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반도체 산업에 있어서의 진공 펌프 소비 전력 절감 방안
How to reduce the power consumption of vacuum pump in semiconductor industry 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.17 no.4, 2008년, pp.278 - 291  

주장헌 (에드워드코리아주식회사, 진공기술연구소) ,  김효배 (에드워드코리아주식회사, 진공기술연구소) ,  김중조 (에드워드코리아주식회사, 진공기술연구소)

초록
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반도체 소자 제조 공정을 진행하기 위해서는 수많은 진공 시스템이 사용되어야 하고 이로 인하여 많은 소비전력을 필요로 한다. 소비전력 문제는 환경 문제와도 연관되기 때문에 반도체 소자 제조업체들 입장에서는 깊은 관심을 가지고 해결해야 할 사항으로 여러 가지 방안들이 제안되고 있다. 진공 펌프 제조업체들 입장에서는 진공 펌프의 설계/제작에 있어 소비 전력절감을 감안하게 되지만, 반도체 팹(fab)내부에서 소비 전력을 줄이기 위해서는 진공 펌프를 사용하는 사용자의 사용 방법 및 환경도 매우 중요하다. 본 연구에서는 반도체 소자 제조 공정에 사용되는 진공 펌프의 소비 전력을 줄이는 여러 가지 방법들에 대해 간략하게 설명하고 반도체 산업의 기술 발전 방향이 진공 펌프 소비 전력에 미치는 영향을 살펴보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the semiconductor manufacturing processes, so many vacuum systems are needed with large power consumption for vacuum pumps. Semiconductor device manufacturing makers are concerned about the power consumption and have to address this because it is related with the environmental issues. So many so...

주제어

#진공 펌프   #소비 전력   #에너지   #반도체 산업  

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  • 따라서, 부스터 펌프의 배기 속도 S2는 최소한 1875 L/min이상 되어야 함으로 여기서는 1,900 L/min으로 가정하자.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진공 펌프의 소비 전력을 줄이기 위해서는 무엇을 고려해야 하는가? “진공 펌프 소비 전력에 대한 이론적 고찰”에서 살펴보았듯이 진공 펌프의 소비 전력은 압력이 함수이지만, 압력에 따른 소비 전력 곡선 모양이 압력뿐만 아니라 진공 펌프 내부의 구조, 즉 체적비에 따라서도 달라진다는 것을 알 수 있다. 따라서 진공 펌프의 소비 전력을 줄이기 위해서는 진공 펌프 내부의 구조, 다시 말해서 흡입구와 배기구의 배기 용량에 대한 고려를 반드시 하여야 한다.
공정용 진공 펌프가 반도체 fab내에서 에너지 절감을 논의할 때 항상 1순위에 오르는 이유는 무엇인가? )에 소요되는 에너지(소비 전력)을 항목별로 구분한 것이다. Fig 1에서 알 수 있듯이 공정 펌프(process pumps)가 이 공정 장비에 소요되는 소비전력의 52%를 소비하고 있다. 이러한 이유 때문에 반도체 fab내에서 에너지 절감을 논의할 때 항상 공정용 진공 펌프가 1 순위에 오를 수밖에 없는 것이다.
실제 진공 펌프 내부에서 회전자(rotor)와 고정자(stator)에 생기는 간극을 0으로 간주하는 것은 무엇을 의미하는가? Fig. 2에서는 실제 진공 펌프 내부에서 회전자(rotor)와 고정자(stator)에 생기는 간극(clearance 또는 gap)을 0으로 간주하였는데 이것은 진공 펌프의 배기 속도가 일정한 값을 유지한다는 것을 의미한다. 그러나 실제 진공 펌프 내부에서 회전자와 고 정자 사이에 일정한 간극이 항상 존재한다.
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참고문헌 (17)

  1. Phil Naughton, Freescale Semiconductor, "Greening our cleanrooms : Tools to help us improve cleanroom energy performance," Future Fab International, vol. 21, 1st, July (2006) 

  2. "The future of energy", Robert Haavind, Solid State Technology, November(2005) 

  3. "Measurement of conservation of energy by semiconductor manufacturing equipment and setting of targets for improvements," Philip Naughton, Semiconductor Fabtech, 29th ed 

  4. "Watts Wrong With Pumps - Hidden Joules," Christopher Case, SEMI, April, 19th, (2006) 

  5. "Optimized 300mm vacuum pumping requires an understanding of choices," David J. Hilton(Busch Semiconductor Vacuum Group), Semiconductor Fabtech, 24th ed 

  6. SEMI Workshop on Energy Conservation Ideas - Device Manufacturers, Equipment Manufactures, Sub-Systems & Component Suppliers : "Are you ready for SEMI Standards S23 & ITRS Energy Reduction Target?", October, 25, 2005, Leuven Belgium 

  7. Thomas Dreifert, et al., "ScrewLine Vacuum Pumps in Industrial Applications", 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co., KGaA, Weinheim(2005) 

  8. "Energy Solutions for California Industry : Ways to improve operations and profitability", The California Energy Commission and the U.S. Department of Energy, Office of Industrial Technologies Best Practice Present, August, 2001 

  9. "Optimize Vacuum Systems, Increase Productivity and Save Energy", 2004 Wisconsin Focus on Energy BP3431-0904 

  10. L. Kubina and S. Kovac, "Decreasing energetic demands for vacuum pumps being used in machine milking with utilization of a frequency converter", Res. Agr. Eng., 48(3), 103(2002) 

  11. SEMI S2 - Environment, Health and Safety Guideline for Semiconductor Manufacturing Equipment 

  12. SEMI S23 - Guide for Conservation of Energy, Utilities and Materials used by Semiconductor Manufacturing Equipment : Purchase requirement for most device markers worldwide. Quantification of energy, utilities & materials consumption, as well as measurement, monitoring together with ongoing target settings for improvements 

  13. SEMI E6 - Guide for Semiconductor Equipment Installation Documentation 

  14. SEMI E51 - Guide for typical Facilities Services and Termination Matrix 

  15. Ohmi Tadahiro and Hirayama Masaki, "Vacuum apparatus", US patents, US2004/0191079 A1, Sep. 30(2004) 

  16. Ohmi Tadahiro, "Vacuum device and vacuum pump", US patents, US2006/0182639 A1, Aug. 17(2006) 

  17. Ohmi Tadahiro, "Screw vacuum pump", US patents, US2006/0216189 A1, Sep. 28(2006) 

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