- 표준연, 성균관대 공동기술 측정장비 기업에 이전 후 2년 만에 대기업에 본격적인 판매 시작

대부분의 반도체, 디스플레이는 공정 이후 불량 검사를 실시한다. 하지만 공정 과정 중에 미리 불량 여부를 진단할 수 있다면 경제성을 훨씬 높일 수 있다. 정부출연 연구소와 대학이 공동으로 개발한 ‘공정 오염원 추적 기술’이 중소기업으로 기술이전 된지 2년 만에 시장에 선보였다.

한국표준과학연구원 강상우 박사와 성균관대학교 김태성 교수 공동 연구팀이 개발한 실시간 오염입자 측정 분석 장비인 PCDS¹⁾가 2014년 대덕특구 측정장비기업 코셈으로 기술이전 된 후 본격적인 상용화가 시작되었다. 

1) PCDS(Particle Characteristics Diagnosis System): 진공인 공간에 부유하는 나노미터 영역의 입자 크기, 형상 및 성분 등의 다양한 특성을 실시간으로 분석하는 장치

머리카락 두께 십만 분의 일 크기의 나노입자는 활용 방법에 따라 반도체, 디스플레이 소자 개발에 활용된다. 하지만 동시에 소자를 오염시킴으로써 불량품의 원인이 되기도 한다. 따라서 나노입자로 인한 오염을 감지하기 위해서는 나노입자의 특성분석이 필수적이다.

기존 나노입자 분석은 반도체, 디스플레이 제조 공정을 완료한 후 제품을 전자현미경 등을 사용하여 비 실시간 측정했다. 이 방법은 공정 도중에 발생한 불량을 실시간으로 알아낼 수 없어 제품 제작 후 전량을 폐기해야 했다. 또한 대부분의 분석 장비들이 공정 과정에서 요하는 진공 환경에서 사용되기에는 한계가 있었다.

이에 공동 연구진은 고진공 환경과 전기적 입자 분류기술 및 고도화 된 전자현미경 기술을 활용하여 대기압의 만분의 일의 진공 환경에 부유하는 수십에서 수백 나노미터 크기 입자의 ‘복합특성’을 측정할 수 있는 PCDS 장치를 개발했다.

연구팀은 해당 기술을 시스템화하기 위한 모듈 최적화 및 알고리즘을 개발해 나노입자의 크기별 개수 농도를 측정할 수 있는 기반기술을 완성했으며 기존의 고도화 된 전자현미경 기술과 결합해 측정 정확도를 한층 높였다. 

코셈은 KRISS로부터 해당 기술을 이전 받은 후 디스플레이 제작 관련 대기업인 A사에 제품을 판매 완료했으며 현재 타 기업에도 판매 예정 중이다. 해당 제품이 대기업에 본격적으로 판매가 시작된다면 약 5년 내 500억 원의 시장이 형성될 것으로 전망된다.

강상후 KRISS 대외협력실장 겸 박사는 “PCDS 장비는 고집적화·대면적화로 성장하는 반도체, 디스플레이 산업에서 불량 감지 및 오염원을 추적하기 위한 최적의 해결책을 제공한다. 이 장비는 산·학·연이 융합을 통해 기술사업화를 성공시킨 대표적인 사례이며 본격적인 상용화를 통해 수천억 원의 산업 및 경제적 효과를 거둘 것으로 기대된다”고 말했다.

김태성 성균관대학교 교수는 “반도체 및 디스플레이 산업 뿐만 아니라 다양한 나노입자 및 진공 활용 업계의 생산성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 우리나라 측정전문 기업의 경쟁력을 향상시켜 글로벌 기업과의 경쟁에서 우위에 설 수 있는 원천기술”이라고 덧붙였다.