열 순환 시스템 최적화로 공정 안정성·에너지 효율 동시 확보 전략 조명
반도체 공정이 고도화되고 미세화 경쟁이 심화되면서, 공정 온도 제어를 담당하는 ‘Thermal Loop(열 순환 시스템)’의 중요성이 다시 주목받고 있다. 특히 극저온과 고온 환경이 혼재하는 최신 반도체 공정에서는 단일 냉각 장비 성능을 넘어, 유체가 순환하는 전체 시스템 차원에서 공정 안정성과 에너지 효율을 동시에 확보하는 접근이 핵심 요소로 부상하고 있다.
이러한 산업 흐름 속에서 스웨즈락 코리아는 2월 11일부터 13일까지 서울 코엑스에서 열리는 세미콘 코리아 2026에 참가해, 극저온 냉매를 이송하는 환경에서도 결로를 최소화하고 공정 안정성을 높일 수 있는 Thermal Loop 최적화 관점의 유체 시스템 솔루션을 선보일 예정이다.
최근 반도체 산업은 PPAC(Power, Performance, Area, Cost) 목표 달성을 위해 공정 구조가 점차 복잡해지고 있으며, ALD(Atomic Layer Deposition), ALE(Atomic Layer Etch) 등 첨단 공정에서는 짧은 시간 내 다량의 열이 발생한다. 이 과정에서 온도 제어가 미흡할 경우 막 두께 불균일, 공정 편차 확대, 수율 저하로 직결될 수 있다. 실제로 일부 식각·증착 공정에서는 기존 영하 20℃~40℃ 수준을 넘어, 향후 영하 80℃에서 100℃에 이르는 극저온 환경까지 요구되는 사례도 늘고 있다.
Thermal Loop는 칠러, 열교환기, 펌프, 호스, 밸브, 피팅, 모니터링 및 제어 시스템 등으로 구성돼 서브 팹(Sub-Fab)에서 메인 팹(Main Fab)의 공정 장비까지 열 전달 유체를 안정적으로 순환시키는 역할을 한다. 그러나 단열 미흡, 배관 간 간섭, 부적절한 설치 조건은 결로를 유발해 안전 문제와 설비 가동 중단으로 이어질 수 있으며, 이는 반도체 팹 전체의 생산성과 운영 비용에 직접적인 영향을 미친다.
Thermal Loop 최적화의 핵심은 단열 수준과 배관 설계에 있다. 단열이 충분하지 않을 경우 설정 온도를 유지하기 위해 칠러가 과도하게 가동되며 에너지 소비가 증가한다. 반대로 공정 조건에 맞는 단열과 배관 설계를 적용하면 냉각 효율을 개선하는 동시에 상당한 수준의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다. 특히 공간 제약이 큰 서브 팹 환경에서는 배관 간 거리, 최소 굴곡 반경, 직선 구간 확보 여부와 같은 세부 설계 요소가 Thermal Loop 성능을 좌우하는 요인으로 작용한다.
공정 온도가 더욱 낮아지면서 기존 단열 방식의 한계도 점차 분명해지고 있다. 일반적인 단열 소재는 영하 30℃ 이하 환경에서 성능 유지에 제약이 있어, 최근에는 진공 단열(Vacuum-Insulated) 기술이 새로운 대안으로 주목받고 있다. 진공 단열 호스는 열 전달을 최소화하는 구조를 통해 극저온 환경에서도 안정적인 성능을 제공하며, 차세대 반도체 공정 확대에 대응하기 위한 핵심 기술로 평가받고 있다.
스웨즈락 코리아는 세미콘 코리아 2026 전시 현장에서 Thermal Loop 전반에 대한 이해를 바탕으로, 극저온 환경에서 공정 안정성과 에너지 효율을 동시에 고려한 유체 시스템 설계 방향을 제시할 계획이다. 단순한 제품 전시를 넘어, 실제 반도체 제조 현장에서 발생하는 고객의 과제를 분석하고 이에 대한 실질적인 개선 방향을 제안함으로써, 반도체 제조 전 주기를 아우르는 기술 파트너로서의 역할을 강조한다는 전략이다.
스웨즈락 코리아는 반도체 공정이 정밀해질수록 유체 시스템은 단순한 부속 설비가 아니라 공정 성능과 수율을 좌우하는 핵심 요소로 자리 잡고 있다며, 세미콘 코리아 2026을 통해 Thermal Loop 최적화 관점에서 고객의 생산성과 공정 안정성 향상에 기여할 수 있는 방향을 제시하겠다고 밝혔다.
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