KRISS, 신개념 면방위 측정기술 개발  
- 기판의 정확한 측정으로 고품질의 반도체 생산 가능  -

 
반도체, LED 및 첨단전자산업에서 기본적으로 사용되는 웨이퍼(기판)의 품질을 높여 완제품의 성능을 향상시키고 불량률을 감소시킬 수 있는 기술을 개발했다. 웨이퍼의 성능을 좌우하는 표면과 결정면의 각도인 면방위를 보다 정확하게 측정할 수 있기 때문이다.  
 
한국표준과학연구원(KRISS, 원장 강대임) 신기능재료표준센터 김창수 박사팀이 단결정 웨이퍼의 새로운 면방위 측정기술 이론을 정립하고 이를 통해 면방위 표준물질을 개발했다.  
 ○ 면방위란 단결정 웨이퍼에서 원자들이 규칙적으로 배열되어 있는 특정 결정면과 웨이퍼의 표면이 이루는 각도를 말한다. 
 
단결정 웨이퍼를 기판으로 하여 제작되는 반도체, LED 및 전자소자는 웨이퍼 면방위 크기에 따라 소자특성 및 구조결함이 결정된다. 따라서 면방위의 크기를 정확히 측정 및 제어해야만 구조결함을 최소로 줄인 우수한 제품의 생산이 가능하다.
 
현재 산업현장에서는 X-선을 이용하여 단결정 웨이퍼의 면방위를 측정하는 미국재료시험협회(ASTM : American Society for Testing and Materials)의 측정 방법을 활용해오고 있다. 
 
그러나 이 방법을 이용하면 측정장치 회전축의 편심이 면방위 측정값에 영향을 미치므로 편심 크기만큼의 오차가 생기는 단점이 있다. 
  ○ 편심 : 어떤 물체의 중심이 한쪽으로 치우쳐 중심이 맞지 않은 상태
 
KRISS 김창수 박사팀이 개발한 측정법은 원천적으로 측정 장비의 회전축 편심에 의한 오차를 자체적으로 없앨 수 있는 신기술이다. 새로운 면방위 측정이론을 바탕으로 회전축 편심을 자체적으로 보정함으로써 편심의 영향을 상쇄시킬 수 있다.
 
기존 측정방식에 비해 약 10배 이상의 정확도를 가지고 있어 보다 우수한 제품 생산이 가능하고 불량률도 현저히 낮출 수 있다. 각 산업체에서는 KRISS에서 개발한 면방위 표준물질을 이용하여 보유한 측정 장비를 교정함으로써 정확도 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
 
해당 연구 성과는 해외특허 출원을 완료했으며 재료분야의 세계적 학술지인 ‘Jounal of applied Crystallography’(Impact Factor : 3.34) 10월 호에 실릴 예정이다.
 
KRISS 김창수 박사는 “지금까지 반도체 및 LED 등의 산업현장에서 활용한 ASTM 측정법은 장비의 회전축 특성을 반영하지 못해 측정값이 부정확할 뿐만 아니라 오차가 크다는 단점이 있었다.”라며 “KRISS에서 개발한 이번 연구 성과는 고품질의 반도체 소재 및 소자 생산을 이룰 뿐만 아니라 향후 면방위 측정에 대한 새로운 표준안으로 발전할 수 있을 것.”이라고 말했다.