반도체 스크러버 | 유해가스를 해치우는 스크러버 장비사ㅣ높아진Opm과 해외시장 개척 이젠 고밸류 가자ㅣ유니셈ㅣGstㅣ지앤비에스엔지니어링ㅣ스몰캡파머ㅣ저평가성장주 27715 투표 이 답변

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반도체 업계도 ESG…친환경 장비 ‘스크러버’ 주목 – 디일렉

이에 따라 반도체 제조공정에서 발생하는 각종 유해가스를 정제하는 ‘스크러버’ 장비에 대한 수요도 늘어날 것이란 관측이 나온다.26일 관련업계에 …

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Source: www.thelec.kr

Date Published: 5/22/2021

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반도체 공정 후처리 시설 스크러버에 대해서 – 네이버 블로그

반도체 공정 후처리 시설 스크러버에 대해서 … 반도체 공장에서 공정중에 사용, 발생하는 가스는 대부분이 인체에 해롭다. 그리고, 위험하다.

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Source: m.blog.naver.com

Date Published: 5/27/2022

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반도체 공정장비의 Emission 제어 기술

과불화합물의 분해/제거에는 스크러버(scrubber). 라는 설비가 사용되며, 주요 분해 처리 기술로는 연. 소, 열분해, 플라즈마, 촉매 기술 등이 사용되고 있. 다. 그러나 …

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Source: www.koreascience.or.kr

Date Published: 8/2/2021

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SK하이닉스가 ‘스크러버 부산물 평가’를 하는 이유

반도체 칩 생산장비 내부에서 발생하는 가스, 화합물을 걸러내고 제거하는 스크러버(Scrubber)는 쉽게 말해 클린룸 전용 ‘청소기’라고 할 수 있다.

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Source: news.skhynix.co.kr

Date Published: 5/25/2021

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Scrubber – CSK

스크러버는 반도체 제조 공정에서 방출되는 유독 가스를 처리하는 가스 처리 장치입니다. 스크러버는 다양한 공정에 적용할 수 있으며 반도체 제조 현장에서 깨끗한 …

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Source: www.csk.kr

Date Published: 12/27/2022

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반도체 공정, 플라즈마 활용한 장비로 탄소중립에 ‘한발짝’

연소식이 주류였던 가스 스크러버, 플라즈마 방식으로 전환 중세미콘 코리아에서 만난 유니셈(주)은 반도체와 디스플레이 장비에 사용되는 가스 …

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Source: industryjournal.co.kr

Date Published: 12/16/2021

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<기획> 반도체가스 스크러버의 최신기술 동향

고온 플라즈마식 등 기술개발 열기 후끈반도체산업에서 사용되는 가스 스크러버(scrubber)란 반도체 제조공정중에 발생하는 각종 독성가스 및 산성 …

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Source: www.igasnet.com

Date Published: 12/27/2021

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반도체 메탈공정 및 1차 스크러버에서 생성되는 파우더 부산물 …

반도체 메탈공정 및 1차 스크러버에서 생성되는 파우더 부산물의 물리화학적 특성분석 원문보기 인용. Physicochemical Characterization of Powder Byproducts …

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Source: scienceon.kisti.re.kr

Date Published: 12/4/2021

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반도체·디스플레이 Scrubber, Chiller 장비 관련주 – 유니셈, GST …

Scrubber는 이러한 공정상 배출되는 가스들을 정화하는 장비로써, 반도체 시장 초기에는 주로 생산공장 옥탑에 Scrubber를 설치하여 배출가스들은 …

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Source: jublary.tistory.com

Date Published: 11/6/2022

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주제에 대한 기사 평가 반도체 스크러버

  • Author: 스몰캡파머 – 저평가성장주
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  • Date Published: 2022. 1. 24.
  • Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=xodYOOexNHg

반도체 업계도 ESG…친환경 장비 ‘스크러버’ 주목

스크러버, 반도체 제조공정서 발생하는 온실가스 정제

온실가스 배출량 증대와 ESG 경영 강화 맞물려 주목도 높아져

1차 스크러버 내부 모습 (사진=SK하이닉스)

슈퍼사이클(장기적 호황)에 진입한 반도체 업체들이 생산량을 공격적으로 늘리는 가운데 온실가스 배출량이 증가하는 게 업계의 고민으로 떠오르고 있다. ESG열풍에 맞춰 온실가스를 덜 배출하는 공정에 대한 관심도 높아지는 추세다. 이에 따라 반도체 제조공정에서 발생하는 각종 유해가스를 정제하는 ‘스크러버’ 장비에 대한 수요도 늘어날 것이란 관측이 나온다.

26일 관련업계에 따르면 주요 반도체 업체들의 친환경 경영 기조에 맞춰 스크러버 장비 업체들이 수혜를 볼 것이란 전망이 나오고 있다.

현재 삼성전자, SK하이닉스 등 주요 반도체 업체들은 반도체 공급난에 대응하기 위해 생산설비를 늘리고 있다. 삼성전자는 최대 50조를 투자해 평택 3공장을 연내 준공할 계획이며, SK하이닉스는 올 4분기부터 용인 반도체 클러스터 산업단지 착공에 들어간다.

그런데 생산캐파 확충은 필연적으로 온실가스 배출량이 늘어나는 문제를 초래한다는 게 업계 고민이다. 삼성전자의 온실가스 배출량은 2019년 1114만톤에서 지난해 1361만톤으로 약 22% 증가했다. SK하이닉스의 온실가스 배출량도 같은 기간 378만톤에서 469만톤으로 24% 늘었다. 반도체 업체들은 ESG 경영 트렌드에 맞춰 공정별 온실가스 및 유해물질 배출을 최소화하기 위해 노력 중이다.

