극미량의 수분을 정확하게 제어하고 발생시킬 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술을 이용하면 반도체, 디스플레이 등 첨단장치 제조과정에서 수분을 극도로 정밀하게 조절할 수 있어 제품 불량률을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

한국표준과학연구원 온도센터 최병일 박사팀은 반도체 수율 향상에 결정적인 기술인 ppb(1ppb는 10억분의 1) 수준의 극미량 수분표준 발생장치를 개발하고 수분표준을 확립하는데 성공했다고 8일 밝혔다. ppb(parts per billion)는 미량의 농도를 나타내는 단위다.

최 박사팀이 확립한 수분표준 영역은 이슬점 120℃, 5ppb(10억분의 5) 수준으로, 이는 일반 가정에서 사용하는 가습기 습도의 100만분의 1에 해당하는 극미량의 수분양이다. 현재 5ppb 수준까지 수분을 정확히 측정하고 제어할 수 있는 기술을 보유한 나라는 미국, 영국, 독일, 일본 등에 불과하다.
최 박사팀은 온도와 압력과의 열역학적 관계식을 응용해 정밀하게 조절된 극저수분 공기를 만들어 수분의 양을 100억분의 5개 이내(0.5ppb)로 정밀하게 측정할 수 있게 개발했다.

최근 첨단 산업공정에서는 ppb 정도의 극미량 수분 측정 및 조절이 필수적으로 요구되고 있다. 제조공정에서 극미량의 수분도 제품 품질에 결정적인 영향을 미치기 때문이다. 예를 들어 반도체 제조과정 중 식각 공정에 쓰이는 각종 가스의 수분이 정상치를 넘으면 박막의 전기광학적 성질이 바뀌어 제품 불량률이 높아진다. 이 때문에 극미량 수분을 측정할 수 있는 계측기는 반도체 제조공정에서 없어서는 안 되는 장비다. 하지만 이런 계측기들의 정확도를 평가할 수 있는 극미량 수분표준이 없어 그동안 품질 관리에 문제가 됐다.
최병일 박사는 "반도체뿐만 아니라 신소재 산업에서도 수분 관리는 필수적"이라며 "현재 산업체에서 필요로 하는 극미량 수분계측기 교정의 하한 영역은 0.2 ppb인 만큼 이 수준을 만족시키기 위해 후속연구를 진행할 계획"이라고 밝혔다.

대전=이준기기자 bongchu@

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