수평 기류에서 열영동이 평행 평판으로의 입자 침착에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

반도체 산업의 발전과 함께 입자 오염으로 인한 수율 저하가 심각한 문제로 대두되어지는 만큼, 입자 오염 예측의 중요성이 날로 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 입자 오염의 수준을 평가할 수 있는 입자 침착속도에 대해 연구하였다. 특히 수평 유동에 평행한 평판에 열영동이 고려된 입자 침착속도를 예측하는 새로운 방법을 개발하였다. 수평 유동에 평행한 평판에서 열영동이 고려된 입자 침착속도를 예측한 실험이나 이론이 없다. 따라서 수직 유동에서의 열영동을 고려한 입자 침착속도의 실험값과 SLPT(Statistical Lagrangian Particle Tracking) model과 비교를 통해 중력, 확산과 열영동의 영향을 검증하였다. 검증된 SLPT model을 사용하여 수평 유동에 평행한 평판에서 중력, 확산, 열영동의 효과가 고려된 입자 침착속도를 구하였다. 한편 열영동이 포함된 입자 침착속도를 빠르고 정확하게 구하기 위해 GDSM (Gaussian Diffusion Sphere Model)을 개선하였고, SLPT model을 사용하여 예측된 열영동이 포함된 입자 침착속도와 비교하여 개선된 GDSM의 정확성을 검증하였다. 이후 개선된 GDSM을 적용하여 수평 유동에서 열영동이 작용할 때 450 mm 웨이퍼 표면으로의 입자 침착속도를 구하였다. 그 결과 하향면에서 웨이퍼의 온도가 공기 온도보다 높을 때 0.03 um 이상의 크기 입자에 대한 침착 속도가 매우 낮음을 확인할 수 있었다.