韓, ‘1nm 이하’ 반도체 산화막 국제기준 마련

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韓, ‘1nm 이하’ 반도체 산화막 국제기준 마련

디지털데일리 발행일 2021-04-30 14:04:31

김도현

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- 국산 장비 ‘중에너지이온산란분광기’ 활용

[디지털데일리 김도현 기자] 국내 연구진이 반도체 산화막 분야에서 성과를 냈다. 산화막은 웨이퍼 보호막으로 회로 간 누설전류를 차단한다.

30일 한국표준과학연구원(KRISS)는 국내 중소기업 기술로 개발한 첨단 측정 장비를 통해 1나노미터(nm) 이하 반도체 산화막 두께측정 국제기준을 수립했다고 밝혔다.

KRISS 소재융합측정연구소 표면분석팀은 국산 장비인 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용해 1nm 이하 반도체 산화막의 절대 두께를 정밀하게 측정할 수 있음을 세계 최초로 확인했다.

이번 성과는 국산 첨단 측정 장비를 이용해 반도체 소자 제작 공정의 핵심 측정기술을 확보했다는 점에서 의미가 있다. 국내 반도체 소자업체에 최고 수준 측정 신뢰성을 부여해 외국 기업과 격차를 벌릴 수 있을 것으로 기대된다.

반도체 집적회로(IC) 제조 공정에서는 기판 산화막을 얇고 균일한 두께로 제어하는 것이 중요하다. 그동안 반도체 공정에서는 투과전자현미경(TEM), 분광타원계측기(SE), 엑스선반사측정기(XRR) 등으로 산화막 두께를 측정했다. 문제는 측정한 산화막의 두께가 실제 두께와 큰 차이를 보인 점이이다.

KRISS 표면분석팀은 그동안 반도체 산화막 두께측정의 기준으로 활용되던 엑스선광전자분광기(XPS)의 경우 측정 기준으로 활용되기 어렵다는 것을 발견했다. MEIS를 그 대안으로 제시했다.

국내 중소기업에서 개발한 MEIS 장비는 나노미터급 두께 박막의 조성, 분포도, 결정구조 및 두께에 관한 정보를 원자층의 깊이 분해능으로 분석할 수 있다. 반도체를 비롯한 첨단소자 제작 공정의 측정 장비로 활용될 수 있다.

KRISS 김경중 책임연구원은 “이번 성과 핵심은 반도체 산화막의 초정밀 절대 두께를 측정할 수 있는 국산 첨단 측정 장비 가능성을 확인한 것”이라며 “차세대 반도체 소자의 수율을 높여 국내 기업의 생산성 향상에도 도움이 되도록 최선을 다하겠다”고 강조했다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr