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
- 이러한 배경으로 상업화 진공시스템 전산모사기(VacSimMulti)[6]를 이용하여 모델링 고진공시스템의 진공특성에 대한 설계인자 영향을 전산모사 하였다. 본 연구에서는 임의의 상업화 고진공시스템을 모델링하고 직렬 진공시스템에서 진공조와 펌프들 사이 배기계 설계인자 영향을 평가하였다. 즉, 배기계 설계인자인 배기도관의 구조, 길이 및 직경에 따른 모델링 진공시스템의 진공특성 영향을 배기밸브 변수 고정으로 평가하여 최적화 배기도관 컨덕턴스 설계인자 모델 도출로 전산모사 기구의 응용 가능성을 제시하였다.
제안 방법
- 배기밸브는 2개로, 밸브 설계변수는 입력신호가 없는 정상조건에서 항상 닫혀있고 완전개방 시 500 mm2 개구면으로 고정되었다. 4개의 배기도관 컨덕턴스 변수로 각 단위도관 직경 및 길이가 모델링 되었으며 도관구조 또한 직선형(straight), 굽은형(elbow), 슬릿형(aperture)으로 각각 전산모사 되어 시스템 배기특성이 평가되었다. 시스템 진공특성에 대한 컨덕턴스 영향은 전산모사 결과로 도출된 모델별 실시간 진공조 압력변화와 배기시간 특성해석으로 평가되었다.
- VacSimMulti전산모사기로 직렬 고진공시스템의 배기도관 직경, 길이 및 구조 변수로 시스템 진공특성에 대한 컨덕턴스 영향을 전산모사 비교함으로써 진공시스템 설계인자의 시스템 성능특성 영향이 평가 되었으며, 이를 통해 진공시스템의 최적 컨덕턴스 설계인자 도출에 대한 전산모사 가능성을 제시하였다.
- 모델링 직렬시스템의 배기도관 구조를 직선형(straight), 굽은형(elbow), 슬릿형(aperture)변수로 직공특성 영향을 전사모사 하였다. 그림 6은 배기도관 구조 모델별 전사모사 특성곡선을 나타내고 있다.
- 4개의 배기도관 컨덕턴스 변수로 각 단위도관 직경 및 길이가 모델링 되었으며 도관구조 또한 직선형(straight), 굽은형(elbow), 슬릿형(aperture)으로 각각 전산모사 되어 시스템 배기특성이 평가되었다. 시스템 진공특성에 대한 컨덕턴스 영향은 전산모사 결과로 도출된 모델별 실시간 진공조 압력변화와 배기시간 특성해석으로 평가되었다.
- 따라서 진공시스템 운전 진공특성에 대한 설계인자 영향 전산모사 예측평가 연구는 그 응용효과가 매우 높을 것으로 판단된다. 이러한 배경으로 상업화 진공시스템 전산모사기(VacSimMulti)[6]를 이용하여 모델링 고진공시스템의 진공특성에 대한 설계인자 영향을 전산모사 하였다. 본 연구에서는 임의의 상업화 고진공시스템을 모델링하고 직렬 진공시스템에서 진공조와 펌프들 사이 배기계 설계인자 영향을 평가하였다.
- 전술한 바와 같이 반도체공정 응용 직렬시스템의 진공특성에 대한 배기도관 직경 영향을 전산모사하였다. 단위 배기도관의 구조 및 길이는 직선형 300 mm로 고정되었고 직경은 12.
- 본 연구에서는 임의의 상업화 고진공시스템을 모델링하고 직렬 진공시스템에서 진공조와 펌프들 사이 배기계 설계인자 영향을 평가하였다. 즉, 배기계 설계인자인 배기도관의 구조, 길이 및 직경에 따른 모델링 진공시스템의 진공특성 영향을 배기밸브 변수 고정으로 평가하여 최적화 배기도관 컨덕턴스 설계인자 모델 도출로 전산모사 기구의 응용 가능성을 제시하였다.
- 터보-유회전 펌프조합 선정의 신뢰성 제고를 위해 얻어진 펌프모델별 전산모사 운전특성(그림 2)과 비교된 모델펌프(성원에드워드(사))의 상업화 사양은 표 1, 2로 나타냈다. 최적화 터보-유회전 펌프조합 모델링을 위해 먼저 유회전 보조펌프를 E2 series E2M275 로 변수 고정한 후 터보분자펌프의 모델변화로 최적화 고진공펌프가 모델링 되었으며, 최적화 유회전 보조펌프 또한 얻어진 최적화 터보분자펌프 고정 조건에서 보조펌프 모델 상호비교 전산모사로 선정되었다.
대상 데이터
- 그 결과 최적화 펌프조합으로 터보분자펌프는 성원 에드워드(사)의 EXT70-DN63CF 모델이 응용되었고 유회전 보조펌프는 E2 series E2M275로 모델링 되었다(그림 2).
- 전술한 바와 같이 반도체공정 응용 직렬시스템의 진공특성에 대한 배기도관 직경 영향을 전산모사하였다. 단위 배기도관의 구조 및 길이는 직선형 300 mm로 고정되었고 직경은 12.7 mm, 25.4 mm, 38.1 mm 및 50.8 mm로 각 전산모사 되었다. 직경 50.
- 그림 5는 단위 배기도관 길이를 각 100 mm, 200 mm, 300 mm, 400 mm로 변화시킨 모델별 전산모사 진공특성 곡선을 보여주고 있다. 단위실험 진공장비로 응용될 수 있는 배기도관 길이차원으로 변수 선정되었다. 전산모사 결과 배기도관 길이에 따른 저진공(10-3 torr)및 고진공(10-6 torr)도달 시간은 저진공은 100 mm 경우 약 36.
- 4 mm, 300 mm인 직선형(straight) 도관으로, 진공조 체적은 15 L로 고정되었다. 배기밸브는 2개로, 밸브 설계변수는 입력신호가 없는 정상조건에서 항상 닫혀있고 완전개방 시 500 mm2 개구면으로 고정되었다. 4개의 배기도관 컨덕턴스 변수로 각 단위도관 직경 및 길이가 모델링 되었으며 도관구조 또한 직선형(straight), 굽은형(elbow), 슬릿형(aperture)으로 각각 전산모사 되어 시스템 배기특성이 평가되었다.
- 전산모사 모델링 시스템의 배기계 기본모델은 각 단위도관 직경과 길이가 각 25.4 mm, 300 mm인 직선형(straight) 도관으로, 진공조 체적은 15 L로 고정되었다. 배기밸브는 2개로, 밸브 설계변수는 입력신호가 없는 정상조건에서 항상 닫혀있고 완전개방 시 500 mm2 개구면으로 고정되었다.
성능/효과
- 4 mm 이하의 직경은 저진공(10-3 torr)및 고진공(10-7 torr)도달 배기시간 차이가 각각 최대 약 161초, 약 400초로 고진공영역으로 갈수록 배기시간과 도달진공도에 대한 현격한 시스템 성능저하가 나타났다. 25.4 mm 이상의 배기도관 직경은 시스템성능 변화가 크지 않아 시스템성능에 대한 배기도관 임계직경으로 25.4 mm 이상이 요구되는 것으로 관찰되었다. 또한 25.
- 또한 25.4 mm이상의 배기도관 경우 초고진공(>10-9 torr) 영역에 도달할수록 컨덕턴스 증대효과가 나타났다.
- 배관길이에 따른 컨덕턴스 변화 영향 역시 직경변수와 마찬가지로 저진공 보다는 고진공영역에서 크게 나타났다. 또한 배관길이가 증가함에 따라 배기시간 및 도달압력 모두 저하 폭이 거의 선형 증가되는 것으로 나타났으며, 얻어진 전산모사 결과는 이론특성과 비교적 일치되어 전산모사 연구의 신뢰성이 제시되었다. 배기도관의 구조영향은 슬릿형이 가장 우수한 것으로 나타났으나 실질 응용은 시스템 운용측면에 대한 종합적 고려가 요구되는 것으로 판단되었다.
- 또한 배관길이가 증가함에 따라 배기시간 및 도달압력 모두 저하 폭이 거의 선형 증가되는 것으로 나타났으며, 얻어진 전산모사 결과는 이론특성과 비교적 일치되어 전산모사 연구의 신뢰성이 제시되었다. 배기도관의 구조영향은 슬릿형이 가장 우수한 것으로 나타났으나 실질 응용은 시스템 운용측면에 대한 종합적 고려가 요구되는 것으로 판단되었다. 현재도 진공기술의 응용분야는 다양하지만, 앞으로도 미세기술의 발전과 더불어 많은 연구가 요구되는 분야이다.
