KR101207367B1 - 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸 - Google Patents

국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 클린 룸에 관한 것으로 특히, 클린 영역에 설치되어진 각각의 반도체 공정이 진행되는 설비에 대해 반도체 자작 공정별 설비에 대해 각각 국부 밀폐 구역으로 할당함과 동시에 해당 국부 밀폐 구역에 대해 패널과 덮개 등을 다수개 이용하여 다른 영역과 밀폐 구분하고; 상기 국부 밀폐 구역의 하부에 흄(유해가스) 제거장치(케미칼 필터, 웹 스크라바, 용해탱크)를 설치하고, 상기 덮개 중 일부에는 해당 국부 밀폐 구역내에 존재하는 반도체 공정설비에서 발생되는 흄을 흡기하여 덕트나 파이프를 통해 상기 흄 제거장치와 연결해 흄을 희석한 후 룸 내부로 다시 배출함으로써 해당 반도체 제조 공정의 설비에서 발생되는 유해가스가 다른 공정이 진행되는 영역으로 확산되는 것을 방지하고 국부 밀폐구역내에서 발생되는 유해가스를 최대한 빠른 시간에 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸을 제공하여 장비를 개별로 감싸 시공하는 방식이므로 흄의 확산을 방지하고 수시로 배기되어 희석시킬 수 있으며, 배기부분에 개별라인을 형성하고 각각의 조절댐퍼를 설치하여 국부적으로 개별구간에 배기량을 조절할 수 있으며, 유해물질(흄) 발생지역을 선택하고 그에 맞는 시스템을 적용함으로 국부적으로 제거가 빠르고 발생지역의 중점관리로 확산을 방지할 수 있게 된다.

Description

국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸{Semiconductor cleanroom with local sealing area}
본 발명은 반도체 클린 룸에 관한 것으로 특히, 각각의 반도체 공정이 진행되는 설비를 개별적으로 국부 밀폐구역으로 할당함으로써 해당 반도체 제조 공정의 설비에서 발생되는 유해가스가 다른 공정이 진행되는 영역으로 확산되는 것을 방지하고 국부 밀폐구역내에서 발생되는 유해가스를 최대한 빠른 시간에 제거할 수 있도록 하는 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하기 위해서는 사진 공정, 식각 공정, 증착 공정, 확산 공정, 이온 주입 공정 등과 같은 수 많은 단위 공정들을 거치게 된다. 이와 같은 단위 공정들을 수행하기 위해서 반도체 기판들을 한 용기에 수납하고 해당 공정이 수행되는 단위 가공 장치로 운반한다.
과거 8인치 웨이퍼와 같이 작은 반도체 기판의 구경이 작은 경우, 개방형 용기를 이용하여 운반하였다. 하지만, 최근에는 웨이퍼가 12인치로 대구경화되고 고집적화되면서 반도체 기판의 단가가 증가하여 과거에는 무시되었던 오염원의 차단이 무엇보다 중요하게 되었다. 따라서 밀폐형 용기가 개발되었고, 상기 밀폐형 용기의 대표적인 예로서 포우프(front opening unified pod: FOUP)가 많이 이용되고 있다. 반도체 기판들은 포우프에 수납되어 반도체 기판 가공 장치에 로딩된다.
반도체 기판 가공 장치에 상기 포우프를 로딩하거나, 반도체 기판 가공 장치로부터 포우프를 언로딩 하기 위해서는, 반도체 기판 가공 장치가 개방되어야 한다. 이 경우, 반도체 기판 가공 장치 내부의 오염 물질 또는 가스가 클린룸으로 누출된다.
클린룸은 공기 속의 부유 물질이 규정된 수준으로 관리되고 필요에 따라서 온도, 습도, 압력 등의 환경 조건도 일정하게 유지되는 폐쇄 공간을 의미한다. 클린룸에 출입하기 위해서는 방진복을 입고 에어 샤워실을 거쳐야 한다. 이렇듯 클린룸은 반도체 기판의 오염이나 가공 장치의 손상을 억제하기 위하여 오염 물질의 유입을 철저하게 차단하고 있다. 하지만 전술한 바와 같이, 가공 장치로부터 오염 물질이 누출될 경우, 외부 오염 물질이 클린룸 내부로 유입되는 것을 차단하려는 노력이 수포로 돌아 갈 수 있다.
