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핵융합연, 전량 일본 수입 의존 반도체 용사코팅 소재 국산화 성공플라즈마 기술 이전으로 ㈜세원하드페이싱과 공동 개발 성공
플라즈마 기술이 적용된 이트륨옥사이드(왼쪽)와 일반 이트륨옥사이드(오른쪽). 왼쪽의 플라즈마 기술이 적용된 이트륨옥사이드 분말은 유동성이 높아 잘 흘러내려 부드러운 경사면을 이룬 반면, 기존의 분말은 유동성이 적어 거친 경사면을 보여준다./사진제공=국가핵융합연구소

일본의 수출 규제 이후 반도체 소재 및 관련 기술의 국산화 필요성이 높아지는 가운데 국가핵융합연구소의 기술 지원을 통해 국내 중소기업이 전량 수입에 의존하던 반도체 공정 코팅 소재의 국산화에 성공하는 쾌거를 이뤘다.

29일 핵융합연에 따르면 지난 2017년 국내 중소기업인 용사코팅 전문업체인 ㈜세원하드페이싱에 용사코팅용 재료 분말의 유동성을 향상할 수 있는 플라즈마 기술을 이전하고 관련 제품 개발을 위한 협력을 추진해왔다.

그 결과 양측은 미세 분말 상태에서도 응집하지 않는 용사코팅 소재인 이트륨옥사이드(Y₂O₃)를 국내 최초로 개발하는 데 성공했다.

이트륨옥사이드(Y₂O₃)는 플라즈마 에처와 화학증착장비(CVD) 내부 코팅 등 반도체 공정 장비에 적용되는 소재다. 국내 반도체 제조사들이 전량 일본에서 수입해 사용하고 있다.

용사코팅은 분말 상태의 재료를 반도체, 자동차. 전자제품 등의 부품 표면에 분사해 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 핵융합(연)의 플라즈마 기술을 적용한 용사 분말은 분말끼리 서로 밀어내는 반발력이 생겨 응집되지 않고 흐름이 좋아지기 때문에 치밀하고 균일한 코팅막을 형성할 수 있다. 특히 25마이크로미터 이하 크기의 용사분말 유동성을 크게 향상 시킬 수 있어 그동안 어려웠거나 불가능했던 미세 분말을 이용한 고품질의 용사코팅을 가능하게 한다.

그동안 25마이크로미터 이하 크기의 이트륨옥사이드(Y₂O₃)의 경우 유동도가 없어 코팅에 사용하지 못했다. 하지만 핵융합(연)의 플라즈마 기술을 적용해 개발한 제품(20마이크로미터 수준)은 유동도가 2(g/sec) 내외로 일본에서 수입해 사용했던 제품(35마이크로미터 수준)보다 입자 사이즈가 작으면서도 유동도가 매우 높아 미세하고 치밀한 코팅막을 형성할 수 있다고 핵융합연측은 설명했다.

해당 기술 개발자인 핵융합연의 홍용철 박사는 "기술이전 받은 ㈜세원하드페이싱은 국내 여러 코팅 업체를 통해 핵융합연과 공동개발한 이트륨옥사이드(Y₂O₃)의 품질과 신뢰성을 검증받았다" 며 "가까운 시일 내 품질테스트를 거쳐 국내 반도체 생산에 실제로 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

허진만 기자  snews@s-news.kr

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#핵융합#일본#반도체#용사코팅#국산화

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