해피레포트 - [나노강국을 건설하자]1부-(3)나노 플라즈마

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[나노강국을 건설하자]1부-(3)나노 플라즈마

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플라즈마(Plasma)는 이미 생활 가까이에 와 있다. 플라즈마디스플레이(PDP)가 가장 쉽게 볼 수 있는 플라즈마 응용의 예. PDP는 플라즈마로부터 나오는 빛을 이용해 문자 또는 그래픽을 구현하는 소자다. 기체, 액체, 고체에 이어 제 4의 상태로도 불리는 플라즈마는 특히 반도체·LCD 장비분야에서 상업화가 활발하다. 공정장비 및 부품, 이온주입 장비, 플라즈마 에칭장비, 플라즈마 화학기상증착장비(PE CVD), 스퍼터링 장비, 표면처리 장비 등 이미 관련 장비가 상당 부분 개발돼 있거나 반도체 제조 공정에서 쓰이고 있다. LCD는 공정 중 50% 정도가 플라즈마 로 구성되거나 구성될 수 있을 정도다. 그렇다면 왜 플라즈마인가? 플라즈마는 원천기술에 가깝기 때문에 응용 분야가 무궁무진하며 특히 기체보다 입자가 안정된 상태에서 작업을 진행할 수 있고 자체적으로 화학적 반응이 가능한 친환경 기술이기 때문이다. 전문가들은 이와 같이 장점이 많은 플라즈마 산업에 나노기술을 적용하면 차세대 반도체·디스플레이 산업, 특히 장비 분야를 선도할 수 있다고 분석한다. ‘나노플라즈마 신산업 기술’은 국가 주력 산업에 나노 초정밀 플라즈마 첨단 원천기술을 융합, 선진형 고부가 자본재(장비 및 부품소재)를 창출하는 새로운 산업을 의미한다. 이미 미국, 일본, EU 등 주요 선진국에서는 오래전부터 플라즈마 원천 기술을 국가적 차원에서 집중 개발하고 있다. 이들 선진국은 반도체용 수십 나노 이하 극찬 초정밀 장비 및 공정의 개발을 완료했으며 차세대 자동차 부품을 나노 플라즈마 장비를 이용해 제조하는 가하면 환경 산업용 장비를 개발, 산업화에 박차를 가하고 있다. 플라즈마가 나노산업에 특히 중요성을 인정받는 이유는 나노크기의 초정밀 제품을 만들기 위해서는 초정밀 플라즈마 장비 및 그 기술이 핵심이기 때문이다. 즉 플라즈마 장비를 이용해야 나노크기의 제품을 만들 수 있다는 것이다. 최근 한국과학기술원(KAIST)에서 착공한 나노종합펩(Fab)의 경우도 전공정 장비의 다수는 반도체, 나노 MEMS에 사용되는 플라즈마 식각(에칭), PE CVD, 스퍼터링 장비 등 플라즈마 장비가 주축을 이루고 있다. 또 ‘친환경 기술’이란 매력도 나노 플라즈마 연구에서 빼놓을 수가 없다. 선진국에서는 나노 플라즈마를 이용한 환경 친화 공정 기술 연구가 활발하게 진행되고 있다. 독일, 일본은 정전 없는 반도체 포장지, 의료·바이오용 멸균 장비, LCD 및 PCB 플라즈마 세정을 위한 장비 등을 개발하고 있다. 그러나 국내 나노 플라즈마 기술은 원천 기술 미비와 환경 기술에 대한 관심 부족으로 초보적인 수준에 머물러 있는 것이 현실이다. 점차 높아져 가는 플라즈마 산업의 비중에 비해 국내 기술 및 현실은 열악하기만 하다. 세계적인 반도체·LCD·자동차 회사를 보유하고 있으면서도 대부분의 플라즈마 핵심 장비를 수입하고 있다. 때문에 수요 대기업들은 차세대 펩 구축에 선진국의 장비 도입을 추진하고 있는 것이 현실. 대기업들은 “국내 플라즈마 기술은 없다”라고 말할 정도다. 이는 국내 플라즈마 관련 학계와 산업계가 손발이 맞지 않았기 때문이라는 지적이다. 국내 한 벤처업체 사장은 “플라즈마 연구 장비가 워낙 고가이기 때문에 학교에서 감당할 수 없고 상품화에 접근하기도 힘들었으며 국내 업체들은 원천기술이 없고 영세성을 못 벗어나고 있기 때문”이라고 말한다. 또 특허, 인력, 산학연 협력 등 인프라가 부족해 선진 장비에 비해 핵심 기술이 뒤져 개발 후에도 대기업에서 쓸 수 없는 것도 국내 플라즈마 산업 발전을 가로막는 장애물이다. 그러나 일부 학계에서는 플라즈마 원천 기술을 활발히 연구하고 있으며 국내 중소 벤처기업도 경쟁력을 확보하고 있어 나노 플라즈마 산업의 미래가 어둡지만은 않다고 제기한다. 특히 핵심 기술인 플라즈마 소스 및 제어 기술을 제외한 장비 제작 기술은 정부 지원 기술개발 사업에 의해 선진국 수준에 도달했다는 평가다. 