플라즈마 기술 활용, 반도체 코팅 소재 국산화 성공

[아이뉴스24 최상국 기자] 국가핵융합연구소가 국내 중소기업과 공동으로 반도체 부품·장비 등에 사용되는 코팅 소재를 국산화했다.

국가핵융합연구소(소장 유석재)는 용사코팅 전문업체인 세원하드페이싱(대표 곽찬원)에 용사코팅용 재료 분말의 유동성을 향상할 수 있는 플라즈마 기술을 이전하고, 미세 분말 상태에서도 뭉치지 않는 이트륨옥사이드(Y₂O₃)를 국내 최초로 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

이트륨옥사이드는 반도체 공정 장비에 적용되는 소재로, 지금까지 전량 일본에서 수입해 사용하고 있다.

용사(溶射, Thermal Spray)코팅은 분말 상태의 재료를 반도체, 자동차. 전자제품 등의 부품 표면에 분사하여 입히는 기술로, 부품의 내열 및 내구성 등을 향상시키기 위해 다양한 산업 분야에서 활용되는 코팅 방식이다.

그동안 산업계는 용사코팅의 높은 치밀도 및 균일성과 빠른 코팅 형성 속도 등을 위해 크기가 작고 유동성이 좋은 용사 분말을 필요로 해왔다. 하지만 분말의 크기가 작아질수록 분사 과정에서 뭉치거나 엉기는 등 유동성이 낮아져, 균일한 코팅이 이루어지지 않는다는 문제가 있었다.

하지만 이번에 개발한 용사 분말은 분말끼리 서로 밀어내는 반발력이 생겨 응집되지 않고 흐름이 좋아지기 때문에 치밀하고 균일한 코팅막을 형성할 수 있다. 특히 25마이크로미터 이하 용사분말의 유동성을 크게 향상 시킬 수 있어, 그동안 어려웠거나 불가능했던 미세 분말을 이용한 고품질 용사코팅을 가능하게 했다.

핵융합연은 "일본에서 수입해 사용했던 제품(35마이크로미터 수준)보다 입자 사이즈가 작으면서도(20마이크로미터) 유동도가 매우 높아 미세하고 치밀한 코팅막을 형성할 수 있어 국내 여러 코팅 업체를 통해 품질과 신뢰성을 검증받았으며, 가까운 시일 내에 품질테스트를 통해 국내 반도체 생산에 실제로 적용할 수 있을 것으로 기대"하고 있다.

개발자인 핵융합연 홍용철 박사는 “뛰어난 품질의 미세 용사 분말 제작이 가능한 플라즈마 기술은 반도체 공정 외에도 다양한 소재 산업에 활용할 수 있어, 이를 활용한 소재 기술 국산화 연구를 지속할 계획”이라고 밝혔다.