표준연, 플라즈마 공정 적용 부품 수명 예측
공정 중 오염입자 사전 방지..반도체 생산성 향상
공정 중 오염입자 사전 방지..반도체 생산성 향상
플라즈마 공정은 플라즈마 상태로 이온화된 기체를 이용해 반도체 기판의 표면을 정밀하게 가공하거나 특정 물질을 증착하는 과정으로 이뤄진다. 반도체 소자의 회로 패턴을 정밀하고 균일하게 구현해야만 반도체 수율과 생산성을 높일 수 있는 핵심 공정으로 꼽힌다.
특히 플라즈마 공정에서 발생하는 미세 오염 입자는 웨이퍼 위로 떨어져 불량품을 만들거나, 장비 내부에 증착해 공정의 성능을 떨어 뜨리는 등 공정 품질에 치명적 영향을 준다. 이 때문에 플라즈마 공정에 쓰이는 부품 수명을 사전에 진단해 오염 입자 발생 시점을 예측하는 기술이 요구돼 왔다. 하지만, 대부분 공정이 끝난 후 완성된 웨이퍼 표면을 분석해 부품의 남은 수명을 간접적으로 추정하는 데 그쳐 왔다.
연구팀은 공정 장비 내부에 테스트용 부품을 부착한 뒤, 플라즈마 노출로 인해 벗겨지는 부품 피막을 포집해 센서로 분석하는 방식으로 부품 상태를 실시간 모니터링하는 측정 시스템을 개발했다. 이 시스템은 공정 중 발생하는 수 마이크로미터 이하 크기의 미세 입자를 시간당 수천 개까지 분석해 부품 상태와 남은 수명을 실시간 진단할 수 있다.
연구팀은 즉시 상용화 가능한 수준으로 기술을 고도화해 반도체 장비 전문기업에 이전해 반도체 생산 현장에서 쓰이고 있다.
윤주영 표준연 박사는 "시스템을 반도체 제조 현장에 적용하면 오염입자 발생 전에 부품을 적시에 교체할 수 있어 공정의 안정성·생산성을 높이고, 부품 수명을 확인하기 위해 공정을 멈춰야 하는 데 따른 영업손실 비용도 줄일 수 있다"며 "수입 의존도가 높은 반도체 생산 공정 국산화에 기여할 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 재료분야 국제 학술지 '유럽 세라믹 소사이어티 저널(지난 9월)'에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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