IJPEM-ST

Vibration Sensing for Smart Monitoring of Ultra-precision Manufacturing Equipment: A Review
초정밀 제조장비의 진동을 통한 스마트 장비 모니터링 기술


김영진, 강구선/KAIST, 한국생산기술연구원




  • 반도체 노광장비, 초정밀 가공기 및 정밀 측정장비에서는 나노미터 이하의 미세진동도 표면 품질 저하, 반도체 패턴의 오버레이 오차 및 측정 불확도 증가를 유발할 수 있다. 따라서 장비 외부와 내부에서 발생하는 진동을 정밀하게 측정하고, 제조 성능에 미치는 영향을 종합적으로 분석하는 기술이 중요하다.
  • 본 논문은 진동 센싱–신호처리–상태 추정–의사결정 및 제어–성능 예측을 연결하는 초정밀 제조장비의 스마트 진동 모니터링 체계를 제시했다. 기존 연구와 달리 진동 발생원과 전달경로, 센서 설치 위치와 특성, AI·머신러닝 기반 분석을 통합하고, 초정밀 가공, 반도체 노광 및 초정밀 측정·검사 장비를 포괄적으로 다룬 것이 특징이다.
  • 또한 가속도센서, 레이저 도플러 진동계 및 간섭계식 변위센서의 특성과 선정 기준을 체계적으로 비교했다. 특히 비접촉 광학센서는 장비에 영향을 주지 않으면서 서브나노미터 수준의 진동을 측정할 수 있어 초정밀 장비의 성능 평가에 효과적이다.
  • 본 연구는 단일 센서의 한계를 극복하기 위한 다중센서 융합과 AI 기반 이상진단·성능예측의 발전 방향도 제시했다. 향후 반도체, 정밀광학 및 첨단 계측 분야에서 장비 안정성 향상, 공정 이상 조기검출, 비가동시간 감소 및 생산수율 제고에 기여할 것으로 기대된다.
 
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