FST는 1987년 설립돼 반도체 및 FPD(Flat Panel Display: 평판디스플레이) 관련 포토마스크 보호막인 펠리클(Pellicle), 공정온도를 제어하는 칠러 및 관련장비, 제조불량 검사장비를 자체 개발해 높은 품질의 제품을 관련시장에 공급하고 있다.

최근 FST TCU(Thermal Control Unit)사업부는 글로벌 냉매규제에 대응해 자연냉매 적용 저온칠러 및 Low GWP 냉매를 적용한 초‧극저온 칠러 등 개발에 앞장서고 있다.

신광훈 FST TCU사업부 연구개발팀장을 만나 제품차별성과 연구개발 동향에 대해 들었다.

 

■ FST를 소개하면

FST는 고객에게 최고가치 및 서비스를 제공하고자 식지 않는 열정으로 기술개발에 모든 역량을 집중하고 있으며 국내는 물론 세계시장에서 경쟁할 수 있는 기술력과 차별화된 품질경쟁력을 갖춘 장비‧소재 및 부품공급자로 거듭나고자 한다.

 

FST TCU사업부는 반도체공정 챔버온도를 조절하는 칠러를 제조‧납품‧서비스하고 있으며 주요 반도체 생산고객사에 24시간 상주해 고객만족을 실현하고 있다. 압축기타입, 열교환타입, 열전타입 등 모든 종류의 칠러를 생산하고 있으며 특히 반도체의 고집적화로 인한 저온공정이 확대됨에 따라 FST의 우수한 성능과 품질을 갖춘 Cryo칠러공급도 증가하고 있다. -80℃ Cryo칠러부터 250℃ 고온용 칠러까지 모든 반도체공정 온도에 대응이 가능하다.

또한 세계적인 친환경정책에 대응하기 위해 친환경 칠러개발이 완료단계에 있어 CO₂를 비롯한 친환경냉매를 사용하는 칠러공급을 눈앞에 두고 있다.

 

■ 반도체칠러 특수성은
일반 산업용칠러와 반도체칠러의 가장 큰 차이점은 온도조절 능력과 치수(Dimension)이다. 반도체공정은 신속하며 정밀한 제어를 요구한다. 공정부하가 안정적인 상황에서는 기본적으로 ±0.1℃ 정밀도를 요구하며 공정부하가 변동되는 상황에서도 까다로운 온도정밀도를 요구합니다. 또한 반도체 FAB은 단위면적당 단가가 매우 높으므로 소형에 대한 요구수준도 높다. 반도체회로 집적도가 올라갈수록 칠러내부 집적도도 함께 증가한다.

반도체 및 첨단산업에서 정확한 온도제어는 생산효율성과 품질을 결정짓는 핵심요소다. FST는 –100~200℃의 폭넓은 온도범위와 ±0.01~0.1℃의 빠르고 강력한 온도안정성을 제공하는 최첨단 정밀온도제어 솔루션을 지원한다.

FST는 열전, 압축기, 극저온 냉각기 등 다양한 온도제어기술을 바탕으로 다양한 공정 요구사항에 정밀하게 대응하며 빌트인, 하이브리드시스템과 같은 시스템융합과 고객친화적인 설계로 온도변화폭이 크고 불규칙한 공정에도 빠르고 정확하게 미세한 온도편차까지도 정밀하게 제어할 수 있다.

 

■ 주력인 Cryo칠러 차별성은
Cryo칠러는 2015년부터 시작됐다. 당시 저온공정이 증가할 것이라는 영업부 전망과 운영진의 결단으로 개발됐다. 이는 업계 최초사례이며 이를 바탕으로 가장 많은 노하우와 실력을 쌓게 됐다. 첫 개발품이 출시되기도 전에 해외 고객사에서 먼저 관심을 가져 납품했으며 이후부터 양산까지 모든 임직원의 노력으로 지금의 우수한 Cryo칠러를 공급할 수 있게 됐다. 현재까지도 –80℃ 트리플칠러분야에서 성능‧크기‧신뢰성 등 모든 면에서 업계 최고라고 자부한다.

 

Cryo칠러는 개발 초기단계부터 국내 고객보다 해외 고객의 관심이 높았다. 일본진출을 시작으로 미국, 유럽, 싱가포르 등 반도체 FAB에 설치되고 있으며 각국에 거점을 구축해 장비운용‧관리, 교육, 보수작업을 실시하고 있다. 최근 소비전력 감소에 대한 고객요구가 많아져 개별적으로 고객사 요구사항에 맞는 칠러를 개발하고 있으며 미래 먹거리인 친환경칠러도 개발이 완료되는 대로 각 거점에 설치함으로써 FST 기술력을 홍보해 해외시장 확대에 최선을 다할 것이다.

 

 

■ 글로벌 냉매규제가 심화되는데
현재 전 세계는 지구온난화 방지를 위해 GWP가 높은 냉매의 사용을 제한하는 냉매규제를 펼치고 있다. 이에 따라 순차적으로 GWP가 높은 기존냉매 사용이 금지될 예정이다.

국내 규제는 글로벌 추세와 비교해 속도가 느린편이다. 이에 따라 국내 과도기시장에서는 드롭인(Drop in) 냉매를 통해 효율적으로 대응하고 급격한 변화를 요구하는 유럽 및 북미 일부 지역 냉매규제에 대해 자연냉매 위주로 시스템교체를 준비 중이다.

또한 반도체시장 특성상 작업자의 안전과 시설운영 안전성을 중점적으로 고려할 필요가 있다. 자연냉매는 뛰어난 GWP가 장점이지만 고압, 가연성 등 기존냉매와 다른 특성이 있어 냉매규제 외 다른 규제를 포괄적으로 확인 해야 한다. FST는 다년간 테스트 및 데이터 취득결과를 바탕으로 안전규제를 고려한 비가연성 자연냉매 장비를 개발 중이다.

 

■ 친환경 칠러시스템 개발동향은
Low GWP냉매 적용이나 열전소자 등으로 냉매규제를 해소하며 칠러를 개발하는 것이 현재 시장의 일반적인 개발동향이다. 또한 유가상승, 전기요금 인상 등으로 설비비용이 상승해 저전력 고효율장비 수요가 어느 때 보다 높다. 이러한 효율화 요구와 결합해 RE100, 탄소중립 명제에 맞춘 친환경 칠러시스템을 개발하는 것이 세계적인 최신트렌드다.

FST는 일반시장에서 시장수요에 맞춰 친환경 칠러시스템을 개발함은 물론 타사에 비해 낮은 온도영역대 또한 친환경시스템으로 구성하는 특화장비를 공급할 예정이다. 특히 최근 수요가 발생하고 있는 초‧극저온장비의 경우 매우 높은 GWP를 가지는 대체불가능한 냉매를 사용해야 하며 소비전력이 높다는 단점이 있으나 FST는 기존과 다른 방식의 냉동사이클을 통해 고용량 초‧극저온을 가지면서도 GWP와 소비전력 문제를 해결하는 시스템을 연구 중이다.

특히 저온 Cryo칠러를 바탕으로 꾸준히 향상해 온 설계‧제조기술을 바탕으로 CO₂ 칠러개발도 빠르게 완료단계에 이르렀으며 하반기부터 주요 고객사 평가를 통해 다시 한번 FST 기술력을 입증할 예정이다.

 

■ 친환경 냉매 고효율‧초저온 칠러 국책과제를 진행 중인데
‘자연냉매 적용 -100℃급 고효율 초저온 냉열설비 기술개발’은 기존 High-GWP냉매 대신 친환경 자연냉매인 공기를 활용해 -100℃급 초저온 반도체 장비용 고효율 칠러를 개발하는 것이 목표다. 지난해 시작돼 현재 2년차가 진행 중이다.

기술개발은 크게 3가지로 구분된다. 먼저 공기냉매 특성분석 및 사이클 연구다. 현재 공기냉매 열역학적 특성을 분석하고 성능 시뮬레이션을 통해 과제목표에 부합하는 최적의 냉동 사이클을 도출했다.

둘찌로 핵심부품 및 시스템 설계를 수행한다. 반도체 생산현장에 적합한 콤팩트형 고효율 열교환기 개발을 위해 열교환기 성능시뮬레이션 및 구조해석을 수행한다. 1차연도 해석결과를 토대로 냉각수-공기 열교환기 시제품을 제작했으며 성능검증을 진행할 예정이다. 추가적으로 공기-공기, 공기-물 열교환기 개발을 병행하고 있다.

셋째로 초기 시제품제작 및 성능평가가 진행된다. 현재까지 실험을 위한 초기 시제품을 제작했으며 성능테스트를 진행 중이다. 냉각속도, 에너지효율, 안정성 등을 종합적으로 평가하며 개선점을 도출하고 있다.

향후 연구에서는 시제품 성능최적화 및 장기신뢰성을 중점적으로 수행할 예정이다. 또한 산업현장 적용을 위한 다운사이징 기술개발 및 실증테스트를 통해 상용화 가능성을 검토하며 최종 제품화 단계로 진입할 계획이다. 이 기술이 성공적으로 개발될 경우 반도체 제조공정에서 환경친화적 대안을 제시하며 지속가능한 생산체계 구축에 기여할 것으로 기대한다.

 

■ 끝으로 하고싶은 말은
반도체용 칠러는 과거부터 현재까지 끊임없이 진화하고 있으며 고객요구도 점점 까다로워지고 있다. FST는 우수한 기술력과 대응력을 바탕으로 세계의 모든 반도체 FAB에 진출할 것이며 글로벌 1등 칠러메이커로 대한민국을 세계에 알릴 것이다.