1000조 분의 1초 초미세 공정기술 나왔다

표준硏 펨토초레이저 활용 개발… 기존속도보다 12배 빨라 반도체 산업 등 경쟁력 향상 기대

▲ 표준연이 최근 자체 개발한 12인치급 실리콘 메모리 반도체 기판의 다이싱 공정장비 모습.

외부자극에 가장 빠른 반응을 보이는 인체 부위는 ‘귀`로, 반응시간이 0.1 밀리초(1000분의 1초)에 이른다.

레이저는 이보다 더 빠른 반응시간을 갖는 물체의 측정 및 계측을 가능케 하며, 이는 곧 최근의 초미세 가공기술 및 장비개발에 적극 활용되고 있다.

한국표준과학연구원(원장 정광화)은 최근 전략기술연구부 차세대계측기개발센터 정세채 박사팀을 중심으로 대면적 초박형 실리콘 및 사파이어 기판의 절단 및 미세 가공에 적용하는 초미세 공정기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

이번 기술은 나노초(10억분의 1초) 및 펨토초(100조분의 1초) 레이저를 동시에 활용함으로써, 기존 다이싱 공정 속도보다 12배 이상 빠른, 즉 초당 수십 밀리미터의 높은 공정속도를 구현한다.

다이싱은 박형기판을 파내 육면체로 잘라내는 공정을 말한다. 또 정밀도 향상도 동시에 기할 수 있어, 기존의 다이아몬드 톱을 활용할 경우 대량 생산이 불가능했던 박형기판 공정상의 한계도 극복했다.

이미 지난 2006년 원천기술을 개발하는 과정부터 우수한 기능을 인정받아 광학분야 최고 저널인 옵틱스 익스프레스에 발표된 바 있고, 그동안 10건의 관련 기술 특허를 획득했다.

▲ 다이싱과 고분자성형 과정을 거친 실리콘 기판을 32배 확대한 모습.

최근에는 산업체 적용 및 대량생산이 가능한 수십 마이크로미터 두께의 12인치급 실리콘 메모리 반도체 기판의 다이싱 공정장비 개발에도 성공했다.

(주)한빛나노바이오테크가 관련 기술을 이전받고, 현재 본격적인 양산을 준비 중이다.
표준연은 향후 펨토초 레이저 광 조절기술을 접목한 새로운 초미세 재료가공 및 공정기술을 개발할 계획이다.

정광화 원장은 “1990년대 말부터 펨토초 레이저를 기반으로 한 초미세 공정의 장점을 파악하고, 관련 연구개발 활동을 진행했다”며 “반도체와 소형전기기계, 융합형 단일칩 개발 및 대량생산 공정 등을 직접 개발, 생산, 상용화할 수 있는 점에서 세계 기술을 선도하는 성과로 평가된다”고 말했다.

정세채 박사는 “초미세 공정 장비 및 기술은 선진국이 독점 공급하고 있는 상황으로, 국내적으로는 최근 급증하는 시장수요 충족과 재료비 부담 감소를 위한 새로운 대량생산 공정기술의 개발이 절실했다”며 “이번 기술이 바탕이 된 다양한 공정장비 개발은 국내 관련 소자산업체의 기술경쟁력 향상에 기여할 것”이라고 말했다. /이희택 기자 [e-mail]