한국표준과학연구원(원장 직무대행 조성재)이 첨단 반도체나 디스플레이 내부 결함을 이미지 한 장만으로 검사하는데 성공했다.
김영식 첨단측정장비연구소 책임연구원팀은 3차원 나노소자의 구조와 특성을 생산라인에서 즉각 파악할 수 있는 측정기술을 개발했다.
이번 기술은 겹겹이 쌓은 다층막 소자의 두께와 굴절률 측정을 통해 실시간 불량을 검출할 수 있다. 3차원 나노소자 이미지 한 장으로 두께와 굴절률을 동시에 파악할 수 있는 측정기술을 개발했다. 두께와 굴절률은 일정하게 유지해야만 소자의 수율을 확보할 수 있는 핵심적인 요소다.
연구팀은 영상분광기, 편광카메라, 대물렌즈를 하나의 시스템에 융·복합했다. 여러 번 측정을 거친 기존의 복잡한 과정을 한 번의 측정으로 해결했으며, 공간분해능을 10배 이상 향상시켰다.
나노소자가 생산라인에 설치된 측정장비를 통과하면 장비의 대물렌즈에 특정 간섭무늬가 생성된다. 무늬가 영상분광기와 편광카메라를 통해 분석되면 다양한 입사각과 파장, 그리고 편광상태에 따른 반사율 및 위상 정보를 동시에 얻을 수 있는데, 이 정보들로 최종적인 두께와 굴절률 값을 산출하게 된다.
그동안 소자의 비파괴 검사기술은 외부 영향이 적은 연구실에서만 제한적으로 사용됐으나, 생산라인에 쉽게 장착해 빠르게 검사할 수 있는 이번 기술을 통해 산업현장에도 적용할 수 있게 됐다. 무엇보다 제대로 이루어지지 못했던 첨단소자의 두께 관리가 가능해져 품질 면에서 큰 이점을 갖게 될 것으로 보인다.
김영식 책임연구원은 “일본 수출규제에 따른 국산 측정장비 자립화는 물론 첨단소자의 수율 확보에도 기여할 수 있는 기술”이라며 “3차원 반도체, 차세대 디스플레이 등 국가 경쟁력 확보와 직결되는 최첨단 산업에 필수적인 장비가 될 것이다”라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
