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Catharina Daum

칩부터 태양전지까지: 4개의 플라즈마 제조사가 미래를 위해 노력하고 있습니다

, 휴대폰, 광전지 설비 – 전세계 수많은 제품을 제조하려면 플라즈마가 필요합니다. 그러나 고도로 전문화된 소수의 기업만이 이를 생성하고 완벽하게 제어할 수 있는 발진기를 개발하고 있습니다. 이들 중 하나는 프라이부르크(Freiburg)와 질론카(Zielonka)에 있는 TRUMPF의 전자 부문입니다. 누가 발진기를 사용하는지 그리고 발진기가 매우 중요한 미래 테크놀로지는 무엇인지에 대해 4명의 플라즈마 전문가가 설명합니다.

스틸 용기 안에서 보라색으로 열을 내고 있습니다. Wojciech Gajewski는 노트북과 발진기로 연결되는 얽힌 케이블의 희미한 빛 속에 서 있습니다. 이 물리학 박사는 바르샤바 대도시 지역의 TRUMPF에서 거의 10년 동안 근무해 왔습니다. "오늘날 플라즈마 없이 할 수 있는 산업은 소수에 불과합니다. 건축자재 시장의 툴을 생산하거나 카메라의 광학 렌즈를 제조하는 데 플라즈마가 필요합니다. 플라즈마는 건축용 유리, TV 디스플레이 및 휴대폰 디스플레이의 표면 가공에 사용됩니다"라고 Gajewski는 말합니다. 그와 그의 연구팀은 플라즈마 챔버에서의 프로세스를 마지막 입자까지 분석하고 플라즈마 발진기의 추가 개발을 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. Gajewski는 펜과 종이를 꺼내서 스케치를 통해 플라즈마 챔버에서 정확히 무슨 일이 발생하는지 설명합니다. "기본적으로 층을 적용하거나 층을 어블레이션하는 두 가지 프로세스가 있습니다. 플라즈마는 두 경우 모두에서 선택되는 수단입니다. 우리는 아르곤 같은 비활성 가스를 사용합니다. 구하기도 쉽고 비용도 저렴합니다. 당사 발진기의 도움으로 에너지를 공급하면서 플라즈마가 생성됩니다. 이를 사용하여 무엇이든 리코팅할 수 있습니다. 많은 에너지를 사용하면, 재료에 구조물을 형성하거나 구멍을 드릴링할 수도 있습니다. 전문가들은 이 프로세스를 플라즈마 에칭이라고 부릅니다"라고 Gajewski는 말합니다.

플라즈마 없는 세계란? 안타까운 상황입니다!
Wojciech Gajewski, Zielonka 소재 TRUMPF에서 물리학 박사이자 진공 프로세스 전문가

긁힘 방지 스마트폰

Gajewski는 자신을 TRUMPF 개발과 고객의 "plasma process guys" 사이의 인터페이스로 보고 있습니다. 플라즈마 발진기는 가능하다면 "플러그 앤 플레이" 원리를 사용하여 프로세스에 통합되어야 합니다. "고객이 달성하고자 하는 것이 초점입니다. 우리는 고객이 올바른 설정을 선택하면, 어떤 결과를 얻을 수 있는지 보여줍니다"라고 Gajewski는 수많은 플라즈마 챔버가 있는 실험실을 거닐면서 말합니다. 여기에서 그의 팀은 전 세계 최첨단 공장의 애플리케이션을 시뮬레이션하고 있습니다. 각 실험이 끝나면 긁힘 방지 스마트폰 디스플레이, 태양전지를 위한 새로운 코팅 또는 반도체의 특히 미세한 구조물에 대한 일종의 운전 매뉴얼이 제공됩니다.

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플라즈마 연구실의 직원이 챔버 내부의 프로세스를 평가합니다.

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모든 애플리케이션을 위한 특수 발진기: 반도체 분야를 위한 발진기는 부분적으로 자동화된 수많은 컴포넌트로 만들어집니다.

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TRUMPF 실험실의 챔버는 다양한 애플리케이션에 사용되는 플라즈마를 생성합니다. 어떤 색상으로 빛나는지는 사용된 가스에 따라 다릅니다.

