이미지 확대보기향후, 국산 반도체의 수율, 즉 생산성·수익성을 높이는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.
반도체를 만드는 과정에서 웨이퍼 표면에 얇고 균일한 산화막을 형성하는 것은 매우 중요하다. 웨이퍼 표면을 보호하고 전류의 흐름을 제어하는 역할을 하기 때문이다. 산화막은 반도체가 산소와 반응해 만들어지는 얇은 막을 의미한다. 12인치 웨이퍼 한 장이 산화막 문제로 결함이 생기면 수천만 원대의 금전적인 손실을 불러올 수 있다. 일반적으로 반도체 품질 유지를 위해서는 1nm 내외의 산화막 두께를 4% 이하의 불확도로 측정해야 한다.
국내 연구진은 국산 장비인 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용래 산화막의 절대 두께를 측정할 수 있는 방법을 고안해냈다. 절대 두께(Absolute Thickness)란 다른 요소에 영향을 받지 않은, 실제적인 두께를 말한다. 기존에 사용해온 투과전자현미경(TEM), 분광타원계측기(SE), 엑스선반사측정기(XRR) 등은 측정값과 실제 두께가 큰 차이를 보였다. 새로 완성된 측정법은 MEIS로 산화막 두께를 측정한 후, TEM의 측정 결과로 보정하는 상호 보정법이다. 2가지 방법을 사용해 측정 결과의 정확성을 한층 높일 수 있었다.
세계 측정표준기관들은 공동연구를 통해 하프늄산화막(HfO2)의 두께를 정한 바 있다. 국내 연구진이 상호보정법을 이용해 측정한 두께를 비교한 결과, 1% 수준 내에서 일치하는 것이 확인됐다.
김경중 KRISS 책임연구원은 "일본의 수출규제 등으로 인한 경제 위기 상황에서 반도체 소재 개발을 위해 국가측정표준기관이 나선 좋은 사례"라며, "중소기업과의 협력으로 탄생한 이번 기술은 반도체 산업 현장에 활용돼 차세대 반도체 소자의 생산 수율을 크게 향상시킬 것"이라 강조했다.
차진희 기자 postmoneynews@gmail.com