반도체 제조공정에서 발생하는 각종 유해가스를 저감하는 스크러버 장비의 중요성도 커지는 추세다. 스크러버는 반도체 생산장비 내부에서 발생하는 가스, 화합물 등을 정제하는 역할을 한다. 장비에서 배출되는 부산물을 가장 먼저 제거하는 1차 스크러버와 정제 후 잔여 부산물을 최종적으로 처리하는 2차 스크러버로 구성된다. 세정방식에 따라서는 습식(wet), 건식(dry), 직접 연소식(burn-wet), 흡착식, 플라즈마식 등으로 분류된다.

반도체 업계 관계자는 “스크러버는 반도체 제조공정을 구축하는 데 있어서 기본 중에 기본으로 탑재되는 장비”라며 “반도체 업계 내에서 친환경 정책이 강화되고 있고, 최첨단 공정이 계속 늘어날 예정인 만큼 스크러버 시장 규모도 자연스럽게 확대될 것”이라고 전했다.

기술적으로 가장 최신형에 속하는 플라즈마식 스크러버가 확대될 것이라는 기대감도 나온다. 현재 스크러버 시장은 LNG 가스와 공기를 주입해 가스를 태우는 직접 연소식이 주류를 이루고 있는데, 유해가스 중 과불화화합물(PFCs) 처리는 불가능하다. 반면 질소를 활용하는 플라즈마식 스크러버는 PFCs도 처리할 수 있다.

한동희 SK증권 연구원은 “기존 직접 연소식 스크러버는 LNG 가스를 사용해 탄소배출이 불가피한 구조”라며 “ESG 등 환경 이슈가 대두되면서 반도체 공정 내 플라즈마식 스크러버 수요가 높아질 것으로 전망한다”고 밝혔다.

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반도체 공정 후처리 시설 스크러버에 대해서

반도체 공장에서 공정중에 사용, 발생하는 가스는 대부분이 인체에 해롭다. 그리고, 위험하다.

비단 생명체 뿐만 아니라 지구 전체에 그리 좋지 않은 것들 뿐이다.

이러한 유해 물질의 처리는 매우 중요한 문제이며, 반드시 필요한 설비이다.

그러나, 현장을 돌아다니다 보면, 한심하기 그지 없는 상태로 일을 하고 있는 곳이 굉장히 많다. 비용 문제가 가장 큰 이유라고 하지만, 과연 비용 문제가 전부 인가는 의심스럽기 짝이없다. 그저 그런 비용의 중요함을 무시하는 것은 아닌가 생각된다.

각설하고, 이런 유해 물질을 실제 사용하는 효율성은 50%가 채 되지 않는다고 한다. 처리 시설이 없다면 나머지 50%이상의 사용 잔여 물질은 대기로 배출 되는 것이다.

가스의 독성 및 부식성 등의 위험성을 표시하는 단위로는 TLV라는 것이 있으며, ACGIH(American Conference of Govermental Industrial Hygienists) 같은 곳에서 찾아 볼 수 있다.

이런 유해 가스를 처리하기 위햐 후처리 공정으로 설치하는 것이 바로 스크러버이다.

스크러버는 크게 드라이 스크러버, 습식 스크러버, 태워 없애는 스크러버로 구분 할 수 있다.

드라이 스크러버는 Canister내에 충진되어 있는 흡착제를 이용하여, 가스와 흡착제 사이의 흡착, 치환 등의 연계반응을 이용하여 가스를 제거하는 방식이다. 드라이 스크러버는 사용 가스별로 적합한 흡착제를 사용해야 한다.

습식 스크러버의 경우에는 물에대한 가스의 용해도를 이용하여 제거하는 방식인데, 주로 수용성 물질 처리에 이용한다. 다만 다량의 배기가스 처리에는 한계가 있으며, 폭박성, 가연성 가스 처리에는 부적합하다고 알려져 있다. 그리고, 드라이 스크러버도 그렇지만, 습식 스크러버는 폐수처리가 아주 불편하다.

연소 방식의 스크러버는 주입된 가스를 가열 연소하여 다른 성분의 화합물로 변환시켜 배출하는 것인데, 부 생성물의 발생으로 습식방식과 조합하여 많이 사용한다.

그리고, 독성 물질의 처리에는 적합하지 않다고 알려져 있다.

안전 사각지대 없는 현장을 만들어가는 방식_ SK하이닉스가 ‘스크러버 부산물 평가’를 하는 이유

반도체는 빛(Light)과 열(Heat), 그리고 물질(Substances)의 예술이다. 반도체 칩 하나를 완성하기 위해 수백 개의 복잡하고 까다로운 공정을 거치는 동안, 클린룸에서는 빛, 열, 그리고 각종 용액이 만들어낸 다양한 종류의 부산물(By-Product)이 쌓인다. 안전한 사업장 환경을 유지하기 위해서는 이렇게 발생하는 부산물들을 체계적으로 관리하는 것이 중요하다.

SK하이닉스는 안전(Safety), 보건(Health), 환경(Environment) 분야의 위험요소가 없는 기업(SHE Risk Free Company)을 추구한다. 최근 공정 부산물 처리 장비인 1차 스크러버(Scrubber, 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집하는 장치)를 대상으로 ‘부산물 평가’를 실시하는 등 부산물 관리에 만전을 기하고 있다. 뉴스룸은 SK하이닉스 안전보건팀을 만나 부산물 관리에 대해 자세히 들어봤다.

예방정비작업 위해 직접 해체해야 하는 ‘1 차 스크러버 ’, 법적 문제 없지만 자체 평가 추진

반도체 칩 생산장비 내부에서 발생하는 가스, 화합물을 걸러내고 제거하는 스크러버(Scrubber)는 쉽게 말해 클린룸 전용 ‘청소기’라고 할 수 있다. 장비에서 배출되는 부산물을 가장 먼저 제거하는 ‘1차 스크러버’와 이후 남아있는 잔여 부산물을 최종적으로 처리하는 ‘2차 스크러버’로 구성돼 있다. 웨이퍼 생산장비와 직접 연결되는 1차 스크러버는 각 공정별 다양하게 발생하는 부산물의 특성에 따라 처리하며, 이천캠퍼스에만 약 6,000대가 설치되어 있다.

이렇게 실시간으로 공정 부산물을 처리하다 보면 스크러버 체임버(Chamber) 내부에 하얀색 찌꺼기인 파우더(Powder)가 생긴다. 이 찌꺼기를 제때 제거하지 않으면 기기 오작동은 물론, 공정 완성도에도 영향을 주기 때문에 주기적으로 사람이 스크러버 장비를 직접 해체해 청소하는 예방정비작업(PM, Preventive Maintenance)을 진행해야 한다. 특히 크기가 작은 1차 스크러버는 PM 주기가 매우 짧아 작업자가 업무 과정에서 가스 등 장비 내 잔여 부산물에 노출되지 않도록 철저히 관리해야 한다.

▲(좌)생산장비에서 발생한 부산물을 제거하는 역할을 하는 ‘1차 스크러버(Scrubber)’ 내부 모습. ▲(우)작업자가 스크러버 체임버 내부 예방정비작업을 실시하고 있는 모습. 안전한 작업을 위해 방독마스크와 보안경, 장갑 등 보호장비를 필수로 착용해야 한다.

이런 스크러버의 특성에 주목한 SK하이닉스는 지난 2018년 고용노동부와 함께 합동 현장 점검을 실시했다. 예방정비작업이 이뤄지는 과정에서 작업자의 건강에 영향을 끼칠 수 있는 요소가 있는지 꼼꼼히 조사했다. 조사 결과 특이사항은 발견되지 않았다. 하지만 혹시 모를 근무환경 사각지대를 해소하고자 1차 스크러버 장치를 대상으로 부산물 평가를 시행했다. 자체 연구를 통해 예방정비작업을 책임지는 협력사 구성원의 건강 리스크를 사전에 예방하고 불안감을 해소시키는 계기가 되었다는 점에서 의미가 있다.

안전보건팀 조재현 팀장은 “법적으로는 아무런 문제가 없었지만, 아직 규격화되지 않아 측정하지 못한 위험요소가 현장에 있을 수도 있다고 판단했다”며 “처리 시설 내에서 발생할 수 있는 모든 종류의 부산물들을 구체적으로 측정∙정리해, 선제적으로 관리할 수 있는 시스템을 만드는 것이 부산물 평가의 목적”이라고 설명했다.

검출량 미만 성분까지 조사 … 체계적인 연구로 안전 누수 막다

스크러버 부산물 평가는 4단계로 진행됐다. 우선 ‘대상 공정 선정’ 단계. 80여개 공정의 스크러버 중 가장 우선적으로 정밀 평가가 필요한 공정을 선정했다. 이론상으로 예방정비작업 중 발생할 수 있는 부산물 리스트를 만들어 유해성을 검토한 후, 그중 CMR¹ 1등 특별관리물질 발생가능성이 있다고 판단되는 공정들을 선별했다.

1) CMR: 발암성(Carcinogenicity), 생식세포 변이원성(Mutagenicity), 생식독성(Reproductive toxicity)을 지닌 화학물질을 이르는 용어. 환경부에서는 2018년 기준 총 364종의 성분들을 CMR 물질로 정의하고 있다. (환경부 고시 제2018-232호)

다음으로는 ‘부산물 정성 평가’를 통해 각 공정별로 실제 예방정비작업을 하는 동안 작업자가 노출될 수 있는 부산물의 종류를 파악했다. 이 과정에서 스크러버 체임버 내부의 모든 성분을 입자, 금속, 가스 등의 세부 유형으로 분류해 구체적으로 발생가능성이 높은 부산물 리스트를 확보했다.

세 번째 단계는 해당 성분들이 해당 공정에서 얼마나 발생하는지 검출 농도를 측정하는 ‘부산물 정량 평가’다. 사업장 내 여러 측정 장비들을 동원해 기준치 미만의 낮은 검출량이라도 각 성분별로 최대한 정확한 수치를 확보하고자 했다.

마지막으로는 모든 스크러버 장비를 대상으로 ‘퍼지 타임(Purge Time, 장비 내 잔여 가스를 빼내는 환기 작업에 걸리는 시간)’의 적절성을 평가했다. 장비별로 상이하게 설정돼 있는 퍼지 타임을 전수 조사해 작업장이 충분히 환기되고 있는지 확인했다.

이를 통해 얻은 성과는 크게 두 가지다. 첫 번째는 스크러버 장비별 데이터로 부산물에 장기간 노출됐을 때 작업자가 받을 수 있는 영향을 지속적으로 추적∙평가해 대응할 수 있는 객관적 지표를 마련했다. 특히 법적 규제 항목에는 포함돼 있지 않아 그동안 관리대상에 포함하지 못했던 부산물의 정보를 수집, 데이터화함으로써 예방적 차원의 개선책도 마련할 수 있게 됐다.

두 번째는 장비마다 다르게 적용되던 퍼지 타임의 명확한 설정 근거를 마련한 것. 잔여 가스 제거에 사용되는 질소 투입량과 환기 작업 소요 시간에 대한 내부 기준을 구체적으로 수립했다. 상대적으로 총휘발성유기화합물(TVOC, total volatile organic compounds, 여러 가지 종류의 휘발성 유기화학물 농도의 총합)의 농도가 높은 스크러버 장비의 종류를 파악해 공정 특성에 최적화된 퍼지 타임을 설정함으로써 냄새 흡입 등의 문제를 사전에 방지할 수 있도록 했다. 안전보건팀은 앞으로 기존 평가 대상에서 제외했던 1차 스크러버에 대한 연구를 완료한 뒤, 일반 생산장비까지 단계적으로 부산물 평가를 확대 실시할 예정이다.

