기계연, 선폭 400㎚급 레이저 직접 리소그래피 장비 개발

반도체·바이오센서·의료 소자 등 제조장비 국산화로 외산 기술 대체 청신호

국산화에 성공한 400㎚(나노미터)급 레이저 직접 리소그래피 장비./사진제공=한국기계연구원

한국기계연구원 나노공정장비연구실 이재종 연구위원과 임형준 책임연구원 연구팀은 반도체의 생산성을 획기적으로 개선할 수 있는 400㎚(나노미터)급 레이저 직접 리소그래피 장비를 국산화했다고 12일 밝혔다.

연구팀에 따르면 레이저 리소그래피는 기판 위 레지스트에 레이저 빔의 초점을 맞추면 레지스트가 빛에 의해 반응해 경화되면서 매우 작은 형상을 만들어내는 기술이다.

연구팀은 다양한 레이저 중 파장이 405㎚ 인 청자색 레이저 다이오드를 이용, 400㎚ 크기의 아주 미세한 초점을 만들고 이를 이용해 기판을 가공하는 데 성공했다.

이 장비를 이용하면 레이저 초점이 크기 200㎜의 기판 위를 초당 40㎜ 속도로 이동하면서 마치 도화지 위에 가느라단 펜으로 그림을 그리듯이 가공할 수 있다.

400㎚급 레이저 직접 리소그래피 장비로 제작한 웨이퍼. 왼쪽은 미세 유체 패턴(Fluidic Channel pattern), 오른쪽은 전극 패턴(Electrode pattern). /사진제공=한국기계연구원

여기에 더해 작은 초점으로 넓은 면적에 적용하면서 길어지는 공정시간을 단축하기 위해 공정의 선폭을 최대 50배까지 키울 수 있는 기술도 고안하고, 특허 출원했다.

이번에 개발된 기술을 적용하면 기존 리소그래피 기술로 구현하는데 한계가 있던 3차원 나노-마이크로 복합구조체 뿐만 아니라 임의의 형상 표면에도 나노구조체를 구현할 수 있다.

임형준 책임연구원은 "나노 수준의 리소그라피 기술은 차세대 반도체 리소그래피 기술 중 하나로 각광 받으며 현재 독일, 네덜란드 등이 상용화를 주도하고 있는데 국내에서는 평면과 비평면의 기판 위에 400㎚ 수준의 정교한 패턴을 구현한 것은 이번이 처음"이라며 "이 기술은향후 바이오센서, 의료용 소자, 마이크로 광학 소자 및 미세 유체 채널제작에 활용할 수 있는 것은 물론 고가의 외산 장비를 대체하는 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

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대전=허재구 기자 hery124@hanmail.net