오염 물질은 그 종류에 따라서 반도체 기판 가공 공정 및 가공 장치에 치명적일 수 있다. 예를 들어, 디피에스-폴리(DPSPoly)공정과 같은 건식 식각 공정에는 브롬화수소(HBr), 염소(Cl2) 등과 같은 유독한 가스가 사용된다. 상기 브롬(Br)은 파우더를 발생시키는 주 성분으로 알려져 있다. 상기와 같은 유독한 가스가 클린룸 내부에 확산될 경우, 반도체 기판 및 가공 장치가 오염될 뿐만 아니라, 심지어 부식 현상이 유발되어 치명적인 손실이 발생될 수 있다.
현재 클린룸 내부에 확산된 오염 물질은 공기 순환 시스템에 의하여 제거하고 있다. 현재까지 시공, 운영되고 있는 클린 룸의 구조는 국가별, 회사별 또는 생산제품별로 각각 그 특징을 달리하고 있으나 대체적으로는 첨부한 도 1에 도시되어진 바와 같다.
첨부한 도 1은 종래의 반도체 클린 룸을 도시한 단면도인데, 클린 룸은, 크게, 진공 펌프, 스크러버(scrubber) 및 전원공급원등이 놓여있는 펌프 스태이지 및 펌프스태이지의 상부에 배치되어 있는 덕트들이 설치되어 있는 플리넘(100), 반도체소자 제조공정이 진행되는 클린 영역(200), 클린 룸 내의 공기를 순환시키기 위한 에어 덕트(300), 및 덕트 및 파이프 설치를 위한 중앙 덕트 샤프트(400)로 구성된다.
덕트는 배기 덕트(exhaust duct)와 급기 덕트(supply duct) 및 주 덕트(main duct)와 부 덕트(sub duct)로 그 종류를 나눌 수 있다.
첨부한 도 2의 좌측에 설치되어 있는 덕트는 급기 덕트이고, 우측에 설치되어 있는 덕트는 배기 덕트이다. 부 덕트는 주 덕트의 지류(枝流)에 해당하고, 주 덕트에 대해 평행하게 설치된다(첨부한 도 2 참조). 플리넘 내의 기류는 상기 부 덕트 및 주 덕트의 배치방향에 대해 평행하게 흐른다.
필터는 클린 영역(200)의 상부에 설치되어, 에어 덕트를 통해 클린 영역으로 주입되는 공기의 오염을 걸러낸다. 팬은 플리넘 내의 공기를 에어 덕트로 보내는 역할을 한다. 클린 룸의 외부에는 배기처리설비가 설치된다.
덕트 샤프트(400)는 클린 영역(200)의 중앙복도를 따라 설치되고, 첨부한 도 3를 참조했을 때, 사람이 통행할 수 있을 정도의 공간에 의해 여러개로 분리되어 있다. 덕트 샤프트는 클린 영역의 천정을 지지하는 모양으로 형성된다. 에어 덕트를 통해 클린 영역(200)으로 주입된 공기는 필터를 통해 오염물이 걸러진 후 반도체소자 제조공정이 진행되는 필드(사선으로 표시)로 공급된다. 필드의 공기는 플리넘으로 배출된 후 팬을 이용하여 다시 에어 덕트로 주입된다. 플리넘에 설치되어 있는 장치들은 반도체소자 제조공정에 이용되는 장치들이다.
상기 클린 룸은 팬 필터 유니트형(Fan Filter Unit Type) 또는 IFU형이다.
첨부한 도 2는 종래의 반도체 클린 룸의 플리넘의 일부를 도시한 평면도로서, 주 덕트(10)는 횡방향으로 배치되어 있고, 부 덕트(20)는 종방향으로 배치되어 있다. 펌프 스태이지(30)는 부 덕트(20)들 사이에 배치되어 있다. 파이프(40)는 펌프 스태이지(30)의 가장자리를 따라 설치되어 있다. 펌프 스태이지(30) 상부에 반도체소자 제조에 필요한 설비들(50)이 배치되어 있으며, 플리넘 내의 기류 (로 표시)는 부 덕트의 설치방향과 평행하게 흐른다. 도면부호 60은 기둥들을 나타낸다.
첨부한 도 3은 종래의 반도체 클린 룸의 클린 영역을 도시한 평면도로서, 에어 덕트(70)와 덕트 샤프트(80) 및 클린 룸을 지지하기 위한 기둥(90)들이 클린 영역 전반에 걸쳐 배치되어 있다.
그 내부에 사선이 그어진 영역은 클린 영역에 설치되어 있는 장치들을 조정하기 위해 사람들이 배치되는 영역이고, 그 외의 영역은 반도체소자 제조를 위한 설비들이 설치되어 있는 영역이다.
그러나 상술한 클린룸만으로는 오염원을 차단하는 근본적인 방법이 되지 못하며, 클린룸의 청정도는 일정 수준이상 향상되지 못하고 있는 실정이다.
