원자현미경 기반 기술로 마스크 결함 검사·개선 가능
글로벌 주요 파운드리 업체 2곳과 테스트 진행 중
2021-12-27 장경윤 기자
원자현미경(AFM) 기반 나노계측전문업체 파크시스템스가 EUV용 마스크 검사장비를 개발했다. 국내 최초다. 해당 장비는 마스크 손상 없이 결함을 검사 및 개선할 수 있는 장비다. 파크시스템스는 현재 글로벌 주요 파운드리 업체들과 장비 테스트 과정을 거치고 있어, 조만간 공급 여부가 확정될 것으로 알려졌다.
27일 반도체 장비업계에 따르면 파크시스템스는 원자현미경을 활용한 EUV용 마스크 검사장비 개발에 성공했다.
EUV는 기존 공정에서 활용되던 불화아르곤(ArF) 대비 파장이 14분의 1로 짧아 더 미세한 회로를 구현할 수 있는 게 특징이다. 극미세 공정이 가능한만큼 마스크 오염 검사도 더 촘촘하고 정밀하게 해야 한다. EUV 마스크 가격이 장당 5억~10억원에 달할 정도로 고가인 만큼, 먼지 등 조그마한 오염물질이 있을 경우 마스크 손상으로 인한 비용 손실이 크기 때문이다.
하지만 그동안 EUV용 마스크의 오염물질을 검사할 수 있는 마땅한 장비가 없었다. 일본의 한 장비업체가 화학선(자외선의 일종)을 활용한 EUV용 마스크 검사장비를 개발했지만, 생산량이 적다.
파크시스템스가 개발한 EUV용 마스크 검사장비는 화학선이 아닌 원자현미경을 기반으로 한다. 이를 통해 마스크의 결함을 검사하는 것은 물론, 결함 분석과 개선 기능까지 동시에 구현할 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다.
EUV 관련 학계 전문가는 "화학선 기반 장비는 현재 EUV용 마스크 검사장비계의 주류로서 훨씬 빠르고 정확한 검사를 진행할 수 있고, (파크시스템스의) 원자현미경은 탐침 기술로 다양한 분석과 결함 개선 기능을 제공할 수 있다"며 "각 검사장비 간 기술적 특성이 상이하기 때문에 대체보다는 상호보완하는 방식으로 EUV 공정에 도입될 수 있을 것"이라고 설명했다.
원자현미경은 미세한 탐침을 시료 표면에 원자 단위까지 접근시켜, 여기서 발생하는 원자 간의 힘을 통해 표면의 원자 구조를 측정하는 나노계측장비다. 최고 수십만 배의 배율을 가진 전자현미경(SEM)보다 뛰어난 최고 수천만 배의 배율을 갖췄으며, 시료의 전자기적·기계적·광학적 특성 등 다양한 물리적 성질을 나노미터(nm) 수준에서 분석하고, 물체를 조작할 수 있다. 국내에서 원자현미경을 생산할 수 있는 업체는 파크시스템스가 유일하다.
이번에 개발한 마스크 검사장비의 구동 원리는 다음과 같다. 마스크 검사 과정에서 결함이 발견되는 경우, 원자현미경을 통해 결함의 종류(파티클, 범프 등)를 세밀하게 분석한다. 이후 오염물질이 지닌 특성(부드럽거나 딱딱한 정도)를 파악해 이에 최적화된 방식으로 결함을 개선한다. 예를 들어 딱딱한 오염물질이 회로 위를 덮고 있는 경우, 이를 물리적으로 회로 밖으로 밀어내 결함을 개선하는 방식이다.
파크시스템스이 개발한 장비는 현재 내로라하는 글로벌 파운드리 기업에 1대가 납품돼 테스트가 진행되고 있는 것으로 알려졌다. 테스트 결과에 따라 대량 공급될 가능성이 크다. 파크시스템스는 또 다른 파운드리 회사와도 최근 JDM 방식으로 장비 개발 및 테스트를 진행 중이다.