선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 02를 사용하였다.(1) 본 연구에서는 동 적 교차오염을 해석하기 위하여 암모니아를 오염 물질로 하여 계산을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 확산계수는 온도 298K일 때 공기 중에서 암모니아의 확산계수인 0.
가설 설정
- 28xlO'4 m*s를 사용하였다.(顷 오염 발생 위치는 Fig. 1(b) 에서 보는 바와 같이 클린룸 패널에서 1.8m 상부로 4개의 위치 (S1~S4)를 선택하였고, 이때의 발생량은 광식 각 공정에서서 Bases 물질“©의 허용기준치인 1 ppb(약8.0x10-10 kg/irf)의 104배이며 10초 동안 지속되는 것으로 가정하였다.
제안 방법
- 5m 상부(z=8m)인 x-y 단면에서 9곳의 프로세스 영역에 설정하였다. Fig. 1(b) 와 같이 프로세스 및 서비스 영역의 오염원에서 발진 된 물질이 프로세스 영역에 미치는 영향의 정도를 기준으로 동적 교차 오염을 평가하였다.
- 이때 1초의 시간 간격을 사용한 경우에는 시간 간격을 1/2, 1/4로 하였을 때의 결과와 비교하여 그 차이는 무시할 만 하였다. 계산 시 수렴판정 조건으로는 입구에서의 운동량으로 정규화한 각 셀 (cell)에서의 운동량 유수의 합과 연속방정식에서 유수의 합이 모두 10-3 이하일 때로 정하였다. 계산에 사용된 계산 격자 수는 약 430, 000개로 비 균 일격자계가 사용되었다.
- 따라서 본 연구에서는 반도체 제조공정 중 가 스오 염 확산이 큰 문제가 되고 있는 광식 각 공정 클린룸에 대해서 전산 유체역학 기법을 도입하여 비정상 3차원 기류 및 오염확산분포 해석을 수행하였다. 계산에서 구해진 기류분포와 오염확산분포 결과들을 이용하여 클린룸 평가지표를 기준으로 기류 및 동적 교차오염(dynamic cross contamination)특성을 분석하였다.
- 따라서 본 연구에서는 반도체 제조공정 중 가 스오 염 확산이 큰 문제가 되고 있는 광식 각 공정 클린룸에 대해서 전산 유체역학 기법을 도입하여 비정상 3차원 기류 및 오염확산분포 해석을 수행하였다. 계산에서 구해진 기류분포와 오염확산분포 결과들을 이용하여 클린룸 평가지표를 기준으로 기류 및 동적 교차오염(dynamic cross contamination)특성을 분석하였다.
- ⑺ 그러나 클린룸에서의 동적 교차오염은 오염원이 존재하는 클린룸 영역 내에서만 영향을 미치는 것이 아니라 그 양에 따라 전체 클린룸시스템의 다른 영역까지 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과(3)가 발표되었다. 따라서 본 연구에서는 장비 가 배치되지 않은 클린룸에서 사용되는 평가지표인 비균일도와 편향 각, 동적 교차오염의 개념을 사용하여 클린룸을 평가하였다.
- 클린룸 공간에서 웨이퍼의 이동이 빈번하여 고 청정 도를 유지해야 하는 프로세스 영역은 그림에서 굵은 실선 안쪽 부분으로 모든 부분에 팬 필터 유닛이 설치되고 장비들이 위치한 서비스 영역은 전체 단면의 30% 정도만 팬 필터 유닛이 설치되어 있다. 또한 이후의 클린룸에서의 기류 특성은 프로세스 영역에서만 ISO 규격電)의 제한을 받기 때문에 이에 대한 결과 논의를 위하여 프로세스 영역인 y=6m와 13m를 대표위치로 정 하였고, 동적 교차오염에 대한 결과 논의를 위하여 프로세스 영역(SI, S2)과 서비스 영역(S3, S4)에서 각각 2곳의 오염 발생 대표위치를 정하였다.
- 외부로부터 유입되어 급기되는 공기량은 순환 유량의 약 30%이다. 배기량은 출구 경계조건으로 처리하여 유동의 방향과 크기가 질량 보존의 결과로 인하여 결정될 수 있도록 하였다. 본 연구에서지 배방정식과 함께 사용된 경계조건의 상세한 내용 은 Table 2에 나열하였다.
- 본 연구에서는 FFU는 팬과 필터를 한 유닛으로, 즉 운동량생성과 압력강하 요소가 동시에 존재하는 것으로 처리하였다. 클린룸 전체 순환유 량은 두 시스템 모두 약 102, 352 CMH이다.
- 본 연구에서는 광식 각 공정 클린룸에서의 동적 교차오염을 시간 변화에 따라 총 발진농도에 대한 계산된 농도의 u](concentration ratio)를 이용하여 분석하였다. 이는 오염원에서 발진 된 오염물질이 임의로 정해진 위치에 어느 정도의 영향을 미치는가를 나타내는 것이다.
