반도체 및 LED 양산에 필수적인 대면적 실리콘과 기판을 펨토초(1000조분의 1)로 초정밀하게 가공할 수 있는 기술과 장비가 개발됐다.
한국표준과학연구원(KRISS·원장 정광화) 전략기술연구본부 차세대계측기개발센터 정세채 박사팀은 반도체 및 LED 양산에 필수 재료로 활용하는 대면적 초박형 실리콘 및 사파이어 기판의 절단, 미세 가공, 재료 공정 기술 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.
이 기술은 초당 수십 ㎜의 높은 공정 속도와 정밀도를 동시에 겸비해 기존의 다이아몬드 톱을 활용할 경우 양산 적용이 불가능했던 박형 기판 공정도 가능하다. 특히 이 기술은 나노초 레이저와 펨토초 레이저를 동시에 활용해 박형기판을 파내 육면체로 잘라내는 다이싱 공정속도를 기존보다 12배 이상 빠르다.
연구진은 이 기술을 바탕으로 수십 마이크로미터 두께의 12인치급 실리콘 메모리 반도체 기판의 다이싱 공정 장비 개발에도 성공했다.
연구진은 향후 펨토초 레이저 광 조절기술을 접목한 새로운 초미세 재료가공 및 공정기술을 개발할 계획이다.
현재 표준연은 펨토초 레이저 관련 원천기술 개발을 위해 연세대, 서울대, KAIST, 포항공대, 광주과기원 등 관련 학계와 공동연구를 진행 중이다.
이 기술과 관련해 표준연은 10여 건의 특허를 등록하고 지난 1월 한빛나노바이오테크에 기술이전 했다.
그동안 세계 각국의 반도체, LED, 고가형 전자회로기판(PCB) 소자개발 산업체에서는 동일 공간에 많은 기능과 용량을 추가하기 위해 소자의 두께를 줄이기 위한 연구를 경쟁적으로 진행하고 있다. 특히 메모리 및 제어소자에 초미세기계가공(MEMS) 및 검출장치, 검출수단 등을 하나의 칩에 구현하기 위한 연구가 한창이다.
정세채 박사는 “초미세 공정을 위한 장비 및 기술은 선진국이 독점 공급하고 있는 상황”이라며 “이 기술은 반도체의 융합형 단일 칩 개발 및 양산공정을 위한 필수 원천기술 개발이기 때문에 향후 세계 시장을 선도하는 밑거름을 다진 셈”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@