없었던 기준을 만드는 일 , 어렵지만 ‘ 차별 없는 안전 · 보건 환경구축 ’ 위해 반드시 필요

스크러버 부산물 평가는 외부 전문기관의 권고에 따른 사후 조치가 아닌, 기업 차원에서 안전보건 분야의 새로운 규범을 선(先) 제시했다는 점에서 남다른 의미가 있다. 하지만 없었던 기준을 만드는 일인 만큼 준비과정에서 우여곡절도 많았다. 안전보건팀의 조재현 팀장과 산업위생 파트장 김동문 TL을 만나 평가 과정에 대해 자세히 들어봤다.

“1차 스크러버의 성능은 각 생산장비는 물론 전체 반도체 공정의 효율로 직결되기 때문에 예방정비작업이 매우 중요합니다. 잘 드러나진 않지만 중요한 업무를 담당하고 있는 협력사 구성원들이 조금 더 쾌적하고 안전하게 일할 수 있기를 바랐습니다. 법적 기준치를 만족한다고 거기 머물 것이 아니라, 외부 규제 요건의 변화와는 상관없이 일관되게 구성원의 안전과 건강을 보장하는 인프라를 구축하고 싶었죠. 그러기 위해서 우선 우리가 현장에 대해 아는 것과 모르는 것을 명확히 하는 작업이 필요했습니다”

▲안전보건팀 김동문 TL

“깐깐하다고 알려진 외부 기관에서도 구체적으로 분석하지 않는 성분들을 회사 내부에 있는 장비들로 측정하려 하다 보니 크고 작은 애로사항이 많았습니다. 필요한 장비 중에 회사가 보유하고 있지 않은 것도 있었고, 대부분의 부산물 농도가 워낙 낮아 정확한 값을 측정하는 데에도 애를 먹었죠. 여러 어려움이 있었지만, 유관부서에서 적극적으로 협조해 준 덕분에 무사히 연구를 진행할 수 있었습니다”

부산물 평가는 향후 일반 생산장비까지 확대되는 전사 차원의 장기 프로젝트인 만큼, 저농도의 부산물도 더욱 세밀하게 측정할 수 있도록 측정 장비를 개선하는 등 아직 내부적으로 해결해야 할 과제도 많다. 협력사 관리자 교육을 통해 내부 구성원에게 평가 결과를 공유하는 절차 또한 현재진행형이다.

안전보건팀은 이 일을 꾸준히 지속해가는 이유로 ‘차별 없는 안전·보건 환경 구축’에 대한 사명감을 꼽았다. 소속과 관계없이 SK하이닉스 사업장 내에서 근무하는 구성원이라면 모두 동일한 안전·보건 시스템을 누릴 수 있어야 한다는 것. 이는 반도체 기술뿐만 아니라 건강과 안전 관리까지 글로벌 최고 수준으로 도약하고자 하는 SK하이닉스의 신념과 맞닿아 있다.

“정말 많은 협력사 구성원분들이 다양한 분야에서 우리 회사에 기여를 하고 있어요. 그분들이 시스템 차원에서 생기는 구멍 때문에 제대로 보호받지 못하는 일이 없도록 하는 것이 우리 역할이자, 진정한 동반성장의 의미라고 생각합니다. 앞으로도 구성원 누구도 소외되지 않는 안전∙보건 관리 활동을 지속해나갈 예정입니다”

CSK

스크러버란?

스크러버는 반도체 제조 공정에서 방출되는 유독 가스를 처리하는 가스 처리 장치입니다.

스크러버는 다양한 공정에 적용할 수 있으며 반도체 제조 현장에서 깨끗한 환경을 제공할 수 있습니다.

CSK 스크러버는 반도체 제조 공정에서 발생하는 유해 및 유독 가스의 양적인 측면에 집중하고 있습니다.

촉매 활성 화학 흡착제, 고온 직접/간접 산화 반응, 습식 처리 및 고에너지 플라스마에 널리 사용되는

CSK 스크러버는 모든 관련 공정 가스에 맞는 제품이 제공되며 최대 효율성 및 최소한의 유지보수를 제공합니다.

High efficiency 고효율성 및 손쉬운 정비에 최적화된 설계 다양한 공정에 사용 가능한 다양한 모델 항상 고객의 필요에 부합하도록 다양한 반도체 공정에 적용 가능 높은 시장 점유율 대한민국에서 가장 시장 점유율이 높은 1등 가스 처리 시스템으로 등극

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반도체 공정, 플라즈마 활용한 장비로 탄소중립에 ‘한발짝’

반도체 산업 호황과 ESG 정책 기조가 맞물리면서 반도체 공정 내 유해가스를 저감하는 가스 스크러버·어베이트먼트 장비에 대한 관심이 커지고 있다.

반도체 제조공정에서 사용되는 에칭가스에는 SF6, CF4 등의 난분해성 가스가 포함돼 있다. 이 가스는 대기 중 체류기간이 길고 지구온난화지수가 높아 탄소중립을 위해서라면 필수적으로 처리해야 할 화합물이다.

최근 서울 삼성동 코엑스에서 진행된 ‘세미콘 코리아(SEMICON KOREA) 2022’(이하 세미콘 코리아)에는 반도체 공정에 필요한 가스저감 장비 제품을 선보인 기업들이 참가했다.

유니셈(주) 박민우 과장

씨에스케이(주) 플라즈마-습식 어베이트먼트 모형이 전시된 모습

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세미콘 코리아에서 만난 유니셈(주)은 반도체와 디스플레이 장비에 사용되는 가스 스크러버(Gas Scrubber)와 칠러(Chiller)를 생산하는 기업이다. 1990년대 초부터 가스 스크러버 제품을 개발해 판매하며 전문성을 다져오고 있었다.가스 스크러버는 LNG 연료를 사용하는 연소식(Burn), 촉매를 이용한 습식(Wet), 전기를 이용해 열분해하는 히터(Heater) 방식과 플라즈마(Plasma) 방식 등으로 나뉜다.유니셈 박민우 과장은 분해과정에서 LNG 연료를 사용하는 방식의 가스 스크러버가 현재 주류를 이루고 있다고 했다. 이로 인해 유해가스를 연소하는 과정에서 탄소가 추가적으로 발생하며 탄소저감이 제대로 이뤄지기 어렵다는 말을 했다.다만 최근 플라즈마 방식의 스크러버를 활용한 패러다임 전환이 이뤄지고 있다는 그는 “플라즈마 습식 스크러버는 탄소 배출 농도가 낮아 탈탄소 공정에 기여할 수 있다”고 설명했다.박 과장은 기존 반도체 생산 라인에서 연소식 스크러버를 사용하던 업체들도 플라즈마 방식으로 교체를 주문하는 추세라며 “ESG 흐름에 따라 플라즈마 가스 스크러버 시장이 확대될 것”으로 예상했다.플라즈마 타입의 가스저감 장비는 유해가스 처리 과정에서 탄소 배출이 없지만, 진정한 의미의 탄소저감과는 거리가 있다. 연소식에 비해 소비 전력이 높기 때문이다. 플라즈마 스크러버의 처리용량이 낮은 점 또한 해결해야할 문제점으로 꼽힌다.연소식 가스저감 장비는 공기와 LNG를 주입해 온도를 높여 가스를 제거한다. 플라즈마 방식은 온도를 끌어올리기 위해 전기만을 사용해 전력 사용량이 상대적으로 높다.유해가스 저감 장비 및 프리커서 공급 장치를 생산하는 씨에스케이(주)(CSK)는 이번 행사에서 플라즈마-습식 어베이트먼트(Plasma-Wet Abatement)를 선보였다. 이 장비는 가스 스크러버와 마찬가지로 유해가스를 플라즈마 방식으로 열분해하는 기능을 담당한다.씨에스케이 최고은 대리는 현재 가스 처리효율 향상을 위해 제품 개발을 진행 중이라며 차세대 어베이트먼트 출시를 앞두고 있다고 했다. 그는 “씨에스케이는 동일 전력 대비 가스 처리 용량을 늘려 전력효율을 개선시킨 제품을 올해나 내년 중 시장에 선보일 계획”이라고 말했다.또한 난분해성의 NF3, CF4, SF6와 같은 과불화화합물(Poly-&Per-fluorinated Compounds)까지도 플라즈마 방식으로 분해가 가능하기에 해당 제품군에 주력하고 있다고 덧붙였다.“현재 씨에스케이에서는 100명에 달하는 연구개발인력이 기술개발에 주력하고 있다”는 최대리는 “탄소저감 아젠다에 발맞춰 기술과 환경이 공존하는 세상을 만들기 위해 노력할 것” 이라고 강조했다.

<기획> 반도체가스 스크러버의 최신기술 동향

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구인구직 홈 > 기획/특집 반도체가스 스크러버의 최신기술 동향 반도체가스 스크러버의 최신 기술 동향 분석 i가스저널 | [email protected] 승인 2001.09.15 촉매산화연소식, 저.고온 플라즈마식 등 기술개발 열기 후끈

<편집자주>

반도체산업에서 사용되는 가스 스크러버(scrubber)란 반도체 제조공정중에 발생하는 각종 독성가스 및 산성가스, 가연성가스(SiH4, SiH6, DCS, As3, PH3), 환경유해가스(PFC계: SF6, NF3, F4, C2, C3 등)을 정제해 배출하는 장비로 세정방식에 따라 습식(wet), 건식(dry), 연소식(burn), 흡착식, 플라즈마법 등으로 분류된다.

국내 스크러버 시장은 지난 95년초 한국DNS가 국내최초로 완전 국산화에 성공한 이래 아토, 케이씨텍, 유니셈, 한국엠에이티, 메디오피아 등 많은 국내 반도체장비업체들이 개발에 나서 연간 5백여대에 이르는 시장을 놓고 각축전을 벌이고 있는 상황이다.

특히 최근에는 전세계 반도체제조업체들이 지난해 4월 세계반도체협의회(WSC)에서의 의결에 따라 과불화탄소(PFC) 방출량 10% 감소에 본격 나서면서 장비업체들에게 PFC 스크러버의 개발이 최대 화두로 대두되고 있다. 아래의 자료는 지난 24일 한국표준과학연구원 주최로 열렸던 ‘제1회 반도체 분야 산학연 기술교류회’에서 발표된 자료를 토대로 보강.취재해서 기사화된 것이다.

기존 세정방식의 특징 및 장단점

기존 반도체용 가스 스크러버의 세정방식은 크게 습식, 직접 연소식, 간접 연소식, 흡착식 등 4가지로 구분할 수 있다.

각 방식별 스크러버의 특징과 장단점에 대해 살펴보면 먼저 습식은 수용성 가스들의 처리에 효율적이며 대용량 가스세정에 적합하다는 점이 특징이다. 그러나 처리효율이 낮고 상대적으로 배관의 부식이 초래된다는 점은 문제점으로 지적된다.

