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현미경 성능의 진화…정확도, 속도 높이면서 편리성 강화

저배율에서 고배율까지 넓은 영역 관찰 및 측정 구현

[산업일보]
표면 관찰, 수치 측정, 불량 원인 및 결함 분석 등 현미경의 기능이 발전하면서 자동차, 금속, 전자부품, 생명공학 등에서 R&D, 품질 관리, 모니터링, 공정 개발 및 고장 분석을 위해 광범위하게 사용되고 있다.

측정 및 관찰 기술도 발전을 거듭하면서 현미경은 이전보다 미세하고 광범위한 부분까지 측정이 가능하게 됐으며, 정확성과 반복정밀도 역시 높아지고 있다.

더불어, 숙련된 전문가가 아니면 자칫 샘플을 손상시켜나 제대로 작동시키지 못했던 부분을 개선해 보다 쉬운 조작으로 정확한 측정을 구현하고 있다.

최근 개최된 반도체대전(SEDEX 2021)에 참가한 키엔스코리아(KEYENCE KOREA)는 미세 형상을 광범위하게 측정할 수 있는 레이저 현미경을 선보이며, 참관객들에게 직접 체험할 수 있는 행사를 진행했다.
현미경 성능의 진화…정확도, 속도 높이면서 편리성 강화
▲반도체대전(SEDEX 2021)에 참가한 키엔스코리아(KEYENCE KOREA) 전시부스 담당자가 레이저 현미경에 대해 설명했다.

이 업체 전시부스 담당자는 “올해 3월경 출시한 레이저 현미경 VK-X 시리즈는 50mm 영역부터 1nm 영역까지 넓은 범위를 측정할 수 있다. 특히 경사면이나 높이 차이가 큰 형상도 정확하게 3D화한다.”며 “기존에는 시야 탐색에 5배나 10배 렌즈를 사용했지만 이 제품은 눈에 보이는 그대로 측정할 수 있는 강점을 갖췄다.”고 설명했다.

또한 “미세한 레이저 반사까지 포착하는 16bit 포토 멀티 플라이어(Photo-Multiplier)와 Z축에 탑재된 분해능 0.5nm의 리니어 스케일이 나노레벨의 측정을 가능하게 한다.”고 말했다.

이어 “이 제품은 반도체 분야를 비롯해 마이크로 LED, 2차 전지 관련 분야에서 적용이 확대되는 추세”라며, 관련 시장의 성장에 따라 보다 품질경쟁력을 높이려는 수요 기업들의 요구가 반영된 것으로 풀이했다.

디지털현미경, 속도+정밀도+형상 관찰…복합적으로 구현

고가의 현미경을 구입하면서 다양한 용도로 활용하고자 하는 수요자의 요구가 높아지고 있다. 일부 공급 기업들은 이러한 요구를 반영해 하나의 시스템에서 다양한 관찰과 마이크로 수준의 분석을 수행할 수 있는 제품을 제조하고 있다.

올림푸스한국(OLYMPUS KOREA)은 SEDEX 2021에 심도와 긴 작동 거리, 자유각 관찰을 하나의 시스템에서 구현한 디지털 현미경 DSX1000의 데모를 시연했다.
현미경 성능의 진화…정확도, 속도 높이면서 편리성 강화
▲ 올림푸스한국(OLYMPUS KOREA)이 SEDEX 2021에서 선보인 디지털 현미경

이 업체 관계자는 “과거에는 검사를 위해 고배율 현미경과 저배율 현미경이 각각 필요했다. 그런데 저배율 현미경에서 고배율 현미경으로 샘플을 이동시키는 작업을 비롯해 배율 변경에 따른 설정 조작에도 시간이 소요됐고, 샘플과 렌즈 사이의 거리를 잘못 조절하기라도 하면, 대물렌즈에 샘플이 닿아서 샘플의 손상이 발생할 수 있었다.”고 지적했다.

“이러한 불편했던 점들을 개선하기 위해 하나의 시스템 안에서 매크로부터 마이크로까지 다양한 영역을 관찰할 수 있는 제품을 내놓게 됐다.”며 “특히 다기능 콘솔을 통해 버튼을 누르면서 관찰모드를 쉽게 변경할 수 있도록 구현해 편리성을 향상시켰다.”고 말했다.

현미경 관찰시 관찰 방향에 따라 결함을 발견하지 못할 수도 있는 단점을 보완하기 위해 이 회사에서는 현미경을 기울여 샘플의 측면을 관찰하거나 샘플이 놓인 스테이지를 회전시켜 여러 각도에서 샘플을 관찰할 수 있도록 구현했다.

한편, 마켓워치(MarketWatch)에 따르면, 2020년 전 세계 디지털 현미경 시장 규모는 3억 9천400만 달러였으며, 2021년부터 2027년까지 연평균 2.6%의 성장률을 나타내며 2027년 말까지 4억7천130만 달러에 이를 것으로 전망했다.
김원정 기자 sanup20@kidd.co.kr

제조기업 강국이 되는 그날까지, 공장자동화 스마트팩토리에 대한 뉴스를 기획·심층 보도하겠습니다.

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