- 따라서 각 공정마다 클린룸 내부의 형태가 다르고 가스 오염에 대한 기준치가 다르게 된다. 본 연구에서는 여러가지 클린룸 중 클린룸 공장에서 가 스오 염이 발생했을 때, 공정상에서 가장 심각한 문제를 일으킬 수 있는 광식 각 공정 클린룸을 모델로 설정하였다. Fig.
- 클린룸 바닥 패널은 다공도(porosity)로 모델링하였고 사용된 값은 이전의 연구㈣를 바탕으로 설정하였다. 본 연구에서 사용된 바닥패널의 다공 도는 x=18m를 중심으로 x<18m인 영역에서는 25%, xN18m인 영역에서는 10%로 2가지를 사용하였습니다.
대상 데이터
- 이는 오염원에서 발진 된 오염물질이 임의로 정해진 위치에 어느 정도의 영향을 미치는가를 나타내는 것이다. Fig. 5에 보는 바와 같이 모니터링 위치는 클린룸 바닥 패널에서 1.5m 상부(z=8m)인 x-y 단면에서 9곳의 프로세스 영역에 설정하였다. Fig.
- 계산 시 수렴판정 조건으로는 입구에서의 운동량으로 정규화한 각 셀 (cell)에서의 운동량 유수의 합과 연속방정식에서 유수의 합이 모두 10-3 이하일 때로 정하였다. 계산에 사용된 계산 격자 수는 약 430, 000개로 비 균 일격자계가 사용되었다.
- 본 연구에서 대상으로 한 클린룸 모델은 국내에 적용되고 있으며 1 GIGA 급 반도체 생산을 위한 광식 각 공정이 이루어지고 있는 초청정 클린룸이다. 그 크기는 34.8m(L)x28.3m(D)xl4.3m(H)으 로 전체 클린룸이 y축 뒷면(y=14.3m인 x-z 단면)을 중심으로 대칭이기 때문에 전체크기의 절반을 대상으로 모델을 구성하였다. Fig.
- 본 연구에서 대상으로 한 클린룸 모델은 국내에 적용되고 있으며 1 GIGA 급 반도체 생산을 위한 광식 각 공정이 이루어지고 있는 초청정 클린룸이다. 그 크기는 34.
- 클린룸 바닥 패널은 다공도(porosity)로 모델링하였고 사용된 값은 이전의 연구㈣를 바탕으로 설정하였다. 본 연구에서 사용된 바닥패널의 다공 도는 x=18m를 중심으로 x<18m인 영역에서는 25%, xN18m인 영역에서는 10%로 2가지를 사용하였습니다.'") 식 (1)에 의해 표현되는 압력 강하량은 0m<x<llm인 영역에서는 어=4.
이론/모형
- 그리고 클린룸 상부의 필터, 하부의 패널, 냉각 코일, 댐퍼에서의 압력 강하량은 Darcy's law를 이용한 식 (2)를 이용하여 계산하였고时 사용된 계 수값들은 참고문헌°"%")을 근거로 하였다.
- 본 연구에서는 Table 1에 나열된 지배방정식을 풀기 위하여 상용 CFD코드인 STAR-CD(ll)를 사용하였다. 지배방정식의 대류 항을 수치적으로 계산하기 위해서 1차의 상류 차분도 식(upwind differencing scheme)을 사용하였고, 비정상상태의 속 도장, 농도 장을 얻기 위하여 PISO 알고리즘을 사용하였다 V)비정상상태 해석 시 시간 간격은 우수한 수렴성을 위하여 0.
- 클린룸에서의 유동 특성을 기술하는 비정상 상태의 지배방정식은 연속방정식, 운동량방정식, 난류 운동에너지방정식, 난류 운동에너지 소산율 방정식이며, 이러한 방정식을 수식으로 표현하면 Table 1과 같다. 본 연구에서는 클린룸 해석에서 많이 사용되는 표준 k-E 난류 모델을 사용하였으며, 각 식들에서의 기호선정은 일반적인 예를 따랐다.
- 본 연구에서는 Table 1에 나열된 지배방정식을 풀기 위하여 상용 CFD코드인 STAR-CD(ll)를 사용하였다. 지배방정식의 대류 항을 수치적으로 계산하기 위해서 1차의 상류 차분도 식(upwind differencing scheme)을 사용하였고, 비정상상태의 속 도장, 농도 장을 얻기 위하여 PISO 알고리즘을 사용하였다 V)비정상상태 해석 시 시간 간격은 우수한 수렴성을 위하여 0.01~1초의 간격으로 다양하게 사용하였다. 이때 1초의 시간 간격을 사용한 경우에는 시간 간격을 1/2, 1/4로 하였을 때의 결과와 비교하여 그 차이는 무시할 만 하였다.
