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[iR52 장영실상] 딥러닝으로 자동 판독 … 반도체 결함 99% 잡아내 엠아이티 '반도체 전자동 초음파 검사장비'비침수형 검사방식 채택

https://n.news.naver.com/mnews/article/009/0005337956

 

본문

◆IR52장영실상 ◆

 

2024년 30주차 IR52장영실상 수상 제품으로 엠아이티가 개발한 '반도체 내부결함 검사용 전자동 인라인 초음파 검사장비'가 선정됐다.

이 제품은 초음파로 반도체의 양품·불량 여부를 검수하는 검사장비다. 3D 낸드(NAND), 디램(DRAM), 고대역폭메모리(HBM) 등 반도체 공정에 광범위하게 적용할 수 있으며, 높은 생산성 및 검수율을 확보할 수 있어 국산 장비 최초로 반도체 양산에 적용

됐다.이 장비는 딥러닝 기술을 활용한 자동 판독 시스템이 적용돼 불량 판별률이 99% 이상으로 기존 인력에 의한 판독 방식보다 높다. 초음파 검사가 진행되는 스캐닝 속도 역시 1200㎜/sec로 타사 제품(1000㎜/sec)보다 빠르다.

원래 반도체 초음파 검사장비는 전량 수입에 의존할 정도로 해외 의존도가 높았다. 이에 엠아이티는 장비 국산화에 관심을 갖고 제품 개발을 시작했다. 핵심 인력을 충원해 2년여 동안 연구개발을 진행해 지난해 상용화에 성공



했다.엠아이티에 따르면 기존 반도체 초음파 검사장비는 웨이퍼(반도체의 재료가 되는 얇은 원판)가 완전히 물속에 잠긴 상태에서 검사가 이뤄진다. 이를 침수형 방식이라 하는데 이 과정에서 거품이 많이 발생하면서 검사 속도가 느려진다.이에 엠아이티는 비침수형 검사 방식을 개발했다. 웨이퍼를 물 속에 넣지 않고 물위에서 초음파 신호를 아래로 쏘는 방식으로 검사가 이뤄진다. 이 방식은 기존 침수형 방식보다 거품 발생이 적어 빠른 검사가 가능하다.



엠아이티는 최근 한국거래소 지정 전문평가기관으로부터 A등급을 획득하며 소부장 특례상장을 위한 기술성 평가를 통과했다. 올해 10월엔 상장 예비심사를 신청해 내년 상반기 중 코스닥 상장을 목표로 하고 있다.엠아이티 관계자는 "대만, 중국, 미국 등 글로벌 시장 진출을 본격적으로 시작하고 있다"며 "지난해 첫 매출은 약 40억원을 달성했으며, 올해는 200억원 달성을 목표로 하고 있다"고 밝혔다.

 

기사 내용의 수치화, 인사이트 나누기

1. 2024년 30주차 IR52장영실상 수상 제품으로 엠아이티가 개발한 '반도체 내부결함 검사용 전자동 인라인 초음파 검사장비'가 선정됐다.

2. 국산 장비 최초로 반도체 양산에 적용

3. 이 장비는 딥러닝 기술을 활용한 자동 판독 시스템이 적용돼 불량 판별률이 99% 이상으로 기존 인력에 의한 판독 방식보다 높다.

4. 초음파 검사가 진행되는 스캐닝 속도 역시 1200㎜/sec로 타사 제품(1000㎜/sec)보다 빠르다.

5. 2년여 동안 연구개발을 진행해 지난해 상용화에 성공

6. 엠아이티는 비침수형 검사 방식을 개발했다. 웨이퍼를 물 속에 넣지 않고 물위에서 초음파 신호를 아래로 쏘는 방식으로 검사가 이뤄진다. 이 방식은 기존 침수형 방식보다 거품 발생이 적어 빠른 검사가 가능하다.

 

추가 조사할 내용 또는 결과

반도체 검사

a.   반도체 검사는 반도체 제조 공정의 핵심 과정 중 하나다. 반도체의 미세한 크랙은 기능 검사에서는 문제가 생기지 않지만 자동차, 항공우주 환경에서 변화를 겪으며 차후 불량의 원인이 될 수 있다.

 

비파괴 검사

a.   제품을 파괴하지 않고 외부에서 검사하는 방법

 

엠아이티의 기술력

a.   워터 홀더(댐) 융합을 통한 워터폴 방식 구현 기술 : 웨이퍼 기판 위에 물과 함께 초음파가 입사하는 방식으로 고속 스캔 및 고품위 영상 획득이 가능하다.

b.   듀얼 프리퀀시 스캐닝을 통한 멀티 레이어 검사 : 엠아이티만의 독자적 기술로, 웨이퍼 기판 접합면의 결함에 대한 검출 효율성이 우수한 특허등록 기술

c.   초음파 관련 핵심 특허 44건을 출원해 28건을 등록했고, 이노비즈(혁신 기업) 인증을 확보했다.

반도체 등 이상탐지 기술력

a.   MvTEC 데이터셋의 가장 높은 모델은 GLASS, EfficientAD, DDAD 순이며 각각 성능은 99.9, 99.8, 99.8이다.

 

<용어 정리>

3D NAND : 2D NAND와 다르게 세로 방향으로 쌓인 셀 구조를 가지고 있어 더 높은 밀도와 성능을 제공한다. 2D NAND의 공정 미세화가 진행될수록 터널링 효과가 일어나는 문제를 해결하기 위해 만들어짐.

터널링 효과 : 밴드가 얇을 때 전자 중 일부분이 장벽을 투과하는 현상. 장벽 반대쪽에서 약한 터널링 전류를 검출할 수 있음 

DRAM : 동적 램으로, 처리 속도가 빠르지만 전원이 꺼지면 데이터가 날아가는 휘발성 메모리

HBM: 여러 개의 DRAM을 수직으로 연결해 기존 DRAM보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 제품이다. 반도체의 핵심 부품이다. 엔비디아 AI칩에 HBM에 필요하다.

 

요약

엠아이티라는 기업에서 초음파를 이용해 반도체의 불량/양품 여부를 딥러닝으로 자동 판독하는 검사 장비를 개발하였는데 2024년 30주차 IR52 장영실상을 수상하였다. 이 제품은 3D NAND, DRAM, HBM 등 반도체 공정에 광범위하게 적용할 수 있으며 높은 생산성 및 검수율을 확보할 수 있어 국산 장비 최초로 반도체 양산에 적용됐다. 또한 기존 반도체 초음파 검사장비와 다르게 비침수형 검사 방식을 개발했으며, 딥러닝을 통한 자동 판독 시스템이 적용돼 불량 판별률이 99% 이상으로 기존 방식보다 높다. 초음파 검사가 진행되는 스캐닝 속도 역시 타사 제품보다 빠르다.

 

현직자에게 할 질문

비침수형 방식을 사용할 때 과정이 구체적으로 어떻게 되는지 궁금합니다.

어떤 딥러닝 모델을 사용했고 지도학습/비지도학습 중 어떤 방식을 사용했는지 궁금합니다.

학습 시 사용된 데이터를 어떻게 수집했고 어떤 전처리를 거쳤는지 궁금합니다.

데이터 증강이 진행됐는지 궁금하며 어떤 방식이 사용되었는지 궁금합니다.

 

연관기사 링크

https://www.donga.com/news/article/all/20240129/123275862/1

국내 기술력으로 반도체 초음파 자동화 검사 장비 상용화

 

https://www.newsway.co.kr/news/view?ud=2024032517245696216

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