기술번호
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KST2014065710
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자료제공기관
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미래기술마당
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기술공급기관
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한국표준과학연구원
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기술명
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잔류가스질량분석기 상품화기술 개발
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기술개요
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본 발명은 코일 형태의 코일 애노드가 형성된 이온 소스기, 이를 이용하여 잔류가스를 분석하는 잔류가스 분석장치 및 잔류가스 분석방법에 관한 것이다. 간격 없이 압착되어 있는 코일을 일정 코일 간격으로 인장하여 형성되는 코일 애노드를 이온 소스기에 장착하고 이를 통해 가스 분자를 이온화하며 잔류 가스 성분을 분석함으로써 이온 소스기의 오염을 완화하고 장시간 이온 전류를 안정된 상태로 유지할 수 있으며, 소모품에 해당하는 이온 소스기의 교체 주기를 연장할 수 있다. 이를 위해 특히, 열전자 방출을 통해 특정 공간에 분포하는 가스 분자를 이온화하기 위하여 전자빔을 방출하는 원호 형태의 필라멘트(110); 필라멘트(110) 내부의 공간에 위치하며 코일 간격으로 방출된 전자빔을 투과시키는 코일 애노드(120); 및 코일 애노드(120)의 내부에 위치하여 코일 애노드(120)가 장착되는 거치대(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 애노드가 형성된 이온 소스기가 개시된다.이온원(ion source), 잔류 가스 분석장치(Residual Gas Analyzer), 잔류 가스, 애노드(Anode), 필라멘트
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개발상태
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연구실환경 테스트
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기술의 우수성
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1) 잔류가스의 조성분석을 통하여 진공도를 측정하며, 진공시스템 안으로 흘려주는 가스의 양 혹은 시스템 안에서 일어나는 화학반응을 실시간 모니터링 할 수 있음
2) 대부분의 반도체 제조공정은 진공시스템 안에서 이루어지며 산소, 수분, hydro carbon 등의 불순물 가스는 엄격히 규제되어야 함
3) RGA는 또한 일반적으로 사용되는 헬륨 누설측정기와는 달리 진공시스템에 어떤 영향을 주지 않고 헬륨 가스 없이도 사용될 수 있는 장점을 가지므로 공정관리에서 leak detector로도 사용되며, 발효공정의 제어를 위한 발효 중 발생가스의 분석, 그리고 열분석에서의 evolved gas analysis(EGA) 등 다양한 분야에서 이용되고 있음
4) 이온원과 사중극자 질량분석기는 대량생산을 위한 설비와 품질검사를 위한 성능시험 설비를 갖춤. 회로부는 그동안 현장적용시험에서 발견된 문제점을 해결하여 어떠한 비정상적인 환경에서도 문제없이 작동될 수 있는 강인한 전원회로와 함께 noise를 제거한 깨끗한 신호를 빠른 속도로 제공하는 제어회로를 개발함
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응용분야