칩 산업의 전류 테이머

네덜란드 기업인 ASML 외에도 TRUMPF는 반도체 산업의 다른 유명한 장비업체에 플라즈마 발진기를 공급하고 있는데, 플라즈마 발진기가 없으면 최첨단 메모리나  AI 칩을 제조할 수 없습니다. Agata Dul은 업계의 요구사항을 정확히 알고 있습니다. 그녀는 팀과 함께 최고의 플라즈마를 위한 가장 정교한 전류 레시피를 고안하고 있습니다. 플라즈마가 좋을수록 칩에 도체 트랙을 배치할 수 있고 출력도 더 높아지기 때문입니다. TRUMPF의 발진기가 이를 위한 핵심입니다. "우리는 특히 태양광 영역에서 속도를 높여야 합니다. 의료분야에서는 품질이 가장 큰 역할을 합니다. 반도체 시장에서 우리는 빠르고 완벽해야 합니다"라고 Dul은 말합니다. 산업적으로 생산된 플라즈마는 매우 꼼꼼하게 제어할 수 있고 가장 섬세한 구조물의 생산을 가능하게 하는 생산 환경을 조성하고 있습니다. 실리콘 웨이퍼를 디중 다층 칩으로 전환하는 데 완벽합니다. "우리가 여기서 현재 제조하고 있는 플라즈마 발진기는 세계에서 가장 현대적인 것 중 하나입니다"라고 이 전기 엔지니어는 설명합니다. TRUMPF의 발진기는 극도로 높은 전압을 초당 400,000회까지 증가 및 감소시킬 수 있습니다. "이러한 짧고 강한 펄스 덕분에 반도체에 더 미세한 구조물을 이미지화할 수 있습니다. 여기서는 낮은 나노미터 범위에 대해 이야기하고 있습니다"라고 그녀는 설명합니다. 1나노미터는 10억분의 1미터와 같습니다. 비교하자면, 인간의 머리카락의 직경은 대략 80,000나노미터입니다.

우리는 빠르게 작업하여 완벽한 제품을 공급해야 합니다.
Agata Dul, Zielonka 소재 TRUMPF에서 고전압 발진기의 제품 라인 담당자이자 엔지니어

태양으로부터 더 많은 전력

전 세계 모든 태양광 모듈의 절반 이상이 이미 TRUMPF 전자 부문의 첨단 테크놀로지를 사용하여 제조되고 있습니다. "광전지 생산의 핵심은 발진기입니다. 발진기의 도움으로 제조사는 실리콘 웨이퍼에 층별로 적용하여 태양전지를 하나씩 만듭니다. 당사의 발진기는 이 프로세스를 위한 플라즈마를 생성하기 위해 필요한 에너지를 지속적으로 정확하게 공급합니다"라고 TRUMPF 전자 부문의 "Head of Product Line Bipolar(양극성 제품 라인 책임자)"인 Jakub Studniarek은 설명합니다. 이제 플라즈마 발진기를 사용하여 효율성을 높일 수 있습니다. 이로 인해 태양광 모듈은 곧 전력 믹스에서 훨씬 더 중요한 역할을 하게 될 것입니다. "우리는 현재 소위 TOPCon 테크놀로지를 연구하고 있습니다. 이를 통해 제조사는 셀의 효율을 높일 수 있습니다. 왜냐하면 이 테크놀로지는 악천후 속에서도 좋은 결과를 제공하기 때문입니다"라고 Studniarek은 설명합니다. TOPCon 셀은 특별히 개발된 플라즈마 챔버에 힘입어 특히 얇은 층을 산업적으로 가능하게 만들었습니다. "이전에는 양산에 있어 전류 세기, 출력 및 전압의 올바른 조합을 생성하기 위한 테크놀로지가 없었습니다. 우리는 처음부터 플라즈마 발진기를 사용하여 이 도전과제를 수행했습니다. 우리는 이 프로세스를 마지막 세부사항까지 마스터한 소수의 전문가 중 하나입니다"라고 Studniarek는 말합니다.

플라즈마가 좋을 수록 태양전지는 더 많은 전류를 공급합니다.
Jakub Studniarek, Zielonka 소재 TRUMPF에서 Head of Product Line Bipolar

산업용 녹색 용해로

태양광 지붕부터 생산 내부까지: 시멘트, 스틸 또는 유리를 가공할 때 가스 및 오일 토치는 작열하는 열을 생성합니다. 열원: 화석 연료. Gerd Hintz는 화석 연료에서 전기 연료로의 전환을 통해 이러한 상황을 바꾸고 싶어합니다. 그러나 전기화는 가정에서만큼 산업에서도 사소한 것이 아닙니다. 섭씨 1,000도 이상의 온도에서는 출력과 견고성이 특히 중요합니다. Gerd Hintz는  TRUMPF Elektronik 의 개발팀과 함께 기후 친화적인 프로세스 전원공급장치 개발에 참여했습니다. 결과: 요구사항에 따라 특정 주파수로 발진기를 자극하여 화석 가열 프로세스를 대체할 수 있는 열 플라즈마 토치를 갖춘 솔루션. 오늘 Gerd Hintz는 TRUMPF 애플리케이션 엔지니어들과 함께 잠재 파일럿 고객에게 어떤 플라즈마 토치 테크놀로지가 가장 적합한지, 필요한 주파수는 무엇인지 그리고 얼마나 빨리 비용을 회수할 수 있는지 설명합니다. 추세는 계속해서 증가하고 있습니다. 따라서 Gerd Hintz 뜻대로라면 2030년에는 에너지 집약적 산업의 프로세스 열원이 달라질 것입니다. 즉 "메가" 불꼿을 생성하는 녹색 전류.

2030년에는 에너지 집약적 산업의 프로세스 열원이 달라질 것입니다.
Gerd Hintz, Freiburg 소재 TRUMPF에서 Industry Manager Industrial Heating
생성 날짜 2025. 1. 16.
흥미로울 수 있는 주제:
Charlie Zhu und Alex Xu (rechts)
Fabrik mit TruBend Center