반도체 노광용 광원 전문기업 기가포톤이 고온 초전도선 양산 기술을 다듬기 위한 현장 실증 작업에 돌입했다. 일본 내 한 고온 초전도선 제조업체 공장에 펄스 레이저 증착(PLD)용 'L300KZ' KrF 엑시머 레이저를 공급해 실제 박막 증착 환경에서 장비 성능과 정밀 양산 조건을 테스트하기 시작했다.
이번에 설치된 L300KZ는 일본 내각부가 국가적 과제로 추진 중인 '문샷 연구개발 프로그램' 10호 목표의 일환으로 탄생했다. 기가포톤은 '다양한 혁신적 핵융합로 콘셉트 실현을 위한 기초 초전도 기술' 과제(과제 번호 JPMJMS24A2)에 공식 참여하며 핵심 광원 설비를 개발해 왔다.
연구 프로젝트의 지향점은 명확하다. 차세대 에너지원으로 꼽히는 핵융합로의 초전도 자석 제조에 필수적인 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 고온 초전도 와이어의 대량 생산 체제를 잡는 것이다. 액체 질소 기화 온도인 영하 196도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 REBCO 소재는 우정한 성능을 갖췄지만, 기존 공정으로는 고품질 와이어를 저비용으로 쏟아내기가 쉽지 않았다.
핵심 공정인 펄스 레이저 증착(PLD)은 초전도 물질을 기판 위에 정밀하게 쌓아 올리는 단계다. 기가포톤은 반도체 초미세 리소그래피 노광 장비 분야에서 쌓아온 엑시머 레이저 제어 노하우를 L300KZ에 이식했다. 높은 펄스 에너지를 안정적으로 유지하면서 긴 가동 시간을 확보하는 기술을 반영해 박막 증착 공정의 수율과 장비 가동률을 동시에 잡겠다는 전략이다.
장비 공급이 마무리됨에 따라 과제는 실제 생산 라인과 동일한 박막 증착 조건에서 데이터를 뽑아내는 2단계로 전환됐다. 기가포톤은 프로젝트 참여 기관들과 함께 레이저 펄스 출력 및 조사 조건이 실제 박막 품질과 성장 속도에 미치는 상관관계를 다각도로 분석한다. REBCO 초전도선의 고균일성 확보와 양산성 입증이 이번 실증 테스트의 핵심 과제다.
2000년 출범 이후 글로벌 반도체 제조업체들을 대상으로 KrF·ArF 엑시머 레이저를 공급해 온 기가포톤은 최근 극자외선(EUV) 광원과 첨단 패키징, 첨단 신소재 가공 영역으로 포트폴리오를 빠르게 늘려가고 있다. 반도체에 집중됐던 레이저 노하우가 차세대 에너지 기술인 핵융합과 맞물린 신소재 영역까지 접점을 넓히는 모습이다.
