[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 국산 장비를 이용해 반도체 산화막의 두께를 측정하는 국제기준을 마련하는데 성공했다. 연구진은 국내 반도체 소자업체에 최고 수준의 측정 신뢰성을 부여함으로써 외국 기업이 따라올 수 없는 초격차 기술을 더욱 확대할 것이라고 기대하고 있다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 소재융합측정연구소 표면분석팀이 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용해 1㎚(10억분의 1m) 이하 반도체 산화막의 절대 두께를 정밀하게 측정할 수 있음을 세계 최초로 확인했다고 30일 밝혔다. 국내 중소기업 케이맥(주)이 개발한 MEIS는 국제도량형위원회(BIPM) 물질량자문위원회(CCQM) 공동연구인 파일럿 연구에서 나노박막 두께측정의 새로운 기준으로 인정받았다. 엑스선반사측정기(XRR)에 의한 기준 두께 결정에 문제가 발생해, 세계 국가측정표준기관 전문가들의 협의를 통해 MEIS를 활용해 기준 두께를 결정한 것이다. 이 기술은 국제회의에서 하프늄산화막의 기준 두께를 결정하는 방법으로 채택되는 등 국제기준으로 활용되기 시작했다. KRISS 김경중 책임연구원은 "이번 성과의 핵심은 반도체 산화막의 초정밀 절대 두께를 측정할 수 있는 국산 첨단 측정 장비의 가능성을 확인한 것"이라고 설명했다. 반도체 집적회로 제조 공정에서는 기판 산화막을 얇고 균일한 두께로 제어하는 것이 매우 중요하다. 산화막은 표면을 보호함과 동시에 전자의 이동을 조절하는 등 반도체의 전자특성 및 회로설계의 핵심적 기능이다. 지금까지 반도체 공정에서는 투과전자현미경(TEM), 분광타원계측기(SE), XRR 등으로 산화막 두께를 측정했다. 문제는 이렇게 측정한 산화막의 두께가 실제 두께와 큰 차이를 보였다는 것이다. 연구진은 그동안 반도체 산화막 두께측정의 기준으로 활용되던 XPS의 경우 측정 기준으로 활용되기 어렵다는 것을 밝혀내고, MEIS를 그 대안으로 제시했다. 연구진은 두께측정에 대한 체계적인 비교 연구를 통해 MEIS의 경우 XPS와 다르게 두께 결정 기준이 변화되지 않는다는 사실을 실험을 통해 증명했다. 김경중 책임연구원은 "차세대 반도체 소자의 수율을 높여 국내 기업의 생산성 향상에도 도움이 되도록 최선을 다하겠다"고 말했다. 이번 연구결과는 측정과학 분야의 세계적 학술지인 '어플라이드 서페이스 사이언스(Applied Surface Science)'에 게재됐다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국표준과학연구원(KRISS)이 국내 중소기업 기술로 개발한 첨단 측정장비를 통해 반도체 측정 난제인 산화막 두께를 측정하는 데 성공했다. 중소기업 케이맥㈜의 측정장비로 해결한 이번 성과는 수입 의존도가 높은 반도체 장비 시장에서 국산 장비의 우수성을 알리고 보급을 활성화할 것으로 기대된다. KRISS 나노구조측정센터 김경중 책임연구원팀은 국산 장비인 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용, 나노미터(nm)급 산화막의 두께를 측정할 수 있는 상호보정법을 완성했다고 23일 밝혔다. 