반도체 공정에 쓰는 '플라즈마 양' 실시간으로 측정한다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 반도체·디스플레이 장비 성능평가와 제품 수율을 높이는 데 활용할 수 있는 기술을 선보였다.

이효창 한국표준과학연구원 선임연구원.(사진=한국표준과학연구원)

한국표준과학연구원은 이효창 박사 연구팀이 반도체·디스플레이 공정에 쓰는 플라즈마 양을 실시간으로 측정할 수 있는 센서를 개발했다고 31일 밝혔다.

반도체 소자 생산 공정에서 플라즈마 공정은 반도체 회로 패턴에서 필요하지 않은 부분은 깎아내는 작업인 식각 공정에 쓴다.

식각 공정의 안정성은 반도체 생산성·수익성의 척도인 수율로 이어진다. 잘못된 식각 공정으로 회로 부분이 끊기거나 균일하지 않으면 생산된 반도체 칩에 오류가 생길 수 있다.

하지만 기존 공정에서 반도체 기판인 웨이퍼 영역에서 플라즈마 변수를 직접 측정할 센서는 없었다. 외산 센서를 양산 공정에 썼지만, 웨이퍼의 온도나 전압 균일도를 직접 측정하지 못했다. 공정을 멈추거나 센서를 삽입해 측정해야 했기 때문에 실시간 측정도 어려웠다.

반면, 연구팀이 개발한 밀도측정 기술을 이용하면 플라즈마 변수를 직접 측정하고, 웨이퍼 공정결과에 직접 영향을 주는 플라즈마 밀도값과 균일도를 실시간으로 측정할 수 있다.

연구팀은 기기에 센서가 내장된 ‘지능형 식각공정 장비’를 개발할 계획이며, 반도체 장비 시장에서 기술 혁신을 이룰 수 있을 것으로 기대하고 있다. 국내 특허 등록을 비롯해 미국·유럽·중국·일본 등 4개국에 특허 출원 작업도 마쳤다.

이효창 선임연구원은 “이번에 개발한 센서는 웨이퍼 바닥 부분인 정전척, 에지링, 챔버 벽 등 원하는 부분에 설치할 수 있다”며 “관련 기술의 표준 시험 절차를 확립해 반도체·디스플레이 소재 부품 장비의 성능을 검증할 플라즈마 측정 기준 장비로 활용할 전망”이라고 말했다.

연구결과는 국제 학술지 ‘플라즈마 소스 사이언스 테크놀로지(Plasma Sources Science and Technology)’에 게재됐다.