반도체 - 칠러 (온도조절장치)

출처 : 230518_GST.pdf (kirs.or.kr)

 

온도제어 장치 칠러

칠러는 공정 챔버 온도 유지 장치이다. 반도체 공정 중 화학적 또는 물리적으로 반응시키는 과정에서 과도한 열이 발생한다. 칠러는 온도 상승을 제어하여 챔버 및 웨이퍼 주변 온도를 일정하게 유지해 공정 효율을 개선하는 장치 이다.

 

칠러의 종류는 온도조절 방식에 따라 구분된다. 냉동기를 사용하는 냉동기식, 열전소자를 사용하는 전기식, 저온수를 활용한 열교환기식 등이 있다. 냉동기식은 현재 가장 많이 사용되고 있는 칠러의 종류이다.

 

냉동기식은 온도조절 범위가 비교적 넓고 소비전력이 낮은 장점이 있는 반면 장비의 사이즈가 크고 환경 규제로 인하여 주요 소재인 쿨런트 수급 환경 악화라는 단점이 있다. 주요 소재인 쿨런트 최대 생산 업체인 3M이 주원료 PFAS(과불화화합물)에 대한 환경 규제로 인해 2025년 말까지 생산 중단 결정하였다.

 

전기식은 전력효율이 좋아 기기 소형화에 유리하고 더욱 정밀한 온도 제어가 가능하고 냉각 속도가 빠른 장점이 있다. 또한 냉동기식 대비 적은 양의 쿨런트를 소모하기 때문에 쿨런트 수급이 다소 제한되는 상황에서도 안정적인 가동이 가능하다. 다만 냉동기식 대비 온도조절 폭은 다소 제한적이다. 

 

현재 시장에서 가장 많이 사용되고 있는 칠러는 냉동기식이다. 냉동기식 칠러에는 쿨런트라는 냉각수가 필요하다. 미국의 3M은 쿨런트 생산량의 약 80~90% 를 차지하고 있는데, 3M의 벨기에 플랑드르주 소재 쿨런트 공장이 1Q22에 가동을 멈추었고 3Q22에 재가동 되었다. PFCs 배출 기준을 충족하지 못했기 때문이다. 3M은 각국으로부터 PFCs 사용 중단 압박을 받아왔으며 2025년 말까지 생산 중단을 결정하였다. 냉동기식은 온도조절 범위가 비교적 넓고 소비전력이 낮은 장점이 있어 전기식 칠러가 냉동기식 칠러를 모두 대체하기는 어렵겠으나 충분히 수요 증가 요인으로 작용할 것으로 예상한다.

 

특히 반도체 업체 중 유일하게 전기식 칠러를 사용하고 있는 삼성전자는 일부 메모리 공정에서 냉동기식 칠러 대신 전기식 칠러를 사용함으로 수율 개선 효과를 보았던 것으로 파악된다. GST는 Micron과 대만 Foundry 업체에 장비 평가를 진행하고 있다.Micron의 경우 일부 Fab에서는 이미 퀄(장비 평가)이 완료되었다. 대만 Foundry향은 4Q23 초도 물량을 공급할 것으로 기대되며, 이런 레퍼런스를 바탕으로 미국 Foundry 업체로 공급을 확대할 계 획이다. 2023년 동사의 칠러 매출은 전기식 칠러의 해외 고객사 추가로 성장이 예상된다.

 

 

[반도체 용어] 13. 칠러(Chiller) (tistory.com)

[반도체 용어] 13. 칠러(Chiller)