[TV서울=유재섭 대전본부장] 한국표준과학연구원은 반도체 플라스마 공정에 쓰이는 부품 수명을 실시간으로 진단할 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

플라스마는 고체, 액체, 기체를 넘어선 제4의 상태 물질이다.

반도체 소자 생산 공정에서 플라스마 공정 장비는 반도체 회로 패턴 중 필요한 부분만 남기고 불필요한 부분은 깎아내거나 정밀한 필름을 증착하는 데 쓰인다.

이러한 식각·증착 과정에서 반도체 회로가 끊기거나 균일하지 않으면 제 성능을 낼 수 없기 때문에 반도체 수율과 직결된 핵심 공정으로 꼽힌다.

플라스마 공정 장비에 부속되는 플라스마 부품은 가혹한 공정 환경에 견딜 수 있도록 코팅돼 있지만, 코팅한 피막이 고에너지의 플라스마로 인해 손상·부식될 우려가 있다.

부식된 부품 피막이 반도체 웨이퍼(기판) 위로 떨어져 불량품을 만들고, 공정 성능을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 부품 수명을 진단해 오염 입자가 언제 발생할지 예측하는 기술이 중요하다.

연구팀은 플라스마 공정 설비에 부착해 장비 내부 부품 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 측정시스템을 개발했다.

플라스마에 노출되며 벗겨지는 부품 피막을 포집해 센서로 분석, 공정 중 발생하는 수 ㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 이하 크기의 미세 입자를 시간당 수천 개까지 분석해 부품 상태와 남은 수명을 실시간 진단할 수 있는 기술이다.

기존에는 이를 실시간으로 측정하는 기술이 없어 공정이 끝난 뒤 완성된 웨이퍼 표면을 분석해 부품의 남은 수명을 추정하는 간접적인 방식을 사용해야 했다.

오염 입자가 발생하기 전 부품을 적시에 교체할 수 있고, 장비를 분해할 필요 없이 실시간으로 부품 수명을 확인할 수 있어 공정 중단으로 인한 영업 손실을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 이번에 개발한 기술을 반도체 장비 전문기업에 기술이전했으며, 실제 반도체 생산 현장에서 활용 중이다.

윤주영 책임연구원은 "국내 반도체 장비·부품 제조기업을 대상으로 시제품 성능 테스트를 지원하는 한편 공인 시험성적서 발급을 위한 테스트베드 역할을 수행할 계획"이라며 "반도체 생산 공정 국산화에 기여하겠다"고 말했다.