▲ KRISS 윤주영 책임연구원이 박막용 소재의 특성(증기압)을 측정하고 있다.

국내 연구진이 반도체나 OLED의 박막으로 사용하는 소재에 대해 기판에 증착하지 않고 검사할 수 있는 기술을 개발하였다.

한국표준과학연구원 소재에너지융합측정센터 윤주영 책임연구원 연구진은 반도체/OLED 공정에서 증착 과정 없이 박막 소재만 단독으로 평가하는 물성측정기술을 개발하였다.

KRISS는 2017년 12월 반도체 장비부품 전문기업인 ㈜마에스텍과 해당 장비 제작기술에 대하여 기술이전 계약을 체결했다.

증착(Deposition)은 다양한 소재가 기화하여 기판에 부착되면서 기계적으로 만들 수 없는 얇은 막(박막)을 형성하는 방법이다. 증착은 반도체나 OLED 공정 등에서 반드시 필요한 기술로 꼽히는데, 박막을 통해 제품이 전도성, 발광성 등 다양한 특성을 가질 수 있기 때문이다.

초박막화, 대면적화 등 첨단기술이 도입되면서 더욱 복합적인 박막을 구현하기 위하여 다양한 소재가 개발되고 있다.

증착에서 가장 중요한 조건은 진공상태를 유지하는 것이다. 박막의 소재로 쓰이는 유기물질은 진공환경에서만 온전하게 증착할 수 있으며 공기 중에 노출 시 분해되어 폭발까지도 일으킬 수 있다.

이러한 이유로 지금까지 공정에서는 소재를 기판에 입힌 다음 특성을 보는 ‘선증착 후검사’ 방법을 이용해왔다. 진공환경을 유지하면서 기화 전 고체·액체소재의 물리적 특성을 다루는 기술이 거의 전무하였기 때문이다.

KRISS 윤주영 책임연구원이 개발한 반도체/OLED 증착용 소재 물성측정기술은 번거로운 증착 과정 없이 진공에서 소재 특성만 단독으로 평가할 수 있는 획기적인 기술이다.

연구진은 진공 고온 환경에서 장기간 유기물질을 측정할 수 있는 독자적인 시스템을 개발하였다. 또한 물질이 내부 파이프에 달라붙어 측정을 방해하는 탈기체 문제를 해결함으로써 완벽한 ‘선검사 후증착’ 방법을 최초로 제시하였다.

▲ 박막용 소재의 특성(열물성) 측정

이번에 개발한 물성측정기술을 이용하면 진공환경에서 소재물질의 증기압, 상태 변화 지점, 열·화학적 안정성, 증기 조성비와 같은 다양한 물성을 정확히 측정할 수 있다. 소재 물질을 평가하기 위해 거쳤던 번거로운 증착-측정과정이 증착에 소요된 기판, 인력, 시간 등의 낭비 없이 소재 먼저 단독 측정할 수 있도록 간소화된 것이다.

KRISS 윤주영 책임연구원은 “이번에 개발한 원천기술은 십 수 년간 국내 60개 이상 업체에 기술지원을 제공하며 축적한 노하우가 담겨 있다.”며 “본 측정기술은 제품의 신뢰성 및 생산성을 크게 향상시켜 현재 수입의존도가 높은 반도체 및 OLED 박막용 소재의 국산화에 기여할 수 있다.”라고 말했다.

기술이전업체인 ㈜마에스텍 관계자는 “소재 검사를 위한 증착과정을 없애 공정을 단축시킨 KRISS의 기술과 마에스텍의 진공장비 상용화 기술을 결합함으로써 부가가치가 높은 관련 시장을 확장시키겠다.” 라고 소감을 밝혔다. 제품의 상용화는 2018년 상반기 예정이다.