렌즈 옆면에 나사산 새겼더니…DGIST, 반도체 초음파 검사 잡음 줄였다

[대구=이데일리 홍석천 기자] DGIST 연구진이 초음파 센서 렌즈의 옆면에 나사산 형태의 홈을 새겨 영상 잡음을 줄이는 기술을 개발했다. 센서 크기나 내부 핵심 부품을 바꾸지 않고 반도체 내부 결함을 더 선명하게 확인할 수 있도록 한 것이 특징이다.

DGIST는 장진호 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀이 ‘나사산 렌즈 집속형 초음파 센서’를 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 비파괴 검사 분야 국제학술지 ‘NDT & E International’에 게재됐다.

반도체 비파괴 검사에는 물기둥을 통해 초음파를 전달하는 방식이 활용된다. 장비 내부의 장착 공간이 좁아 센서를 크게 만들기 어려운데, 작은 렌즈 안에서 초음파가 반복적으로 반사되면 잡음이 생겨 영상의 선명도가 떨어질 수 있다.

연구팀은 무향실 벽의 쐐기형 흡음 구조에서 착안해 렌즈 옆면에 경사진 나사산 홈을 가공했다. 옆면으로 향하는 초음파를 여러 방향으로 분산시켜 반사파가 모여 만드는 ‘가장자리 잡음’을 억제하는 원리다.

우측부터 전기전자컴퓨터공학과 장진호 교수, 박현규 석박사통합과정생, 강성후 박사후연수연구원. (사진=DGIST)

컴퓨터 시뮬레이션으로 잡음 억제 효과와 제작 편의성을 검토한 결과, 나사산 높이 500㎛와 경사각 30도를 설계 규격으로 도출했다. 렌즈 외부 형상만 가공하는 방식이어서 기존 산업용 검사 장비에 적용하기에도 유리하다는 설명이다.

차량용 전력반도체 모듈 검사에서는 기존 센서의 잡음에 가려졌던 미세 금속선과 기포 등 내부 구조를 확인했다. 연구팀은 전기차·항공우주 분야처럼 높은 신뢰성이 필요한 반도체의 품질검사에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

장 교수는 “렌즈 내부 잡음 문제를 형상 가공으로 해결했다는 데 의미가 있다”며 “반도체 제조기업과 공동연구를 통해 실제 공정에서 발생하는 다양한 결함을 실증하고 현장 맞춤형 비파괴 검사 시스템 개발을 추진하겠다”고 말했다.

이번 연구에는 DGIST 강성우 박사후연수연구원과 박현규 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 정보통신기획평가원 등의 지원을 받았다.