[IT비즈뉴스 최태우 기자] 4차 산업을 견인하는 핵심요소로 반도체가 주목받는 가운데 미국·일본 등 해외 선도기업이 시장을 주도하고, 수입에 의존해온 정밀도 핵심소재인 ‘화학적기계연마제(CMP)’ 관련 국내 특허출원이 꾸준히 증가하고 있다.

반도체 소자는 다수의 얇은 막이 적층돼 있다. 정밀도를 높이기 위해서는 막이 형성될 때마다 연마제와 패드를 이용해 평탄화하는 공정이 필요하다. 이를 CMP 공정이라 하며 여기에 사용되는 연마제가 CMP 슬러리이다.

CMP 슬러리는 기계적 연마 역할을 하는 연마입자와 화학적 연마 역할과 각종 기능을 가진 화학첨가제가 혼합된 용액이다. 연마입자는 실리카, 세리아 등의 금속산화물 세라믹 소재가 주로 사용되고 화학첨가제의 종류와 조합은 매우 다양하다.

28일 특허청에 따르면, CMP 슬러리 관련 특허출원은 2009년 87건에서 2018년 131건으로 연평균 4.7% 증가했다.

이 중 내국인의 출원 증가율은 6.1%로 외국인의 출원 증가율(3.6%)을 상회했다. 내국인의 출원 점유율은 2009년 39.1%에서 2018년에는 44.3%로 5.2% 증가했다.

국내 시장 점유율이 높은 글로벌 선도기업이 특허분쟁 등의 사유로 특허출원에 주춤한 사이 국내기업이 CMP 슬러리 국산화 비중 확대를 위한 노력의 결과로 보인다.

최근 10년간(2009년~2018년) CMP 슬러리 분야 다출원인 중 1위는 케이씨텍(건수/점유율: 164건/16.3%)이 차지했다. 글로벌 기업인 후지미(124건/12.4%), 히타치(85건/8.5%), 캐보트(83건/8.3%)가 뒤를 이었다. 

이 외에 삼성(70건/7.0%), 솔브레인(53건/5.3%), LG(25건/2.5%)가 10위권 안에 포함됐다. 특히 국내 중견기업인 케이씨텍과 솔브레인이 활발한 특허출원으로 CMP 슬러리 분야에서 내국인 특허출원 증가를 견인하고 있었다.

세부 기술별로 보면, 실리콘 절연막 슬러리 관련 출원(36.4%/365건)이 가장 많았다. 구리·텅스텐 등 금속막 슬러리 관련 출원(28.9%/290건)과 연마입자 관련 출원(20.1%, 202건), 유기막·상변화막 등 특수막 슬러리 관련 출원(7.5%/75건) 순으로 집계됐다.

출원인 유형별로 보면 외국기업이 61.2%(614건), 국내기업이 37.5%(377건)로 국내외 기업이 특허출원을 주도하고 있었다. 기타 국내대학은 1.0%(10건), 국내연구소는 0.2%(2건), 외국대학은 0.1%(1건)로 저조했다.

특허청 유기화학심사과 유밀 심사관은 “우리기업의 적극적인 특허출원으로 CMP 슬러리 국산화 확대가 기대된다”라며 “반도체 미세화·고집적화가 빠르게 진행되고 있다. 이러한 요구에 부합한 CMP 슬러리에 대한 기술개발도 지속 이어질 것으로 본다”고 말했다.