400nm급 초미세 레이저 반도체 가공 장비 국산화 성공

한국기계연구원 이재종-임형종 연구팀 차세대 리소그래피 장비 개발

[아시아경제 김봉수 기자] 국내 연구진이 400nm(나노미터급) 크기의 초미세 가공이 가능한 레이저 반도체 가공 장비의 국산화에 성공했다.

한국기계연구원은 이재종 나노공정장비연구실 연구위원과 임형준 책임연구원이 국내 최초로 400㎚(나노미터)급 레이저 직접 리소그래피 장비를 개발했다고 12일 밝혔다. 400㎚ 수준의 미세한 초점을 초당 40㎜ 속도로 이동하며 위에 코팅된 레지스트를 가공할 수 있는 레이저 리소그래피 장비다. 가판 위의 레지스트에 레이저 빔의 초점을 맞추면, 레지스트가 빛에 의해 반응해 경화되면서 매우 작은 형상을 만들어낼 수 있는 기술이다.

연구팀은 다양한 레이저 중 파장이 405㎚ 인 청자색 레이저 다이오드를 이용해 400㎚ 크기의 아주 미세한 초점을 만들고 이를 이용해 기판을 가공하는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 장비를 이용하면 레이저 초점이 크기 200㎜의 기판 위를 초당 40㎜ 속도로 이동하면서 마치 도화지 위에 가느라단 펜으로 그림을 그리듯이 가공할 수 있다. 이에 더해 작은 초점으로 넓은 면적에 적용하면서 길어지는 공정시간을 단축하기 위해 공정의 선폭을 최대 50배까지 키울 수 있는 기술을 고안하고 특허도 출원했다.

나노 수준의 리소그라피 기술은 차세대 반도체 리소그래피 기술 중 하나로 각광받고 있다. 현재 상용화 된 리소그래피 기술은 독일, 네덜란드 등이 주도하고 있다. 국내에서는 평면과 비평면의 기판 위에 400㎚ 수준의 정교한 패턴을 구현한 것은 이번이 처음이다. 이번에 개발된 기술을 적용하면 기존 리소그래피 기술로 구현하는데 한계가 있는 3차원 나노-마이크로 복합구조체를 구현할 수 있을 뿐 아니라 임의의 형상 표면에도 나노구조체를 구현할 수 있다. 앞으로 바이오센서, 의료용 소자, 마이크로 광학 소자 및 미세 유체 채널 제작에 활용될 수 있다. 고가의 외산 장비를 대체하는 효과도 거둘 수 있다.

임 책임연구원은 “레이저 직접 리소그래피는 기계, 광학, 재료, 전자공학 등 다양한 분야가 융합되는 대표 기술”이라며 “생산 공정의 경제성을 획기적으로 개선할 수 있어 향후 세계 시장의 주도권을 확보할 것으로 기대된다”고 말했다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr