CCSS vs ACQC

반도체 제조 공정에서 원표 약품 공급을 위한 CCSS(Central Chemical Supply System: 화학약품 공급장치)와 CCSS의 핵심인 ACQC (Automatic Clean Quick Coupler) System에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

CCSS vs ACQC

 

반도체 Chemical 공급 체계

반도체 제조와 관련한 장치에는 인화성, 부식성, 독성물질 등의 수없이 많은 화학물질을 사용하게 되는데 반도체 제조설비(FAB)에 화학물질을 공급하는 공급설비, 반도체를 생산하는 클린룸 제조설비(FAB)와 반도체 제조공정에서 사용 후 생성된 반응 부산물과 미반응 물질을 처리하는 처리설비로 나눌 수 있으며, 그림 1과 같이 구분하고 있다.

 

<그림 1> Chemical supply system for Semiconductor.

 

반도체공정에 필요한 화학물질의 성상을 구분하는 경우에는 액체 상태인 케미컬(Chemical)과 기체 상태인 가스(Gas)로 구분할 수 있다. 화학물질의 공급에 있어서도 액체 상태인 케미컬을 공급하는 시스템과 기체 상태인 가스를 공급하는 시스템으로 크게 구분된다.

제조설비(FAB)에 케미컬을 공급하는 방법으로는 중앙의 컨트롤시스템에 의해 자동으로 제조설비에 공급하는 중앙공급시스템, 혼합 케미컬을 일정농도로 공급하는 혼합 케미컬 공급시스템, 탱크로리부터 저장조까지의 공급을 위한 ACQC(Automatic Clean Quick Coupler) 공급 시스템, 연마공정(CMP: Chemical Mechanical Polishing)에 사용되는 연마제(Slurry) 공급 시스템 등으로 세분화할 수 있다.

 

 

공정가스 공급 System

제조설비에 공급되는 가스는 제조공정에 사용되기 때문에 공정가스(Process Gas)라고도 한다. 공정가스를 제조설비에 공급하는 방법으로는 외곽 공급실 트레일러(Trailer)로부터 가스룸에 공정가스를 공급하는 트레일러 가스공급 설비, ISO 튜브 트레일러(Tube Trailer)로부터 분배장치(VMB, Valve Manifold Box)를 통해 공정가스를 공급하는 ISO 튜브 트레일러 가스공급 설비, 벌크 특수가스를 Y실린더로부터 공급받아 분배장치를 통해 공정가스를 공급하는 벌크 특수가스 공급(BSGS, Bulk Specialty Gas Supply) 시스템, 위험성이 높은 특수가스가 충전된 가스실린더와 공급장치인 가스캐비닛(Gas Cabinet)을 이용한 가스캐비닛 공급 시스템, 가스공급설비로부터 공급받은 가스를 일정 압력으로 분배하는 VMB 공급 시스템 등으로 반도체용 특수가스 공급시스템을 그림 2와 같이 세분화되어 있다.

 

<그림 2> Specialty gas supply system.

 

 

CCSS(Central Chemical Supply System: 화학약품 공급장치)

CCSS는 반도체/디스플레이 전공정에 필요한 화학약품을 배관을 통해 생산장치로 원격 공급하는 자동화 장치를 말한다.

초정밀 화학물질의 혼합, 공급, 폐기의 전 과정을 담당하는 장비로써 반도체, 디스플레이, 태양광 분야 등에 광범위하게 사용되고 있으며, 화학약품 보관의 안정성과 지속적인 유지/보수, 최종 양산 설비에서 제시하는 엄격한 사양을 준수할 수 있는 기술력과 엔지니어 인프라를 요구하기 때문에, 고객사와 장기 유대관계가 형성되어 있어 진입장벽이 높은 편이다.

 

<표 1> CCSS 구성

CCSS는 반도체 공장 구축 시, 초고순도(UHP:Ultra High Purity)용 가스와 화학물질을 공급하기 위해 장비를 들여놓기 전에 가장 먼저 설치되는 공정이며, CCSS가 설치된 이후에 공장 내부에 반도체 제조장비 설치가 이뤄진다. CCSS 장비는 화학 물질을 생산장비로 공급하는 자동화 시스템으로 범용장비에 해당하나, 화학약품 보관의 안정성과 지속적인 유지/보수가 중요하기 때문에 반도체/디스플레이 제조사에서는 검증된 제품 및 회사를 선택하고 있다.

 

출처 : 씨앤지하이테크 기업 소개 Presentation 자료

<그림 3> CCSS 공정도

 

 

ACQC (Automatic Clean Quick Coupler:자동 청정 커플러) System

고순도 Chemical을 Tank Lorry로부터 Storage Tank까지 오염 없이 안전하게 공급해 주는 System을 말한다.

또한 약품 이송을 Pump가 아닌 질소(N2) 압력을 이용하여 이송하는 System이다.

약품을 실은 Tank Lorry를 약품을 저장하는 탱크에 연결하는 과정을 인력이 아닌 ACQC(자동 청정 커플러) 시스템을 통하여 자동화했다. 약품이 자동화 기계 내부에서 이동하기 때문에 누출 위험 등이 없다. 설비에 문제가 생기더라도 중앙통제실에서 바로 파악할 수 있는 장점이 있다.

 

<그림 4> ACQC 외형도	<그림 5> ACQC 내부도

 

상기 장점 이외에도 다음과 같은 특징이 있다.

- 설치, 조작이 편리하며, 유지보수가 용이

- 대유량 공급이 가능하며 완전 자동공급 System

- 철저한 Particle, Metal Impurity의 차단으로 오염 Zero

- Chemical Key-Lock에 의한 오접속 방지

- 세정 및 건조과정을 수반한 자동 청정 Quick

- Coupler 연결 및 분리기능

 

Reference : 1. STI 기술분석 2019-140, 2. KIGAS Vol. 25, No. 2, pp 42~51, 2021(반도체용 특수가스 공급장치 내부에서의 가스누출 원인에 따른 유동해석에 관한 연구)