23일 한국표준과학연구원에 따르면 KRISS 나노구조측정센터 김경중 책임연구원팀은 국산 장비인 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용해 나노미터(㎚)급 산화막의 절대 두께를 측정할 수 있는 상호보정법을 완성했다.
반도체 공정에서 집적회로를 만드는 데 사용하는 웨이퍼는 표면에 얇고 균일한 산화막을 형성하는 것이 중요하다. 산화막의 두께를 유지하고 정확히 측정하는 것은 반도체의 수율을 결정짓는 핵심 요인으로 꼽힌다.
지금까지는 투과 전자현미경(TEM), 분광 타원계측기(SE), 엑스선 반사측정기(XRR) 등으로 산화막 두께를 측정했다.
하지만 이렇게 측정한 산화막의 두께가 실제 두께와 큰 차이를 보이며 장비 사용이 어렵고 품질 확보에 불확실성이 생겨나는 문제로 이어졌다.
연구팀은 국내 중소기업의 MEIS 장비를 활용해 산화막 절대 두께 측정기술을 완성했다. 상호보정법은 2가지 방법을 사용해 측정 결과의 정확도를 높이는 기술이다.
연구팀은 국제도량형위원회(CIPM) 물질량자문위원회(CCQM)가 주관하는 세계 측정표준기관들의 공동연구에서 결정한 하프늄산화막(HfO2)의 두께와 연구팀이 측정한 두께를 비교한 결과 1% 수준 차이에서 정확하게 일치하는 것을 확인했다.
김경중 책임연구원은 "일본의 수출규제 등 경제 위기 상황에서 반도체 소재 개발을 위해 국가측정표준기관이 나선 좋은 사례"라고 설명했다.