한국연구재단, 반도체소자 속 미세 움직임 포착하는 초고속 카메라 소개

[충청뉴스 이성현 기자] 반도체소자 속 미세 움직임과 구조를 찍을 수 있는 초고속 카메라가 소개됐다.

한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 김정원 교수 연구팀이 반도체 소자 내의 미세 구조와 동적 특성을 고해상도로 측정할 수 있는 초고속 카메라 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 복잡한 3차원 형상을 고속으로 정밀하고 정확하게 측정할 수 있는 초고속 카메라 기술을 개발해 복잡하고 불규칙적인 고속의 동역학 현상을 성공적으로 관측했다.

연구팀은 100펨토초(10조분의 1초)의 펄스폭을 가지는 빛 펄스를 1000개 이상의 색으로 쪼갠 후, 각기 다른 색을 가진 펄스들을 이용해 서로 다른 공간적 위치에서의 높낮이를 정밀하게 측정했다.

이 기술은 초당 2.6억 개 픽셀의 높낮이 차이를 330피코미터(30억분의 1미터) 수준까지 측정할 수 있을 정도로 빠르고 정밀하다.

고속 형상 이미징 속도와 높은 공간 분해능을 갖춘 초고속 카메라 기술이 점점 고도화·집적화 되는 반도체 공정 및 3D 프린팅 과정을 실시간으로 모니터링하며 공정을 제어할 수 있어, 공정 수율 향상에 크게 기여할 것이라는 게 연구팀 설명이다.

연구팀은 이번 연구에서 1차원 선 모양의 빛을 스캔해 움직이는 방식으로 2차원 표면의 높낮이를 측정했지만 향후 2차원 표면의 높낮이를 스캔 없이 한 번에 측정하는 방식으로 발전시킬 계획이다.

김정원 교수는 “새로운 초고속 카메라 기술은 다양한 진폭이 존재하면서 동시에 매우 빠른 순간 속도를 갖는 미세 구조의 움직임을 포착할 수 있어, 기존에 관찰하지 못했던 복잡한 물리 현상을 탐구하는 차세대 계측 기술로 발전할 것”이라고 설명했다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 및 중견연구 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 광학 분야 국제학술지 ‘빛: 과학과 응용(Light: Science & Applications)’에 2월 15일 게재되었다.