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[공학저널 김하늬 기자] 반도체·디스플레이 제조 공정의 모니터링과 진단을 책임지는 분광센서가 새로운 응용 시장으로 적용을 확장하고 있다.

분광센서는 빛을 이용하는 모든 광학식 분석 계측장비의 핵심 센서로 사용될 수 있어 매우 광범위한 분야에 활용될 수 있다는 장점을 갖는다.

분광센서가 활용될 수 있는 전 세계 센서 시장 규모는 지난 2017년 1378억 달러로 이미 메모리반도체 산업 규모로 성장했다는 평가를 받고 있다. 오는 2023년에는 2834억 달러로 연 평균 12.8% 가량 성장할 것으로 전망되고 있다.

그간 분광센서는 실시간으로 다양한 물질의 성질과 상태를 비파괴적으로 분석하고, 빛을 정량화함으로써 다양한 시료, 제조 공정에 대한 정확한 품질 관리와 진단 도구로 활용돼 왔다.

현재 분광센서는 반도체·디스플레이 제조 현장에서의 공정 진단·생산 수율 관리, 의학·약학·식품 분야에서의 품질관리와 성분 분석, 환경오염 물질에 대한 모니터링 등 산업·환경 분야에서의 핵심 검사 장비 센서로 활용되고 있다.

특히 차세대 반도체소자의 품질 확보를 위해 공정 진단 센서의 수요가 나날이 증가하고 있어 관련 시장은 지속적으로 성장할 전망이다.

현재 반도체 디스플레이 MI(metrology & inspection; 계측 및 검사) 분야는 해외 기업이 시장의 대부분을 독점하고 있고, 국내의 생산 공정에 도입돼 있는 측정 장비의 대부분은 전량 수입품으로 사용되고 있다.

그중 광학발광분석(OES) 장비는 반도체 디스플레이 생산장비 내 플라즈마 광신호를 분석, 공정이 제대로 진행되고 있는지를 실시간으로 진단할 수 있게끔 돕는 장비로, 그 동안 해외 업체 제품이 주를 이뤘으나 지난 2003년 코리아스펙트랄프로덕츠㈜(KSP)가 국산화에 성공했다.

OES는 플라즈마를 활용하는 박막증착(CVD), 식각(Etch) 공정장비 등에 붙어서 활용된다. 갑작스런 이상 신호가 나타나면 그 즉시 공정을 중단하고 문제점을 잡아낼 수 있다. 수율 확대, 생산성 향상용 장비인 셈이다.

특히 KSP 장비가 생성하는 발광분석 데이터는 반도체나 디스플레이 제조 기업의 데이터센터로 전송돼 생산 빅데이터 분석 과정을 거치게 된다. 제조 기업은 이러한 빅데이터 분석으로 실시간 공정진단 외에도 잠재적 공정상 사고나 문제점을 예방하는 것도 가능하다.

KSP는 분광기 제품을 시작으로 다양한 광학 측정 장비와 이를 활용한 광 응용 검사 장비를 국내에서 직접양산 제조하고 있으며, 기업부설연구소가 보유하고 있는 광학, 전기전자, 기계 설계를 비롯한 각종 분석·진단 알고리즘, 응용 소프트웨어 관련 핵심 기술을 활용해 다양한 응용 제품을 지속적으로 상용화하고 있다.

국내에서 중적외선 측정 기술을 기반으로 분광시스템을 제공하는 곳은 KSP가 유일무이하다.

KSP 이창석 대표이사(사진)는 “17년 이상 분광센서 기술에 대한 원천 기술을 개발해 왔고, 고객과 시장의 니즈에 최적화된 제품의 공급을 위한 맞춤형 양산 제조 경험을 확보하고 있다”며 “이를 기반으로 한 분광센서 고도화와 다양한 광 응용 기술과의 접목을 통해 미세 입자에 대한 실시간 분석, 미세 leak과 arc에 대한 이상 검출, 공정 가스 정량 분석을 이용한 지능형 공정/장비제어 등 반도체 디스플레이 분야 관련 주요 계축기술에 대한 국산화 필요성에 주목해 관련 검사 장비 국산화를 진행하고 있다”고 설명했다.

이외에도 분광 계측 기술은 유독 가스·환경오염 물질에 대한 유해성 검사, 식품에 대한 신속한 품질 검사, 생화학가스 탐지, 건물·교각에 대한 균열 확인, 수질·농작물 상태에 대한 원격 감시 등 분광센서 기술이 물리, 화학, 생물, 바이오, 환경, 농업, 의료, 제약, 식품, 국방 등 다양한 전 방위 산업분야에 융합돼 그 활용범위를 넓히고 있다.

특히 최근 AI, IoT 기술과 융합돼 목표 시장이 스마트모빌리티, 스마트팩토리, 스마트시티, 스마트팜 등으로 급속히 확대되고 있으며 멀지 않은 미래에 일상생활에 없어서는 안 되는 필수 기술로 자리 잡을 것으로 전망되고 있다.

이 대표는 “분광 계측 기술은 우리 삶과 매우 밀접한 관계를 가지고 있으며 꼭 필요한 기술이 분명하다. 이 기술은 우리의 예상보다 더욱 빠르고 정밀한 측정을 요구하는 시장으로 발전할 것”이라며 “당사가 보유하고 있는 핵심 기술을 바탕으로 글로벌 경쟁사와의 경쟁에서 우위를 점하기 위해 고객이 필요로 하는 기술들을 신속히 개발해 최상위 품질의 제품을 고객에게 제공하고, 세계적인 수준의 기술력을 갖춘 광 진단 솔루션 기업으로 성장하고자 한다”고 전했다.


출처 : 공학저널(http://www.engjournal.co.kr)

인터뷰 원문 : http://www.engjournal.co.kr/news/articleView.html?idxno=1176


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