[반도체] 기구설계 기초 지식 06. Gasket

안녕하세요. 유테크의 아우토반입니다.

 

오늘은 기구설계의 기본이 되는 부품인 Gasket에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

Gasket이란?

가스켓(Gasket)이란 배관 체결 방식 중 플랜지(Flange) 체결을 할 때 Sealing을 위해 사용합니다.

반도체 장비에선 Flange를 많이 사용하며 이러한 Flange내 유체의 흐름에서 Sealing이 절대적으로 중요하기 때문에,

Gasket은 가장 기본이되는 기구설계 부품이라 할 수 있습니다.

 

Gasket의 누락이나 체결 불량 시 유체 Leak로 인해 다음과 같은 대형사고가 발생할 수 있습니다.

 

1) 장비 내 공급되는 PCW(Power Supply Cooling Water, 냉각수) Leak로 장비가 망가진다.

2) HCDS(독성가스)의 유출로 인해 인명사고 및 환경사고가 발생할 수 있다.

3) Leak로 인해 공정 중에 Wafer 표면 위로 Particle 다수 발생할 수 있다.

 

이 외에도 다양한 사고가 발생할 수 있으므로, 모든 배관에 Leak를 Check하는 것은 필수적입니다.

 

 

Gasket 종류 및 특징

Gasket은 사용하는 재질에 따라 크게 세 가지 종류로 나눠질 수 있습니다.

 

① Metallick Gasket : 금속으로 이루어진 Gasket

② Semi Metal Gasket : 금속과 비금속의 장점을 모아 합성된 재료로 만들어진 Gasket

③ Non-Metallick Gasket : 비금속으로 제작 된 Gasket

 

1) Metallic and Semi Metal(금속과 비금속의 합성)

금속 Gasket은 체결시 고장력 볼트가 필요하며 고온, 고압 같은 특수한 환경에서 적용됩니다. 

견고하고 튼튼하지만 가격이 비쌉니다. 그 중에서도 Semi Metal Gasket은 가장 가격이 비쌉니다.

그 이유는 Semi Metal Gasket의 경우 Metal과 Non Metal의 장점을 두루 갖고 있기 때문입니다.

Semi Metal Gasket 중 Spiral Wound Gasket이 가장 많이 사용 되며 사용 온도, 압력 범위가 넓습니다.

 

이러한 Metallic and Semi Metal Gasket에는 다음과 같은 종류가 있습니다.

A. Ring Joint Gasket(Ring Type Joint = RTJ)

B. 일반 Flat Metal Gasket

C. Spiral Wound Gasket

D. Metal Jacketed Gasket

E. Kammprofile Gasket

 

 

2) Non Metallic Gasket

우리가 가장 흔하게 볼 수 있고, 생각하는 Gasket 입니다.

Metal에 비해 연하기 때문에 Soft Gasket이라고도 부릅니다.

Non Metallick Gasket은 쉽게 압축되며 가격이 비교적 저렴하기 때문에 저온, 저압 (Graphite는 500C)에 주로 사용된다. 

설치 및 제거가 비교적 쉽다는 특징이 있습니다.

 

이러한 Non-Metal Gasket에는 다음과 같은 종류가 있습니다.

A. Non Asbestos(Free Asbestos, 비석면가스켓)

B. PTFE Gasket(테프론 가스켓)

C. Rubber Gasket(고무 가스켓)

D. Graphite-Carbon Fiber Gasket (흑연-탄소섬유 가스켓)

 

Gasket 선정 요인 7가지

1) 온도 : 반도체 실제

공정 온도를 견딜 수 있어야 합니다.

- 반도체 장비 내부는 적게는 100도부터 많게는 900도 이상까지 고온으로 상승하는 경우가 대부분입니다.

   직접적으로 영향을 받진 않아도 주위의 열전달로 인한 온도를 견딜 수 있는 적합한 Gasket을 선정해야 합니다.

 

2) 압력 : 반도체 공정 압력을 견딜 수 있어야 합니다.

- 마찬가지로 반도체 장비 내부는 고압의 장비를 쓰는 경우가 많습니다. 모든 부분이 고압으로 이뤄지는 것은 아니므로

  각 Module별로 가해지는 압력에 대비하여 적합한 Gasket을 선정해야 합니다.

 

3) 부식 저항성: 사용되는 유체의 특성에 따라 부식저항성을 갖고 있어야 합니다.

- 반도체 장비 내부에는 다양한 유체를 사용합니다. PCW부터 HCDS까지. 이러한 유체들의 흐름에 맞는 Gasket을 선정해야 합니다.

 

4) 적합성: 두 가지 이상의 유체가 사용 된다면 모든 유체에 대해 적합해야 합니다.

- 마찬가지로 다양한 유체를 혼합하여 사용하기 때문에, 이러한 점을 고려하여 적합한 Gasket을 선택해야 합니다.

 

5) 견고성: 온도 변화를 견딜 수 있어야 합니다.

- 반도체 내부는 온도가 크게 변합니다. 반도체 Clean Room 내 온도부터 900~1000도가 넘는 온도까지

   Module 별로 이러한 다양한 온도를 견딜 수 있는 적합한 Gakset을 선정해햐 합니다.

 

6) 가용성: 설치 및 제거가 쉬워야 합니다.

- 반도체 장비를 제작하는데 있어 무엇보다 중요한 것은 설치 및 제거가 쉽냐는 것입니다.

  설치가 복잡하고 어려울수록 엔지니어의 실수도 함께 늘어나며, 

  함께 장착되어있는 Flange까지 통째로 바꿔야하는  위험한 경우도 생길 수 있습니다.

 

7) 가격: 예산에 적당한 가격대로 선정해야 합니다.

- 무엇보다 중요한 것은 가격입니다. 위에 말씀드렸던 모든 조건을 달성하는 경우 무척이나 비싼 Gasket을 선정해야할 것입니다.

   하나의 가격은 그리 크지 않으나, 적어도 수백, 수천개의 Gasket을 사용할 수 있는 반도체 장비에선

   예산을 줄이기 위해 이러한 Gasket하나하나도 적절한 금액대의 부품을 선택해야 할 것입니다.

 

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이상 오늘은 반도체 기구 부품 중 가장 기본이되는 Gasket에 대해 알아보았습니다.

 

다음시간에도 유익한 반도체 지식을 설명드리도록 노력하겠습니다.

 

감사합니다.