계장기술(PROCON)

기획특집 반도체 가공 시설을 위한 믿을 수 있는 레벨 측정계

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 23회 작성일 21-11-15 16:00

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에머슨 레벨계는 전 세계 반도체 가공 공장과 반도체 제조 전담 생산 기업에서 정확하고 믿을 수 있는 레벨 측정 기능을 제공한다는 평판과 신뢰를 얻고 있다. 반도체 산업에 필요한 기술은 가장 역동적이고 정교하며 경쟁력이 있다. 산업 규모가 커지면서 고순도 가스, 습식 화공약품, 건조 고형물, 대용량 저장소, 반도체 생산 원자재 등에 대한 수요 역시 커지고 있다.

가공 운전자가 고품질을 보장하고 비용을 관리하며, 환경적인 영향을 줄이기 위해서는 기술 역량이 뛰어난, 믿을 수 있고 반응성이 높은 장비 공급업체 및 기구 제공업체가 있어야 한다. 반도체 칩 생산자가 유해하고 유독한 매체가 담긴 탱크 내 정밀한 레벨 측정을 해야 하는 응용 분야에서 에머슨 레벨계는 안전성 및 유지보수 측면을 유지하면서 처리량을 높일 뿐만 아니라 급성장하는 시장에서 경쟁력을 갖출 수 있도록 도움을 준다.
본고에서는 Rosemount 레벨계를 통해 반도체 고객에게 발생한 기술적인 문제를 해결한 두 특정 사례 연구를 다룬다.

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[사례 연구 1] 3300 유도파 레이더 레벨로 안전성 위험 및 생산 손실량을 줄인 반도체 제조업체

북미의 한 고객사는 오프사이트 유틸리티 공정 중 부식성 액체와 응축 증기가 담긴 탱크에서 세정, 중화, 산성 폐기물 처리를 포함한 레벨 측정량을 정확하게 판독할 수 있는 솔루션을 찾고 있었다.

중화 시스템은 처리에 앞서 반도체 제조에 사용된 산성도를 줄여준다. 반도체 제조업체는 데이 탱크, 산성 수취, 산성 중화 및 염수 저장탱크에서 액체 위치를 정확하고 확실하게 측정할 수 없었다. OEM(주문자 상표 부착 생산)에서 공급한 중화 시스템에 경쟁력을 갖춘 초음파 레벨 트랜스미터를 설치한 후, 초음파 송신기의 센서에 응결량이 증가해 레벨 측정량의 오차가 70%나 높게 나타났다. 운전자는 사용 가능한 판독 값을 얻기 위해 탱크 측면을 두드려 트랜스미터에서 응결액을 제거하고, 직접 가청음으로 대략적인 탱크 수위를 파악했다. 측정 변동성 및 높은 액체 수치로 인해 산성 중화 시스템 가동이 종종 중단됐으며, 높은 수준의 트립을 복구하기 위해 공정을 수동으로 운영해야 했다.

이로 인해 세 가지의 부정적인 결과가 나타났다. 첫 번째, 인체 안전에 대한 위험이었다. 탱크가 건물 내부에 있었기 때문에 탱크 수위 넘침 발생 시, 운전자가 산에 노출될 수 있었다. 두 번째, 산성 유출이 발생할 경우 환경오염 및 복구 비용의 위험이 있다. 세 번째, 레벨 측정을 위해 탱크를 두드려야 하는 운전자와 관련된 안전상의 위험이 있다. 마지막으로, 탱크가 가득 차서 산 배치를 담을 수 없는 경우 생산이 중단되는 것으로 복구하기까지 2~6시간 가량 소요되며, 이는 생산 시간 손실을 유발하고, 영구적인 수익 손실로 이어진다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 제조업체는 산성 중화 공정 경로상의 모든 탱크에 Rosemount 3300 유도파 레이더 레벨 트랜스미터를 설치했다. 이로 인해 운전자는 더 이상 레벨 판독 값을 얻거나 가늠하기 위해 탱크 측면을 두드리지 않아도 됐다. 또한 공정 과정이 자동제어로 복원되고, 더 이상의 생산 차질도 없다.

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[사례 연구 2] 유독 화학물질이 담긴 탱크에 Rosemount 5408 비접촉식 레이더를 설치해 레벨 값 신뢰도 문제를 해결한 반도체 제조업체

해당 반도체 고객은 독점적인 액체 화학 혼합물이 담긴 저장탱크 여러 개가 현장에 설치되어 있었다. 이 화학물질은 부식성 및 독성을 지닌 증기로 일부 탱크에서 형성되며, 대부분 산, 알칼리 및 기타 화학 용매로서 실리콘 웨이퍼 에칭 및 세정용으로 사용된다. 각 탱크의 액위를 측정하기 위해 디스플레이서 플로트(Displacer float)와 딥(Dip)과 테이프 같은 수동 테스트 또는 단순한 육안 검사로 탱크 수위를 파악했는데, 액체 화학물질의 공정 온도는 122°F(50°C)이며, 높이 6.5ft.(2m)의 탱크에 저장된다. 이러한 수동 테스트 방법들은 운전자가 레벨을 측정하기에 안전하지 않으며 정확하지도 않다. 고객은 한층 더 안전하고 확실하게 탱크 수위를 측정할 방법이 필요했다.

고객은 믿을 수 있고 부식에도 강한 에머슨의 Rose mount™ 5408 비접촉식 레이더 레벨 트랜스미터와 공정 실 안테나를 선택했다. Rosemount 5408은 주파변조 연속파 기술(FMCW, Frequency Modulation Continuous Wave technology) 원리를 사용해 레이더 신호 강도를 최대화하여 정확한 측정값을 얻는다. 내부 EMC 설계 및 서지 분리를 통해 무소음 출력을 실현할 수 있으며, 특수한 레이더파 경로는 외부 간섭으로부터 신호를 보호한다. 측정값은 매체의 밀도, 온도, 압력 등의 요인에 영향을 받지 않는다.

Rosemount 5408 레벨 트랜스미터를 성공적으로 시험 가동한 후, 고객은 레이더 장치를 40대 더 구매해 설치했다. 공장 내 각각의 압력 및 온도 조건으로 다양한 화학물질이 담긴 40여 개의 탱크마다 한 대씩 설치한 셈이다.

주요 장점은 다음과 같다.
•수동 측정이 불필요해 작업 시간 감소
•안전성 개선
•정확한 측정 관리

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결 론

반도체 및 디스플레이 가공 시 벌크 가스 및 습식 화학물질 공급이 차지하는 비용은 매우 크다. 효과적인 공급은 현장 생산, 저장 및 분배가 필요하다. 이러한 시설을 가공 시설과 함께 구축해 습식 화학물질, 액체, 가스 전달이 가공 시설 가동과 동시에 이루어지도록 하고 있다.

에머슨의 완벽한 레벨계 포트폴리오는 액체 및 가스 레벨 측정이 가능한 공정 수준에서의 극저온 기술로 이루어져 있으며, 반도체 가공 시설 내 액체 및 가스탱크에서 발생하는 모든 문제를 해결하는 데 적용할 수 있다.
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