KRISS 제갈원 박사팀이 새로이 개발된 다채널 분광타원계측기를 통해 박막두께를 측정하고 있다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 강대임)에서 나노측정센터 제갈원 박사팀이 나노박막의 두께를 0.002 나노미터 수준으로 측정할 수 있는 다채널 분광타원계측기 개발에 성공했다.

다채널 분광타원계측기는 반도체, 디스플레이, 태양광 박막소자 분야에서 박막 두께를 실시간으로 측정하는 장비로 생산 라인당 약 20대 이상이 운영되는 핵심적인 설비이다. 완제품의 품질 및 성능은 박막 두께 측정의 정확도로 좌우되기 때문에 제품생산 및 품질검사에 필수적인 장비로 활용되고 있다.

KRISS 제갈원 박사팀이 개발한 다채널 분광타원계측기는 세계 최고 수준인 0.002 나노미터(나노 : 10억분의 1)의 정밀도로 박막의 두께를 측정할 수 있으며 박막에 직접 접촉하지 않는 비파괴방식으로 개발된 것이 특징이다.

현재 산업체에서 사용되고 있는 장비와 동일한 측정조건으로 비교한 결과, KRISS의 다채널 분광타원계측기는 3 나노미터 두께의 이산화규소 박막시편을 0.002 나노미터 정밀도로 측정하였다. 

현재, 산업체에서 요구하고 있는 분광타원계측기의 정밀도는 0.01 나노미터에 수준이지만 지경부에서 발간한 「신 성장 동력 장비개발 로드맵」에 의하면 2016년도에는 0.008 나노미터 이하의 높은 정밀도가 필요하다.

KRISS는 0.002 나노미터의 정확도를 구현함으로써, 산업체의 요구조건에 선제적으로 대응하여 관련 산업발전을 견인할 것으로 기대된다.

이번 KRISS의 다채널 분광타원계측기가 정확한 측정능력을 가질 수 있었던 이유는 독자적으로 개발한 3개의 편광자 구조를 이용해 광원부와 광감지부에서 발생할 수 있는 오차 요인을 최소화했기 때문이다.

기존의 분광타원계측기의 경우 2개의 편광자를 사용했지만 KRISS 제갈원 박사팀은 빛의 파동방향을 제어하는 한 개의 편광자를 추가하여 오차 요인을 줄일 수 있었다.

현재, 국내 반도체 업계에서는 생산 라인당 사용되는 20대의 분광타원계측기를 전량수입하고 있으며 설치, 유지 보수 등을 이유로 연간 1,000억 원의 비용을 해외에 지출하고 있다.

제갈원 박사

KRISS 제갈원 박사는 “관련 장비는 바로 산업체에서 활용할 수 있도록 높은 완성도를 보유하고 있다.”고 말하며 “향후 기술이전 시 나타날 수 있는 업체의 요구사항을 만족하기 위해 기초기술연구회 ‘상용화 기술개발 지원 사업’의 지원을 받아 장치를 업그레이드 하는 작업을 수행 중이다.”라고 말했다.