마이크로텍

 

반도체 부품 측정 자동화의 새로운 기준

반도체 산업에서는 샤워헤드(Shower Head), ESC(Electrostatic Chuck, 정전척), 반도체 플레이트(Plate), 실리콘 링(Silicon Ring), 쿼츠 링(Quartz Ring), 포커스 링(Focus Ring), 실리콘 전극(Silicon Electrode) 등 다양한 핵심 부품이 사용됩니다.

이러한 반도체 부품들은 수십 마이크론 수준의 정밀도가 요구되며, 수백 개에서 수천 개에 이르는 미세 홀과 정밀 가공 형상을 포함하고 있습니다. 따라서 단순히 측정이 가능한 장비가 아니라 빠르고 정확하며 누구나 쉽게 사용할 수 있는 측정 솔루션이 필요합니다.

최근 마이크로텍은 국내 반도체 부품 제조기업에 Mitutoyo QV APEX 606 PRO STREAM을 공급하였습니다.

이번 설치는 반도체 샤워헤드 대량 측정 자동화를 목적으로 진행되었으며 향후 ESC(정전척), 반도체 플레이트, 실리콘 링, 쿼츠 링, 포커스 링 등 다양한 반도체 소재 및 부품 측정에도 활용될 예정입니다.

이번 포스팅에서는 장비 반입부터 설치, 측정 프로그램 구축, STREAM 연속 측정 기술 활용, 자동 성적서 출력까지 실제 구축 사례를 소개해 드리겠습니다.

왜 반도체 샤워헤드 측정이 어려울까?

반도체 샤워헤드는 공정 내 가스를 균일하게 공급하는 핵심 부품입니다.

홀의 위치가 조금만 벗어나거나 직경 편차가 발생해도 공정 품질에 영향을 줄 수 있기 때문에 정밀 측정이 필수적입니다.

특히 최근 반도체 공정이 고도화되면서 샤워헤드에는 수백 개에서 많게는 수천 개의 미세 홀이 가공되고 있습니다.

문제는 홀 개수가 많아질수록 측정 시간이 급격하게 증가한다는 점입니다.

기존 측정 방식으로는

-프로그램 작성 시간 증가

-측정 시간 증가

-작업자 편차 발생

-성적서 작성 업무 증가

등의 문제가 발생할 수 있습니다.

고객사는 이러한 문제를 해결하기 위해 빠르고 정확한 비접촉 3차원 측정 솔루션을 검토하게 되었습니다.

장비 반입 및 설치

Mitutoyo QV STREAM 606 Pro는 고정밀 광학 측정 장비인 만큼 설치 환경이 매우 중요합니다.

마이크로텍 엔지니어는 설치 전 고객사와 함께

-설치 공간 검토

-전원 환경 점검

-진동 환경 확인

-온도 관리 조건 검토

-작업 동선 최적화

등을 사전 점검하였습니다.

장비 반입 후에는 정밀 레벨링과 초기 정확도 검증을 수행하였으며 제조사 기준에 따른 성능 검사를 완료한 후 본격적인 구축 작업을 진행하였습니다.

3차원 측정기 반입 모습

CAD 데이터만 있으면 측정 프로그램 자동 생성

이번 프로젝트에서 고객사가 가장 만족한 부분 중 하나는 CAD 데이터 기반 측정 프로그램 자동 생성 기능입니다. 기존에는 수백 개의 홀을 하나하나 지정하여 프로그램을 작성해야 했지만 이번 구축에서는 CAD 데이터를 활용하여 홀 좌표를 추출한 후 자동으로 측정 프로그램을 생성하였습니다.

이를 통해

-프로그램 작성 시간 단축

-작업자 실수 최소화

-반복 측정 조건 표준화

-신규 작업자도 손쉬운 운용

이 가능해졌습니다.

특히 반도체 샤워헤드처럼 홀 개수가 많은 제품일수록 자동화 효과는 더욱 크게 나타납니다.

STREAM 기술이 만들어낸 압도적인 측정 속도

QV STREAM의 가장 큰 특징은 이름 그대로 STREAM 기술입니다.

일반적인 비전 측정기는

이동 → 정지 → 측정 → 이동 → 정지 → 측정

과정을 반복합니다.

반면 QV STREAM은 카메라와 스테이지가 이동하는 동안에도 측정을 수행하는 연속 측정 기술을 적용하였습니다.

​

즉,

"이동하면서 측정한다"는 개념입니다.

실제 샤워헤드 측정에서도 수많은 홀을 끊김 없이 연속 측정할 수 있었으며 기존 측정 방식 대비 약 2~3배 이상의 측정 속도 향상을 기대할 수 있었습니다.

특히 홀 개수가 많아질수록 차이는 더욱 커집니다.

100개의 홀보다 1,000개의 홀, 1,000개의 홀보다 수천 개의 홀에서 STREAM 기술의 진가가 더욱 크게 나타납니다.

