반도체 산업에는 어떤 모션 제품이?

반도체 생산 공정에 활용되는 모션제어 제품

산업 자동화가 급속도로 진행되면서 제조 공정의 구동·제어·이송 등을 담당하는 라인에서는 모션을 제어하는 다양한 제품 및 솔루션이 사용되고 있다. 이들 제품은 안정화된 공정 환경 구축을 위해 반드시 필요한 핵심기술로 인정받고 있다. 최근에는 반도체 미세공정에 대한 중요성과 기술적 한계라는 문제가 이슈로 떠오르면서 관련업계에서는 시장의 패러다임을 바꿀 혁신적인 기술에 대해 주목하고 있다.
여기서는 반도체 생산 공정에서 활용되는 다양한 모션제어 제품에 대해 알아보기로 한다.

스텝(스테핑)모터
파스텍, 탈조 없는 스텝 모터 제어 시스템
위치결정 완료시 신호 출력

파스텍의 ‘S-SERVO’ 시리즈는 기존의 Open Loop 스텝 모터 시스템의 문제점으로 꼽혀왔던 탈조발생, 위치결정 완료 확인의 불명확성을 완벽하게 해결한 Closed Loop 스텝 모터 시스템이다. S-SERVO는 엔코더를 통해 항상 현재의 위치를 파악하고 있기 때문에 탈조가 발생하지 않는다. 만약 외력이나 과부하 등으로 인해 탈조가 발생할 경우 상위 제어기로 알람신호를 출력해 감지가 가능하다. 고정도 엔코더를 이용해 위치를 제어하는 S-SERVO는 모터의 종류(2상, 5상)와는 상관없이 고정도의 위치결정이 가능하다.

따라서 2상 및 5상 모터를 사용한 Open Loop 마이크로 스텝 드라이브보다 위치결정 능력이 뛰어나다. 또한 모터가 목표 위치에 도달해 정지하면 엔코더가 이를 감지해 상위 제어기로 위치결정 완료 신호를 출력, 위치결정 완료 사실을 명확하게 확인할 수 있어 편리하다. 또 하나의 특징으로 모터의 발열 감소와 에너지 절감을 들 수 있다. 기존의 스텝 드라이브는 부하 크기에 관계없이 정전류(Constant Current)를 모터에 공급해 모터의 발열이 심하게 발생한다는 문제가 있었다. 하지만 S-SERVO는 부하에 따라 모터 전류를 자동으로 제어해 모터와 드라이브의 발열을 최소화시키며, 이로 인해 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.
 

스테핑(스텝)모터
인아오리엔탈모터, 배터리가 필요 없는 ABSOLUTE 제품

인아오리엔탈모터의 배터리가 불필요한 다회전 Absolute Sensor는 기준이 되는 원점에서 모터 축으로 1800회전 분의 절대 위치 검출이 가능한 신제품이다. ABZO Sensor가 모터의 현재 위치를 검출하기 때문에 위치를 놓치지 않는다는 장점이 있다. 특히 전원을 ON/OFF하거나 드라이버와의 연결을 해제해도 위치 정보를 보관·유지할 수 있다. 높은 신뢰성을 지닌 ‘AZ Series’는 급격한 부하변동이나 급가속 상황에서도 Closed Loop 제어로 전환돼 위치보정을 실시한다. 연속적으로 과부하가 가해질 경우 알람 신호를 출력하며, 위치결정 완료시에는 END 신호를 내보낸다.

회사측은 반도체 제조장치에 스테핑 모터를 추천한 이유로 고정도 위치결정, 높은 응답성·동기성, 저속 영역 고토크, Hunting이 없으며 저진동이라는 점을 꼽았다. AZ Series는 엔코더를 사용하지 않고 기계적 구조에 의해 고정도로 위치결정을 하며, 정지 정도는 서보 모터와 거의 동일한 수준이다. 또한 지령 Pulse수와 속도에 동기해 동작하기 때문에 Pulse 지령에 대한 지연 시간 및 정정시간이 없다. Short Stroke에서의 빈번한 동기·정지에 강하며, 운전시 진동을 줄여줄 뿐만 아니라 정지시에는 안전하게 정지한다.

자동화 솔루션
보쉬렉스로스, 정밀성·유연성·효율성의 3박자 갖춰

보쉬렉스로스가 제공하는 5가지 자동화 프로그램은 생산 현장에서 엔지니어링 시간을 절약할 수 있는 솔루션이라 할 수 있다. 반도체 산업 관계자의 요구사항을 근거로 만들어진 서브시스템 설계이기 때문에 파라미터 설정과 프로그램 설치만으로 편리하게 사용할 수 있다. 웨이퍼 핸들링(Wafer Handling)은 다이나믹 서보 드라이브, 강성 리니어 서브 시스템 및 공압 액츄에이터 사이의 완벽한 균형을 통해 설계됐다. 사전에 모션 제어 시스템에 대해 정의된 알고리즘은 진동을 방지하며, 고차원 모션 프로파일 및 스플라인 기능이 더욱 부드러운 모션 시퀀스로 생성할 수 있게 한다.

