펨토초 레이저 응용기술 개발

　청정실 없이 반도체 고집적 회로를 제작하거나 바이오칩의 초정밀 계측 등에 활용할 수 있는 펨토(1000조분의 1)초 레이저 펄스 응용기술이 개발됐다.

　한국표준과학연구원 레이저계측그룹(연구책임자 정세채 박사)은 지난 97년부터 지난해까지 5년간 기존의 레이저 가공이나 측정기술의 한계를 뛰어 넘는 펨토초 레이저 초미세 재료 가공기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

　그동안 반도체의 미세한 고집적 회로를 제작하는 데는 먼지 등 불순물을 제거하기 위한 청정실이 반드시 있어야 했다. 그러나 이 기술을 적용할 경우 식각작업에 필요한 청정실 등의 부대시설 없이 레이저 작업만으로 고집적회로 제작이 가능하다.

　이 기술은 공초점 광학현미경 및 갈바노-미러 주사장치에 펨토초 레이저 운용기술을 접목, 2000㎜/sec의 높은 공정속도와 정밀도를 갖춘 화학약품을 사용하지 않는 청정 가공법으로 모든 가공재료의 삼차원 및 다중층 가공의 복잡한 공정을 획기적으로 줄일 수 있다.

　또 기존 레이저는 작업도중 발생하는 열로 인해 가공물질의 변형을 초래하지만 이 기술은 실리콘웨이퍼 위에 1마이크로미터로 도핑된 산화 실리콘막만을 가공할 경우 최저 선폭 200㎚ 이하 수준까지 미세 가공할 수 있다.

　의료·바이오 분야에 적용하면 라식수술시 우려되는 각막 손상을 최소화할 수 있으며 바이오칩 가공시 유리면에 미세한 홀을 만들어 광섬유 센서를 장착할 경우 헤모글로빈 개수 등 혈액 성분의 초정밀 계측도 가능해진다.

　펨토초 레이저 응용기술은 최근 들어 BT산업의 기본이 되는 미소 유동체 디바이스 제작 및 관련 초정밀 측정기술 개발 등에 이용되고 있으며 광분할 소자의 광파이버 패키징 기술, 유기 폴리머 미세가공, 초고속 다층 광기록 기술 등에 활용되고 있는 추세다.

　정세채 박사는 “선진국에선 주로 반도체 분야의 광마스크 오류 수정, 의료나 바이오 분야에서는 안구 시력 수정용 라식 수술법 및 세포 내 물질대사에 관한 BT·NT 융합 기술개발에 이 기술을 활용하고 있다”며 “소량 다품종 수요 및 빠른 공정기술 확보가 필수적인 BT·ET 등 첨단산업 분야에 접목했을 경우 세계적으로 독보적인 위치를 점할 수 있을 것”이라고 말했다.

　한편 연구진은 이 기술과 함께 다중광자 흡수율이 큰 유기 박막에 펨토초 레이저 간섭원리를 이용한 다층 홀로그래피 기술을 개발했다. 이 기술은 차세대 광기록 장치의 기반기술이다.

　<대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr>