나무 깎던 사포, 이제 반도체 공정의 비밀병기로 변신 작성일 02-11 45 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">김산하 KAIST 기계공학과 교수<br>나노 사포로 반도체 표면 고르게<br>기존 공정보다 결함 67% 줄어</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0ixMKaIkyF"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9ddbb6ba7b9ac61d7b9fe4235a81e996d8069d1a92d02ca0cb8442f0d55c84ef" dmcf-pid="pnMR9NCEyt" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김산하 KAIST 기계공학과 교수가 개발한 반도체 연마용 나노 사포. [자료=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/mk/20260211095702746ektu.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="bRANMsHlle" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/mk/20260211095702746ektu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김산하 KAIST 기계공학과 교수가 개발한 반도체 연마용 나노 사포. [자료=KAIST] </figcaption> </figure> <div contents-hash="628260539869ca7a309d317596b71ff730e8abb68bb63b1715ca0c301a38b7c1" dmcf-pid="ULRe2jhDh1" dmcf-ptype="general"> 고대역폭메모리(HBM) 등 차세대 반도체의 성능과 안정성을 높이는 비결은 다름 아닌 사포였다. 나무나 플라스틱을 깎는 데만 쓰던 사포의 원리를 활용해 반도체를 원자 수준으로 가공할 수 있는 기술이 나왔다. </div> <p contents-hash="55c9a0823faf966aecf8659ad8affe1fcae3145a031b5912ac1b70d3dc40301b" dmcf-pid="uoedVAlwh5" dmcf-ptype="general">김산하 KAIST 기계공학과 교수는 머리카락보다 수만 배 가는 탄소나노튜브를 활용한 ‘나노 사포’를 개발했다고 11일 밝혔다. 반도체 표면을 더 정밀하게 가공하면서 결함은 줄이고, 그 과정에서 나오는 환경 부담은 줄이는 기술이다.</p> <p contents-hash="17fe154b8a1802cad7cba33fea0078780e5bcd2c6f5352ed071d8ee9222e5b26" dmcf-pid="7gdJfcSrvZ" dmcf-ptype="general">반도체는 표면이 얼마나 고른지가 성능을 좌우한다. 반도체 소자의 표면으로 전자가 움직이는데 표면에 결함이 있으면 전자 움직임에 방해가 되어 전체 성능이 크게 떨어진다. 또한 반도체는 절연막, 금속막 등 수백 겹의 박막을 쌓아 만든다. 표면이 조금이라도 고르지 않은 상태에서 박막을 쌓으면 나중에는 구조 전체가 뒤틀리게 된다.</p> <p contents-hash="bf2eefc93fce6ad662171eda46be68e7986d9850c5ee8e159951a73593919803" dmcf-pid="zaJi4kvmyX" dmcf-ptype="general">특히 나노미터(nm) 수준의 첨단 공정이 도입되면서 표면 가공은 더욱 중요해졌다. 반도체 회로가 미세해질수록 작은 결함이 가져올 영향이 크기 때문이다.</p> <p contents-hash="87665cafbcd97995d79a9a368221fbdf223abc6b575ab28e97a8536dd4dc430a" dmcf-pid="qNin8ETshH" dmcf-ptype="general">지금까지는 반도체 표면을 연마하기 위해 연마 입자가 들어있는 화학 용액을 사용했다. 하지만 용액을 뿌린 뒤에 다시 세정하고 건조시켜야 하는 추가 공정이 필요하고, 환경 부담이 컸다.</p> <p contents-hash="7f395690eb917851f88cdd069e92e72effcd0b4b4bd2a34c18664ec71385c24e" dmcf-pid="BVqB1PaeCG" dmcf-ptype="general">연구진은 우리가 알던 사포를 훨씬 정교하게 만들어 문제를 해결했다. 탄소나노튜브를 수직으로 정렬해 폴리우레탄 내부에 고정한 후, 표면에 일부만 노출시켜 나노 사포를 만들었다. 가느다란 탄소나노튜브가 사포에 발라져있는 연마 입자의 역할을 해 반도체 표면을 가공한다.</p> <p contents-hash="010e4268bea0d5cd586a42e30178aa7b7845c3d42d3de4a01a59d7f9285fe4bf" dmcf-pid="bfBbtQNdhY" dmcf-ptype="general">이는 상용 사포 가운데 가장 미세한 제품보다도 약 50만 배 높은 수준이다. 보통 사포에는 연마 알갱이가 단위면적당 최대 3000개 정도 있는데, 이번에 개발된 나노 세포에는 단위면적당 10억 개 이상이 있다. 덕분에 반도체 표면을 원자 수준으로 정밀하게 가공한다.</p> <p contents-hash="f04fb1ea033e9614fd9f0c32acfba4884f3e659b95f390e6fd9d99413a360c77" dmcf-pid="K4bKFxjJSW" dmcf-ptype="general">반도체 평탄화 실험 결과, 기존 공정과 비교했을 때 나노 사포는 디싱 결함을 최대 67%까지 줄였다. 디싱 결함은 반도체 배선 중앙이 움푹 파이는 현상으로, 첨단 반도체의 주요 결함 중 하나다. 기존 공정보다 훨씬 간단한 방법으로 더 좋은 효과를 누릴 수 있게 됐다.</p> <p contents-hash="7ecac98b5d52e1e5ff32bba96fb7434687ade31d567bcb504e38125535f7a000" dmcf-pid="98K93MAiCy" dmcf-ptype="general">이번 연구는 사포라는 일상 아이디어에서 첨단 공정의 가능성을 열었다는 평가를 받는다. HBM 같은 첨단 반도체 평탄화 공정 등에 적용될 경우, 반도체 제조의 원천 기술을 한국이 갖게 되는 장점도 있다.</p> <p contents-hash="cef844d34c6066091bb3818a0da1ab4e0263cf998571538baf0ada5e46303cdc" dmcf-pid="26920RcnlT" dmcf-ptype="general">김 교수는 “일상에서 흔히 사용하는 사포를 나노 수준으로 확장해 초미세 반도체 제조에 적용할 수 있음을 보여준 독창적 연구”라며 “반도체 성능 향상뿐 아니라 친환경 제조 공정으로 이어지길 기대한다”고 했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="932d3ede17fdd4aca8fdfcd86c0b4e9e165cbcc4a9b5eb560ab868643046f366" dmcf-pid="VP2VpekLyv" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="강석경 KAIST 기계공학과 박사, 김산하 기계공학과 교수. [사진=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/mk/20260211095704040xbzu.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="3lin8ETsT3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/mk/20260211095704040xbzu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 강석경 KAIST 기계공학과 박사, 김산하 기계공학과 교수. [사진=KAIST] </figcaption> </figure> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 매일경제 & mk.co.kr. 무단 전재, 재배포 및 AI학습 이용 금지</p> 관련자료 이전 [퍼스트 디센던트] '다이아' 빌드는 2개만 기억하세요 02-11 다음 "정부 주도 AI 인재 양성정책, 전면 재검토 필요" 02-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
