반도체 Test Chamber 내부 다공판 형상에 따른 유동 분포 균일성 향상 연구

Abstract

최근 반도체 시장의 급격한 성장으로 인하여 반도체 장비 국산화 비율이 상승하고 있다. 그 중, 본 연구에서는 반도체 제작 공정 중 마지막 공정인 테스트 공정에서 사용하는 테스트 챔버에 대한 연구를 진행하였다. 테스트 챔버는 목표조건(온도, 유속, 압력)을 일정하게 유지하는 것이 중요하다. 특히, 내부 유속 분포의 균일도가 중요하다. 내부 유속이 균일하지 않으면 테스트 중인 각 반도체 소자의 테스트 결과 신뢰도가 저하된다. 따라서, 유속 분포의 균일성을 향상시키는 과제가 본 연구의 핵심이다. 본 연구에서는 내부 유속 균일성 향상을 위하여 다공판을 설치하였고, 홀의 직경을 변경하여 케이스에 따른 내부 유동성 연구를 진행하였다. 연구는 전산유체역학인 수치해석(CFD)를 이용하였고 수치해석의 신뢰성을 높이기 위하여 동일한 조건으로 실험을 진행하였다. 최종적으로 수치해석과 실험 데이터를 비교하여 최적의 다공판 형상을 찾아내고 이를 바탕으로 해석방법과 실험방법을 비교 검증 하였다. 연구를 진행하기 위하여 다공판 홀을 다음과 같이 가공하였다. Case 1은 다공판이 없는 모델, Case 2는 다공판의 홀의 직경이 3mm인 모델, Case 3은 홀의 직경이 5mm인 모델이다. 마지막으로 Case 4는 홀의 직경이 3mm와 5mm 인 혼합 형태의 모델이다. 해석과 실험 조건으로는 입구 부분에 송풍기의 정격 토출 유속인 15m/s를 설정하였다. 출구 부분은 대기압 조건으로 설정하였다. (Gage Pressure: 0 Pa). 결과를 확인하였을 때, 각 홀에 따른 표준편차를 계산하여 확인하였다 Case 4, Case 3, Case 2, Case 1 순으로 표준편차가 적은 것을 연구를 통하여 알 수 있었고, 수치해석과 실험 결과를 비교하였을 때 경향이 유사함을 확인할 수 있었다. 위 결과들을 토대로 테스트 챔버의 다공판 형상에 따른 내부 유동 분포를 확인 할 수 있었다. 이를 통하여 기존보다 테스트 신뢰성을 확보하는 테스트 챔버를 생산 할 수 있을 것으로 사료 된다.