더욱이 클린룸으로 구성되어 있는 생산제조 라인의 경우 오랜 생산시간이 경과되면 공정과 공정간 또는 생산장비 등의 노후화로 인하여 오염원의 발생률이 높아지는 반면 환경 정화능력은 저하됨에 따라 유해물질이 클린룸 내부에 누적되어 각 공정상의 특성을 변화시켜 생산성에 영향을 주는 사례가 있다.
이에 따라 제품의 품질 향상을 위한 작업장의 환경 개선이 요구되며 특히, 유해가스(외적인 요소; 양압유지를 위한 오염된 OUT DOOR AIR, 마감재의 재질 등으로부터 발생하는 환경가스, 내적인 요소; 공정상 발생되는 유해물질)을 제거함으로써 생산성과 작업장의 환경을 최적의 상태로 유지 관하는 것이 중요한 과제로 되고 있다.
또한, 반도체 장치가 고집적 및 고성능화됨에 따라 반도체 기판은 단위 공정이 진행될수록 그 가치가 급격히 상승하고 있으며, 이를 제조하기 위한 가공 장치의 가격도 꾸준히 증가하고 있다. 하지만, 전술한 바와 같은 문제들로 인하여 반도체 기판 및 가공 장치의 피해는 줄어들지 않고 있는 실정이다.
상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 반도체 클린 룸에 관한 것으로 특히, 각각의 반도체 공정이 진행되는 설비를 개별적으로 국부 밀폐구역으로 할당함으로써 해당 반도체 제조 공정의 설비에서 발생되는 유해가스가 다른 공정이 진행되는 영역으로 확산되는 것을 방지하고 국부 밀폐구역내에서 발생되는 유해가스를 최대한 빠른 시간에 제거할 수 있도록 하는 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸의 특징은, 그 바닥에는 진공 펌프, 스크러버 및 전원공급원등이 놓여주는 펌프 스태이지가 설치되어 있고, 그 천장엔 주 덕트와 부 덕트와 같은 덕트들이 설치되어 있는 플리넘; 상기 플리넘 상층에 위치하고, 그 중앙복도를 따라 덕트 및 파이프 설치를 위한 덕트 샤프트가 배치되어 있는 반도체 소자 제조공정을 진행하는 클린 영역, 및 상기 클린 영역의 공기를 순환시키기 위해 상기 클린 영역 주변에 설치된 에어 덕트를 구비하는 반도체 클린 룸에 있어서: 상기 클린 영역에 설치되어진 각각의 반도체 공정이 진행되는 설비에 대해 반도체 자작 공정별 설비에 대해 각각 국부 밀폐 구역으로 할당함과 동시에 해당 국부 밀폐 구역에 대해 패널과 덮개 등을 다수개 이용하여 다른 영역과 밀폐 구분하고; 상기 국부 밀폐 구역의 하부에는 케미칼 필터와 웹 스크라바, 용행태크로 이루어진 제거장치를 설치하고, 상기 덮개 중 일부에는 해당 국부 밀폐 구역내에 존재하는 반도체 공정설비에서 발생되는 흄을 흡기하여 덕트나 파이프를 통해 상기 흄 제거장치와 연결해 흄을 희석한 후 룸 내부로 다시 배출함으로써 해당 반도체 제조 공정의 설비에서 발생되는 유해가스가 다른 공정이 진행되는 영역으로 확산되는 것을 방지하고 국부 밀폐구역내에서 발생되는 유해가스를 최대한 빠른 시간에 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 따른 특징으로 인해 기대되는 효과로는, 장비를 개별로 감싸 시공하는 방식이므로 흄의 확산을 방지하고 수시로 배기되어 희석시킬 수 있으며, 미니 인바이로먼트를 형성하여 장비의 확장된 개념에서 일체형으로 내부에 항시 음압이 형성되어 내부로 배기되는 방식으로 장비 점검시 공간확보를 할수 있다.
또한, 배기부분에 개별라인을 형성하고 각각의 조절댐퍼를 설치하여 국부적으로 개별구간에 배기량을 조절할 수 있으며, 유해물질(흄) 발생지역을 선택하고 그에 맞는 시스템을 적용함으로 국부적으로 제거가 빠르고 발생지역의 중점관리로 확산을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 반도체 클린 룸의 단면 예시도
도 2는 종래의 반도체 클린 룸의 플리넘의 평면 예시도
도 3은 종래의 반도체 클린 룸의 클린 영역의 평면 예시도
도 4는 본 발명에 따른 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸의 클린 영역의 평면 예시도
도 5는 도 4에 도시되어진 국부 밀폐구역의 일 예에 따른 평면 예시도
도 6은 도 5에 도시되어진 국부 밀폐구역의 전후좌우 측면 예시도
도 7은 본 발명에 따른 국부 밀폐구역을 형성하기 위한 구성간의 결합구조 예시도
발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸의 클린 영역의 평면 예시도이며, 도 5는 도 4에 도시되어진 국부 밀폐구역의 일 예에 따른 평면 예시도이고, 도 6은 도 5에 도시되어진 국부 밀폐구역의 전후좌우 측면 예시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 국부 밀폐구역을 형성하기 위한 구성간의 결합구조 예시도이다.
