[한국기술뉴스] 조선대학교 광기술공학과 주기남 교수 연구팀은 실시간으로 박막의 두께를 측정하는 박막두께 측정장치를 개발했다. 개발된 기술은 조선대학교 산학협력단을 통해 2019년 12월 31일 특허를 출원(출원번호 제1020190179546호)했다. 특허 명칭은 '박막두께 측정장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 첨단 산업 분야의 발전으로 반도체 및 디스플레이의 두께가 점차 얇아지고 있으며, 이에 따른 제품의 성능과 품질에 대한 중요도가 높아지고 있습니다. 이러한 첨단 부품 및 제품들은 일반적으로 투명 유리 기판 또는 실리콘 기판 위에 증착, 식각 공정의 연속적인 과정을 통해 다층 박막 형태의 구조물을 갖는 특징이 있습니다. 즉, 이러한 박막 구조물은 디스플레이 제품의 품질과 성능을 확보하기 위해, 제조공정 시 발생할 수 있는 불량을 최소화하여 수율을 향상시킬 수 있는 박막두께 측정기술이 필요합니다.

조선대학교 주기남 교수 연구팀은 종래의 분광타원계측기의 단점을 개선한 편광 카메라 기반 분광 타원계측기를 발명했습니다.

분광 타원계측기는 빛의 편광 변화를 이용하여 측정하기 때문에 환경 변화에 영향을 거의 받지 않으며, 수십 옹스트롬 이하의 얇은 박막 측정이 가능하다는 장점이 있습니다. 그러나 구동 원리상 박막에서 반사되는 빛의 편광 변화를 획득하기 위해 반사되는 빛 반사상의 경로에 편광기나 보정판의 기계적인 구동이 필수적이라는 단점이 있습니다. 이는 대면적 측정과 실시간 고속 측정에 한계를 야기합니다.

연구팀은 편광 카메라를 분광 타원계측기에 적용하여, 기존의 분광 타원계측기가 가지는 오랜 측정 시간과 대면적 측정 한계를 모두 개선했습니다. 편광 카메라 기반 박막두께 측정장치는 측정대상체에 반사된 반사광의 경로상에 배치되는 기계적 구동부를 제외하고, 반사광이 편광유닛을 통과하여 파장별 서로 다른 편광방향에서 광들을 동시에 획득할 수 있습니다.

연구팀은 본 발명품을 이용해 단차 시편, 단층 박막, 다층 박막을 측정하였고, 이를 실험적으로 검증하였습니다. 본 연구 결과로 산업계에서 요구하는 대영역의 빠른 박막 측정 분야에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.