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1) 현대 생활의 필수품인 PC, TV, 스마트 폰 등 IT 관련 제품은 보다 빠르고 많은 정보의 제공을 위해 고밀도 고집적화에 모든 개발의 초점이 맞춰져 있으며, 이러한 제품 개발은 직접적 관련 분야 반도체산업에 있어서 직접적인 영향을 즘
- 기술발전추이에 맞는 첨단 핵심장비 및 관련기술 확보가 매우 중요한 이슈로 대두되고 있어 중장기적인 산업 전망은 안정적임
2) 반도체 장비 산업은 Life-cycle이 빠른 기술 집약적인 고부가가치 산업으로 전방 산업인 반도체 산업의 경기에 의해 영향을 크게 받는다는 특징이 있음
- 본 기술 역시 반도체장비에 속하는 관계로 반도체산업의 경기에 영향을 받지만 반도체 외 FPD 및 PCB 등 다양하게 응용되므로, 반도체 산업의 경기에 의한 본 기술의 사업화 시 영향력은 다소 완화될 수 있을 것으로 예상됨
3) 경제적 측면에서의 특성을 살펴보면, 반도체 장비 산업은 성능향상, 시험평가 등 설계 및 개발비 비중이 원가의 높은 비중을 차지하는 지식기반 고부가가치 산업으로써 반도체 소자업체의 주문에 의해 생산되는 산업
- 현재 국내 무역수지의 흑자화에 큰 영향을 미친 반도체산업의 기반산업으로 무역수지의 개선은 물론 반도체 소자의 가격경쟁력 강화에 긴요한 산업으로 중장기적으로도 시장 전망은 매우 밝은 것으로 기대됨
4) 디스플레이 산업 측면에서 보면, 디스플레이 산업은 우선 대표적인 장치산업으로 제조장비에 의해서 패널산업이 경쟁력이 좌우됨
- 이는 제품 생산의 수율향상과 신제품개발을 위한 새로운 제조공정을 위한 핵심기반 산업이라는 것임
- 핵심 디스플레이 장비기술 확보가 향후 디스플레이 산업의 성패를 좌우할만큼 디스플레이장비산업은 디스플레이 패널산업의 경쟁력을 뒷받침하는 핵심 기반산업임
5) 이와 함께 디스플레이장비 기술은 초정밀 가공기술, 초청정 기술 및 극한 기술 등 첨단의 여러 기술이 복합된 융합기술로 디스플레이 장비개발을 통해 확보된 첨단기술은 기계, 정밀가공, 광학 등 타 산업에 적용되어 전후방 산업전반의 기술력 향상에 파급효과가 큼
6) 국내 디스플레이산업의 세계 제 1위의 생산국으로 성장한 반면, 이를 생산하는 공정장비 분야에서는 일본, 미국 등에 80% 이상을 의존하는 상황임
7) 따라서 국내 FPD 업체들은 일본 자국 업체들의 공조가 점차적으로 가시화되는 상황에서 사업적으로 큰 부담을 느낄 수밖에 없어 본 기술에 의한 사업화 제품이 전체 FPD 산업에 미치는 영향은 매우 크다고 할 수 있음
8) 평판디스플레이산업의 특성 상 다양한 형태의 응용제품 출현에 따라 여러 제품들이 복합 경쟁구조를 가지면서 국내 업체들이 시장을 확대함에 있어 본 기술에 의한 전구체 상태 진단장치는 디스플레이 - 증착 측면에서 전공정 기술개발을 통한 경쟁우위와 핵심역량을 확보하는데 필수적인 장비임
- 향후 시장 수요는 꾸준히 발생할 것으로 보여 종합적으로 반도체장비와 디스플레이장비 모든 측면에서 높은 사업화 성과를 도출할 수 있을 것으로 기대됨
9) 세부적으로 사업화 대상제품 측면에서 보아도, 잔류가스질량분석기(RGA) 장비는 가장 기초적인 질량분석기로서 분석장비로 분류되는데, 본 기술인 잔류가스질량분석기의 상품화기술은 반도체 공정, 디스플레이 공정뿐만 아니라 진공 및 우주항공 관련 산업, 이공계연구소, 대학실험실 등 여러 분야에서 기본적으로 사용되는 장비로서 활용도가 매우 높을 것으로 기대됨
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시장규모 및 동향
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가. 해외 시장동향
1) 미국, 유럽, 일본과 같은 반도체 선진국(업체)들은 공정 및 장비·부품소재의 지속적 경쟁력 유지를 위해 M&A, 글로벌 연구소를 통한 컨소시움 활동, 미세화·대구경화 동시준비 등을 체계적으로 진행 중임
