표준연, 50년의 난제 플라즈마 히스테리시스 풀었다

이효창 선임연구원 원인과 제어 성공

[첨부2] KRISS 이효창 선임연구원이 플라즈마 측정을 하고 있다

한국표준연구원(KRISS, 원장 박상열) 연구진이 50년 동안 학계에서 풀지 못했던 플라즈마의 특정 현상에 대한 문제를 해결했다.

KRISS 반도체측정장비팀 이효창 선임연구원은 플라즈마 히스테리시스의 원인을 밝혀내고 제어하는 데 성공했다.

반도체나 디스플레이 공정에서 품질을 저하시키는 고질적 문제가 해결됨에 따라 생산에 가속도가 붙을 것으로 기대된다.

완벽에 가까워 보이는 플라즈마도 예상치 못한 현상이 있었다. 소자 공정은 때마다 요구하는 플라즈마의 조건이 다르고 이 과정에서 유도결합 플라즈마 장비의 전력 외부 변수를 조절해야 한다. 문제는 전력을 조절해도 플라즈마의 상태가 원하는 조건으로 바뀌지 못한 채 과거에 의존하는 히스테리시스가 발생한다는 것이다.

플라즈마 히스테리시스가 발생하면 소자 성능 및 수율에 치명적인 악영향을 미치지만, 지금까지는 이에 대한 원인조차 알 수 없었다. 이효창 선임연구원은 정밀 측정법을 이용, 히스테리시스의 원인이 플라즈마 내 전자에너지 분포에 의한 차이라는 사실을 최초로 입증했다.

이번 결과는 수 십 년 간 축적된 KRISS의 정밀측정기반 연구를 바탕으로 플라즈마 히스테리시스에 대한 이론을 정립한 다음, 이론에 대한 모델링 및 실험을 통해 입증된 성과다.

연구원은 한발 더 나아가 특정 비활성 기체를 주입하거나 생산장비의 외부 조건을 변경시키는 방법을 고안, 최적화된 공정에서 안정적으로 플라즈마를 사용할 수 있는 독자적인 제어기술을 개발했다.

이효창 선임연구원은 “우리나라는 반도체와 디스플레이 강국이지만, 수 십 억원이 넘는 고부가가치의 첨단장비는 전량 수입에 의존하고 있다. 국산화에 이바지할 수 있는 차세대 공정 장비 핵심기술을 통해 소자기술에만 집중된 국내 반도체 산업의 불균형을 해소하겠다”고 말했다.
이해미 기자 ham7239@