직접 연소식은 LPG, 화석연료 등의 연료를 사용해 높은 온도에서 처리하기 때문에 효율이 크고 일부 PFC가스도 처리가 가능하다. 반면 이 방식은 질소산화물(NOx)의 발생이 많고 유틸리티가 복잡하고 위험하다는 면이 단점이다.

또한 전기 히터를 사용하는 간접 연소식은 비교적 안정적인 분위기에서 연속적인 가스 처리가 가능하지만 히터가 돌발적인 문제를 일으킬수 있고 할로겐 가스의 처리가 불가능하다.

흡착식은 가스의 처리효율이 좋으며 에너지 사용량도 적고 관리가 용이하다. 그러나 유지비용이 많이 들고 부산물이 다량 발생하는 경우에는 사용이 불가능하다는 부분이 문제점이다.

촉매산화 연소식 가스 스크러버

촉매산화연소법은 배기가스중에 포함되어 있는 가연성 물질을 촉매에 의해 연소시키는 방법으로 화학적으로는 통상 연소와 동일한 산화반응이며 특히 가연물질이 탄화수소인 경우 완전연소에 의해 무해, 무취의 CO2와 H2O를 생성한다. 이러한 과정을 나타내는 화학식은 다음과 같다

용제 + 공기 ——–> 촉매 ——–> 이산화탄소 + 수증기

(CYHYOZ) (O2) 200~400℃ (CO2) (H2O)

직접연소법은 700℃~800℃의 고온을 필요로 하는 것에 반해 촉매산화연소법은 200℃~400℃의 저온에서 운전되기 때문에 많은 에너지의 절감효과를 기대할수 있으며 또한 저온으로 접촉산화됨으로서 직접연소에 의해 생성되는 질소산화물(Thermal NOx)이 없는 등의 특징이 있다.

촉매산화연소법의 촉매는 통상 백금(pt), 파라듐(pd)을 활성금속으로 한 귀금속 촉매가 주류를 이루고 있으나 일부에서는 망간(Mn)계 촉매 또는 복합산화물의 일종인 Perouskite((ABO3)의 조성을 가지고 있는 결정구조의 하나)도 사용되고 있다.

산화활성의 차이에 따라 필요촉매량, 사용온도, 내피독성 및 연안정성 등을 종합적으로 고려하면 귀금속촉매가 유리하다고 할 수 있다.

촉매의 구조로서는 반응속도가 빠른 촉매의 표면부근에서 반응이 진행되기 때문에 활성금속을 담체의 표면부분에 담지시킨 표면형 촉매이다. 촉매의 형상은 다공질입상알루미나를 담체로 하는 입상촉매, Cordirite 조성의 하니컴촉매 및 금속을 담체로 한 금속촉매가 주류를 이루고 있으며 기타 섬유상 크로스(cross)촉매도 있다.

니키키 유니버셜(NIKKI-UNIVERSAL)社가 개발한 NM촉매(Catafoam)는 니켈크롬(Ni-Cr) 합금의 발포금속을 담체로 한 금속촉매이며 종래의 금속촉매를 개량한 것이다. 이 촉매는 반응률이 높고 기계적, 열적 충격에 내구성이 있는 등 많은 우수성을 가지고 있어 여러분야에서 사용하고 있다.

촉매의 성능을 저하시키는 주요 요인은 열에 의한 영향과 촉매독에 따른 것이 있다.

촉매는 통상 300℃~400℃에서 사용되는 경우가 많으나 가연성물질의 농도가 높은 경우에는 500℃이상에서 사용하게 되어 열노화가 일어난다. 열노화의 원인은 주로 촉매상의 백금입자가 고온일수록 활발하게 이동하며 응집.성장함에 따라 활성의 정도가 감소함과 동시에 담체 알루미나의 표면적이 감소하는 것으로 생각되어진다.

따라서 가연성 물질농도가 높은 경우에는 외부의 공기로 희석함으로서 촉매 출구온도를 500℃~550℃이하가 되도록 조절할 필요가 있다.

다음으로 촉매성능을 저하시키는 물질을 총칭해 촉매독이라 하는데 이는 촉매 표면에 외부로부터 화학적 또는 물리적인 영향을 주어 일시적 또는 영구적으로 촉매활성을 저하시킨다.

<표-2>은 촉매독과 그 대책에 관해 설명하고 있다. 이중에서 실리콘 및 유기인 화합물이 배기가스중에 극히 미량 포함되어 있으면 촉매에 의해 산화된 불휘발성인 SiO2 또는 P2O3를 생성하고 백금입자나 담체표면이 피독되어 촉매수명이 단축된다.

이때에는 촉매독을 배기가스의 발생원에서부터 제거하는 것이 최선이지만 공정상의 필요성과 발생원이 불명확하기 때문에 제거가 그리 간단하지는 않다. 결국 촉매독 성분을 촉매의 상류측에서 제거하는 현실적인 가장 효율적인 방법이다.

니키키 유니버셜社에서는 이러한 촉매독을 분해.제거하는 우수한 전처리방법을 개발, 공업화에 성공하여 금속인쇄, 자동차도장, 기타분야에서 다수의 성공사례를 보유하고 있으며 이러한 촉매산화연소법의 적용분야가 더욱 넓어지고 있다.

이러한 촉매산화연소법의 잇점은 높은 처리 효율, 低 연비, 운전의 용이, 보수관리의 용이 등 크게 4가지를 꼽을수 있다.

