에스디옵틱스(SD OPTICS)가 '초고속'과 '고정밀'이라는 두 마리 토끼를 잡은 차세대 반도체 검사 모듈을 개발했다. 독자 기술인 가변 초점 조리개와 공초점(Confocal) AF를 융합한 성과로, 0.0012초만에 초점을 잡고 초정밀 계측 장비 수준 정확도를 구현했다.
에스디옵틱스는 최근 '온 엑시스 콘포칼 WS(On-Axis Confocal WS) 모듈'을 개발했다고 10일 밝혔다. 웨이퍼·유리·금속·절연체 등 복합 재질의 첨단 반도체 패키징 검사 수요를 정조준한 제품이다.
이 모듈은 공초점 기반 실시간 초정밀 종방향(Z축) 계측을 수행하면서 동시에 초고속 AF를 구현한 것이 특징이다. 이를 위해 에스디옵틱스는 초고속 가변 초점 렌즈 기술인 'MALS(Micro-mirror Array Lens System)'와 계측 분야에서 높은 정밀도를 제공하는 공초점 AF 기술을 동일 광축(On-Axis) 구조로 통합했다.
MALS는 에스디옵틱스가 업계 최초로 개발한 기술이다. 정밀기계기술(MEMS)로 만들어진 렌즈 내부에 6000여개의 초미세 거울이 빛의 각도를 실시간 제어해 초점을 맞춘다. 세계적인 광학 기업 독일 칼 자이스도 도입해 활용하고 있다.
공초점 AF는 레이저와 핀홀을 통해 초점에 맞는 빛만 검출하는 기술로, 3차원(3D) 이미지·영상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 횡방향(XY축) 및 종방향(Z축) 해상도를 대폭 키울 수 있다.
에스디옵틱스는 두 핵심 기술을 결합, 50배 대물렌즈 기준 0.0012초 초점 고정(Focus-lock) 속도를 확보했다. 고속 라인 스캔이나 대면적 패키지, 웨이퍼 표면 3D 계측·검사 등 빠른 속도로 양산성이 필요한 분야에 적합하다.
또 0.15마이크로미터(㎛) Z축 반복 측정 정밀도도 실현했다. 일반 광학 검사 장비가 아닌 고정밀 계측 장비에서나 가능한 수준으로, Z축에서 여러 번 측정했을 때도 이전 위치와 일관된 측정 결과를 제공한다.
△고대역폭메모리(HBM)를 구현하기 위해 D램 웨이퍼에 미세 구멍을 뚫는 실리콘관통전극(TSV) △반도체 유리기판의 신호 전달 경로인 글라스관통전극(TGV) △첨단 반도체 패키지용 마이크로 범프 및 재배선(RDL) 등 수㎛ 이하 높이 변화도 이동 중에 실시간으로 정밀 측정할 수 있다.
글로벌 검사 장비 기업이 다양한 자동 초점과 Z축 측정 기술을 제공하지만, 에스디옵틱스는 초고속과 고정밀 측정 역량을 동시에 구현해 차별화했다.
해당 모듈은 이미 기술 성능을 평가받아 반도체와 디스플레이 공정 주요 검사 작업에 적용 중이다. 반도체 유리기판 TGV를 포함, 검사 장비에 적용돼 추가 성능 평가도 진행되고 있다. 특히 TGV 검사는 1~2㎛ 이하 수준 정밀도와 고속 AF 성능이 동시에 요구되는 만큼, 모듈 수요가 커질 것으로 회사 측은 내다봤다.
정경석 에스디옵틱스 최고전략책임자(CSO) 겸 부사장은 “고속과 정밀도를 함께 요구하는 차세대 패키징 및 기판 산업에서 전수 검사 수요가 증가하면서 AF는 단순 초점 기능이 아니라 핵심 계측 기술로 진화하고 있다”며 “이번 시스템은 고속 자동 광학(AOI) 검사 장비, 3D 검사 장비, 웨이퍼 계측 장비 등 다양한 고객사 플랫폼에 적용될 예정으로, 장비 기업과의 협업을 통해 기술 확산에 집중할 것”이라고 밝혔다.
권동준 기자 djkwon@etnews.com
