반도체 결함 측정ㆍ계측장비 ‘기술독립’ 주도

김호섭 교수, “멀티 전자빔기술 메카 육성”

충남 아산시 탕정면 선문대학교(www.sunmoon.ac.kr) 내에 있는 MI장비기술개발 사업단(단장 김호섭)은 나노산업의 핵심공정기술인 반도체 측정 및 검사장비 개발 분야에서 ‘기술독립’을 주도하고 있다.

하이닉스반도체와 한국과학기술연구원 등 국내 7개 우수기관과 컨소시엄을 구성해 지식경제부로부터 5년간 70억 원의 원천기술 확보를 위한 정부지원금을 받아 MI장비 개발에 몰두하고 있다. MI기술은 반도체 제조공정에서 마스크 및 웨이퍼의 결함 유무를 측정계측(Metrology)하는 기술과 검사계측(Inspection)하는 기술을 총칭하는 용어다.

반도체 산업의 공정장비 국산화율은 30%로 나노 크기의 미세 구조와 그 결함을 측정하는 나노계측 장비의 수요가 크게 증가하고 있다. 반도체 생산 장비들은 나노 크기에서 공정을 진행하는 첨단기술의 종합체다. 나노 크기의 미세 구조와 결함을 측정하기 위해서는 광학, 전자빔, X선, 탐침 등을 이용한 최고 수준의 나노계측기술이 사용된다. 우리나라는 반도체 소자제작 분야에서 세계 최고 수준이지만 대부분의 첨단 장비 및 나노계측기술은 해외 기술에 의존하고 있는 형편이다.

선문대학교 MI장비기술개발 사업단은 정보디스플레이학과 김호섭 교수의 진두지휘 아래 산업융합원천기술개발 사업에 나섰다. 극자외선(EUV) 광원을 이용한 20나노미터 급 소자패턴 생산에 사용되는 마스크 결함 측정 장비의 국산화와 멀티전자빔을 이용해 웨이퍼 상의 패턴 결함을 측정하는 검사장비 기술 개발이 최종 목표다. 

지금까지 기술선진국에 전적으로 의존하고 있는 전자빔 기술 분야에서 김 교수팀은 국산화에 대한 강한 의지를 보여주고 있다. 지난 10여 년간 나노 리소그라피(Lithography)와 나노 검사장비 등에 사용될 멀티 전자칼럼기술 연구를 진행해 왔던 기술적 기반이 자부심의 근간이다. 선문대 연구팀의 기술은 기존 전자칼럼을 1/100으로 축소한 초소형 전자칼럼기술이다. 반도체 소자의 패턴크기가 30나노미터 이하로 초소형화 되는 추세에서 미세 패턴 검사기술의 발전 없이는 반도체산업의 기술발전을 기대하기 어렵다.

웨이퍼 크기의 대형화에 대응하여 선진국 연구팀과는 차별화되어야 하는 첨단 분야다. 사업성공에 따른 기술적 파급효과도 상당하다. 무엇보다 반도체 검사장비들의 국산화를 이룰 수 있으며, 반도체 산업분야뿐만 아니라 타 산업에도 적용범위가 무궁무진하다. 고급 검사기술 인력양성에 따른 국가 발전에도 크게 기여할 수 있는 첨단기술 분야라는 점이 주목받고 있다.

김호섭 교수는 “리소그라피 기술과 검사장비기술은 국내 반도체산업이 세계 최고의 반도체 기술력 확보 및 지속적으로 생산 1위국을 유지하기 위해 필연코 확보해야할 기술 분야”라며 “한국을 초소형 전자빔기술을 기반으로 하는 멀티 전자빔 기술의 메카로 만들 것”이라고 강하게 말했다.

미국 미주리주립대학에서 고체물리학을 전공한 김 교수는 지난 92년 미국 IBM 왓슨연구소 시절부터 첨단 전자빔기술인 마이크로칼럼 연구에 매진, 세계인명사전 (who' who)에서 이분야의 세계적 권위자로  인정받고 있다. 99년부터 선문대 신소재과학과 교수로 재직하고 있으며 차세대반도체기술연구소 소장을 겸하고 있다.

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