그러나 먼지와 촉매독이 많은 배기가스나 염소화합물과 유황화합물을 수백 ppm 함유하고 있는 배기가스 등은 대규모의 전처리 설비가 필요하기 때문에 경제성이 결여되는 경우도 있다. 이에따라 용제함유농도가 200ppm이하와 같은 저농도의 배기가스에 대해 활성탄이나 제오라이트 등을 이용한 농축기로 농축한 후 풍량을 축소시킨 상태에서 촉매산화연소법으로 처리하는 방식이 다수 채용되고 있다. 만일 대상 배기가스가 전혀 알수 없는 물질로 탈취효율이 또는 촉매독 등이 명확하지 않은 경우에는 촉매연소식시험기를 사용하여 확인시험을 실시하거나 상세한 사전조사를 실시하는 것이 촉매산화연소법에 의한 탈취처리를 성공시키는 중요한 요소이다.

저온 플라즈마식 가스 스크러버

플라즈마 공정기술을 사용한 스크러버는 주로 과불화탄소(PFC)의 세정을 위해 사용되는데 최근 전세계 반도체업체들의 PFC 배출 축소결의 등으로 환경친화형 공정도입에 대한 관심이 증대되면서 국내 장비업체들도 대응제품개발과 시장개척에 적극 나서고 있다.

플라즈마식 스크러버는 미국 리트머스社가 저온 플라즈마를 이용한 PFC가스 처리기술을 선보인 이후 국내에서도 많은 연구가 진행되고 있는 상황이다.

이처럼 전세계가 PFC가스 배출감소의 필요성을 강조하고 있는 것은 PFC가스가 매우 높은 지구온난화 함수(GWP: Global Warming Potential)를 지니고 있으며 배출가스량도 지속적으로 늘고있기 때문이다. 또한 이러한 이유로 대기(大氣)의 수명을 증대시키고자 하는 것도 중요한 이유이다.

저온 플라즈마식은 저압의 전원을 방전시켜 그 사이로 유해가스를 통과시켜 분해하는 방식으로 크게 연소식, 극초단파식(Microwave), ICP식, RTT식 등으로 분류할수 있다. <도표-4>는 각 방식별 특징을 비교한 것이다.

아래에 제시되는 <그림-1>과 <그림-2>는 저온 플라즈마식 스크러버의 작동원리를 설명하고 있다. 또한 <그림-3>은 RTT타입 저온플라즈마 가스스크러버의 유해가스 제거효율을 나타내는데 CHF3와 CF4를 대상으로 실험한 결과 플라즈마를 작동시켰을 경우와 그렇지 않았을 경우의 차이가 확연히 나타났다. 프라즈마를 작동시켰을 경우 유해가스의 제거율은 최대 89%에 달했다.

고온 플라즈마식 스크러버는 저온 플라즈마식과 달리 고압의 직류전원을 이용해 연속적인 방전을 일으키고 그 사이로 처리대상 가스를 흘림으로서 이를 분해 처리하는 방식이다. 이러한 고온 플라즈마식은 기존 방법으로 처리가 불가능했던 PFC가스도 90%이상 처리할 수 있다는 점이 큰 장점이다.

구체적으로 RFC가스를 고온 플라즈마 장치에 투입하면 연소실내에서 RFC가스는 플라즈마에 의해 C+, C, F-, F2, H+, H, OH-, N, N+, N2 등으로 변환된다. 이를 별도의 흡수제를 통해 흡수하면 세정이 완료되는 것이다. <저작권자 © 아이가스저널 무단전재 및 재배포금지> i가스저널의 다른기사 보기 이 기사에 대한 댓글 이야기 (0) 자동등록방지용 코드를 입력하세요! 확인 – 200 자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte / 최대 400byte )

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[논문]반도체 메탈공정 및 1차 스크러버에서 생성되는 파우더 부산물의 물리화학적 특성분석

여기서 1차 스크러버는 공정에 사용된 후 배기되는 각종 화학물질을 인체 및 환경에 유해하지 않도록 처리하는 설비이다. 하지만, 이러한 오염제거 시스템에도 불구하고, 공정 잔류 화학물질 및 부산물을 설비 내부로부터 완전히 제거하는 것은 불가능하기 때문에, 반응 챔버를 열어서 진행하는 설비 유지보수 작업 시에 반응 잔여물 또는 부산물의 공기 중 노출 및 작업자 흡입 영향성을 고려해야 한다 (Park et al., 2011a; 2012b; 2014c).

오염제거 시스템에도 불구하고, 공정 잔류 화학물질 및 부산물을 설비 내부로부터 완전히 제거하는 것은 불가능하기 때문에, 반응 챔버를 열어서 진행하는 설비 유지보수 작업 시에 반응 잔여물 또는 부산물의 공기 중 노출 및 작업자 흡입 영향성을 고려해야 한다

이러한 화학물질(또는 제품)이 반도체 공정에 사용되는 과정에서 반응 챔버 내 잔류한 물질 및 화학물질간의 반응에 의해 생성된 다양한 부산물이 반도체 제품불량을 유발할 수 있기 때문에 사전 예방을 위해 설비 내 배기시스템 가동, 반응 챔버 내 밀폐상태에서의 세정, 정기적인 생산설비 및 1차 스크러버와 같은 부대설비의 유지보수를 진행하고 있다. 여기서 1차 스크러버는 공정에 사용된 후 배기되는 각종 화학물질을 인체 및 환경에 유해하지 않도록 처리하는 설비이다 . 하지만, 이러한 오염제거 시스템에도 불구하고, 공정 잔류 화학물질 및 부산물을 설비 내부로부터 완전히 제거하는 것은 불가능하기 때문에, 반응 챔버를 열어서 진행하는 설비 유지보수 작업 시에 반응 잔여물 또는 부산물의 공기 중 노출 및 작업자 흡입 영향성을 고려해야 한다(Park et al.

SiO2 파우더 부산물에 대해서 어떠한 분석기를 사용하여 물리화학적 특성 분석 연구가 수행되었는가?

