진공시스템의 이해: 반도체 공정의 핵심 기반 기술

진공시스템의 이해: 반도체 공정의 핵심 기반 기술

"진공 없이는 반도체도 없다? 공정의 숨은 주역, 진공시스템을 제대로 이해해보세요."

안녕하세요! 저는 반도체 장비 유지보수 분야에서 근무하며, 수많은 챔버와 진공라인을 직접 다뤄본 경험이 있는 실무자입니다. 처음에는 ‘진공’이라는 말이 단순히 공기가 없는 상태라는 뜻 정도로만 알고 있었는데, 실무에 들어오고 나서야 그 안에 얼마나 복잡하고 정교한 시스템이 숨어 있는지 알게 되었죠. 오늘은 그런 경험을 바탕으로 진공시스템의 주요 구성 요소와 작동 원리를 빠짐없이 정리해드리려고 해요. 반도체나 디스플레이 공정에 관심 있는 분들이라면 꼭 알아야 할 필수 지식입니다!

목차

진공 부품 진공 펌프 Scrubber MFC(Mass Flow Controller) 공압 제어 Liquid 제어 Plasma 일반

진공 부품

진공 시스템의 기반을 이루는 부품은 크게 밸브, 게이지, 챔버, 플랜지, 씰로 구성돼요. 이 부품들은 서로 밀착되고 기밀성이 유지돼야 진정한 진공 환경이 구현됩니다. 특히 O-ring 하나의 누설로도 전체 공정이 중단될 수 있기 때문에, 정밀성과 유지관리가 핵심이죠.

진공 펌프

진공을 만드는 주역은 바로 펌프입니다. 압력을 낮추는 방식에 따라 여러 종류가 있는데요, 대표적으로 Dry Pump, Turbo Molecular Pump (TMP), Scroll Pump 등이 있죠. 각기 다른 압력 영역에서 성능을 발휘하며, 조합해서 사용하는 경우도 많습니다.

펌프 종류	특징
Dry Pump	오일 없이 고진공 유지 가능
TMP	초고진공 영역에서 사용
Scroll Pump	저소음, 정밀 장비용

Scrubber

스크러버는 공정 중 발생하는 가스를 무해하게 처리해주는 장치입니다. 주로 유해 가스를 세정하거나 중화시켜 외부로 배출하기 전에 안전하게 만든다고 보면 돼요. 종류에 따라 Wet Scrubber, Burn Scrubber 등이 있으며, 환경 규제가 강화되면서 더 중요성이 커지고 있는 분야예요.

• 유해 가스 정화 필수 장비
• 공정 후단에 위치하여 안정성 확보
• 반도체 공정의 ESG 필수 요소

MFC(Mass Flow Controller)

MFC는 반도체 공정에서 사용하는 가스의 유량을 아주 정밀하게 제어하는 장치입니다. 예를 들어 가스를 50 sccm만 흘려야 하는데 55가 흐르면 공정 불량이 발생할 수 있죠. 그래서 MFC의 정확도는 곧 공정 품질과 직결됩니다. 요즘은 디지털 통신이 가능한 스마트 MFC도 많이 쓰여요.

공압 제어

공압 제어는 압축 공기를 활용해 진공 밸브, 엑츄에이터, 리프트 등을 구동하는 시스템이에요. 진공 상태에서는 전기보다 공압이 더 안전하고 신뢰성도 높습니다. 공압 회로는 컴팩트하면서도 빠르게 반응하기 때문에 자동화 공정에서 없어선 안 될 존재입니다.

제어 장비	기능
Solenoid Valve	공기 흐름 ON/OFF 제어
Actuator	밸브나 장비의 기계적 동작 유도

Liquid 제어

화학 약품이나 세정액을 사용하는 공정에서는 액체 제어 시스템이 필수입니다. 액체는 가스보다 점성이 있고 흐름 특성이 달라서 별도의 밸브, 유량계, 압력 센서로 정밀하게 조절해줘야 해요. 특히 CMP(화학적 기계 연마) 공정이나 세정 공정에서 매우 중요하죠.

• 정밀 약액 투입 제어
• 배관 누설 방지 설계 필수
• 정전기 방지 소재 사용 권장

Q 진공이 왜 반도체 공정에 필수인가요?

불순물 없는 환경을 유지하고, 정밀한 플라즈마 및 화학 반응을 가능하게 하기 위해 진공은 필수입니다.

Q 진공 펌프는 한 가지만 쓰지 않나요?

보통 2단계 이상 조합해서 사용합니다. 예: Dry Pump로 1차 배기 후 TMP로 초고진공 달성.

Q MFC는 어떤 가스를 조절하나요?

N₂, O₂, Ar, CF₄ 등 다양한 공정 가스를 정해진 유량으로 정밀하게 제어합니다.

Q 스크러버는 왜 꼭 필요한가요?

유해 가스가 환경으로 직접 배출되지 않도록 필터링/중화 처리하는 역할을 하며, 안전 및 환경보호에 핵심입니다.

Q 액체 제어는 왜 까다롭나요?

점성, 유량, 정전기 등 변수들이 많아 정밀하고 안전한 설계와 유지보수가 필요합니다.

Q 플라즈마는 어디에 쓰이나요?

식각, 증착, 세정 등 다양한 반도체 공정에서 사용되며, 고에너지 반응을 유도하는 데 효과적입니다.

진공시스템은 반도체 장비의 핵심이며, 그 안을 들여다보면 과학과 공학이 얼마나 정교하게 맞물려 돌아가는지 새삼 놀라게 됩니다. 단순히 공기를 빼는 장치가 아니라, 정밀한 가스 제어부터 플라즈마 생성, 환경 보호까지 연결되는 복합 시스템이에요. 이번 글이 여러분이 진공에 대해 더 깊이 이해하고, 관련 분야에 관심을 가지는 계기가 되길 바랍니다. 이 분야는 정말, 알면 알수록 재미있어요! 🙌

 

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반도체 기초 이해: 전자의 길을 설계하다.

 

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