국가표준기술력향상사업을 통해 ISO 국제표준으로 제정될 예정이다. 김경중 책임연구원팀은 측정기술인 상호보정법을 2008년 처음 제시, 10년 이상의 연구 끝에 완벽한 산화막 절대두께 측정기술을 완성했다. 상호보정법은 2가지 방법을 사용해 측정결과의 정확도를 높이는 기술이다. 연구팀은 이번 기술에 국내 중소기업의 MEIS 장비를 활용했다. 재현성이 좋은 MEIS로 산화막 두께를 측정한 다음, 길이 단위의 소급성을 갖는 TEM의 측정 결과로 보정한 것이다. 이번 성과는 이미 검증된 측정결과와의 비교를 통해 그 우수성이 입증됐다. 국제도량형위원회(CIPM) 물질량자문위원회(CCQM)가 주관하는 세계 측정표준기관들의 공동연구에서 결정된 하프늄산화막(HfO2)의 두께와 연구팀이 측정한 두께를 비교한 결과, 1% 수준의 차이에서 정확하게 일치하는 것을 확인한 것이다. KRISS 김경중 책임연구원은 "일본의 수출규제 등으로 인한 경제 위기 상황에서 반도체 소재 개발을 위해 국가측정표준기관이 나선 좋은 사례"라며 "중소기업과의 협력으로 탄생한 이번 기술은 반도체 산업 현장에 활용되어 차세대 반도체 소자의 생산 수율을 크게 향상시킬 것"이라고 강조했다. 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업(CAP)의 지원을 받은 이번 연구결과는 측정과학분야의 세계적 학술지인 메트롤로지아에 온라인 게재됐다. 한편, 반도체 공정에서 집적회로를 만드는 데 사용하는 웨이퍼는 표면에 얇고 균일한 산화막을 형성하는 것이 매우 중요하다. 산화막은 웨이퍼 표면을 보호함과 동시에 전류의 흐름을 제어하는 역할을 하며, 산화막이 형성된 웨이퍼 위에 반도체 설계 회로가 그려진다. 따라서 산화막의 두께를 유지하고 정확히 측정하는 것은 반도체의 수율을 결정짓는 핵심 요인으로 꼽힌다. 실제 산화막 문제로 12인치 웨이퍼 한 장만 결함이 발생해도 약 수천만원대의 피해를 초래할 수 있다. 현재 현장에서는 1nm 내외의 산화막 두께를 4% 이하 불확도로 정확하게 측정해야만 반도체 품질 유지가 가능하다고 판단하고 있다. 지금까지 반도체 공정에서는 투과전자현미경(TEM), 분광타원계측기(SE), 엑스선반사측정기(XRR) 등으로 산화막 두께를 측정했다. 문제는 이렇게 측정한 산화막의 두께가 실제 두께와 큰 차이를 보였다는 것이다. 장비 사용이 어렵고 품질 확보에도 불확실성이 생겨 산화막 측정은 반도체 소자 제작에서 커다란 근심거리로 남아있었다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

기초과학연구원(IBS) 이영희 나노구조물리연구단장 연구팀은 주름진 산화물을 이용해 늘어나는 그래핀-탄소나노튜브 전자소자를 개발했다. 이번에 개발된 소자는 모든 구성 성분이 늘어나고 투명한 특성을 가지고 있다. 좌우로 잡아당겨도 깨지지 않고 늘어나는 전자소자가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이를 활용해 접을 수 있고 입을 수 있는 컴퓨터와 피부에 붙이는 센서 등의 개발이 앞당겨질 것으로 전망된다. 교육과학기술부는 기초과학연구원(IBS) 이영희 나노구조물리연구단장 연구팀과 미국 피츠버그대학교, 캘리포니아 대학교 협력연구팀이 주름진 산화막을 이용해 최대 20%까지 늘어나는 '그래핀-탄소나노튜브 소자'를 개발했다고 4일 밝혔다. 