반도체 공정 실시간 모니터링할 수 있는 센서 나왔다

한국표준과학연구원

에폭시 디스펜서에 연결한 비접촉식 유량측정센서. 이석환 한국표준과학연구원 선임연구원팀이 반도체 공정 중 에폭시 수지를 실시간 측정할 수 있는 센서를 개발했다. KRISS 제공

높은 수준의 정확도를 요구하는 반도체 공정에서 에폭시 수지의 양을 실시간으로 정확히 측정할 수 있게 됐다.

한국표준과학연구원은 이석환 물리표준본부 선임연구원팀이 반도체 공정에 쓰이는 에폭시 수지를 실시간으로 측정할 수 있는 비접촉식 유량센서를 개발했다고 1일 밝혔다. 공정을 멈추지 않고도 정확한 양을 모니터링할 수 있어 반도체 수율 향상에 기여할 것으로 기대된다.

전자제품 제조 공정 전반에 쓰이는 디스펜서는 에폭시 수지 등을 분사하는 역할을 한다. 에폭시 수지는 점성이 높고 굳는 성질이 있어 주로 휴대폰 카메라 등 작은 부품을 부착하기 위한 접착제로 쓰이거나 칩을 충격에서 보호하기 위한 언더필 수지로 사용된다. 반도체 기술의 발달로 기기가 점차 소형화되면서 극미량의 수지를 정확히 내보내는 것(토출)이 더욱 중요해지는 추세다. 

현재 제조 현장에서는 디스펜서를 공정에 투입하기 전 토출량을 저울로 미리 확인한다. 다만 공정 도중 에폭시가 굳어져 토출량이 부정확해지거나 노즐이 막히는 문제가 있다. 공정을 멈추지 않고 토출량을 실시간으로 모니터링하려면 비접촉식 유량계를 사용해야 하는데 기존의 초음파식 유량계는 극히 적은 유량을 측정하기 어려웠다.

이 선임연구원팀이 개발한 센서는 적외선 흡수방식을 채택해 배관을 자르거나 공정을 중단하지 않고도 실시간으로 유량을 측정할 수 있다. 에폭시의 국소부위를 적외선으로 가열한 뒤 그 흐름을 배관 외부에서 적외선 흡수 기반 온도센서로 측정하는 원리다.

연구팀이 개발한 센서로 극미량의 디스펜서 토출량을 실시간 측정한 결과 300Hz(헤르츠) 고속으로 토출되는 1㎍(마이크로그램·1㎍은 100만분의 1g) 수준의 극미량까지 정확히 측정할 수 있다는 사실이 확인됐다. 실제 반도체 공정에 쓰이는 10㎍~100mg 수준의 토출량도 실시간 측정이 가능해진 셈이다.

이번 성과로 반도체 공정 디스펜서의 토출량을 실시간으로 비접촉 측정할 수 있게 됐다. 연구팀은 이 센서를 상용화하기 위한 후속 연구를 진행 중이다. 이 선임연구원은 "이번에 개발한 기술을 응용해 세척, 식각 공정에 쓰이는 황산 등 약액의 유량도 비접촉식으로 측정할 수 있다"며 "반도체 수율을 높이면서도 보다 안전하고 효율적인 현장을 만드는 데 기여할 것"이라고 말했다.

[이영애 기자 yalee@donga.com]