실시간 유량 측정센서로 전자제품 수율 향상

표준과학연구원, 비접촉식 유량센서 개발
제조공정 중단 없이도 에폭시 수지 측정해
반도체 식각공정에도 가능… 수율 향상 기대

표준과학연구원 유량측정팀이 개발한 비접촉식 유량측정센서를 에폭시 디스펜서에 연결해 에폭시 배출량을 측정하고 있다. 표준과학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국표준과학연구원(KRISS)이 전자제품이나 반도체 제조공정에 쓰이는 에폭시 수지를 실시간으로 측정할 수 있는 비접촉식 유량센서를 개발했다. 이 센서는 제조공정을 멈추지 않고도 디스펜서에서 나오는 양을 최대 편차 0.8% 수준으로 정확하게 인식한다.

KRISS 유량측정팀 이석환 박사는 1일 "이번에 개발한 기술을 응용하면 세척, 식각 공정에 쓰이는 황산 등 약액의 유량도 비접촉식으로 측정할 수 있다"며 "반도체 수율을 높이면서도 보다 안전하고 효율적인 현장을 만들 수 있다"고 말했다.

연구진은 이 센서를 상용화하기 위해 후속 연구도 진행 중이다. 그동안 비접촉식 유량 측정에는 해외 초음파 유량계가 주로 사용됐지만, 이번 성과가 상용화된다면 순수 국내 기술로 보다 우수한 측정성능을 갖춘 비접촉식 유량측정센서를 시장에 내놓는 것이다.

전자제품 제조 공정 전반에 쓰이는 디스펜서는 에폭시 수지 등을 분사하는 역할을 한다. 에폭시 수지는 주로 휴대폰에 카메라 등 작은 부품을 부착하기 위한 접착제로 쓰이거나, 칩을 충격에서 보호하기 위해 사용한다.

현재 제조현장에서는 디스펜서를 공정에 투입하기 전 토출량을 저울로 미리 확인하고 있다. 이 방식으로는 공정 도중 에폭시가 굳어져 토출량이 부정확해지거나 노즐이 막히는 문제를 방지할 수 없다. .

연구진이 개발한 센서는 적외선 흡수 방식을 채택해 배관을 자르거나 공정을 중단하지 않고도 실시간으로 유량을 측정할 수 있다. 에폭시의 국소 부위를 적외선으로 가열한 뒤 그 흐름을 배관 외부에서 적외선 흡수 기반의 온도센서로 측정하는 원리다.

표준과학연구원 유량측정팀 강웅 책임연구원(오른쪽)과 이석환 선임연구원이 비접촉식 유량측정센서의 측정값을 검증하고 있다. 표준과학연구원 제공

연구진이 개발한 센서로 디스펜서 배출량을 실시간 측정하고 실제 무게와 비교 평가를 한 결과, 300㎐의 고속으로 배출되는 1㎍(마이크로그램, 1g의 100만 분의 1) 수준의 극미량까지 정확히 측정했다. 실제 반도체 공정에 쓰이는 10㎍~ 수십㎎ 수준의 배출량을 실시간으로 측정 가능한 셈이다.

연구진은 "반도체 공정 디스펜서의 배출량을 실시간·비접촉 방식으로 측정할 수 있는 센서를 개발한 첫 사례"라고 말했다. 또한 "공정 중 정확한 측정이 가능해 수율 향상에 기여할 수 있을 뿐 아니라, 배관을 자르지 않고 외부에서 결합시키는 방식이라 현장을 오염시키지 않는다는 장점까지 갖췄다"고 설명했다.

한편, 연구진은 이번 연구 결과를 광학분야 국제학술지 '옵틱스 앤 레이저스 인 엔지니어링(Optics and Lasers in Engineering)'에 지난 10월 발표했다.
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