표준연 "불량 웨이퍼를 감소시켜 반도체 수율 향상에 도움"

▲ 표준연이 개발한 두께·형상 측정표준 시스템. 사진=한국표준과학연구원

[일간투데이 이은실 기자] 국내 연구진이 반도체 소자 생산의 기초 기판인 웨이퍼의 두께와 형상(휜 정도)을 가장 정확하게 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

한국표준과학연구원(이하 표준연)은 길이센터 강주식·이재용 박사팀이 길이표준의 최상위 측정법인 '레이저 간섭법'을 활용해 웨이퍼 두께와 형상 측정표준시스템을 개발했다고 29일 밝혔다.

레이저 간섭법이란 광대역 레이저 광원을 이용해 생성한 광 간섭 신호로부터 측정물의 굴절률과 두께, 이송 변위, 형상 등을 정밀하게 측정하는 기술이다.

과거에는 반도체의 집적도를 높이기 위해 웨이퍼 위 소자의 크기와 간격을 줄이기 위한 노력이 주로 이뤄졌다. 그러나 반도체 소자의 크기와 간격을 줄이는데 한계가 나타나, 최근에는 소자를 여러 층으로 쌓아올려 반도체의 성능과 집적도를 향상시키는 새로운 공정이 적용되고 있다.

이번에 개발된 측정시스템은 비접촉식 방법을 사용하며 레이저를 사용해 웨이퍼 전면을 2차원적으로 스캐닝 함으로써 웨이퍼의 고유 형상 측정이 가능하다.

또, 최대 직경 300㎜ 웨이퍼 상에서 약 0.1㎛(마이크로미터)수준의 두께 변화를 감지할 수 있으며 0.7㎛ 수준의 형상측정 정확도를 얻을 수 있다. 이는 축구 경기장의 굴곡을 0.2㎜ 이하의 정확도로 측정할 수 있는 수준이다.

웨이퍼의 두께·형상 측정표준은 현재 표준연의 시험서비스 항목으로 등록돼 측정서비스가 제공되고 있다.

표준연 길이센터 이재용 박사는 "이번에 개발된 측정시스템을 활용하면 웨이퍼의 정밀한 두께 분포와 굴곡 형상 (공정변위) 데이터 제공이 가능하다"며 "각 반도체 업체들이 운용하고 있는 웨이퍼 측정 장비들의 측정 정확도를 평가할 수 있는 기준이 될 것"이라고 말했다.

표준연 길이센터 강주식 박사는 "앞으로 이 시스템이 반도체 산업에 적용될 경우 불량 웨이퍼를 감소시켜 수율 향상에 많은 도움이 될 것"이라고 언급했다.


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