그래핀과 탄소나노튜브는 우수한 전자 이동 특성과 변형에 견디는 독특한 특성을 갖고 있어 그동안 연구자들은 휘어지는 전자소자에 대한 응용연구를 진행해왔다. 전도성 물질인 그래핀을 전극으로 이용하고 반도체인 탄소나노튜브를 전자 통로로 이용해도 이를 제어하는 절연막으로 사용되는 산화물이 쉽게 깨져 늘어나는 소자를 만드는데 어려움이 있었다. 그러나 이영희 단장 연구팀은 기존 산화막이 평평한 구조로 이루어져 쉽게 깨진다는 점을 발견, 이를 대체할 수 있는 주름진 산화막을 개발해 문제점을 극복했다. 이영희 교수팀은 구리기판 위에 산화막 물질인 알루미나를 증착시키고 메타크릴 수지 고분자를 코팅 한 뒤, 구리를 녹이는 용액을 이용해 구리기판을 제거했다. 이 과정 중에 알루미나층이 변형력 이완으로 주름진 모양을 가질 수 있게 됐다. 연구팀은 이 주름진 산화막을 그래핀-탄소나노튜브 반도체 소자에 전사해 절연막으로 사용한 결과, 산화막이 깨지지 않고 주름진 형상 때문에 주름이 펴지면서 최대 20%까지 늘릴 수 있었다. 이번에 제작된 산화막은 주름이 자연적으로 형성돼 여러 방향으로 늘려도 잘 견뎠다. 또 소자를 만드는 데 사용된 재료가 투명해 완성된 소자는 80%의 투과도를 가졌다. 이영희 교수는 "기존 실리콘소재와 실리콘 산화막은 불투명하고 깨지기 쉬워 미래의 투명하고 늘어나는 소자 및 디스플레이에 적용할 수가 없는 단점이 있었으나 주름진 산화막과 그래핀-탄소나노튜브로 이러한 실리콘 소자의 한계를 극복해 꿈의 신소재를 실제 전자소자로 응용할 수 있게 됐다"며 "휘어지는 것을 넘어, 늘일 수도 있는 투명한 소자 및 디스플레이, 접이형 컴퓨터, 의복형 컴퓨터, 피부에 붙이는 센서 등 무한한 활용 가능성을 열었다"고 말했다. jhpark@fnnews.com 박지현 기자

테스는 저온 화학기상증착에 의한 산화막 증착 방법에 대한 특허를 취득했다고 10일 공시했다. /seilee@fnnews.com 이세경기자

테스는 반도체 제조 장비 및 이를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각 방법에 대한 특허권을 취득했다고 10일 공시했다. 테스측은 "반도체식각장비와 관련된 것으로 이 특허기술을 장비 제조 및 개발에 활용해 기술경쟁력 및 원가경쟁력을 향상시킬 계획이다"고 전했다. /pio@fnnews.com 박인옥기자

아남반도체는 최근 ㈜동진쎄미켐과 공동으로 반도체 제조과정 중 박막평탄화(CMP) 공정에 사용되는 산화막 슬러리(연마제)를 국내 최초로 개발했다고 13일 발표했다． 지난 2년간 5억원의 개발비가 투입된 반도체 CMP 슬러리는 이미 미국 TI사와 일본 NEC, 도시바 등 반도체 생산제품에서 인증을 받았으며 현재 국내외에 특허 출원중이다． 산화막 슬러리는 고집적 반도체의 디바이스 설계와 제조과정의 하나인 CMP 작업에 필수적인 제품으로 반도체 소재 업체들의 올해 수요는 2.1억달러에 달할 것으로 예상되고 있다． / blue73@fnnews.com 윤경현

