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'반도체 품질 좌우' 박막 증착 상태 관찰 시스템 개발

허훈 생기연 박사 "박막 분석 방식의 한계를 국내 기술력으로 극복"
국내 연구진이 '화학증착소재 실시간 증착막 측정 시스템'을 개발했다. 시간과 비용이 많이 소요되는 박막 분석 방식의 한계를 국내 기술력으로 극복할 수 있을 것으로 보인다. 사진은 고온에너지시스템그룹 허훈 박사다.<사진=생기연 제공>국내 연구진이 '화학증착소재 실시간 증착막 측정 시스템'을 개발했다. 시간과 비용이 많이 소요되는 박막 분석 방식의 한계를 국내 기술력으로 극복할 수 있을 것으로 보인다. 사진은 고온에너지시스템그룹 허훈 박사다.<사진=생기연 제공>
반도체 품질 향상을 좌우하는 반도체 박막 증착 공정을 실시간으로 측정하고 분석하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
 
한국생산기술연구원(원장 이성일)은 허훈 박사팀이 세계에서 처음으로 '화학증착소재 실시간 증착막 측정 시스템'을 개발하는데 성공했다고 16일 밝혔다. 박막은 반도체 회로 간 구분과 연결, 보호 역할을 담당한다. 박막을 최대한 얇고 균일하게 형성할수록 반도체 품질이 향상된다.
 
기존에는 박막에 제대로 증착됐는지 확인하기 위해 장비에서 박막을 꺼내 별도의 분석기기로 검사해야했다. 이 과정에서 대기 중 산소나 수분과의 접촉으로 분석결과의 훼손, 박막불량 등의 우려가 있었다.
 
연구팀은 In-situ 라만 분광 장치를 설치해 화학기상증착 장비 내부에서 웨이퍼 위에 박막 형성되는 전 과정을 실시간 관찰가능하게 했다. 라만 효과에 의해 발생하는 특수한 빛의 배열인 라만 스펙트럼을 이용한 것이다.
 
연구 관계자는 "장비 내부에서 바로 박막 소재의 농도나 결정구조, 결정성 등 다양한 물성 정보를 실시간 파악할 수 있다"면서 "화학 증착에 필요한 화합물 및 반응가스, 박막 성장 온도나 시간 등 여러 변수를 측정·분석해 공정도 최적화할 수 있다"고 설명했다.
 
이 외에도 연구팀은 박막 물성 분석결과를 기반으로 유전율을 유추할 수 있는 분석기법도 개발했다. 유전율이란 전기장을 가했을 때 전기적 성질을 띤 분자들이 정렬해 물체가 전기를 띠는 현상이 발생하는 정도를 말한다. 유전율 분석결과는 고집적화와 고속화 구현에 유리한 저유전율 특성을 지닌 반도체 물질을 개발하는 데 활용된다.
 
개발된 기술들은 현재 반도체 소재 기업들과 상용화를 추진 중이다.
 
허훈 박사는 "시간과 비용이 많이 소요되는 박막 분석 방식의 한계를 국내 기술력으로 극복해낸 사례인 만큼 관련 소재·장비 국산화에 기여할 수 있을 것"이라며 "반도체뿐만 아니라 OLED 소재, 2차전지 또는 태양전지용 전극소재 등 다양한 분야에도 활용 가능하다"고 말했다.
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