성능/효과
- (1) 바닥 패널 하부에 설치된 댐퍼의 압력 강하량 이 조절된 경우, 클린룸 하단에서의 속도분도를 통해 계산된 비 균일도는 모든 프로세스 영역에서 13% 이내로 산정되어 ISO 기준치(20%)를 만족하는 것으로 나타났다.
- (3) 프로세스 영역에서 오염물질이 발진한 경우, 발진 초기에는 주 유동 방향의 동적 교차오염이 지배적으로 나타났지만 시간이 경과함에 따라 순 환기류에 의하여 y축 방향으로 동적 교차오염이 전역으로 증가되었다. 이는 상부플레넘에서 형성되는 2차 유동의 영향 때문이다.
- (4) 서비스 영역에서 오염물질이 발진한 경우에도 발진 초기에는 주 유동 방향의 동적 교차오염이 지배적으로 나타났고 시간이 경과함에 따라 y축 방향으로의 동적 교차오염이 증가되 었지 만 발진 초기에 오염원과 가장 근접한 프로세스 영역을 동 적 교차오염 시켰으며 이는 하부플레넘에서의 압력 차에에 의한 영향 때문이다.
- (5) 시간에 따른 농도비 변화를 통하여 오염원의 위치에 따라 프로세스 영역으로의 전역동적교 차 오염 특성이 달라지는 것을 확인하였고 이는 상.하부 플레넘의 구조, 각 영역의 구조, FFU의 배치 등의 클린룸 구조적 특성 때문인 것으로 판단된다.
- Fig. 8에서 보는 바와 같이 서비스 영역이 오염원인 경우에도 프로세스 영역이 오염원인 경우와 동일하게 오염발진 초기에는 X축 방향의 동적교 차오염이 지배적으로 나타났고 오염발진 90초 이후부터는 기류가 순환하며 y축 방향으로 동적교 차오염이 확산되어 가는 것을 확인할 수 있었다. 또한 시간에 따른 y축 방향으로의 동적 교차오염 확산은 오염원이 S3인 경우가 S4인 경우보다 빠르게 진행되는 것을 볼 수 있는데, 이러한 결과는 앞서 설명한 바와 같이 상부플레넘에서 형성되는 2차 유동이 y축 상부에서 흐르는 유량에 의한 영향보다 중심부로 흐르는 유량에 의한 영향이 크기 때문인 것으로 판단된다.
- 5m/s의 균일한 속도분포를 나타내었다. 그리고 필터 하단에서 계산된 비 균일도는 y=6m인 x-z 단면에서 13%, y=13m인 x-z 단면에서 5%이었고, 이 값들은 모두 ISO 기준치(10)인 20% 이내를 만족하는 것으로 나타났다.
- 즉, 오염원이 있는 y=6m인 x-z 단면을 중심으로 X축 방향으로만 동적 교차오염이 발생하는 것을 볼 수 있었고 동적 교차오염의 경향은 S1인 경우와 비슷하게 나타났다. 오염발진 후 약 40초 가 지나면 리턴덕트에 가까운 프로세스 영역에서 농도비가 가장 크게 나타났고, 약 60초가 지난 후부터는 오염 발생 위치(2), 왼쪽 벽 부근(1), 리턴 덕트(3)에 가까운 프로세스 영역의 순서로 농도비가 크게 나타났다. 약 110초가 지난 이후에는 주 유동 방향인 X축 방향의 프로세스 영역 (1)-(3)에서 측정된 시간대별로 농도비가 거의 비슷한 값을 갖는 것으로 나타났다.
- 오염원이 S2인 경우에도 오염발진 초기에는 주 유동 방향으로의 동적 교차오염이 지배적으로 나타났다. 즉, 오염원이 있는 y=6m인 x-z 단면을 중심으로 X축 방향으로만 동적 교차오염이 발생하는 것을 볼 수 있었고 동적 교차오염의 경향은 S1인 경우와 비슷하게 나타났다. 오염발진 후 약 40초 가 지나면 리턴덕트에 가까운 프로세스 영역에서 농도비가 가장 크게 나타났고, 약 60초가 지난 후부터는 오염 발생 위치(2), 왼쪽 벽 부근(1), 리턴 덕트(3)에 가까운 프로세스 영역의 순서로 농도비가 크게 나타났다.
후속연구
- 하부 플레넘의 구조, 각 영역의 구조, FFU의 배치 등의 클린룸 구조적 특성 때문인 것으로 판단된다. 따라서 클린룸을 분석할 때에는 기류분포에 대한 해석뿐만 아니라 오염원에 따른 전역 동적 교차오염에 대한 분석도 동시에 수행해야만 클린룸의 동적 특성 분석을 할 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.