나노 구조체 고속 제작이 가능한 고전계 양극산화장치 한국전기연구원은 전지연구센터 하윤철 박사팀이 나노부품 소재 개발에 활용되는 나노구조체를 고속으로 제조할 수 있는 '고전계(高電界) 양극산화장치 기술'의 상용화 개발에 성공했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 이 기술을 연구장비 전문 벤처기업인 (주)테라리더에 이전해 1년여 동안 제품화 과정을 거쳤으며 해당 기업은 이 기술로 '기술혁신형 중소기업(INNO-BIZ)' 인증을 받았다. 양극산화 기술은 금속의 내식성·내구성·접착성 등을 강화시키기 위해 금속 표면을 산화시켜 피막을 입히는 방식으로, 지난 10여년간 나노기술 분야에도 다양하게 활용돼 왔다. 그러나 기존 방식으로 나노구조체는 수십 볼트(V)의 양극산화 전압에서 그 성장속도가 시간당 수 마이크로미터(㎛)로 느려 상업적 적용이 어려운 단점이 있었다. 연구팀은 전압과 극판의 온도와 전해액의 농도를 정교하게 제어해 100V 이상의 고전압에서 시간당 수십 마이크로미터의 나노구조체를 합성할 수 있는 자동화된 장치 기술을 개발했다. 새로 개발된 '고전계 양극산화장치'를 이용하면 기존 방법보다 10배 빠른 속도로 수백 볼트의 전압에서도 안정적인 나노구조체를 제작할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다. 허윤철 박사는 이와관련 "나노구조체의 간격을 수십 나노미터에서 수백 나노미터까지 조절할 수 있어 이차전지, 태양전지를 비롯한 에너지 분야, 나노선 배열구조가 필요한 전기전자 분야, 신경세포 성장이나 생체적합 표면 형성이 필요한 나노바이오 소자 등 다양한 연구개발에 활용할 수 있다"고 설명했다. 전기연구원은 기술이전과 상용화를 위한 추가 기술지원을 통해 착수기술료와 매출확대에 따른 추가 러닝로열티 수입을 기대할 수 있게 됐다. (주)테라리더는 올해 양산품 제작을 마치고 2012년 1·4분기부터 본격적인 제품 판매를 시작, 향후 5년간 약 75억원의 매출을 달성할 수 있을 것으로 예상하고 있다. pado@fnnews.com 허현아 기자

OB맥주가 지난해 국내 최초로 선보인 대용량 맥주 OB큐팩의 성공에 힘입어 ‘카스 큐팩’을 새롭게 출시했다. 새롭게 선보인 카스 큐팩은 기존의 OB 큐팩과 같은 1.6리터 대용량 플라스틱병 맥주로 0.3mm 두께의 특수재질을 사용해 산소의 침투와 탄산의 유출을 효과적으로 차단하는 PAB공법(Passive & Active Barrier Technology)에 의한 모노레이어 방식을 사용, 맛의 변질을 예방했다. 활성 신소재를 사용한 마개 스캐빈저는 개봉 후 병내에 투입되는 산소를 흡수해 맥주의 산화를 막아 신선한 맛과 품질을 보존하는게 특징. 이와 함께 OB맥주는 지난 5월 큐팩 생산라인을 대폭 증설해 최대생산량을 기존보다 약 2배 이상으로 높였다. 이는 예년보다 빨리 찾아온 여름 성수기를 대비, 최근 가정시장 맥주 판매의 약20%를 웃돌며 인기를 끌고 있는 대용량 플라스틱병 맥주의 시장경쟁에서 우위를 확보하기 위한 것. 카스큐팩을 출시한 카스 브랜드는 99년 이후 매년 두자릿수 판매성장율을 보이는 인기 맥주 브랜드로 젊은층의 브랜드 충성도가 높은 편. 이점에 미뤄 카스 큐팩의 성공 가능성 또한 높게 점쳐진다. 카스큐팩의 성공은 카스의 강력한 브랜드 파워 때문. 카스 큐팩은 전 소매장을 통해 다양한 프로모션을 실시, 브랜드 파워를 더욱 강력하게 극대화할 방침이다. OB는 올 여름 큐팩 성공의 분수령이 되도록 다양한 마케팅과 프로모션을 통해 큐팩 판매를 극대화 시킬 계획이다.

