초정밀 반도체 공정을 더욱 세밀하게 제어하고 최적화할 수 있는 특성이 규명됐다.
한국연구재단은 김보흥 울산대 교수 연구팀이 초정밀 반도체 공정 등에 응용 가능한 초미세 유체의 전기장 거동 특성을 규명했다고 3일 밝혔다.
여러 반도체 공정에 활용되는 나노 수준 유동은 공정 특성에 따라 다른 형태를 보인다. 나노 유체 유동 방식 중 많이 활용되는 미세유동은 전기이중층(EDL) 역할이 핵심이지만, 그 내부 유동 특성은 아직 명확하게 이해되지 않고 있다.
EDL 내부 유동 특성을 명확하게 이해하면 나노 수준에서의 유동 제어가 가능해져 초정밀 반도체 공정을 세밀하게 제어할 수 있게 된다.
연구팀은 전기이중층 내부에서의 유동 특성을 원천적으로 이해하기 위해 컴퓨터 전산모사를 활용, 분자 수준에서 물질 확산을 포함한 거동 특성을 밝혀냈다.
미세 유체 흐름제어에서 유체는 이온 움직임에 의해 영향을 받으며, 이온은 다시 유체 분자를 따라 끌리게 된다. 이때 외부 전기장이 표면에 평행하게 적용되면 EDL 내에서 이동하는 이온에 의해 유체가 이동해 표면 전하와 관련된 전기삼투(고정된 고체에 대해 액체가 직류전압에 의해 이동하는 현상) 이동이 발생한다.
연구팀은 이 같은 특성을 정밀한 분자 수준 시뮬레이션을 통해 다양한 환경에서 결과를 더 높은 정밀도로 구현해냈다.
이번 연구 결과로 에칭이나 웨이퍼 세정 등 유동이 필요한 여러 반도체 공정의 정밀도와 제어 가능 범위를 크게 향상하는데 활용될 수 있을 전망이다.
김보흥 교수는 “이번 연구는 실험적으로 접근 불가능한 영역 연구를 컴퓨터를 활용한 전산모사를 통해 모델링한 것”이라며 “기술 발달로 실험적 접근이 가능해질 경우 더욱 정밀하고 복잡한 수준의 예측 모델링을 할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구성과는 나노분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 지난달 23일 게재됐으며, 후면 속 표지 논문으로 선정됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
