미국 인텔에 이은 두 번째 성공, 세계를 놀라게 한 쾌거 이룩

흔히 ‘제4의 물질상태’라고 불리는 플라스마는 고체, 액체, 기체 다음으로 물질의 상태를 일컫는 것이다. 이렇게 들으면 막연하게 생각될 수도 있지만 알고보면 우리 일상에서 끊임없이 접하고 있는 것이기도 하다. 태양, 별, 형광등, 네온 싸인 등 직접 접할 수 있는 플라스마도 있으며, 반도체, LCD 모니터, 핸드폰, PDP 등에서 간접적으로 플라스마를 접하기도 한다. 이렇듯 우리 일상과 함께하고 있는 이 플라스마는 연구결과에 따라 무한한 산업적, 경제적 가치를 가진 가공되지 않는 보석같은 존재이기도 하다. 우리가 어떻게 갈고 닦느냐에 따라 향후 우리나라의 신성장동력이 될 수 있다.

   
▲ 지난 3월29일, 광운대 대전입자빔 및 플라스마 연구실 최은하 교수팀은 세계에서 두 번째로 고밀도 초고온 플라스마 집속 방전을 이용한 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원 발진에 성공했다.
실제 응용분야에 적용될 수 있는 기반기술을 개발하는 데 주력
지난 3월29일, 광운대 대전입자빔 및 플라스마 연구실 최은하 교수팀은 세계에서 두 번째로 고밀도 초고온 플라스마 집속 방전을 이용한 EUV(Extreme Ultraviolet) 광원 발진에 성공, 업계의 관심이 집중되고 있다. 이 기술을 세계 최초로 성공한 곳은 미국의 인텔. 플라스마를 100만℃의 초고온에서 한곳에 모으면 큰 에너지가 생기는 데 이를 광원으로 사용하는 것이다. 이는 반도체 리소그래피와 나노 미세구조의 홀로그래픽 이미징, 엑스선 현미경 등에 활용된다. 
최은하 교수는 “반도체의 경우 현재 사용하고 있는 DUV(Deep Ultraviolet) 리소그래피 기술은 65나노 이하 패턴을 구현할 수 없는 한계를 가지고 있습니다. 따라서 30나노 선폭을 구현하기 위해서는 짧은 파장의 EUV 광원이 대안으로 떠오르고 있는데, 미국·일본·유럽 등 선진국에서 이에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있습니다. EUV는 반도체 리소그래피의 핵심 원천기술로 해외 기업에서는 기체방전을 이용한 GDPP(Gas Discharge Produced Plasma)와 레이저를 이용한 LPP(Laser Produced Plasma) 구조를 연구하고 있습니다. 우리 연구팀은 GDPP에 초점을 맞춰 10W 이상의 반도체 리소그래피용 EUV 광원 개발을 목표로 연구를 진행 중에 있습니다”고 밝히며 “이번 연구의 성공으로 실제 응용분야에 적용될 수 있는 기반기술을 개발하는 데 주력할 것”이라고 강조했다.
최 교수팀의 이번 연구 성공은 세계의 이목을 집중시켰다. 지난 1998년 설립되어 올해 창립 11주년을 맞는 광운대학교 대전입자빔 및 플라스마 연구실은 그동안 기초 플라스마 특성연구에 주력, 플라스마 응용 산업 분야의 핵심 원천 기술 개발에 초석을 쌓았다. 이를 위시하여 미소방전의 플라스마 기초 진단 및 집속 이온빔에 관한 이차전자방출 계수에 관한 기초 연구를 확립, 산업현장에 적용 가능하도록 노력한 결과 2004년 12월 산업자원부 (現:지식경제부) 지정 ‘PDP(Plasma Display Panel) 공동연구 기반구축센터’를 유치하기에 이르렀다. 이곳에서는 PDP 디스플레이의 저가격화 및 고정세 고효율 기술의 종합화를 이루기 위해 다양한 평가 장비 및 공정장비를 투입, 산학연 협동으로 끊임없는 연구개발에 몰두하고 있다. 뿐만 아니라 1994년부터 고전압 펄스파워를 이용한 플라스마 방전연구를 시작하여 상대론적 전자빔의 가상음극발진기인 ‘천둥’시스템 (전압 600 kV, 전류 88 kA)을 통해 마이크로웨이브 발진 및 진단 기술을 확립하였다. 이 연구는 초창기 고출력 펄스의 기초 플라스마 연구 수행 중 국방과학의 무기분야와의 밀접한 연계성으로 국내에서는 독보적인 기술로 인정받고 있다. 이러한 기술력은 하루 아침에 생기는 것이 아니다. 최은하 교수는 “글로벌 시장을 선점하기 위해서는 끊임없는 기술개발과 피나는 연구노력이 따라야 합니다. 우리 연구실에서는 플라스마에 관한한 세계 일류의 기술을 선도해 국가성장 동력으로 자리매김하도록 할 것입니다”고 강조했다.

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