한양대 김두리 교수팀, 반도체 미세결함 잡는 초고해상도 광학 현미경 기술 개발

작성일 07-30

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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="93687e593e1c04735181cbd5752a764cf7ec2666117c16d6188d4685e05471a2" dmcf-pid="UUuz6fc6v0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한양대 화학과 김두리 교수 연구팀이 반도체 미세결함까지 잡아내는 초고해상도 광학 현미경 기술을 개발했다고 밝혔다. 왼쪽부터 김두리 교수, 정의돈·홍리홍·고가은 연구원. 한양대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/munhwa/20250730142805657qaku.png" data-org-width="403" dmcf-mid="0RQMNoTNCU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/munhwa/20250730142805657qaku.png" width="658"></p>
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            한양대 화학과 김두리 교수 연구팀이 반도체 미세결함까지 잡아내는 초고해상도 광학 현미경 기술을 개발했다고 밝혔다. 왼쪽부터 김두리 교수, 정의돈·홍리홍·고가은 연구원. 한양대 제공
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          <p contents-hash="f00330ea99c2f310cc8880b155d436b77d9fe98ddde0a492cebe31affbcb1838" dmcf-pid="u48Poilol3" dmcf-ptype="general">한양대 화학과 김두리 교수 연구팀이 기존 광학 현미경의 해상도 한계를 극복하고, 반도체 나노 결함을 초고해상도로 관찰할 수 있는 새로운 광학 이미징 기술을 개발했다고 한양대가 30일 밝혔다. 이번 연구는 광학 현미경과 전자 현미경의 기술적 한계를 동시에 보완할 수 있는 새로운 검사 플랫폼으로 주목받고 있다.</p>
          <p contents-hash="ac7f399f92006379fcad9cdda3ca776826994c11701e9e92bad77650042be8ed" dmcf-pid="786QgnSgTF" dmcf-ptype="general">초미세 공정 기술의 발전으로, 오늘날 반도체는 머리카락보다 수천 배 얇은 나노 단위 구조로 미세해졌다. 초미세 반도체 구조에서는 아주 작은 결함 하나도 전체 제품의 성능에 큰 영향을 줄 수 있다. 하지만 현재 널리 사용되는 광학 현미경은 ‘빛의 회절’이라는 한계로 인해 나노 구조 관찰이 어렵고, 전자 현미경은 고해상도이지만 시간이 오래 걸리고 비용이 비싸다는 제약이 있다.</p>
          <p contents-hash="48126577c41c6f8d6066e4daa88b8228315d346dccf0b631aba905722adbd908" dmcf-pid="z6PxaLvaCt" dmcf-ptype="general">김 교수 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 반도체의 핵심 재료 중 하나인 실리카(SiO₂) 구조에 결함을 인위적으로 만들어 강한 발광 특성을 유도하는 방식의 이미징 기술을 개발했다. 전자빔(물리적 자극)과 티올 수용액(화학적 자극)을 결합해 실리카 구조 내 결함을 유도하고, 이를 이용해 기존 광학 장비로는 불가능했던 나노 단위 이미징을 실현한 것이다.</p>
          <p contents-hash="5adceb96be9894c2592a6ae3e6c209ad97a9a76ff80adbd659b67b66a23b2c3d" dmcf-pid="qPQMNoTNy1" dmcf-ptype="general">이 기술은 기존 광학 장비로는 구분이 어려웠던 수십 나노미터 크기의 실리카 패턴과 결함을 정밀하게 포착할 수 있다. 특히 △나노 입자 △패턴 단절(line break) △박리(delamination) 등 다양한 결함 유형을 전자 현미경보다 더 높은 민감도로 감지할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="5a46163794fc7013ce7b695cece5e26b49c16bc75808ce123d3ef5efc97a9ca2" dmcf-pid="BQxRjgyjv5" dmcf-ptype="general">이 기술은 또 실리카 소재에만 선택적으로 반응하는 ‘재료 특이적’(material-specific) 관찰이 가능하다는 점에서도 활용도가 높다.</p>
          <p contents-hash="9f4828c59d4bf016751032c1b81c764f7317f6453b3b05c962d99dea9d75f81e" dmcf-pid="bxMeAaWASZ" dmcf-ptype="general">김 교수는 “이번 연구는 광학 현미경 해상도를 5배 이상 향상시켜 나노 수준의 구조까지 선명하게 관찰할 수 있는 기술적 돌파구”라며 “향후 반도체 뿐 아니라 바이오, 나노 소재 분석 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="36137aaf903733e91ebb50907a88f61e5ecdcdd8916a47ec0ba6a4f8759ea6da" dmcf-pid="KMRdcNYchX" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업(우수신진연구지원사업)과 한국도레이과학진흥재단의 한국도레이펠로십의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 세계적 권위의 국제 학술지 ‘미국화학회 저널’(JACS·Journal of the American Chemical Society) 7월 25일 온라인 게재됐다. 이 논문(Super-Resolution Imaging of Semiconductor Nanopatterns Using the Non-Bridging-Oxygen-Hole-Center-Based Photoluminescence Enhancement Effect)에는 홍리홍·정의돈 연구원이 제1저자, 고가은 연구원이 참여저자, 김 교수가 교신저자로 참여했다.</p>
          <p contents-hash="7acf32e440ac89fa8c61e20925aa53c90a887d9a2e4ff631f16b9cbc865c935d" dmcf-pid="9ReJkjGkvH" dmcf-ptype="general">강한 기자</p>
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