레이저 간섭계 측정오차, 획기적 감소 가능해져

[산업일보]
레이저 간섭계는 반도체나 LCD 제조 또는 조선, 항공 산업에서 길이를 잴 때 사용되는 장비다. 특히 정밀한 작업을 필요로 하는 반도체 산업에서 정확하게 길이를 측정하는 레이저 간섭계는 필수적이다. 하지만 그 장비의 길이 측정에 오차가 있다면? 생산품의 크고 작은 결함을 없애기 위해서는 오차가 있는 레이저 간섭계의 교정이 반드시 필요하다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 신용현) 길이센터 엄태봉 박사팀은 산업 현장에서 폭넓게 사용되는 길이 측정 장비인 레이저 간섭계의 측정 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 정밀 교정시스템을 개발했다.

레이저 간섭계는 파장이 일정하도록 안정화된 레이저의 간섭특성을 이용해 길이를 정밀하게 측정하는 장치로 길이표준 분야 최상위 측정기다. 이 장비는 반도체 리소그래피(패턴형성을 위한 미세 가공기술) 장비 등과 같은 초정밀 시스템의 변위 측정 센서로 널리 사용된다.

기존 레이저 간섭계는 레이저의 주파수만을 교정해 사용해왔다. 하지만 일반적인 산업 현장에서 레이저 간섭계를 사용하는 경우 온도, 압력, 습도 등 환경 요소의 변화에 따라 레이저 파장이 달라지기 때문에 길이 측정에 오차가 생기는 문제가 발생했다.

이에 KRISS 엄태봉 박사팀은 고도화 된 환경 인자 센서가 내재된 레이저 간섭계 교정 시스템을 개발했다. 이 시스템을 이용해 KRISS가 보유한 레이저 간섭계와 산업 현장에서 사용되는 레이저 간섭계의 측정값을 비교 후 그 오차를 알려준다.

교정은 이동범위가 2 m와 50 m인 이동장치 위에 기준인 간섭계와 교정이 필요한 간섭계를 설치한 뒤 이동기구의 거리를 변경하면서 양 쪽 간섭계가 측정한 거리 값을 비교해 그 오차를 알아낸다.

교정 중 환경 요소의 변동, 교정 시스템 스테이지의 운동 오차 등의 영향을 최소화하기 위해 기준 레이저 간섭계와 교정 대상 간섭계를 동축으로 구성하고 같은 광학계를 사용해 평가함으로써 교정 정확도를 높인 것이 특징이다.

KRISS는 수요자의 요구에 맞춰 2m 범위의 단거리, 50m 범위의 장거리 레이저 간섭계 성능평가 및 교정 서비스를 제공 중에 있다.

엄태봉 박사는 “산업 현장에서 별도의 복잡한 파장 보정 과정 없이 KRISS가 교정한 레이저 간섭계를 적용해 길이 측정 정확도를 10배 정도 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

KRISS 신용현 원장은 “레이저 간섭계 정밀 교정시스템을 통해 측정 정확도를 높임으로써 다양한 산업 부문에서 생산 효율성과 안전성을 증대시킬 것으로 예상한다.”고 말했다.