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AFM을 이용한 치수 나노측정기술 개발

전문가 제언: ○ Binnig 등에 의해 1982년에 발명된 주사터널링현미경(STM)은 그 이후 원자간력현미경(AFM)을 비롯한 다양한 방식의 주사탐침현미경(SPM)의 개발로 이어진다. 지난 20여 년 간 SPM은 나노기술의 발전과 상호보완적 관계를 유지하며 눈부신 성과를 이루었다.

○ AFM이 단지 분해능이 높은 정성적인 기기에서 시작하여 정량적인 측정기기로 발전함에 따라 국제단위계에 소급성을 가질 필요가 생겼다. 이에 따라 각국의 국가표준기관(NMI)은 나노측정표준(nanometrology)확립에 필요한 계량화된 AFM(Metrological AFM; MAFM)을 개발하였다. 이 논문에서는 MAFM의 현황과 문제점을 논의한다.

○ 나노기술의 실용화에는 나노미터 수준의 조작이 필수적이다. 따라서 시료의 정확한 위치 제어와 측정이 필요하며, 미세가공된 패턴의 정밀한 측정과 주변 환경의 측정 및 제어가 요구된다. 정밀광학, 정밀기계, 신소재 연구뿐만 아니라 생물과 화학분야에도 Nanometrology의 필요성이 점점 커지고 있다.

○ 제품이 고도화될수록 각 공정단계에서 측정에 소요되는 비용이 급격히 증가한다. 메모리 반도체의 경우 공정장비 중 10% 이상이 길이관련 측정 기기이다. 측정대상의 크기가 작아질수록 측정 및 제어의 중요성은 커질 것이다.

○ Nanometrology의 연구가 가장 활발한 나라는 미국이며 국립표준기술연구소(NIST)가 기업과 협력하여 국책연구과제를 진행하고 있다. 독일의 PTB, 영국의 NPL 등은 유럽연합이 공동으로 추진하는 프로젝트인 Co-Nanomet에서 중심 역할을 한다.

○ 국내에서는 표준과학연구원, 전자통신연구원 등의 출연연과 한국과학기술원, 서울대 등에서 부분적인 연구가 이뤄지고 있다. 반도체 공정기술이 세계 최고 수준인 한국의 nanometrology 분야는 아직 해결되어야 할 과제가 많다. 산학연의 협력이 필요하다.

저자: Andrew Yacoot and Ludger Koenders
자료유형: 학술정보