품질관리 담당자 입장에서는 검사 대기 시간을 줄일 수 있고 생산 현장에서는 검사 병목 현상을 크게 감소시킬 수 있습니다.

빠른데도 정확하다

측정 장비를 검토할 때 흔히 듣는 질문이 있습니다.

"빠르면 정확도가 떨어지는 것 아닌가요?“

QV STREAM 606 Pro는 Mitutoyo의 고해상도 광학 시스템과 정밀 제어 기술을 기반으로 빠른 측정과 높은 정밀도를 동시에 제공합니다.

실제 샤워헤드 측정에서도

-홀 직경 측정

-홀 위치도 측정

-홀 동심도 측정

-피치 측정

-형상 측정

등에서 높은 반복성과 안정적인 측정 결과를 확보할 수 있었습니다.

또한 비접촉 방식이기 때문에 제품 손상 우려 없이 측정이 가능합니다.

타사 광학 측정기와 차별화되는 Z축 정밀도

반도체 샤워헤드, ESC(정전척), 실리콘 링, 반도체 플레이트와 같은 부품은 단순히 X-Y 방향의 치수만 중요한 것이 아닙니다.

실제 품질관리에서는

-단차(Step Height)

-홈 깊이(Depth)

-평면도(Flatness)

-높이(Z축) 측정

등도 매우 중요한 관리 항목입니다.

일반적으로 광학 비전 측정기는 빠른 측정에는 강점을 보이지만 높이(Z축) 측정 영역에서는 접촉식 3차원측정기에 비해 한계가 있다고 인식되는 경우가 많습니다.

하지만 Mitutoyo QV STREAM 606 Pro는 이러한 일반적인 광학 측정기의 한계를 뛰어넘는 Z축 측정 성능을 제공합니다.

실제로 높이 측정, 단차 측정, 평면도 평가와 같은 분야에서는 비전 측정기임에도 접촉식 3차원측정기(CMM)에 근접한 수준의 측정 신뢰성을 확보할 수 있습니다.

Mitutoyo만의 광학 설계가 만드는 차이

이러한 성능은 Mitutoyo의 독자적인 광학 설계에서 비롯됩니다.

Mitutoyo QV 시리즈는 고품질 단렌즈 기반 광학계를 활용하여 배율을 구성합니다.

렌즈 조합 과정에서 발생할 수 있는 왜곡과 오차를 최소화하고 고배율 측정 시에도 안정적인 정밀도를 유지할 수 있기 때문에 일반적인 광학 측정기와 차별화된 성능을 제공합니다.

특히 반도체 샤워헤드, ESC, 정전척, 실리콘 링과 같이 미세 형상과 정밀 패턴을 측정하는 분야에서는 이러한 차이가 실제 측정 결과에서 큰 차이를 만들어냅니다.

하나의 장비로 XY와 Z축 측정을 모두

QV STREAM 606 Pro는

-고속 XY 측정

-높이(Z축) 측정

-단차 측정

-형상 평가

-이물 검사

를 하나의 플랫폼에서 수행할 수 있습니다.

즉 비접촉 측정기의 생산성과 접촉식 3차원측정기의 신뢰성을 동시에 확보할 수 있는 솔루션입니다.

반도체 샤워헤드(플레이트) 스트림측정 동영상

 측정과 이물 검사까지 하나의 장비로

품질 관리에서는 단순 치수 측정만 중요한 것이 아닙니다.

이물질이나 가공 불량 여부도 함께 확인해야 합니다.

QV STREAM 606 Pro는 고배율 광학 시스템을 활용하여

-Burr 확인

-이물질 검사

-표면 이상 여부 확인

-가공 상태 확인

등을 동시에 수행할 수 있습니다.

즉 검사 장비와 현미경 검사를 별도로 운영할 필요 없이 하나의 시스템에서 품질 검사를 진행할 수 있습니다.

 고객사 양식에 맞춘 자동 성적서 출력

많은 품질 담당자들이 의외로 많은 시간을 사용하는 업무가 바로 측정 성적서 작성입니다.

이번 프로젝트에서는 고객사가 사용 중인 성적서 양식에 맞춰 측정 결과가 자동으로 출력될 수 있도록 설정하였습니다.

측정 완료 후

-측정 결과 정리

-공차 판정

-합격/불합격 표시

-고객사 지정 양식 출력

이 자동으로 이루어집니다.

덕분에 데이터 입력 실수를 줄이고 문서 작성 시간을 크게 단축할 수 있었습니다.

자동 이물검사

 같은 Mitutoyo 3차원 측정기라도 결과는 다를 수 있습니다

많은 기업들이 3차원 측정기를 검토할 때 장비 스펙과 가격을 우선적으로 비교합니다.