관련 업계는 국내 주요 플라즈마 소스(source) 기술은 70∼80% 수준으로 분석하고 있다. 초정밀 플라즈마 소스는 8인치웨이퍼급 PECVD 기술을 개발하는 등 선진국의 70% 수준, 저온공정의 마그네트론 소스 기술을 개발 중인 초저온 대면적 플라즈마 소스는 선진국의 80%, 초고성 대면적 플라즈마 소스도 70%에 이른 것으로 평가되고 있다. 성균관대 플라즈마응용센터의 한전건 교수는 “대부분 개발 업체 규모가 종업원 30명 미만으로 영세성을 벗어나지 못 해 자체 R&D 능력이 취약한 평편”이라며 “플라즈마 소스 설계 이론 및 연구개발을 위한 전략적이고 구체적인 산학연 협력체계의 구축이 시급하다”고 말했다. <손재권기자 gjack@etnews.co.kr> ◆ 이들이 뛴다 `뉴파워플라즈마` “나노강국 우리에게 달렸다.” 국내 플라즈마 산업은 몇 몇 장비 회사를 제외하고는 종업원 30명 내외의 작지만 강한 벤처 기업이 대부분을 차지하고 있다. 그 중 경기 수원에 있는 뉴파워플라즈마(대표 최대규, http://www.newpower.co.kr)는 고주파(RF)제너레이터 및 플라즈마 소스를 개발하는 벤처회사로 그동안 플라즈마 엔진 국산화에 주력해온 실력 있는 벤처다. 이 회사는 지난 93년 설립, 10년간 연구개발 끝에 지난해 50억원의 매출을 올렸으며 총 종업원은 35명이지만 7명의 석박사급 인력이 있는 ‘중앙연구소’를 보유하고 있으며 플라즈마 전원장치와 소스에 관한 40여개의 특허를 보유하고 있는 것이 자랑이다. 올 해는 100% 성정한 100억원의 매출 신장을 기대하고 있다. 이 회사의 주력제품인 RF제너레이터는 반도체 웨이퍼를 가공하는데 필요한 전원을 공급해 주는 반도체 전 공정 핵심 장비부품이며 RPG(Remote Plasma Generator)는 NF3, C3F8 등 투입된 특수가스를 효과적으로 분해하여 CVD 공정의 내실을 세정하는 장비로 모두 고가의 외국산 장비를 이 회사가 국산화 한 것이다. 뉴파워플라즈마는 그동안 전원장치 위주의 개발에서 장비, 부품으로 이동하며 종합 플라즈마 장비 업체로 거듭나려 하고 있다. 이를 위해 국내 굴지의 소자업체와 나노 플라즈마 장비를 개발 중이며 일부는 개발 완료, 공정 테스트중이다. 최대규 사장은 “지난 2000년 이후 대기업에서 플라즈마 장비 및 부품의 국산화 요구가 많아졌으며 오랜 개발 끝에 얻어낸 노하우를 접목, 국산화를 통해 장비의 가격을 획기적으로 낮춘 것에 자부심을 느낀다”며 “이렇게 쌓은 기술을 바탕으로 종합 플라즈마장비 업체로 진출하겠다”고 말했다. ◆ 국내 플라즈마 전문가 국내 나노 플라즈마 산업을 이끌고 있는 전문가로 가장 먼저 꼽는 곳이 바로 한전건 교수가 이끄는 성균관대 플라즈마응용표면기술연구센터(CAPST)다. 한 교수는 플라즈마 재료 분야 전문가로 지난해 국내에선 처음으로 제주에서 국제플라즈마 산업기술 전시회와 아시아유럽플라즈마 표면공학 국제학술대회 개최를 주도하기도 했다. KAIST 장홍영 교수는 플라즈마 측정 기술 전문가로 대전에서 ‘플라즈마트’ 벤처 회사를 설립 플라즈마의 특성을 효율적으로 측정할 수 있는 특성분석장비를 개발하고 있다. 포항공대 조무현 교수는 물리학과의 플라즈마 쉬즈 연구실을 지도하고 있으며 플라즈마 가속기 물리의 권위자로 꼽힌다. 뉴파워플라즈마의 최대규 사장과 함께 아이티엠의 서용운 사장과 아이티엠파워의 김윤택 대표는 박막코팅, 세정 및 표면처리 시스템에 필요한 각종 플라즈마 소스 및 전원장치 제조에 전문가다. 특히 서용운 사장은 저온에서 고밀도의 안정된 박막을 형성시킬 수 있는 다수의 플라즈마 소스에 관한 특허를 보유하고 있으며 이를 토대로 박막제조기술에 관한 과기부 ‘국가지정연구실’로 지정돼 플라즈마 관련 국가연구소의 역할까지 담당하고 있다. 에스이플라즈마의 이상로 사장은 대기압 플라즈마 분야의 전문가로 대기압 플라즈마 기술의 상업화에 성공, 이 사장은 국내 최초로 LCD, PDP, 유기EL 등 디스플레이 기판 유리 표면을 세정할 수 있는 대기압 플라즈마 장비 개발에 성공하기도 했다. PCB 장비 업체인 제4기한국 백태일 사장은 91년부터 플라즈마 장비 국산화에 뛰어들어 표면개질 장치 및 공정기술 분야에 있어서는 드물게 세계 최고 수준의 기술과 실적을 보유하고 있다.

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