반도체·디스플레이 Scrubber, Chiller 장비 관련주

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반도체/디스플레이 제조 공정에 사용되고 배출되는 가스들은 유해성 및 폭발성이 강하며, 강한 부식성을 가지고 있습니다. 따라서 이를 적절히 정화해 주지 않을 경우 인체는 물론 환경까지 치명적인 부작용을 유발할 수 있으며, 반도체 제조 공정의 생산성에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. Scrubber는 이러한 공정상 배출되는 가스들을 정화하는 장비로써, 반도체 시장 초기에는 주로 생산공장 옥탑에 Scrubber를 설치하여 배출가스들은 정화하였으며, 이후 수(水) 처리를 통하여 유해가스를 정화시키는 Wet 방식과 화학약제를 이용한 Dry 방식이 개발되었습니다. 이후 1990년대 중반 독일의 DAS 및 Centrotherm 社에서 개발한 Burn Wet 방식은 이전 Scrubber가 가지고 있었던 배출가스처리의 어려움과 유지 보수 비용이라는 두 가지 문제를 동시에 해결함에 따라 1990년대 말부터 가장 많이 사용되는 Scrubber 방식이 되었습니다. 하지만 Burn-Wet 방식은 수소나 천연가스(LNG)를 연료로 사용하여야 하며, 2차 부산물 배출 등의 문제점이 있어 2000년대 초반 이후 Plasma 공정기술을 응용한 플라스마 방식의 Scrubber를 개발하였으며, 2000년대 중반 이후, 점차 활성화되고 있는 추세입니다.

Chiller는 반도체/디스플레이 제조공정에서 발생하는 열을 제어하여 공정의 효율을 개선할 수 있도록 도와주는 장비로써, 챔버 내의 웨이퍼나 주변 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 온도의 정밀제어기술이 중요한 장비입니다.

Chiller는 냉동기를 이용하는 냉동기식 Chiller, 펠티어소자를 이용하는 전기식 Chiller 그리고 저온수를이용하는 열교환기로 구분할 수 있습니다.

냉동기식 Chiller는 가장 광범위하게 사용되는 제품으로 광범위한 대역대의 온도 제어가 쉽고 모든 영역에서 최소 소비 전력으로 장비의 가동이 가능합니다. 반면, 전기식 Chiller는 냉동기식 대비 크기의 소형화, 높은 에너지 효율과 제어 반응속도가 향상된 제품으로, 반도체 식각 공정용으로 공급되고 있습니다. 냉동기식 Chiller 및 열교환기는 AMOLED 주요 공정에 사용되고 있습니다. 반도체 공정의 미세화 및 고도화에 따라 기존 냉동기식 Chiller에서 온도 응답성 및 제어성이 우수한 전기식 Chiller로 점차 수요가 옮겨갈 것으로 전망하고 있습니다.

유니셈은 반도체 및 디스플레이 생산 공정에서 발생하는 유해가스 처리 장비인 스크러버 (Scrubber)와 온도 조절 장비 칠러 (Chiller) 전문 기업으로 삼성전자, SK하이닉스, LG디스플레이, BOE 등 국내외 대표적인 반도체 및 디스플레이 업체들에 장비를 공급하고 있습니다. 4Q20에는 삼성전자가 평택 P2 공장을 확충하고 SK하이닉스도 이천 M16 공장의 연내 완공을 목표로 하고 있어 스크러버 및 칠러 수요가 크게 발생할 것으로 예상되고 있습니다.

유니셈 주요 제품 현황

GST(글로벌 스탠다드 테크놀로지)는 반도체 및 디스플레이 등의 제조 공정에서 사용 후 배출되는 유해가스를 정화하는 가스정화장비인 Scrubber와, 반도체 및 디스플레이 공정상 안정적인 온도를 유지하여 공정 효율을 개선하는 온도조절 장비인 Chiller를 제조하고 있으며, 디스플레이 제조공정에서 발생되는 Acid 및 VOC(휘발성 유기화합물) 가스를 처리하여 작업환경 개선을 통한 업무 효율을 증대시켜주는 VOC농축장비 제조를 주요 사업으로 영위하고 있습니다.

GST 주요 제품 현황

에프에스티(FST)는 포토마스크용 보호막인 펠리클(Pellicle)과 반도체 공정 중 주로 Etching 식각공정에서 Process Chamber 내의 온도 조건을 안정적으로 제어하는 온도조절장비인 칠러(Chiller)를 주력으로 생산하는 반도체 재료/장비 전문 업체입니다.

반도체용 펠리클이란 마스크(Mask)와 레티클(Reticle) 표면을 대기 중 분자나 다른 형태의 오염으로부터 보호해 주는 박막입니다. 막은 양극 산화된 알루미늄 프레임에 부착된 후 다시 레티클 위에 단단히 부착됩니다.

Chiller란 반도체 식각공정에서 과도한 열의 발생에 의해 Chamber 내의 Wafer나 주변 온도를 일정하게 유지함으로써 공정 효율을 개선하는 장비입니다.

에프에스티 주요 제품 현황

정리를 하자면,

포토공정으로 원하는 회로를 그렸습니다. 그러면 다음 순서는 원하는 회로만 남기고 불필요한 부분을 없애는 작업을 하는데 이것이 식각공정이고 식각공정 후 얇은 막(박막)을 씌우는데 이것을 증착공정이라고 합니다.

이 식각공정에서 적절한 온도를 유지하는 온도조절장비가 Chiller.

식각 및 증착공정에서 발생하는 유해가스를 정화는 장비가 Scrubber입니다.

그리고

이 장비를 생산하는 기업은 유니셈, GST, 에프에스티로 정리하면 되겠네요

반도체 8대 공정과 스트로버와 칠러

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