日서 전량 수입하던 ‘반도체 코팅 소재’ 국산화 성공…“더 우수”

핵융합硏의 플라즈마 기술 활용, 일산보다 우수한 '이트륨 옥사이드'

전량 일본서 수입하던 반도체 코팅 소재를 정부출연연과 중소기업이 국산화하는데 성공했다.

국가핵융합연구소는 국내 중소기업인 ㈜세원하드페이싱와 미세 분말 상태에서도 응집하지 않는 용사코팅 소재인 ‘이트륨옥사이드(Y₂O₃);를 국내 최초로 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

핵융합연은 이에 앞서 지난 2017년 용사코팅 전문업체인 세원하드페이싱에 용사코팅용 재료 분말의 유동성을 향상할 수 있는 ’플라즈마‘ 기술을 이전하고 관련 제품 개발을 위해 협력해 왔다.

이를 통해 최근 핵융합연과 세원하드페이싱은 플라즈마 에처와 화학증착장비(CVD) 내부 코팅 등 반도체 공정장비에 적용하는 이트륨옥사이드를 생산한는데 성공했다. 이 소재는 국내 반도체 제조사들이 전량 일본에서 수입해 사용하고 있는 중이다.

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 했다.

하지만 분말의 크기가 작아질수록 분사 과정에서 뭉치거나 엉기는 등 유동성이 낮아져 균일한 코팅이 이뤄지지 않는다는 문제가 있었다.

그러나 핵융합연의 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 불가능했던 미세 분말을 이용한 고품질의 용사코팅이 가능하다.

그동안 25㎛ 이하 크기의 이트륨옥사이드의 경우 유동도가 없어 코팅에 사용하지 못했으나 플라즈마 기술을 적용해 개발한 제품(20㎛ 수준)은 유동도가 2(g/sec) 내외로 일본에서 수입해 사용했던 제품(35㎛ 수준)보다 입자 사이즈가 작으면서도 유동도가 매우 높아 미세하고 치밀한 코팅막을 형성할 수 있다.

핵융합연 홍용철 박사는 “이번에 공동 개발한 이트륨옥사이드의 품질과 신뢰성은 이미 검증받았다”며 “조만간 품질테스트를 통해 국내 반도체 생산에 실제로 적용할 수 있을 것”이라고 기대했다.

【대전=뉴시스】