반도체 실리콘 웨이퍼(기판) 두께를 정확히 측정해 불량을 줄일 수 있는 기술이 개발됐다. 불량 웨이퍼를 줄여 반도체 공정 시 수율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
한국표준과학연구원 길이센터의 강주식, 이재용 박사팀은 ‘레이저 간섭법을 이용한 웨이퍼 두께·형상 측정표준시스템’을 개발했다고 29일 밝혔다.
레이저 간섭법은 결맞음성이 우수한 레이저 광원을 이용해 측정물의 굴절률을 비롯해 두께, 형상(휘어짐) 등을 측정하는 길이표준 측정법이다.
반도체의 성능과 집적도를 높이려면 반도체 소자를 여러 층으로 쌓아 올려야 한다. 그 과정에서 웨이퍼의 두께가 극도로 얇아야 하고 이 얇기를 측정하는 기술도 중요하다.
연구팀에 따르면 기존 웨이퍼 두께 측정 기술은 접촉식으로, 특정 지점을 측정하는 1차원적인 방식을 사용하기 때문에 웨이퍼에 힘이 전달돼 정확한 측정이 어려운 문제가 있었다. 특히 형상을 측정하는 것은 아예 불가능했다는 설명이다.
연구팀은 비접촉식 방법인 레이저를 사용해 웨이퍼 전면을 2차원적으로 스캐닝함으로써 웨이퍼의 고유 형상을 측정하는 데 성공했다. 이 기술을 이용하면 지름 300㎜의 웨이퍼 위에서 약 0.1㎛(마이크로미터) 수준의 두께 변화를 인식할 수 있다. 형상 측정 정확도는 0.7㎛정도로, 이는 축구 경기장의 굴곡을 0.2㎜ 이하의 정확도로 측정할 수 있는 수준이다. 이 기술을 반도체 산업에 적용하면 불량 웨이퍼를 감소시켜 수율을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. 이 박사는 “반도체 업체들이 각각 운용하고 있는 웨이퍼 측정 장비의 정확도를 평가할 수 있는 기준이 될 것”이라고 말했다.
/정혜진기자 madein@sedaily.com
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