반도체 클린룸의 양압·음압 제어와 미세 차압 모니터링 체계
Daehwan Kang
Semiconductor Sales Division
반도체 제조 라인의 수율은 보이지 않는 파티클과의 싸움입니다. 이 싸움의 최전선에 있는 것이 바로 클린룸의 양압과 음압 제어입니다. 내부 압력을 정밀하게 통제하지 못하면, 고성능 헤파(HEPA) 필터를 거친 청정 공기를 주입해도 도어 개폐 시 외부 오염 물질이 쏟아져 들어오거나 유해 가스가 공조 설비를 타고 유출됩니다.
양압 클린룸은 내부 기압을 외부보다 높게 유지(Air Forced In, Passive Air Flow)하여 오염물질 유입을 물리적으로 차단합니다. 웨이퍼가 노출되는 반도체 전공정이나 정밀 조립 라인에서 필수적으로 채택하는 방식입니다. 반대로 음압 클린룸은 내부 기압을 외부보다 낮게 설정(Passive Air Flow, Air Forced Out)하여, 식각 및 세정 공정 중 발생하는 화학 유해 가스나 입자가 외부 환경으로 새어나가지 않도록 가두는 역할을 합니다.
여기서 핵심은 이 압력 차이가 불과 수십 파스칼(Pa) 수준의 극미세 영역이라는 점입니다. 현장에서는 이 미세한 차압을 24시간 오차 없이 감시하고 공조(HVAC) 시스템과 인터락을 구성하기 위해 산업용 초정밀 차압 트랜스미터를 투입합니다.
현재 NAK에서 공급하는 나가노 케이키(NAGANO KEIKI)의 차압 트랜스미터 라인업은 이러한 현장의 엄격한 요구 조건에 맞춰 세분화되어 있습니다.
1. KL14: 표준형 미세 차압 트랜스미터
전통적으로 반도체 팹의 바이오 클린룸과 공조 덕트 전후단의 필터 막힘 감지(Filter clogging)에 광범위하게 적용되어 온 고정밀 센서입니다. 미세한 공기압 변동을 놓치지 않고 안정적으로 스위칭 신호로 변환합니다.
2. GC30: 30mm 컴팩트 디지털 차압게이지
제한된 설비 공간에 최적화된 30mm 정방형 폼팩터에 고화질 디스플레이, 2접점 스위치(NPN/PNP), 1~5V DC 아날로그 전송 출력을 모두 통합한 모델입니다. 마이크로 머시닝 가공된 실리콘 정전용량식(SC) 칩을 탑재해 0~100Pa 미소 차압 범위에서도 ±2.0% F.S. 이내의 정밀도를 보장합니다. 무엇보다 최대 허용 안전 내압이 50kPa에 달해, 배관 시운전 중 발생할 수 있는 과압 펄스에도 센서 다이아프램이 파손되지 않는 강력한 내구성을 갖췄습니다.
3. EK30: IO-Link 지원 스마트 차압 센서
최근 스마트 팩토리 트렌드에 맞춰 IO-Link 통신 프로토콜을 탑재한 최신형 초소형 모델입니다. GC30과 동일한 규격을 유지하면서도, 양방향 디지털 통신을 지원하여 원격 파라미터 설정 및 다중 디바이스 상태 데이터를 상위 시스템으로 실시간 전송합니다. 10Pa부터 20kPa까지 측정 범위를 지원하며, 디지털 트윈이나 예지 보전 시스템을 구축하려는 차세대 설비에 적합합니다.
클린룸의 기압 제어는 공정 수율을 떠받치는 기초 공사입니다. 배기 라인의 기구적 특성과 현장 제어반 구성에 맞춰 독립적인 현장 디스플레이 및 직접 제어가 필요한지(GC30), PLC 기반의 중앙 집중형 시스템 관제(EK30)가 우선인지 명확히 판단하여 적용할 것을 권장합니다.