리니어 모션 시스템(Liner Motion System)은 심플하고 플렉서블한 디자인으로, 진공 챔버 프로세서 안에서 웨이퍼를 이동시키는 비접촉 모션 시스템을 채택하고 있다. 모든 구성품은 챔버 외부에 장착되므로 유지보수가 용이하다. 웨이퍼 스테이지(Wafer Stages) 프로그램으로는 검사 및 품질관리에 사용되는 웨이퍼 얼라이먼트, 포지셔닝 및 테스팅에 대한 나노미터 범위의 고정밀 모션 제어를 지원한다. NYCe4000 모션제어 시스템은 1~5nm의 고정밀도와 50nm/s 이하의 초저속 구현이 가능하다.

보쉬렉스로스의 고속·고정밀 솔루션은 구동의 마지막 위치에서 오버슈트 현상 없이 모션을 가능하게 한다. 후공정(Back End) 프로그램은 다이싱(dicing)과 다이 본딩(die bonding)에서 픽엔플레이스(pick and place)까지 전체적인 프로세스 절차의 솔루션을 제공한다. 마지막으로 갠트리(Gantry) 솔루션은 평면 패널 디스플레이와 태양전지 모듈에 대해 완벽한 갠트리 동기 모션을 제공한다. 다양한 부하율과 사이즈에 대응 가능하며, 리얼타임 통신 시스템인 SERCOS 기반의 실시간 동기화는 최고의 정밀도를 보장한다.

또한 LMS(Linear Motion System) 리니어 모션 솔루션은 반도체, 태양전지, OLED 등 열악한 환경에서도 정밀한 이송을 가능하게 하는 캐리어 이송 솔루션으로, 고진공 내에서 단일 직선 트랙뿐만 아니라 타원 트랙 및 Ferry 트랙으로 유연하게 시스템을 구성할 수 있다. LMS 솔루션은 고하중 캐리어뿐만 아니라 고속 모션도 지원한다.

초음파 센서
만희기전, 음파 이용한 비접촉 초음파 센서

음파를 이용한 비접촉 방식을 사용해 내구성이 우수한 초음파 센서는 극한 환경 조건을 비롯한 여러 산업 분야에서 사용하고 있다. 많은 물질과 색깔로 이뤄진 물체를 정확하게 감지할 수 있을 뿐만 아니라 유리처럼 투명한 물질이나 얇은 박판, 심지어 가느다란 철사도 초음파 센서를 사용하면 확실하게 감지할 수 있다. 마이크로소닉의 초음파 센서는 뛰어난 직진성과 좁은 음파 패턴으로 협소한 공간에서도 정밀 측정이 가능하다. 5~8m의 긴 측정거리로 제품의 개수 체크와 존재 여부, 다양한 액체의 레벨을 측정해 아날로그, ON/OFF 시그널로 변환해 출력한다.

초음파 센서는 로봇 위치 조절 및 제품 수량 확인, 루프 제어나 적재 벨트의 감시, 품질 관리, 단선 여부 인 등 거의 모든 산업 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 숫자 표시 및 버튼 이용으로 조작이 간단한 mic+ 센서 시리즈는 감지 대상이 되는 물체가 없어도 실제 거리 값으로 세팅이 가능하다. mic+ 센서는 디지털 표시가 되는 터치 컨트롤을 갖추고 있어 조작하기 쉽고, LED에 감지물과의 실제 거리를 표시한다. 또한 실제 거리가 표시되는 LED 창과 Teach-in 버튼으로 센서를 취부하기 전에 세팅이 가능해 작업시간을 단축시킬 수 있으며, 9~30V의 공급 전압으로 어디서나 사용이 가능하다. 특히 PC와 호환되고 PNP, NPN, 아날로그, 아날로그+스위칭 출력 등 다양한 출력방식이 가능해 편리하다.

LM가이드
삼익THK, 장비 해체 없이 LM시스템의 고장여부 판단

지금까지 LM시스템의 고장 여부를 판단하기 위해서는 일일이 장비를 해체해야만 했다. 하지만 삼익THK의 LM가이드 Sensing Module을 사용하면 이런 번거로움에서 벗어날 수 있다. 각각 독립된 블록(볼열)에서 볼의 유무를 감지해 근거리 유무선 통신 시스템을 이용한 이 장치는 관리자가 직접 이상 징후를 확인할 수 있어 편리하다. LM가이드 Sensing Module을 사용할 경우 LM가이드의 고장 여부를 실시간으로 확인할 수 있으며, LM블럭의 열화 상시 감지 장치를 통해 장비에 적용된 LM가이드의 수명 주기를 파악할 수 있다. LM가이드 Sensing Module은 주로 반도체 장비/LCD 장비/공작기계 등에 적용된다.
 

