반도체 생산 공정 중 공정 균일도측정 및 결함 등의 불량을 구분하기 위해선 매우 긴 측정 시간이 필요하다. 현재 상용화 돼 있는 기술적 한계 때문인데, 이 문제를 해결하는 원천기술 확보는 전 세계 반도체산업의 핵심 과제 중 하나이다.

이러한 반도체 공정에서의 측정 기술이 갖는 속도의 한계를 극복해 양질의 차세대 반도체 생산수율을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 전북대학교 김대석 교수(기계시스템공학부)가 개발한다.

전북대는 김대석 교수가 삼성전자가 지원하는 ‘삼성미래기술육성사업’에 선정, 2년 간 6억 원의 지원을 받아 차세대 반도체 생산공정 혁신기술 개발에 나선다고 21일 밝혔다.

삼성미래기술육성사업은 삼성전자가 기초과학, 소재기술, ICT의 3개 연구분야에 2013년부터 10년 간 총 1조5천억 원을 출연해 국가 미래기술 육성을 지원하는 프로그램이다.  

반도체 제작 공정 중 현재 상용화된 분광타원법 및 영상타원법 기술은 편광자 회전구동 등 긴 측정시간으로 반도체 in-line 공정 적용에 기술적 한계를 갖고 있었다.

이번 과제는 이러한 반도체 공정 측정 기술이 갖는 속도의 한계를 극복하고 ‘정밀 측정 기술의 고속 검사 기술화’라는 기존에 없던 새로운 패러다임을 제공할 수 있는 이미징 분광편광측정 고속화 원천기술을 확보하는 것이다.

현재 반도체 생산 핵심공정인 노광공정 및 박막공정의 3차원 패턴 형상 및 나노 박막에 대한 실시간 측정을 통해 생산 수율을 획기적으로 높이고 향후 미세화·복잡화 되고 있는 차세대 반도체 공정 분야 혁신을 위한 신개념의 검사측정 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.

특히 김 교수팀은 삼성전자 반도체기술연구소를 비롯해 한국표준과학연구원, 일본 우쓰노미아대학 등과 긴밀한 기술협력을 추진할 계획이어서 좋은 연구 성과가 기대되고 있다.

김 교수는 “분광편광기술은 반도체를 포함한 전자산업의 검사측정 기술 분야의 핵심이며, 1조원 이상의 시장규모를 갖는 유망한 산업분야”라며 “이번 연구를 통해 이 분야의 원천기술을 확보한다면 차세대 반도체 생산기술뿐 아니라 디스플레이 및 웨어러블 소자 세계 검사측정 기술 분야의 신기술로 적용될 수 있어, 효과적인 기술 대체 시 국내외적으로 1천억 원 이상의 경제 효과를 낼 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편 김 교수는 광학 분야에서 탁월한 연구 경쟁력을 갖추고 있는 연구자로 기존 측정 방식의 한계를 극복한 실시간 3차원 측정기술을 개발하고 빛을 이용한 실시간 마이크로나노 3차원 계측기술 등을 개발했다. 관련 분야에서 40여 편의 SCI 논문과 20여 편 이상의 국내외 특허를 등록하는 등의 성과를 올렸다. 이를 통해 한국과총이 주는 과학기술우수논문상과 한국광학회가 주는 우수연구자상인 ‘JOSK Award’를 수상한 바 있다. 

/정해은 기자