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구센터 서보라 박사팀이 그린수소 생산 장치의 내구성 평가기술을 개발했다. 이번에 개발한 내구성 평가기술은 태양광을 활용하는 그린수소 생산 장치의 정확한 상태진단 및 잔여 수명을 예측해 설비교체나 운영연장 여부 등을 판단할 수 있다. 이 기술은 해상풍력, 조력발전 등 다른 신재생에너지 기반 그린수소 생산 장치의 성능을 평가하는 데에도 적용이 가능할 것으로 기대된다. 서보라 박사는 24일 "태양광 출력 변동성을 현실에 가장 가깝게 반영해 그린수소 생산 장치의 내구성을 평가한 첫 번째 시도"라며, "이를 통해 그린수소 생산 시스템에 대한 효율적인 설비투자와 소재·부품 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 태양광 기반 그린수소 생산 장치의 성능저하 원인이 파악되더라도 이를 개선하기 위해서는 신뢰도가 높은 내구성 평가기술 확보가 필요하다. 하지만 지금까지는 단순히 전류를 순환하거나 일정하게 유지하는 방법으로 평가를 수행해 태양광 출력 변동성을 정밀하게 반영하지 못했다. 그뿐만 아니라 전력 변동 조건에서 우수한 내구성을 갖는 핵심 소재 개발을 위한 수전해 장치의 내구성 평가 기준도 없었다. 연구진이 개발한 기술의 핵심은 단계 지속시간을 1초까지 줄였다는 것. 단계 지속시간은 전압을 변화시키는 구간 사이에 전압을 일정하게 유지하는 단계에 할당하는 시간이다. 이 단계 지속시간이 짧을수록 고분해능으로 전력 변동을 모사할 수 있어 시뮬레이션 결과가 정밀해진다. 이는 현재까지 개발된 기술 중 가장 짧은 단계 지속시간을 적용한 것으로 실제 태양광 에너지의 출력 변동성을 가장 유사하게 시뮬레이션할 수 있다. 이 시뮬레이션 방법을 통해 순환전압전류법 등 기존 내구성 평가기술에서는 10초에서 3분까지 소요되던 단계 지속시간을 1초 단위로 획기적으로 단축해 태양광 출력 변동성을 실제와 유사하게 반영할 수 있게 됐다. 또한, 새롭게 개발한 내구성 평가기술을 바탕으로 수전해 장치의 소재 개발에 대한 핵심 지표를 제시했다. 전력 변동 조건에서의 촉매, 전해질막 등 소재의 성능저하 정도를 파악할 수 있는 표준화된 분석법과 촉매 용출량, 불소 배출량, 산화막 두께 등 성능저하 지표를 새롭게 제안했다. 이는 내구성 및 성능개선을 위한 그린수소 생산 장치의 소재 및 부품 개발 지침으로 활용될 수 있다. 한편, 연구진은 그린수소 생산 장치의 내구성 평가기술을 환경 에너지 분야 국제 저명 학술지 '에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)'에 발표했다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] LG디스플레이, 중국 비전옥스 등이 잇달아 유기발광다이오드(OLED) 투자에 나설 것으로 관측되면서 OLED 장비기업들 사이에서 수혜 기대감이 높아지고 있다. 앞서 OLED 투자를 확정한 삼성디스플레이, 중국 BOE 등에 이어 LG디스플레이, 비전옥스 등 투자가 더해져 OLED 장비기업들이 실적을 개선할 것이라는 전망이 나온다. 21일 관련 업계에 따르면 LG디스플레이가 현재 8.6세대 OLED 신설 투자를 검토 중이다. 8.6세대는 가로 2290㎜, 세로 2620㎜ 길이 OLED 유리 기판을 말한다. 