표준연, 고감도 현미경 기술 개발… 반도체 생산성 향상 기대

KRISS 이은성 책임연구원팀이 개발한 광유도력 현미경(PiFM)

한국표준과학연구원(KRISS)이 나노미터(nm) 크기의 소자 내부까지 측정할 수 있는 고감도 현미경 기술을 개발했다.

표준연 나노구조측정센터 이은성 책임연구원팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 개발한 '광유도력 현미경(PiFM; Photo-induced Force Microscope)'으로, 나노미터급 반도체나 전자소자의 구조를 광학적인 방법으로 영상화하는 기술이다.

이번 성과로 소자를 절단하지 않는 비파괴적인 검사가 가능해져 반도체 내부에 발생하는 공극(void)과 같은 결함 문제가 해결될 전망이다.

물질을 나노미터 수준으로 관찰하는 대표적인 장비는 원자힘 현미경(AFM; Atomic Force Microscope)이다.

이는 원자의 힘을 이용해 3차원 영상을 얻을 수 있는 장비로 표면의 형상만 알 수 있고 내부 깊은 부분의 결함을 파악하기는 어렵다는 점에서 한계가 있었다.

그간 물질의 내부 구조를 파괴하지 않고 보기 위해 광검출장치를 별도로 설치하고 일부 장치를 수정하고 설치하는 복잡한 과정을 거쳐야만 했다.

측정 가능한 시료의 깊이도 20 나노미터 수준에 불과했다.

하지만 이은성 책임연구원팀이 광유도력 현미경을 개발하면서 방법도 간단해진 데다 물질의 150 나노미터 깊이까지 구조를 영상화할 수 있게 됐다.

또 연구팀은 제거 대상인 오염물질이 오히려 현미경의 해상도를 올린다는 사실을 최초로 보고해 더욱 의미가 깊다.

이러한 성과로 네이처 자매지인 '빛: 과학과 응용(Light: Science and Applications - IF: 13.625)'에 게재됐다.

이은성 책임연구원은 "비파괴적으로 나노구조의 내부를 들여다볼 수 있는 이번 기술은 초음파 진단으로 우리 몸속 영상을 보는 것에 비유할 수 있다"며 "기존 기술보다 훨씬 간단하면서도 측정 감도와 공간분해능이 높다"고 설명했다.

같은 연구팀 소속의 장정훈 박사후연구원은 "지금까지는 반도체 내부 결함의 경우 제품 테스트 단계까지 간 다음 뜯어서 보는 수밖에 없었다"며 "이번 기술을 통해 내부 결함이 있는 제품을 사전에 검출하면 공정 불량률을 감소시키고 생산성 향상을 가져올 수 있다"고 말했다.

이해미 기자