세계 원자현미경(AFM) 시장 1위 기업인 파크시스템스가 이미지 분광 기술(ISE)을 활용, 신규 계측장비를 개발했다. 빛과 카메라를 이용한 장비로 웨이퍼·디스플레이에서의 박막 두께 측정을 고속으로 지원한다.
21일 업계에 따르면 파크시스템스는 산업용 ISE 계측장비 시제품을 기반으로 잠재 고객사의 반도체 웨이퍼 샘플 테스트를 진행하고 있다. 시제품은 보유 계측장비의 AFM 모듈을 ISE 모듈로 교체해 최적화하는 방식으로 개발했다.
이 장비는 웨이퍼에 아주 얇게 증착된 '박막'을 나노미터(㎚) 단위로 측정할 수 있다. 기존 계측장비는 스팟 방식이라 검사 속도가 느렸는데 이러한 단점을 개선했다. 파크시스템스는 반도체·디스플레이 업체와 협력해 성능을 검증하고 있다. 이르면 내년께 산업용 양산장비로 공급하는 것이 목표다.
핵심 기술인 ISE는 파크시스템스가 2022년 독일 '아큐리온'을 인수하며 내재화했다. 얇은 막 위에 빛을 비추면 빛이 표면에 닿았다가 반사되며 조금씩 성질이 바뀌는데 이 변화를 통해 두께나 성분을 파악한다. 넓은 면에 빛을 쏘고, 이미지센서로 이를 받아들이기에 고속으로 웨이퍼 전체를 촬영하고 픽셀 단위로 분석할 수 있다.
일례로 화학기계연마(CMP) 공정 이후 남은 박막의 두께를 정밀하게 측정하는 데 ISE 계측장비를 사용할 수 있다. CMP는 증착 후 표면을 평탄화하는 공정인데, 이때 미세한 높낮이 이상인 'Z-결함'을 ISE로 효과적으로 찾아낼 수 있다.
식각 공정에서 수율을 개선하는데도 쓸 수 활용할 수 있다. 식각은 박막을 깎아 미세회로를 새기는 공정이다. 박막의 두께를 정확히 확인할 수 있다면 최적의 깊이로 식각이 가능하다.
회사는 AFM 대비 ISE 기술의 강점인 고속 검사 특성을 극대화하는 데 주력하고 있다. 이를 기반으로 웨이퍼 전수 검사가 가능한 인라인(In-line) 장비까지 선보인다는 계획이다.
파크시스템스 관계자는 “종합계측 회사로 나가기 위한 노력의 일환”이라며 “AFM을 보완할 수 있는 다양한 기술들을 발굴하는 데 집중하고 있다”고 말했다.
박진형 기자 jin@etnews.com