2) 미국은 인텔, IBM과 같은 디바이스 업체, 세계 1위 장비업체인 AMAT를 중심으로 위이퍼 프로세스 장비와 계측장비 분야에 경쟁력을 갖추고 글로벌 서비스 전개 중. 또한 SEMATECH·SRC 등 글로벌 연구센터 운영을 통해 차세대 핵심기술을 지속적으로 획득·상용화하고 있음
3) 일본은 노광기, 세정장비, 열처리장비 등 웨이퍼 프로세스 장비와 조립 lc 검사장비 등 균형적으로 장비산업 전반에서 경쟁력을 보유하고 있으며, 특히 부품 소재분야에서는 독보적인 위치를 구축중
4) 2010년 세계 반도체시장 규모는 2009년 대비 32.5% 증가한 3,040억 달러를 기록했음. 반도체 역사상 처음으로 3천억 달러 규모 대에 진입한 세계 반도체시장은 2011년부터 2014년까지 4.4%의 성장률을 보이며 꾸준히 성장할 것으로 예상됨
5) 반도체장비 및 재료의 시장규모는 789억불(‘10년 기준) 장비시장은 ‘09년 경기불황으로 소자업체들의 설비투자가 위축되어 전년대비 약 45% 감소한 167억불을 기록하였으며, ’09년 이후 경기회복 및 IT 제품의 수요증가로 반도체 수요가 확대됨에 따라 신규라인 확보 및 Wafer 생산 Capa. 확대 등 설비투자 증대로 이어져 ‘10년 설비투자는 '09년 대비 약 137%증가해 393억불을 기록
6) 반도체 장비는 미국(Applied materials등), 이본 (TEL 등), 유럽(ASML 社)의 기업들이 독점적인 지위를 확보하고 있으나 국내 장비기업은 최근 향상된 기술력으로 국내시장 공급을 확대중임 특히 국내 수요기업들이 주로 메모리에 특화되어 있기 때문에 장비업계 역시 메모리특화장비 부분에서 경쟁력을 확보하고 있음
나. 국내 시장동향
1) 반도체에서 2011년 가장 많은 매출을 올린 기업은 Intel과 삼성전자로 404억 달러, 278억 달러의 매출을 기록하며 세계 반도체시장의 13.3%, 9.2%를 점유, 3위 Toshiba는 4.3%를 점유
2) 국내 전공정 장비산업은 원천 기술 부재, 규모의 영세성, 소자기업에서의 장비표준에 대한 정보 부족, 선진국의 기술이전 기피 등으로 수입의존도가 높고, 국산화의 경우도 합작투자와 해외기업의 국내 생산이 큰 비중을 차지하고 있지만, 2010년 이후 국산화율이 증가하고 있음 - 국내 전공정 반도체 장비 시장은 2012년도에는 약 6조원 규모로 예측됨 - 국내의 주요 장비업체로는 주성엔지니어링, 케이씨텍, 디아이, 한미반도체 등이 있음
3) 이러한 반도체 전공정은 대면적, 미세화의 효율을 높이기 위한 방법으로 신뢰성 높은 계측에 의존하게 되며 이러한 진단을 위한 관련 센서 등의 시장이 날로 증가되고 있음 - 진단 센서들을 이용한 통합 시스템의 제어 알고리즘 관련기술시장이 형성되고 있음 - 국내에서 공정에 시용되는 계측기 및 관련 센서의 시장은 아래 표에 제시하였음
4) 향후 국내 신성장산업과 관련하여 태양전지, FPD 등에 미치는 영향을 고려해 볼 때 진공공정 장비 및 관련 계측진단 시장은 국가적 집중 필요 - 특히 기술격차가 큰 식각장비분야의 개발 집중과 아울러 아직 궤도에 오르지 않은 실시간 진단 관련기술을 본 사업을 통해 개발될 계측진단 기술로 지적재산권 확보 후 상용화로 적용할 때 그 시너지 효과는 매우 클 것으로 예측됨
5) 현재, 동 기술 분야의 제품을 직접적으로 개발·상용화한 국내기업은 전무한 상황임 - 이에, 동 기술과 가장 유사도가 높은 분야로 반도체 세정기술 및 제품산업의 기업들을 동 기술의 수요기업 및 경쟁기업으로 해석할 수 있을 것임 - 기타, 그 밖에도, 반도체 전공정에 이해도가 있는 하기의 기업들이 잠재적인 경쟁기업 및 수요기업으로 해석 가능
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희망거래유형
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사업화적용실적
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도입시고려사항
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