홍콩과기대(HKUST)가 포토마스크 없이 반도체 회로로 패터닝할 수 있는 마이크로 LED 어레이 광원을 개발했다. 마스크리스(Mask-less) 노광 기술은 반도체 생산 원가를 절감해 줄 수 있을 것으로 기대되어 왔지만, 해상력의 한계 탓에 양산에 대대적으로 도입하지는 못하고 있다.

시장조사업체 트렌드포스는 홍콩과기대가 마이크리스 노광장비에 탑재할 수 있는 마이크로 LED 어레이를 개발했다고 2일 밝혔다. 어레이는 LED 소자를 배열해 놓은 묶음을 의미한다. 홍콩과기대는 심자외선(UVC) 파장 LED를 묶은 광원으로 반도체 회로 패턴을 만들 수 있다고 설명한다. 

기존 반도체 노광 공정은 회로 패턴이 그려진 포토마스크를 자외선 빛이 통과하며 웨이퍼 위에 새겨질 패턴을 만든다. 마스크리스 기술은 포토마스크 없이 LED 어레이 내 특정 화소를 선택적으로 켜거나 끔으로서 회로 패턴을 만든다. 예컨대 직선 형태 패턴이 필요하면, 해당 영역 외 나머지 LED를 끔으로서 회로를 새길 수 있다. 

마스크리스 기술을 이용하면 포토마스크가 필요 없기에 포토마스크 제작 비용을 생략할 수 있고, 제작 기간도 절감할 수 있다. 

다만 그동안 마스크리스 기술은 낮은 해상력 탓에 반도체 전공정에는 도입되지 못했다. 일부 반도체 후공정과 디스플레이 TFT(박막트랜지스터) 개발 영역에서 R&D(연구개발) 용도로 활용됐을 뿐이다. 이번에 홍콩과기대가 개발한 UVC LED 어레이는 마이크로 LED 기술을 적용한 만큼 얼마나 해상력을 높였을지 주목된다. 

마이크로 LED는 한 변의 길이가 100μm(마이크로미터) 미만인 칩을 의미한다. 칩 크기가 작아졌다는 점에서 더 미세 패턴을 그릴 수는 있지만, 광량도 더불어 감소하는 탓에 회로 패턴을 새길 만큼의 파워를 기록할 수 있을지가 관건이다. 

곽회싱 홍콩과기대 교수는 “마이크로 LED 기술이 적용됐지만 포토레지스트 노광을 위한 충분한 조사선량을 확보할 수 있다”며 “광원과 마스크 패턴을 통합해 반도체 제조 기술의 혁신을 이뤄낼 것”이라고 말했다.