- 12초로 전체적으로 병렬시스템의 우수한 배기시간 운전특성이 전산모사로 확인되었다. 배기시간 차이는 저진공보다는 고진공영역에서 더 크게 나타났으며 이는 거의 동일한 최종 도달진공도를 고려할 때 상대적으로 높은 컨덕턴스에 기인된 이론특성과 부합되는 결과로 응용 전산모사 모델링의 신뢰성을 보여주고 있다.
- 4 mm이상의 배기도관 경우 초고진공(>10-9 torr) 영역에 도달할수록 컨덕턴스 증대효과가 나타났다. 본 전산모사로 얻어진 직경이 작을수록 저진공 보다 고진공 도달시간 증가특성은 저진공 점성유동은 압력영향으로 직경에 대한 컨덕턴스 변화가 적게 나타나고 분자유동은 압력영향 보다는 직경영향이 크다는 이론과도 일치되는 것으로 확인되었다[10].
- 7 mm 경우는 배기시간이 크게 증가되어 시스템 운전특성이 현저하게 저하됨을 알 수 있었다(표 3). 전사모사 결과 25.4 mm 이하의 직경은 저진공(10-3 torr)및 고진공(10-7 torr)도달 배기시간 차이가 각각 최대 약 161초, 약 400초로 고진공영역으로 갈수록 배기시간과 도달진공도에 대한 현격한 시스템 성능저하가 나타났다. 25.
- 그림 6은 배기도관 구조 모델별 전사모사 특성곡선을 나타내고 있다. 전사모사 결과 굽은형과 슬릿형 배기도관은 고진공 영역으로 갈수록 거의 유사한 컨덕턴스 특성이 관찰되었다. 그러나, 직선형은 저진공에서 고진공 영역 전반으로 상대적인 배기시간 특성저하가 확인되었다.
- 단위실험 진공장비로 응용될 수 있는 배기도관 길이차원으로 변수 선정되었다. 전산모사 결과 배기도관 길이에 따른 저진공(10-3 torr)및 고진공(10-6 torr)도달 시간은 저진공은 100 mm 경우 약 36.54초, 400mm 는 약 54.54초로 18초 차이였지만 고진공에서는 약 56.27 초에서 100.32초로 거의 2배 정도 지연되었다. 배관길이에 따른 컨덕턴스 변화 영향 역시 직경변수와 마찬가지로 저진공 보다는 고진공 영역에서 크게 나타났다.
- 직경 확대에 따른 점성유동과 분자유동 영역에서 컨덕턴스 증가로 진공특성 향상이 예상되었으나, 50.8 mm 와 38.1 mm 경우는 배기시간 및 도달진공도 차이가 미비하여 직경에 따른 컨덕턴스 변화가 적은 것으로 나타났다, 그러나, 12.7 mm 경우는 배기시간이 크게 증가되어 시스템 운전특성이 현저하게 저하됨을 알 수 있었다(표 3). 전사모사 결과 25.
- 그림 3은 직렬 및 병렬구조에 따른 진공시스템 전산모사 결과로 실시간 압력-시간 곡선을 보여주고 있다. 직렬시스템의 10-6 torr도달시간은 88.55초, 병렬은 57.12초로 전체적으로 병렬시스템의 우수한 배기시간 운전특성이 전산모사로 확인되었다. 배기시간 차이는 저진공보다는 고진공영역에서 더 크게 나타났으며 이는 거의 동일한 최종 도달진공도를 고려할 때 상대적으로 높은 컨덕턴스에 기인된 이론특성과 부합되는 결과로 응용 전산모사 모델링의 신뢰성을 보여주고 있다.
- 컨덕턴스에 대한 도관의 직경변수 영향은 직경이 25.4 mm 이하일 경우 고진공 영역의 현저한 시스템 성능저하로 나타났으며 특히 동일 배기시간에 대한 도달압력 차이는 매우 큰 것으로 관찰되었다. 배관길이에 따른 컨덕턴스 변화 영향 역시 직경변수와 마찬가지로 저진공 보다는 고진공영역에서 크게 나타났다.
후속연구
- 현재도 진공기술의 응용분야는 다양하지만, 앞으로도 미세기술의 발전과 더불어 많은 연구가 요구되는 분야이다. 향후에도 진공시스템의 성능 및 운영에 대한 설계인자 영향 전산모사 연구는 그 응용 가능성이 높을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.