한국전기연구원은 전기물리연구센터 장성록 박사팀이 반도체 초정밀 공정에 활용할 수 있는 ‘바이어스용 맞춤형 펄스 전원(Tailored Pulse Power modulator for bias)’ 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
바이어스 장치는 플라스마 내부 이온이 반도체 웨이퍼에 충돌하도록 전압을 걸어 표면 식각, 세정, 박막 증착 공정을 수행하는 장치다. 기존에는 고주파(RF) 전원을 주로 활용했으나 파형의 단순성으로 미세 공정에서 정밀도가 떨어지는 문제가 있었다.
연구팀은 이를 보완하기 위해 펄스 전원 방식을 적용했다. 펄스 전원은 낮은 전력으로 충전 후 높은 전력으로 순간 방전하는 기술로, 전력 제어에 따라 웨이퍼를 원하는 깊이와 폭으로 가공할 수 있다.
특히 연구팀은 펄스 출력 시 발생하는 전력 손실을 줄이기 위해 ‘소프트 스위칭’ 기법을 적용했다. 전압과 전류가 0에 가까운 지점에서 스위칭을 유도해 소자의 부담을 줄이고 전력 손실을 78% 이상 감소시켰다. 이로써 발열 문제 해결, 전원장치 소형화, 전력 밀도 향상, 수명 연장 효과도 기대된다.
또한 경사형, 계단형 등 다양한 파형을 구현할 수 있는 맞춤형 펄스 전원 기술도 확보했다. 이는 반도체 공정을 넘어 환경, 국방, 의료 등 펄스 전원이 필요한 다양한 산업에도 적용 가능하다는 설명이다. 연구팀은 향후 한국핵융합에너지연구원과 공동연구를 통해 실제 식각·세정 장비에 해당 기술을 적용하고 상용화를 추진할 계획이다.
헬로티 이창현 기자 |