그래픽패널
오토닉스, PLC와 그래픽 패널 일체화로 경제성 실현

오토닉스의 ‘LP-S070 Series’는 터치스크린에 PLC 기능을 내장한 True Color 7인치 로직패널이다. 고선명 7인치 와이드 화면과 True Color의 높은 시인성을 구현한 하드웨어, 그래픽 패널 기능과 PLC 기능, 위치제어 기능, 입출력 모듈 일체화를 실현한 HMI 기기라 할 수 있다. LP-S070은 아날로그 터치방식으로 자유로운 태그 배치가 가능하며, 데이터 로거 기능을 이용해 데이터 수집 및 데이터 백업을 할 수 있다. 또한 USB Host/Device 및 이더넷 등 다양한 인터페이스를 지원한다.

입력/출력 성능으로 각각 16점의 외부 I/O를 제공하고 있으며, 위치제어 기능을 내장하고 있어서 최대 100KHz 펄스 2점 동시출력이 가능하다. LP-S070의 내장 메모리는 프로그램 메모리가 8,000스텝, 작화 메모리는 대용량 16MB다.

가스검지기
성화전자, 산업 현장의 가연성 가스를 검지

반도체 재료 가스 및 산업 플랜트 등 현장에서 발생되는 가스 사고를 미연에 방지할 수 있는 가스 안전장치를 생산·공급하고 있는 성화전자의 ‘가연성 가스검지기’는 산업 현장에서 가연성 가스를 측정하는 현장 지시형 검지기다. ‘Sensepoint XCD’는 마그네틱 바를 이용해 검지기를 열지 않고 설정을 변경할 수 있으며, 한 사람의 작업자가 기기의 유지보수를 할 수 있도록 설계된 제품이다. 가연성, 폭발성 가스를 측정하는 이 제품은 화학공장이나 산업 플랜트 등에 적용되며 방진·방수 구조(IP66)를 갖추고 있다. 북미 및 유럽의 표준규격에 맞게 설계됐으며, 검증된 센서 기술(ReflexTM 센서 자동 점검기술)을 적용해 빠르고 안정적으로 작동한다. 특히 백라이트 기능을 가진 LCD 표시창을 통해 측정가스의 농도를 확인할 수 있어 편리하며, 표준 4~20mA 출력뿐만 아니라 프로그램이 가능한 두 개의 경보 릴레이가 기본적으로 제공된다.

적외선 가스검지기 ‘Optima Plus’는 유전개발, LNG 터미널, 가스터빈 발전소 등 가스폭발의 위험이 존재하는 장소에서 적외선 측정방식을 이용해 가연성 가스를 측정하는 제품으로, 15년 이상을 사용할 수 있는 내구성을 갖추고 있다.

고성능 진공 펌프
EDWARDS, 진공 솔루션과 저소음 시스템
환경 영향 최소, 비용절감 위한 에너지 효율 기술

Edwards의 건식 펌프와 저소음 시스템은 글로벌 반도체 산업의 중요한 축을 담당하는 한국의 파운드리 팹 뿐만 아니라 관련 산업 부문에서 널리 사용된다. ‘iXM1200’와 ‘IXM1800’ 펌프는 탁월한 저전력 입력 모드를 통해 에너지 효율을 최적화한다. 또한 신뢰성을 최대화하고 펌프 수명을 연장시킴으로써 최상의 야금 처리와 향상된 부식 저항성을 가진다. iXM 제품군은 한국에서 제조된다. ‘iXH4550HT’ 모델은 iHX 시리즈 건식 펌프의 대표 제품으로 미립자로 응축 혹은 응결되거나 부식을 일으키는 부산물이 발생하는 까다로운 공정에서도 제 기능을 발휘하기 위해 특별히 제작된 제품이다.

이 제품들은 뛰어난 효율 및 경제성으로 제작되어야 하는 반도체, FPD, 태양광 PV, LED 제조에서 요구되는 엄격한 공정을 안정적으로 처리한다. 또한 이들 제품이 갖는 고신뢰도와 확장된 서비스 기간은고객사들에게 총 소유 비용 면에서도 이익을 제공한다. ‘STP-iX3006C’와 ‘STP-iXA4506’ 펌프는 자기 공중 부양 방식의 터보 분자 펌프로 이 제품들은 다축의 자기 베어링 시스템을 활용함으로써 작동시 회전자를 정지시켜 오염의 위험이 없으며 진동과 소음 및 유지 관리도 최소화한다. STP 펌프들은 다양한 대형 고속 플로우 애플리케이션 및 공정에서 작동하며 반도체뿐 아니라 FPD, LED, 솔라셀 제조에서도 진가를 발휘한다.

유량제어용 밸브 Parker, 반도체 및 FPD 장비 토탈 솔루션

Parker(파카)는 공기압 제어기술을 통해 산업 자동화에 필요한 시스템, 부품 등을 제공하고 있다. 파카의 ‘ESX 스텝모터 팽창밸브’는 모든 냉동공조와 상업용 칠러, 히트펌프에서 정밀하고 에너지 효율적인 유량제어를 실시해 최대의 시스템 가치를 이끌어낼 수 있게 한다. ‘KelvinⅡ 컨트롤러’는 중·저온 산업용 공조분야를 위해 설계된 제품으로 펄스 폭 조절 솔레노이드 밸브와 스텝모터 팽창밸브와 같은 전자 팽창밸브와 연결할 때 정확하게 맞는 과열 컨트롤러다.