KAIST, 반도체 웨이퍼 절단없이 두께 분석하는 기술개발

기사내용 요약
이정철 교수 연구팀, 근적외선 간섭 효과 이용
실리콘 박막-공동 구조 검사를 위한 비파괴 분석 장비 개발

[대전=뉴시스] 근적외선 기반 웨이퍼 비파괴 분석장비 개념도 및 단층 박막-공동 구조 검사 결과. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 기계공학과 이정철 교수팀이 근적외선의 간섭효과를 이용해 실리콘 박막-공동 구조를 검사할 수 있는 웨이퍼 비파괴 분석장비를 개발했다고 19일 밝혔다.

1마이크로미터(μm) 급의 두께를 갖는 박막-공동 구조는 압력센서, 마이크로미러, 송수신기 등의 다양한 미세전자기계시스템(MEMS) 소자로 사용된다.

이런 MEMS 소자에서 박막의 두께와 공동의 높이는 소자 성능의 주요 설계 인자이기 때문에 소자의 거동 분석을 위해서는 제작된 구조의 두께 측정이 필수적이다.

최근까지 후속 공정에 사용할 수 없는 단점에도 웨이퍼를 절단해 주사 전자 현미경과 같은 고해상도 현미경으로 두께를 측정하는 단면 촬영 기법이 사용됐다.

이번에 연구팀은 1μm 급의 두께를 갖는 실리콘 박막-공동 구조의 두께를 절단 등 파괴하지 않고 측정 가능한 근적외선 간섭 현미경을 개발했다.

연구팀은 실리콘의 광특성과 빛의 간섭 길이를 반영한 근적외선 계측 장비를 설계 및 구축했으며 개발한 근적외선 간섭 현미경은 1μm 급과 서브 1μm 급의 단층 박막-공동 구조를 100나노미터(㎚) 미만의 편차로 측정할 수 있다.

또 다중 반사로 인한 가상의 경계면을 특정하는 방법을 제안, 복층의 실리콘 박막-공동 구조에서 숨겨진 실리콘 박막의 두께 측정을 성공적으로 시연했다.

특히 연그팀은 실리콘 박막-공동 구조뿐만 아니라 기능성 웨이퍼인 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 웨이퍼에서도 실리콘과 내부에 숨겨진 산화막의 두께를 성공적으로 측정, 다양한 구조의 반도체 소자 비파괴 검사에 적용 가능함을 확인했다.

이번 연구는 국제학술지 '어드밴스트 엔지니어링 머터리얼즈(Advanced Engineering Materials)'에 지난 7월 14일 온라인 게재됐으며, 10월 호의 후면 표지(back cover) 논문으로 선정됐다.

이정철 교수는 "이 기술은 적외선 광원을 사용해 비파괴 방식으로 반도체 물질 내부구조를 측정한 점에서 기존 방법과 다르고 안전하고 정밀한 장점 때문에 반도체 소재 및 소자 검사 속도를 향상하는 효과를 가져 올 것"이라며 "이를 통해 반도체 관련 산업과 우리 삶의 발전에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com