반도체 공정에 쓰이는 플라스마 양 실시간 측정 센서 개발

표준연 "국산 장비 산업 경쟁력 강화…반도체 수율 향상 기대"

한국표준과학연구원은 반도체 공정에 쓰이는 플라스마의 양을 실시간으로 측정할 수 있는 센서를 개발했다고 31일 밝혔다.

플라스마는 고체, 액체, 기체를 넘어선 제4의 상태 물질이다.

반도체 소자 생산 공정에서 플라스마 공정 장비는 반도체 회로 패턴 중 필요한 부분만 남기고 불필요한 부분은 깎아내는 식각 공정에 쓰인다.

최근 반도체 소자의 저전력화·초미세화 추세로 반도체 플라스마 공정의 난도가 높아지고 있다.

특히 식각 공정에서 반도체 회로가 끊기거나 균일하지 않은 등 문제가 생기면 반도체 수율 문제로 직결되기 때문에 식각 공정의 안전성이 중요하다.

현재 웨이퍼(반도체 기판) 영역의 플라스마 변수를 직접 측정할 수 있는 센서는 없다.

수입산 장비로 웨이퍼의 온도나 전압 균일도를 통해 간접적으로 측정하는 방식이 쓰이고 있지만, 공정을 멈추고 센서를 삽입해야 해 실시간 측정이 어려웠다.

측정 이후 장비를 재가동하는 과정에서 공정 환경이 정상화되는 데 오랜 시간이 필요해 반도체 수율을 떨어뜨리는 경우가 많다.

표준연 이효창·김정형 연구원 연구팀은 플라스마 변수를 직접 측정할 수 있는 밀도 측정 기술을 세계 최초로 개발했다.

플라스마의 밀도 값과 균일도를 실시간으로 측정할 수 있는 기술로, 불확도(오차 범위)가 2% 이내로 세계 최고 수준이라고 연구팀은 설명했다.

장비를 멈추지 않고도 사용할 수 있어 반도체 제품 수율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 이번 기술에 대해 국내 특허를 등록하고 미국·유럽·중국·일본 등 4개국 특허를 출원했다.

이효창 선임연구원은 "이번에 개발한 기술에 센서를 내장해 지능형 식각공정 장비를 개발할 계획"이라며 "반도체 시장에서 국산 장비 산업의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것"이라고 말했다.

/연합뉴스