첨부한 도 4내지 도 6에 도시되어진 바와 같이, 본 발명에 따른 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸은 실제적으로 종래의 클린룸의 구성을 기본적인 구성으로 하고, 그 내부에 부가적으로 참조번호 500으로 지칭되는 소규모의 클린룸을 개별적으로 설치하는 개념이다.
즉, 주요 유해가스를 제거함에 있어서 설치비용, 개선 일정 양압을 유지를 고려하여 실내에 제거장치를 설치하여 처리하는 인크로징 시스템을 구현한 것으로, 본 발명에 따른 인크로징 시스템의 구성은 유해가스 발생장비 또는 지역을 미니 인바이로먼트(Mini Envirment; 국부밀폐구역)를 만들고 하부에 흄(유해가스) 제거장치(케미칼 필터, 스크라바, 용해탱크)(도시하지 않았음)를 설치하여 덕트나 파이프를 연결해 흄을 빨아 들여 희석하고 클린 룸 내부로 다시 배출하는 방식이다.
이에 기본적으로 클린 룸의 청정 동작을 지속되기 때문에 특정의 국부 밀폐구역에서 발생되는 흄(유해가스)은 1차적으로 인크로징 시스템에 의해 희석 정화되고, 이후 전체 클린 룸의 기본적인 청정 기능에 의해 정화되는 것이다.
이때 국부 밀폐구역을 형성하기 위한 지지대로써는 규격화된 프로파일(profile)을 사용하며, 격벽 및 덮개로는 PC 패널(panel)을 사용하는데, 그 결합구조는 도 7에 도시되어진 바와 같다.
따라서 장비를 개별로 감싸 시공하는 방식이므로 흄의 확산을 방지하고 수시로 배기되어 희석시킬 수 있으며, 미니 인바이로먼트를 형성하여 장비의 확장된 개념에서 일체형으로 내부에 항시 음압이 형성되어 내부로 배기되는 방식으로 장비 점검시 공간확보를 할수 있다.
또한, 배기부분에 개별라인을 형성하고 각각의 조절댐퍼를 설치하여 국부적으로 개별구간에 배기량을 조절할 수 있으며, 유해물질(흄) 발생지역을 선택하고 그에 맞는 시스템을 적용함으로 국부적으로 제거가 빠르고 발생지역의 중점관리로 확산을 방지할 수 있게 된다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (1)

  1. 그 바닥에는 진공 펌프, 스크러버 및 전원공급원등이 놓여주는 펌프 스태이지가 설치되어 있고, 그 천장엔 주 덕트와 부 덕트와 같은 덕트들이 설치되어 있는 플리넘; 상기 플리넘 상층에 위치하고, 그 중앙복도를 따라 덕트 및 파이프 설치를 위한 덕트 샤프트가 배치되어 있는 반도체 소자 제조공정을 진행하는 클린 영역, 및 상기 클린 영역의 공기를 순환시키기 위해 상기 클린 영역 주변에 설치된 에어 덕트를 구비하는 반도체 클린 룸에 있어서:
    상기 클린 영역에 설치되어진 각각의 반도체 공정이 진행되는 설비에 대해 반도체 자작 공정별 설비에 대해 각각 국부 밀폐 구역으로 할당함과 동시에 해당 국부 밀폐 구역에 대해 패널과 덮개 등을 다수개 이용하여 다른 영역과 밀폐 구분하고;
    상기 국부 밀폐 구역의 하부에는 케미칼 필터와 웹 스크라바, 용행태크로 이루어진 제거장치를 설치하고,
    상기 덮개 중 일부에는 해당 국부 밀폐 구역내에 존재하는 반도체 공정설비에서 발생되는 흄을 흡기하여 덕트나 파이프를 통해 상기 흄 제거장치와 연결해 흄을 희석한 후 룸 내부로 다시 배출함으로써 해당 반도체 제조 공정의 설비에서 발생되는 유해가스가 다른 공정이 진행되는 영역으로 확산되는 것을 방지하고 국부 밀폐구역내에서 발생되는 유해가스를 최대한 빠른 시간에 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 국부 밀폐구역을 갖는 반도체 클린 룸.
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