개별 원자를 검사하는 것은 물론 원자 사이의 공간까지도 살펴볼 수 있는 전자현미경이 개발됐다.
C넷은 IBM과 니온이 1옹스트롬(Å) 크기인 수소 원자보다 작은 구조물을 정확하게 들여다 볼 수 있는 0.75Å 해상도의 전자현미경을 공동 개발했다고 보도했다.
마이크로프로세서의 핵심 성분인 실리콘 원자 사이의 거리는 1.3Å이며 1Å은 100억분의 1m에 해당하는 크기다.
지금까지 반도체 설계자들은 최대 해상도가 2Å인 기존 전자현미경으로는 특정 공간에 존재하는 원자가 1개인지 또는 2개인지 정확히 알 수 없었다. 이에 따라 반도체 업계는 반도체의 배선과 절연층 두께가 원자 수준에 가까워지는 상황에서 개별원자의 위치를 파악, 반도체의 기능이 제대로 작동하는지 알아낼 방법이 없어 집적도를 높이는 데 어려움을 겪어왔다.
IBM의 전자형미경 개발 프로젝트를 주도한 필립 뱃슨은 “(반도체가) 100개 원자 두께의 절연층을 갖고 있을 때에는 한 두개의 원자가 위치를 벗어나도 문제가 되지 않지만 현재 절연층은 원자 20개의 두께에 이르고 있다”고 설명했다. 그는 또 “반도체 연구원들은 새 현미경으로 재료가 어떻게 서로 들러붙는지 살펴볼 수 있게 되고 생물학자들은 합성분자의 3차원 구조를 보다 정밀하게 검사할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
니온이 복합광학시스템을 개발하고 IBM이 자장 제어부와 현미경 작동부를 개발한 새 전자현미경의 높은 해상도는 기존 전자현미경이 4, 5개의 자성 렌즈를 이용해 전자빔 초점을 만드는 데 비해 무려 38개의 렌즈를 사용해 가능해졌다.
뱃슨은 “앞으로 몇년간 전자현미경의 해상도가 더욱 개선될 것”이라고 말했다.
지난 71년 처음으로 등장한 전자현미경은 반도체를 양산에 앞서 회로의 단락 등과 같은 문제점을 정밀하게 검사할 수 있도록 해줘 반도체 개발에 획기적인 전기를 마련해준 바 있다.
<황도연기자 dyhwang@etnews.co.kr>