나노기술 및 정책 정보

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● 한국표준과학연구원(KRISS)의 광영상측정표준팀이 반도체, 디스플레이, 센서 등에 활용되는 소자 내부구조를 한 번의 측정만으로 실시간 검사하는 데 성공

● 적층형 박막 구조물은 반도체, 디스플레이를 포함한 최첨단 산업에서 핵심구성 요소로 활용되고 있지만, 복잡해진 첨단 제조공정을 뒷받침할 측정기술이 절대적으로 부족해 품질 등 생산성이 문제가 되고 있는 상황

● 기존의 측정법은 생산을 중단하고 단면을 직접 절단해 소자 내부구조를 관찰해야 하기에 실시간 현장 적용이 어렵다는 단점을 보유

● 이에 연구팀은 복잡한 측정 과정을 단순화시켜 단 한 번의 측정만으로도 소자 내부의 층별 두께와 형상을 분석하는 기술을 개발

● 사진을 찍는 것처럼 측정하면 3D 이미지로 실시간 구현이 가능해 산업현장에서 곧바로 적용이 가능

● 방안은 먼저, 편광카메라를 통해 4개의 편광 각도별 편광이미지를 얻고, 그로부터 측정 시험편에 대한 위상과 반사율 정보를 계산하고, 영상분광기를 편광카메라 앞단에 장착해 파장별 정보를 추가로 획득

● 측정한 파장별 위상 및 반사율 정보를 자체 개발한 알고리즘을 통해 층별 박막 두께 정보와 형상 정보를 분리하여 따로 얻게 되고, 이를 통해 박막 내부구조를 3D 이미지로 구현

● 연구팀은 실시간으로 두께와 형상을 동시에 측정하는 이번 기술을 활용하면 반도체 및 디스플레이 소자의 생산성 향상에 큰 이점을 갖게 될 것으로 기대

※ 용어설명

- 적층형 3D 소자: 소자의 집적도를 높이기 위해 적층기술을 이용하여 겹겹이 쌓은 3D 구조로 이루어진 반도체 소자

- 편광카메라: 4개의 다른 각도의 편광기(90°, 45°, 135°, 0°)로 구성된 마이크로 편광기 배열 층이 이미지 센서 위에 통합되어 부착된 카메라로, 서로 다른 방향을 가진 편광기간의 관계를 통해 편광의 정도와 방향을 계산할 수 있음

※ Optics Express 게재(2021.07.26.), “Single-shot spectrally resolved interferometry for the simultaneous measurement of the thickness and surface profile of multilayer films”