43.5나노 반도체 결함까지 '찰칵'…새로운 검사 기술 등장

중국 연구팀이 43.5나노미터(nm) 수준의 미세한 반도체 구조와 결함까지 식별할 수 있는 새로운 극자외선(EUV) 검사 기술을 개발했다.

28일(현지시간) 중국과학원대학교 이시 시 교수 연구팀은 자동 보정 기능이 탑재된 탁상형 극자외선(EUV) 반사형 타이코그래피 시스템을 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '빛: 첨단 제조업(Light: Advanced Manufacturing)'에 게재됐다.

타이코그래피는 렌즈 없이 회절 패턴을 계산해 이미지를 복원하는 기술이다. EUV 파장을 활용하면 기존 광학 이미징의 한계를 넘어 더 높은 해상도를 구현할 수 있다.

하지만 EUV는 물질 흡수율이 높고 시스템 정렬 및 보정이 까다로워 상용화에 어려움이 있었다. 특히 기존 보정 방식은 이미지 왜곡을 완전히 제거하지 못해 정밀한 측정을 방해했다.

연구팀은 시스템 전체를 모델링하고 자동 미분 기반 최적화 기술을 결합한 통합적인 보정 전략을 적용해 이 문제를 해결했다. 이 방식은 회절 거리, 조명 각도, 검출기 위치 등 핵심 변수들을 타이코그래피 모델에 통합해 동시에 복원한다.

연구팀은 실제 칩 샘플을 이용한 실험에서 43.5nm 하프피치(half-pitch)의 미세 격자 구조를 명확하게 확인했다. 이는 주사전자현미경(SEM) 측정 결과와 일치하는 수치다. 또한 칩 표면의 오염이나 긁힘 같은 결함도 성공적으로 찾아냈다.

이번 연구는 고정밀 하드웨어 정렬 없이도 높은 이미지 품질을 유지하는 실용적인 반도체 비파괴 검사 방법을 제시했다는 평가를 받는다. 연구팀은 이 기술이 3차원 이종 집적 구조 등 차세대 반도체 소자의 특성을 분석하고 EUV 타이코그래피 기술의 산업적 활용을 앞당기는 데 기여할 것으로 기대했다.