반도체 공정이 고도화되고 미세화 경쟁이 심화되면서 공정 온도 제어를 담당하는 ‘Thermal Loop(열 순환 시스템)’의 중요성이 다시 주목받고 있다. 특히 극저온 및 고온 환경에서 공정 안정성과 수율을 동시에 확보하기 위해서는 단일 냉각 장비를 넘어 유체가 순환하는 전체 시스템 관점의 접근이 필수 요소로 부상하고 있다.
글로벌 유체 시스템 솔루션 기업 스웨즈락은 이러한 산업 흐름 속에서 안정적 유체 이송이 반도체 제조 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소임을 강조하며, 오는 2월 11일부터 13일까지 서울 코엑스에서 개최되는 ‘세미콘 코리아 2026(SEMICON Korea 2026)’에 참가해 관련 기술과 솔루션을 선보일 예정이다.
차세대 반도체 공정, 더욱 정밀한 온도 제어 요구
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 열 제어가 미흡할 경우 막 두께 불균일, 공정 편차 확대, 수율 저하로 이어질 수 있다. 실제 첨단 식각 및 증착 공정에서는 영하 20℃에서 40℃ 수준을 넘어 향후 영하 80℃에서 100℃에 이르는 극저온 환경까지 요구되는 사례도 증가하고 있다. 이에 따라 장비 제조사(OEM)와 반도체 제조사는 보다 정밀하고 안정적인 온도 제어 기술을 필요로 하고 있다.
Thermal Loop, 보이지 않는 공정 경쟁력
Thermal Loop는 칠러와 열교환기, 펌프, 호스, 밸브, 피팅, 모니터링 및 제어 시스템 등으로 구성되며, 서브 팹(Sub-Fab)에서 메인 팹(Main Fab)의 공정 장비까지 열 전달 유체를 안정적으로 순환시키는 역할을 수행한다. 이 과정에서 발생하는 단열 미흡, 배관 간 간섭, 부적절한 설치는 결로를 유발해 안전 문제와 예기치 못한 설비 가동 중단으로 이어질 수 있다. 이는 단순 유지보수 이슈를 넘어 반도체 팹 전체의 생산성과 운영 비용에 직결되는 문제로 인식되고 있다.
단열·배관 설계, 에너지 효율까지 좌우
Thermal Loop 최적화의 핵심은 단열 수준과 배관 설계에 있다. 단열이 부족할 경우 설정 온도를 유지하기 위해 칠러가 과도하게 운전되며, 이는 에너지 비용 증가로 이어진다. 반대로 공정 조건에 맞는 단열과 설치 기준을 적용하면 냉각 효율 개선과 함께 상당한 수준의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다. 특히 공간 제약이 큰 서브 팹 환경에서는 배관 간 거리, 최소 굴곡 반경, 직선 구간 확보 여부 등 세부 설계 요소가 Thermal Loop 성능에 직접적인 영향을 미친다.
극저온 공정 대응 위한 차세대 단열 기술
공정 온도가 더욱 낮아지면서 기존 단열 방식의 한계도 명확해지고 있다. 일반적인 단열 소재는 영하 30℃ 이하 환경에서 성능 유지에 제약이 있으며, 이에 따라 진공 단열(Vacuum-Insulated) 기술이 새로운 대안으로 부상하고 있다. 진공 단열 호스는 열 전달을 최소화하는 구조를 통해 극저온 환경에서도 안정적인 성능을 제공하며, 향후 차세대 반도체 공정 확대에 대응하기 위한 핵심 기술로 주목받고 있다.
세미콘 코리아 2026에서 Thermal Loop 솔루션 제시
스웨즈락 코리아는 세미콘 코리아 2026 전시 현장에서 Thermal Loop 전반에 대한 이해를 바탕으로 극저온 환경에서 공정 안정성과 에너지 효율을 동시에 고려한 유체 시스템 솔루션을 소개할 계획이다. 단순한 제품 전시에 그치지 않고, 실제 반도체 공정 환경에서 발생하는 고객의 과제를 분석하고 이에 대한 실질적인 개선 방향을 제시함으로써 반도체 제조 전 주기를 아우르는 기술 파트너로서의 역할을 강조한다는 전략이다.
스웨즈락 코리아는 반도체 공정이 정밀해질수록 유체 시스템은 단순한 부속 설비가 아닌 공정 성능을 좌우하는 핵심 요소로 자리 잡고 있다며, 세미콘 코리아 2026을 통해 Thermal Loop 최적화 관점에서 고객의 생산성과 공정 안정성 향상에 기여할 수 있는 방향을 제시할 것이라고 밝혔다.
