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NTIS 바로가기大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.35 no.12 = no.315, 2011년, pp.1285 - 1292
김현중 (고려대학교 기계공학과) , 권오경 (한국생산기술연구원 에너지시스템연구그룹) , 차동안 (한국생산기술연구원 에너지시스템연구그룹) , 김용찬 (고려대학교 기계공학과)
The characteristics of a semiconductor chiller system with EEV have been experimentally studied. Three experiments on temperature changes (increase and decrease), load variation, and control precision were conducted to investigate the operating characteristics of the semiconductor chiller. The power...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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반도체 공정용 칠러란? | 반도체 공정용 칠러(chiller)는 웨이퍼(wafer)의 표면을 화학적 또는 물리적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 챔버 및 웨이퍼 척의 온도 상승을 제어하여 안정된 공정 진행을 통한 양질의 웨이퍼를 생산하기 위한 장비이다.(2) | |
반도체 공정용 칠러는 일반적으로 어떤 방법들로 온도를 제어하는가? | 일반적으로 반도체 공정용 칠러는 압축, 응축, 팽창, 증발의 과정을 거치는 냉동사이클, 오토캐 스케이드 방식을 이용한 냉동사이클 그리고 냉각수를 활용한 냉각사이클을 이용하며 Fig. 1에서와 같이 챔버 벽면(chamber wall)을 30 ~ 80℃, 바닥면(chamber bottom)을 -10 ~ 40℃의 범위에서 개별적으로 채널(channel)의 온도를 정밀하게 제어한다. 반도체 공정용 칠러는 일반적인 산업용 칠러와는 달리 24시간 년중 지속적인 운전이 이루어지기 때문에 소비전력량이 매우 큰 특징을 가지며 이로 인해 최적 운전제어를 통한 저소비 전력 칠러의 필요성이 대두되고 있는 실정이다. | |
반도체 공정용 칠러의 채널별 제어특성에 관한 실험적 연구를 통해 어떤 결론을 얻었는가? | (1) 온도별 냉각능력 및 에너지 소비효율은 온도상승에 따라 냉각능력도 상승되는 경향을 보인다. 냉각수를 활용하는 경우 냉각수 자체의 열량으로 인해 냉각능력이 상승하는 것을 확인할 수 있으며 에너지 소비효율 역시 크게 개선되는 것으로 나타났다. 따라서 반도체 공정용 칠러에 온도영역별 운전모드 전환방식 적용시키는 경우 부하변동에 따른 응답성과 시스템 전체의 에너지 소비효율 향상이 가능하다고 판단된다. (2) 본 연구에서 사용된 반도체 공정용 칠러는 온도상승 시 소비전력이 8.9 kW로 측정되었으며 CH1은 37.5분, CH2는 39.5분이 소요되었다. 온도하강 시 냉각수 냉각사이클 영역에서는 3.4 kW의 전력 소모를 보이며 온도가 급격하게 떨어지는 경향을 보이다 냉동사이클 구간에서 채널별로 2.8 kW, 3.0 kW씩 소비전력이 증가하며 온도하강 시간이 미세하게 지연되는 경향을 보였다. CH2의 경우 냉동사이클로 전환이 원활하게 이루어지지 못해 소비전력량이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었으며 PID제어 변경을 통한 보완이 이루어져야 함을 알 수 있었다. (3) 0℃에서 제어정밀도는 부분부하의 경우 CH1이 ±0.35℃, CH2가 ±0.25℃, 전부하는 CH1이 ±0.3℃, CH2가 ±0.2℃로 부분부하가 적용되는 경우가 제어정밀도의 변화폭이 큰 것으로 나타났다. 이를 통해서 냉동사이클을 이용하는 0℃ 구간은 CH1(펄스폭 변조방식)에 비해 CH2(스텝모터 구동방식)을 적용하는 경우 보다 정밀한 제어가 이뤄지며 부하변동에 의한 응답성이 우수함을 알 수 있었다. (4) 60℃ 영역의 제어정밀도는 부분부하·전부하에서 각각 ±0.25℃, ±0.2℃로 냉동사이클 영역보다 안정적으로 온도를 제어하는 것으로 나타났으며 입력 부하방식에 따른 영향은 미비한 것으로 나타났다. 냉각수를 이용하는 경우 압축기가 적용되지 않기 때문에 소비전력은 1.8 kW로 냉동 사이클을 적용한 경우에 비해 소비전력이 절반가량으로 감소된 것으로 나타났다. |
KISTI, 2009, "State of Art Technology in Semiconductor Equipment," pp. 1-36
Cha, D. A., Kwon, O. K., Yun, J. H. and Kim, D. Y., 2010, "An Experimental Study on Semi-conductor Process Chiller for Energy Saving," Proceeding of the KSME Spring Annual Conference, pp. 371-376.
Cha, D. A. and Kwon, O. K., 2010, "An Study on Semiconductor Process Chiller with Variation of Control Methods," Proceeding of the KSME Autumn Annual Conference, pp. 2632-2637.
Cha, D. A. and Kwon, O. K., 2010, "An Experimental Study on Semiconductor Process Chiller for Dual Channel," Trans. of the SAREK Vol. 22, No. 11, pp. 760-766.
Holman, J.P., 2000, "Experimental Method for Engineer," 7th ed., McGraw-Hill, pp. 51-60.
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