 “디스플레이이나 배터리, 카메라 모듈 등의 공정 라인이나 자동차 코팅 등 정량 도포가 필요한 여러 산업 분야에서 레퍼런스를 확보하고 있으며, 최근에는 생활과학 및 제약, 바이오 분야 등에도 제품을 공급하고 있다”라고 전했다. 

COMPANY REVIEW - 에스메카 
 

에스메카가 선보인 소형 리니어 액추에이터 라인업(사진. 로봇기술)
 

직교로봇 전문 기업 에스메카가 이번 세미콘코리아 2022 현장에서 소형 리니어 액추에이터 3종(50/70/90각)을 신제품으로 선보였다. 2007년에 설립된 이래 직교로봇 분야에서 활약해 온 이 회사는 지난 2018년 에스메카로 사명을 변경하고 자체 브랜드의 제품을 출시했다. 
에스메카가 이번에 선보인 리니어 액추에이터는 소형 직교로봇에 적합한 제품으로, 높이가 낮은 것이 특징이다. “OEM 형식의 비즈니스를 탈피하고 고객들에게 보다 신속하게 대응하기 위해 자체 브랜드의 제품을 개발했다”라고 전한 에스메카 김영호 수석부장은 “국내에 여러 리니어 액추에이터 전문 기업들이 있지만 그중 소형 모델을 제조하는 브랜드는 손에 꼽힌다. 이에 에스메카가 경쟁력을 지닐 수 있는 소형 모델을 이번에 새롭게 출시했다.”라고 신제품 개발 배경을 밝혔다. 

클린 타입 소형 리니어 액추에이터(사진. 로봇기술)

에스메카는 기존에 직교로봇 분야에서 구축해온 영업 인프라를 기반으로 고객들과 적극적인 소통을 전개하고 있다 특히 고객사의 니즈를 직접적으로 파악할 수 있는 소통 채널을 확보하고 있다는 점은 에스메카의 중요한 무기 중 하나이다. 
한편 김영호 수석부장은 “직교로봇이 특히 많이 사용되는 디스플레이 분야에서 에스메카의 브랜드 파워를 강화하기 위해 노력할 것”이라며 “향후에는 반도체 장비 등 설비 산업 분야로 사업을 확장함으로써 고부가가치 시장에 진입할 것”이라고 계획을 전했다.