김창수 표준연 박사팀, 웨이퍼 불량 줄이는 측정기술 개발

김창수 박사

아주경제 이한선 기자= 국내연구진이 반도체 웨이퍼의 불량률을 줄일수 있는 측정기술을 개발했다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 신기능재료표준센터 김창수 박사팀이 단결정 웨이퍼의 새로운 면방위 측정기술 이론을 정립하고 이를 통해 면방위 표준물질을 개발했다고 26일 밝혔다.

면방위란 단결정 웨이퍼에서 원자들이 규칙적으로 배열되어 있는 특정 결정면과 웨이퍼의 표면이 이루는 각도를 말한다.

단결정 웨이퍼를 기판으로 해 제작되는 반도체, LED 및 전자소자는 웨이퍼 면방위 크기에 따라 소자특성 및 구조결함이 결정된다.

면방위의 크기를 정확히 측정하고 제어해야만 구조결함을 최소로 줄인 우수한 제품의 생산이 가능하다.

현재 산업현장에서는 X-선을 이용해 단결정 웨이퍼의 면방위를 측정하는 미국재료시험협회(ASTM)의 측정 방법을 활용해오고 있다.

이 방법을 이용하면 측정장치 회전축의 중심이 한쪽으로 치우쳐 중심이 맞지 않은 상태인 편심이 면방위 측정값에 영향을 미쳐 편심 크기만큼의 오차가 생기는 단점이 있다.

김 박사팀이 개발한 측정법은 원천적으로 측정 장비의 회전축 편심에 의한 오차를 자체적으로 없앨 수 있는 신기술이다.

새 면방위 측정이론을 바탕으로 회전축 편심을 자체적으로 보정해 영향을 상쇄시킬 수 있다.

새 측정법은 기존에 비해 10배 이상의 정확도로 보다 우수한 제품 생산이 가능하고 불량률도 현저히 낮출 수 있다.

각 산업체에서는 KRISS에서 개발한 면방위 표준물질을 이용해 보유한 측정 장비를 교정해 정확도 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

이번 연구 성과는 해외특허 출원을 완료했고 재료분야 세계적 학술지인 저널 오브 어플라이드 크리스탈로그래피 온라인에 게재돼 10월 호에 실릴 예정이다.

김 박사는 “지금까지 반도체 및 LED 등의 산업현장에서 활용한 ASTM 측정법은 장비의 회전축 특성을 반영하지 못해 측정값이 부정확할 뿐만 아니라 오차가 크다는 단점이 있었다”라며 “KRISS에서 개발한 이번 연구 성과는 고품질의 반도체 소재 및 소자 생산을 이룰 뿐만 아니라 향후 면방위 측정에 대한 새로운 표준안으로 발전할 수 있을 것”이라고 밝혔다.