초록 ▼

1. 연구개발 목표 및 내용
가. 최종목표
(a) 고속 정밀 nanometrology 기술
- SPM 영상과 탐침의 3차원 구조를 계산하여 정확한 영상을 보정하는 알고리즘 개발
- 고속 원자현미경 기술을 이용하여 CD 측정의 throughput을 수십 배 이상 개선
- XY 스캐너를 정밀하고 고속으로 제어할 수 있는 제어 알고리즘개발
- resolution 0.5 ~ 1 nm
- repeatability 0.5 ~ 1 nm
- 선형오차 : 0.03 %
- Closed-loop Band

1. 연구개발 목표 및 내용
가. 최종목표
(a) 고속 정밀 nanometrology 기술
- SPM 영상과 탐침의 3차원 구조를 계산하여 정확한 영상을 보정하는 알고리즘 개발
- 고속 원자현미경 기술을 이용하여 CD 측정의 throughput을 수십 배 이상 개선
- XY 스캐너를 정밀하고 고속으로 제어할 수 있는 제어 알고리즘개발
- resolution 0.5 ~ 1 nm
- repeatability 0.5 ~ 1 nm
- 선형오차 : 0.03 %
- Closed-loop Bandwidth : > 100 Hz
- 방식: DSP를 이용한 Closed-loop 제어 방법, 정밀 선형 센서와 소프트웨어 re-mapping 기법을 이용한 두 방법으로 접근
- 고속 동작에도 탐침의 마모를 최소화하기 위해 최적화된 고속 디지털 제어방식 개발
- 고속 원자현미경을 비접촉 방식 (nencontact/tapping mode)으로 동작할 수 있는 기술 개발
(b) SCM/EFM을 이용한 나노 분석
- SCM/EFM을 이용하여 반도체 소자의 pn-접합 부분의 불순물 농도 및 불순물 확산을 측정하고 이를 시뮬레이션 및 모델링을 통한 2D-dopant profile 도출
- SCM/EFM 측정 시 신호 대 잡음비를 최대화하기 위해 표준 시료 제작 및 방법 그리고 최적의 측정 조건 확립
- calibration 방법, 신뢰성 있는 정량 분석 기술을 확보
- 공간 분해능 : 10 ~ 50 nm
- 불순물 농도 범위: $10^{16}\sim10^{20}$ atoms/$cm^3$
- 표면전위 측정 노이즈 수준 : 100 $\mu{V}$
- calibration, 정량화, 신뢰성 수준: 실제 나노 소자 설계와 공정 검사에 활용 가능성
(c) Scanning Probe Lithography (SPL) 시스템 개발
- Multi-Probe와 고속 원자 현미경 기술을 이용한 저 에너지 e-beam을 SPL 시스템 기술 확보
- DSP 제어기를 이용한 closed-loop 방식으로 일정한 전자빔 양 조절 (100 pA)
- GDS 파일을 입력받아 XY 스캐너 제어하고 패턴 모양에 따라 전류 또는 전압 크기 조정할 수 있도록 파일변환 알고리즘 개발
- 자체 센서 및 구동기를 갖는 multi-probe를 이용하여 $1\;cm\;\times\;1\;cm$ 정도의 영역에 기존 고 에너지 e-beam lithography 방식과 비슷한 속도를 구현을 목표로 한다.
나. 단계목표
구분 / 연구개발 목표
1단계(2년후)
정밀 고속 nano-metrology : 고속 정밀 길이, 높이, 각도를 나노미터 스케일에서 측정에 필요한 SPM용 tip 제작 공정 확립, 3 차원 scanner 개발 및 이를 정밀 제어 기술 개발, 3차원 영상 보정 알고리즘 개발 연구, 고속 계측 및 SPL를 위한 ZnO 탐침 설계 및 개발
SCM/EFM을 이용한 나노 분석 : 측정 장비와 계측방법의 최적화
SPL 기술 : GDS 파일 분석
2단계(5년후)
정밀 고속 nano-metrology : 고속 DSP 제어 알고리즘과 고속 영상 처리 기술을 개발하여 고속 정밀 계측 기술을 완성
SCM/EFM을 이용한 나노 분석 : 1단계에서 확립된 기초 연구를 토대로 정밀도가 높은 데이터를 얻고 이를 활용하여 컴퓨터 시뮬레이션, 모델링을 통해 최적의 정량 분석법을 도출
SPL 기술 : SPL을 위한 SPM head를 설계 제작하고, nano-metrology 기술에서 확보된 고속 제어 기술을 토대로 높은 throuphput을 갖는 SPL 시스템 기술 확보
다. 연차별 연구목표 및 내용
구분 / 연구목표 / 연구내용
1차년도('00) : 탐침 convolution 보정 및 정밀 고속 scanner 제어 알고리즘 개발, ZnO 탐침 설계 및 공정
(기초자료 수집 및 검토, 탐침과 시료 convolution 컴퓨터 알고리즘 완성, 정밀 고속 XY scanner 제작 및 DSP 제어 기술 개발, 고속 CD 측정 및 SPL를 위한 ZnO 탐침 설계 및 공정 진척도)
2차년도('01) : SCM/EFM 측정 기술 최적화하고 재현성 높임, GDS CAD file을 이용한 SPM scanner 제어 기술 확보
(높은 S/N 비로 측정할 수 있는 SCM/EFM 기술 확립 및 표준 시료 제작, GDS file format을 원자현미형의 scanner 위치제어 데이터로 변환 할 수 있는 software 개발)

목차 Contents

• 별첨-1 국가지정연구실사업 1단계 연구실적보고서...3
• 1. 연구개발 목표 및 내용...4
• 2. 연구추진전략 및 방법...5
• 3. 주요 연구개발결과...23
• 4. 연구책임자의 타 연구과제 참여실적...27
• 5. 공공기능수행실적...27
• 6. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향...28
• 7. 중요 연구변경 사항...28
• 8. 별첨 자료...28