이는 TV와 모니터, 태블릿 등 중대형 디스플레이에 특화한 규격이다. 이와 관련 LG디스플레이는 최근 자금 확보에 나섰다. LG디스플레이는 유상증자를 통해 1조2924억원을 조달한다고 지난 4일 공시했다. 유상증자로 확보한 재원 중 4159억원은 시설자금, 4829억원은 운영자금, 나머지 3936억원은 채무상환자금으로 활용할 예정이다. LG디스플레이·비전옥스 등 8.6세대 OLED 투자 예상 이번 유상증자는 LG디스플레이가 글로벌 OLED 시장에서 주도권을 잡겠다는 전략으로 풀이된다. 실제로 유상증자 등을 통한 재원 중 일부는 8.6세대 OLED 공장 신설에 투입될 것이란 가능성도 제기된다. 일각에서는 LG디스플레이보다 앞서 중국 비전옥스가 8.6세대 OLED 투자를 확정할 수 있다는 주장이 나온다. 업계 관계자는 "비전옥스가 최근 8.6세대 OLED 투자와 관련해 한국을 비롯한 장비 협력사들과 논의를 진행 중"이라고 말했다. 앞서 삼성디스플레이, BOE는 8.6세대 OLED 투자를 확정했다. 실제로 중국 최대 디스플레이 업체인 BOE는 지난해 말 쓰촨성 청두 지역에 11조4000억원을 들여 8.6세대 OLED 공장을 건설한다는 계획을 발표했다. BOE는 오는 27일 한국을 비롯한 장비 협력사들을 초청해 기공식을 진행할 것으로 알려졌다. 삼성디스플레이는 4조1000억원을 들여 충남 아산캠퍼스 안에 8.6세대 OLED 라인(A6)을 구축 중이다. 지난 8일에는 아산캠퍼스에서 8.6세대 OLED 공장 설비반입식을 진행했다. 이렇듯 국내와 함께 중국 등지에서 8.6세대 OLED 투자를 본격화하면서 OLED 장비기업들 사이에서 장비 수주를 통한 실적 개선 기대감이 높아지는 분위기다. 디엠에스·신성이엔지·나래나노텍 등 장비 수혜 전망 우선 디엠에스는 △세정장비(클리너) △현상장비(디벨로퍼) △박리장비(스트리퍼) △식각장비(에처) 등 OLED 공정에 들어가는 습식 장비에 있어 LG디스플레이와 BOE, 비전옥스 등과 활발히 협력한다. 주성엔지니어링은 산화막 증착장비와 함께 봉지증착장비(인캡슐레이션)에 주력한다. 나래나노텍은 OLED 기판 위에 감광액을 입히는 도포장비(코터) 분야에서 강세를 보인다. OLED 공장 안에서 먼지를 빨아들인 뒤 깨끗한 공기를 불어넣는 산업용 공기청정기 ‘팬 필터 유닛’(FFU) 분야에서는 신성이엔지가 전 세계 시장 1위 자리를 이어가고 있다. 공장 안에서 기판을 이송하고 분류하는 공정자동화장비(팹오토메이션)는 에스에프에이가 강세를 보인다. 인베니아는 OLED 기판 위에 불필요한 부분을 깎아내는 건식식각장비(드라이에처)를 생산한다. 탑엔지니어링은 봉지증착 공정에 쓰이는 적하장비(디스펜서)를 비롯해 유리 기판을 절단하는 장비(글라스커터) 등을 생산한다. 이밖에 에스엔유프리시젼은 OLED 이상 유무를 검사하는 장비(테스터), 비아트론은 열처리장비(퍼니스)에 주력한다. AP시스템은 엑시머 레이저 어닐링(ELA) 장비를 비롯해 레이저 리프트 오프(LLO) 장비 등 OLED 레이저 장비 분야에서 강세를 보인다. 업계 또 다른 관계자는 "미국 애플이 아이패드에 OLED를 적용하기로 하는 등 OLED 시장이 커질 조짐을 보이면서 디스플레이 업체들이 투자를 재개할 움직임을 보인다"며 "이에 따라 OLED 장비기업들 사이에서 실적 개선 기대감이 높아지는 분위기"라고 말했다. butter@fnnews.com 강경래 기자