3시간 걸리던 전자회로 검사 16분에 끝냈다

표준과학연구원 안희경 연구원, 고성능 측정장비 개발
기존보다 100배 넓은 면적을 한번에 결함 검사 가능해

표준과학연구원 안희경 선임연구원이 개발한 장비로 측정실험을 진행하고 있다. 표준과학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 정밀한 첨단부품 표면을 빠르게 검사할 수 있는 측정기술을 개발했다. 이 측정기술로 플렉서블 디스플레이, 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라 인공위성, 무인항공기 등에 활용되는 초미세 광학부품을 정밀하게 검사할 수 있다. 이 기술은 시제품 형태로 제작돼, 산업 분야에 즉시 투입이 가능하다고 연구진은 설명했다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 첨단측정장비연구소 안희경 선임연구원이 수백 나노미터(㎚, 1㎚는 10억분의 1m) 수준까지 빠르게 검사할 수 있는 측정기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

이 기술을 적용한 측정 장비는 기존 산업계에서 쓰이는 100배율 렌즈가 장착된 장비보다 자세하게 표면을 관찰할 수 있고, 한 번에 관찰할 수 있는 면적이 100배 정도 넓다.

연구진은 이 기술을 사용해 1㎜ × 1㎜의 이미지를 250㎚ 이하까지 식별이 가능해 16분 만에 검사했다. 2018년 기술을 기준으로 하면 같은 면적을 검사하는데 약 3시간이 소요된다.

이번 기술은 광계측 장비 및 모듈 전문기업인 ㈜넥센서에 기술이전됐으며, 국제학술지 '옵틱스 앤 레이저스 인 엔지니어링'에 게재됐다.

반도체는 스마트기기, 인공지능, 5세대(5G) 이동통신, 사물인터넷(IoT) 등에 탑재되는 주요 부품으로 주목받고 있다. 손바닥 크기의 모바일 기기는 물론, 착용형 기기에도 반도체를 사용하면서 반도체 패키징 소형화의 중요성이 커지고 있다.

스마트폰 속 집적회로(IC)를 100배율 현미경으로 측정(b1,c1,d1,e1)한 것과 비교해서 표준과학연구원이 새로 개발한 측정기술로 측정(b2,c2,d2,e2)한 결과 화살표에 보이는 미세한 패턴들이 훨씬 명확하게 관찰됐다. 표준과학연구원 제공

최근 LED와 저배율 대물렌즈를 이용해 물체를 여러 각도에서 비추고 반사되는 신호를 병합해 분해능을 높이는 광학식 측정 연구가 산업계의 주목을 받고 있다. 높은 분해능으로 넓은 영역을 측정할 수 있다는 장점이 있지만, 시간이 오래 걸려 산업계에서 바로 적용하기 어려웠다.

이 기술은 넓은 측정영역을 조각으로 나눠 관찰하고, 각 조각에 대한 오차를 모두 계산해야 한다. 최종적으로 넓은 측정영역을 얻는 데 많은 시간이 소요되는 것이다. 반도체 공정에서 생산 효율을 높이려면 검사 시간 단축이 필수적이기에 해결이 필요했다.

연구진은 새로운 알고리즘을 개발해 이를 극복했다.

이 기술의 핵심은 하나의 조각에 대해서만 오차를 계산해 그 결과를 모든 조각에 적용할 수 있다는 데 있다. 이 기술의 장점인 높은 분해능을 가지면서도, 시간이 오래 걸린다는 단점을 해결한 것이다.

안희경 선임연구원은 "병렬 처리와 같은 기술을 사용해 처리 속도를 최적화한다면 반도체, 디스플레이의 표면 검사와 같이 수백 나노미터 이하의 분해능이 요구되는 산업 분야에 즉시 투입이 가능할 것으로 기대된다"고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자