하지만 실제 현장에서 더 중요한 것은 장비를 얼마나 효율적으로 활용할 수 있는가입니다.

동일한 Mitutoyo QV STREAM 606 Pro를 도입하더라도 구축 방식에 따라 생산성과 활용도는 크게 달라질 수 있습니다.

 마이크로텍은 장비가 아닌 '측정 시스템'을 구축합니다

마이크로텍은 단순히 장비를 판매하는 것이 아니라 고객의 측정 업무 전체를 분석하고 최적화하는 데 집중합니다.

이번 반도체 샤워헤드 프로젝트 역시

-CAD 데이터 분석

-홀 좌표 자동 추출

-측정 프로그램 자동 생성

-STREAM 측정 최적화

-성적서 자동화

-사용자 교육

까지 함께 진행하였습니다.

실제로 고객이 원하는 것은 측정기 자체가 아니라

-더 빠른 검사

-더 적은 인력 투입

-더 적은 실수

-더 높은 생산성

이기 때문입니다.

반도체 샤워 플레이트 측정모습

 측정 속도보다 중요한 것은 업무 속도입니다

품질 담당자가 하루 동안 수행하는 업무를 살펴보면 실제 측정보다

-도면 검토

-프로그램 작성

-결과 정리

-성적서 작성

-데이터 관리

에 더 많은 시간이 소요되는 경우가 많습니다.

마이크로텍은 이러한 전체 프로세스를 고려하여 측정 자동화 환경을 구축합니다.

그래서 고객은 단순히 측정 시간이 빨라지는 것이 아니라 품질 업무 전체가 빨라지는 효과를 얻을 수 있습니다.

 반도체 샤워헤드뿐 아니라 ESC·정전척·실리콘 링 측정에도 최적

이번 구축은 반도체 샤워헤드 측정을 목적으로 진행되었지만 동일한 시스템으로

-ESC(Electrostatic Chuck)

-정전척

-반도체 플레이트

-실리콘 링

-쿼츠 링

-포커스 링

-실리콘 전극

-세라믹 부품

등의 측정에도 활용할 수 있습니다.

Mitutoyo QV 시리즈

 고객사가 얻은 효과

✔ 기존 측정 방식 대비 2~3배 이상의 검사 속도 향상

✔ CAD 기반 측정 프로그램 자동 생성

✔ 반도체 샤워헤드 측정 자동화

✔ 측정과 이물 검사 동시 수행

✔ 높은 Z축 측정 정밀도 확보

✔ 자동 성적서 출력

✔ 품질 데이터 관리 체계 구축

✔ 검사 병목 현상 감소

✔ 생산성 향상 및 검사 비용 절감

✔ 장비 활용률 향상

 마이크로텍이 제공하는 차별화된 가치

Mitutoyo QV STREAM은 뛰어난 성능의 비접촉 3차원 측정기입니다.

하지만 장비의 성능을 100% 활용하기 위해서는 측정 대상에 대한 이해와 현장 경험, 그리고 측정 자동화 노하우가 필요합니다.

마이크로텍은 반도체 샤워헤드, ESC(정전척), 반도체 플레이트, 실리콘 링, 쿼츠 링, 포커스 링 등 다양한 반도체 부품 측정 경험을 바탕으로 고객 맞춤형 측정 솔루션을 제공합니다.

그래서 고객은 단순히 측정기를 구매하는 것이 아니라 검증된 측정 시스템을 도입하는 효과를 얻을 수 있습니다.

 반도체 산업에서는 측정의 정확성만큼 속도와 자동화가 중요해지고 있습니다.

Mitutoyo QV STREAM 606 Pro는 반도체 샤워헤드, ESC(정전척), 반도체 플레이트, 실리콘 링, 쿼츠 링 등 다양한 반도체 부품을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 비접촉 3차원 측정 솔루션입니다.

특히 CAD 기반 측정 프로그램 자동 생성, STREAM 연속 측정 기술, 우수한 Z축 정밀도, 측정과 이물 검사 동시 수행, 고객사 맞춤형 자동 성적서 출력 기능을 통해 누구나 쉽고 편리하게 품질 검사를 수행할 수 있습니다.

그리고 같은 Mitutoyo 측정기라도 누가 구축하느냐에 따라 활용도와 투자 효과는 크게 달라질 수 있습니다.

마이크로텍은 장비 판매에 그치지 않고 측정 자동화 구축, 프로그램 개발, 성적서 자동화, 사용자 교육, 기술 지원까지 고객의 품질 혁신을 위한 토탈 솔루션을 제공합니다.

반도체 샤워헤드 측정 자동화, ESC(정전척) 측정, 실리콘 링 측정, 반도체 플레이트 검사, 비접촉 광학 3차원 측정기 구축을 검토하고 계신다면 마이크로텍과 함께 가장 효율적인 측정 시스템을 구축해 보시기 바랍니다.