한국기초과학지원연구원(원장 이광식, 이하 KBSI)이 반도체의 발열특성을 정밀하게 측정할 수 있는 공초점 열반사 현미경 기술을 개발하였다.

이번 기술은 반도체 동작 시 발생하는 열의 분포를 고분해능으로 측정하여 영상화하는 현미경 기술로 반도체 업계의 핫이슈로 부각된 반도체 발열문제 해결을 위해 필수적인 기술이다.
* 분해능(resolution) : 현미경이나 망원경 등의 최소 식별 능력

KBSI 광분석장비개발팀 장기수, 김동욱 박사 연구팀에 의해 개발된 기술은 공초점현미경 전문기업인 나노스코프시스템즈주식회사(대표이사 전병선, 이하 나노스코프시스템즈)에 이전된다.

KBSI 연구팀이 개발한 이번 기술은 시료를 레이저로 스캔하면서 열반사율의 분포를 측정해 발열영상을 구현하는 기술로 발열영상의 공간분해능을 높이고 시료 내부의 발열영상 측정도 가능케 한 획기적인 기술이다. 반도체의 발열특성 분석에 흔히 사용되는 기존 적외선 현미경 방식은 미세한 발열도 확인이 가능한 반면, 공간분해능이 3.0 마이크로미터에 불과해 수 마이크로미터 이하 크기를 갖는 미세 반도체에는 활용이 어려웠다. 최근에는 500 나노미터급 공간분해능으로 발열영상 측정이 가능한 열반사 현미경 기술이 개발되어 상용화되었으나, 점점 미세화 되는 반도체의 발열문제 해결을 위해 더 높은 공간분해능을 갖는 발열영상 현미경이 요구되어 왔다.

KBSI 연구팀은 반도체의 온도변화에 따른 빛의 반사율 변화 분포를 레이저로 스캐닝하면서 측정해 발열영상을 구현하는 공초점 열반사 현미경 기술을 개발했다. 그 결과 기존 발열영상 현미경의 공간분해능을 훌쩍 뛰어넘는 350 나노미터의 분해능을 구현하고 소자 내부의 발열영상까지 측정 할 수 있게 됐다. 기술을 이전받는 나노스코프시스템즈는 고분해능 발열영상을 제공하는 공초점 열반사 현미경을 개발해 반도체의 발열문제 해결을 위한 핵심 장비로 시장에 출시할 계획이다.

우리나라는 반도체, 디스플레이 강국임에도 불구하고 관련 검사 장비들의 국산화가 매우 미진한 상황으로, 특히 발열특성 측정/분석 장비는 전량 수입에 의존하고 있다.

이번 기술은 외산 발열영상 현미경과 달리 새로운 기술을 적용하여 특허분쟁에서 자유롭고 가격도 크게 낮출 수 있어 제품 출시 전부터 반도체 관련 기업, 연구기관, 대학의 관심이 쏟아지고 있다.

KBSI 장기수 박사는 “이번 이전되는 기술은 새로운 아이디어를 구현한 세계 최고 수준의 발열영상 현미경 기술”이라고 하며, 우리 손으로 개발한 분석장비의 해외시장 진출도 가능하다”고 전했다. 또한 그는 “지속적인 기술 개발을 통해 국내뿐만 아니라 반도체, 디스플레이 소자의 발열특성 분석 수요가 많은 해외 선진국에서도 경쟁력을 갖추도록 할 계획”이라고 밝혔다.

서울경제 파퓰러사이언스 편집부