원자현미경(AFM:Atomic Force Microscope) 시장 강소기업인 파크시스템스가 이달 31일부터 2월 2일까지 서울 삼성동 코엑스에서 열리는 세미콘코리아 2018에 참가한다. 반도체 생산공정 모니터링 장비인 NX-웨이퍼를 포함한 연구, 전자산업, 바이오산업용에서 AFM을 전시할 예정이다.
AFM은 시료 형상과 물성을 나노미터 수준에서 계측 분석하는 장비다. 최고 수천 배 배율을 가진 광학현미경과 최고 수십만 배 배율을 가진 전자현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)에 비해 AFM 배율은 최고 수천만 배에 달한다. '원자는 너무 작아 현미경으로도 볼 수 없다'는 통념을 깬 발명품이 바로 AFM이다. 시료 표면 형상과 여러 물성을 정량적으로 측정할 수 있어 반도체와 바이오 등 다양한 나노기술 연구에 활용된다.
AFM은 탐침(tip)과 시료 사이의 원자간력(inter atomic force) 혹은 전자기력 등 근접장을 검출하는(near-field detection) 방식을 활용해 시료 형상을 측정한다. 경쟁사 제품에는 탐침이 시료와 항상 접촉하거나, 간헐적으로 접촉하는 태핑 모드(tapping mode) 기술이 적용됐다. 반면에 파크시스템스 AFM은 경쟁사가 구현하지 못한 비접촉 모드(Non-Contact mode) 기술을 적용했다.
이윤기 파크시스템스 글로벌영업부 본부장은 “비접촉 모드는 탐침 마모가 없고 시료 손상도 방지한다”면서 “글로벌 반도체 제조업체도 이 같은 파크시스템스 기술력을 인정해 최근 주문을 늘리고 있다”고 소개했다.
파크시스템스 AFM은 x-y축과 z축이 분리된 유연 힌지 스캐너 방식을 적용했다. 스캔시 시료 표면 높낮이에 맞게 z축이 초고속으로 움직이기 때문에 이 같은 비접촉 모드 구현이 가능하다. 기계 설계와 이를 정밀 제어하는 전자회로, 제어 알고리듬이 함께 개발돼야 이 같은 비접촉 모드를 안정적으로 구현할 수 있다.
박상일 파크시스템스 대표는 AFM을 처음 개발한 미국 스텐퍼드대 켈빈 퀘이트 교수 연구실에서 박사 학위를 받았다. 이후 1988년 미국에서 파크사이언티픽인스트루먼트(PSI)를 창업, AFM을 상용화했다. 박 대표는 1997년 PSI를 매각하고 한국으로 돌아와 파크시스템스를 재차 창업해 AFM 시장을 공략했다. 파크시스템스는 최근 산업용 AFM 시장에서 업계 강자인 미국 부루커(Bruker)를 따돌리고 1위로 업체로 떠올랐다.
한주엽 반도체 전문기자 powerusr@etnews.com