KR100449975B1 - 반도체 장치용 크린룸 - Google Patents

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KR100449975B1 KR10-2001-0069182A KR20010069182A KR100449975B1 KR 100449975 B1 KR100449975 B1 KR 100449975B1 KR 20010069182 A KR20010069182 A KR 20010069182A KR 100449975 B1 KR100449975 B1 KR 100449975B1
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Abstract

크린룸(1)은 반도체 웨이퍼 등의 처리될 대상물을 처리하기 위한 장치가 설치되어 있는 장비 설치 영역(3)(3a-3h), 처리될 대상물이 상기 장치에 로딩되거나 또는 상기 장치에서 언로딩되는 처리 영역(4), 및 상기 장치가 작동되는 작동 영역(2)을 포함한다. 상기 장비 설치 영역(3), 처리 영역(4) 및 작동 영역(2)이 격벽(42,43)을 통해 서로 분리되어 상기 순서로 수평으로 배열되어 있다. 상기 장비 설치 영역(3), 처리 영역(4) 및 작동 영역(2)은 서로 독립적으로 공기 조절된다. 따라서, 상기 크린룸(1)은 대상물의 오염을 방지할 수 있고 크린룸 내의 화학 필터의 운전비용을 절감할 수 있다.

Description

반도체 장치용 크린룸{CLEAN ROOM FOR SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 크린룸에 관한 것으로 특히 반도체 장치 등이 제조되는 크린룸에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하기 위한 종래의 크린룸으로서, 도 3에 도시된 바와 같은 크린룸이 알려져 있다(일본국 공개 특허 공보 제 98-96332호). 크린룸(101)의 전체 영역이 격벽(101c)에 의해 서로 독립적인 공기 조절 시스템을 가진 제 1 영역(101a)과 제 2 영역(101b)으로 구분된다. 상기 제 1 영역(101a)에서 공기 조절되는 작업 구역(126a)에 제조 장치(114a), 이송 장치(127), 저장 장치(128) 등이 설치된다. 한편, 제 2 영역(101b)에서 공기 조절되는 작업 구역(126b)에 화학 연무(mist)를 생성하는 제조 장치(114b)가 설치된다. 제 1 영역(101a)에서, 공기의 먼지를 제거하고 습도를 제어하며 공기의 화학 반응 성분을 제거하는 화학적 무반응 공기 공급 장치(123)에서의 화학적 무반응 공기를 제공하는 외부 공기 조절기(111)로부터의 공기는 후술하는 순환 공기와 함께 천장 챔버(124a), 화학 필터를 가진 팬 필터 유닛(125) 및 비화학 필터(130a)를 통해 작업 구역(126a)으로 공급된다. 상기 비화학 필터(130a)는 HEPA(고효율 미립자 공기) 필터 및 ULPA(극히 낮은 통과율의 공기) 필터 등이다. 작업 구역(126a)으로 공급된 공기는 격자형 바닥(107a)(물기 빼는 보드 형상의 바닥)을 통해 사용 구역(129a)으로 아래로 이동된다. 그 후, 상기 공기는 온도 제어 장치(132a), 순환 팬(131a) 및 순환 덕트(109a)를 통해 사용 구역(129a)을 거쳐 천장 챔버(124a)로 복귀된다. 제 2 영역(101b)에서, 공기의 습도가 제어되는 외부 공기 조절기(111)에서의 공기는 후술하는 순환 공기와 함께 천장 챔버(124b)와 비화학 필터(130b)를 통해 작업 구역(126b)으로 공급된다. 작업 구역(126b)으로 공급된 공기는 격자형 바닥(107b)을 통해 사용 구역(129b)으로 아래로 이동된 후 화학 필터(110), 온도 제어 장치(132b), 순환 팬(131b) 및 순환 덕트(109b)를 통해 사용 구역(129b)을 거쳐 천장 챔버(124b)로 복귀된다. 그 결과, 제 1 영역(101a)과 제 2 영역(101b)으로 공급된 대부분의 공기는 각각 제 1 영역(101a)에서만 또는 제 2 영역(101b)에서만 순환한다. 작업 구역(126a,126b)으로 공급된 공기 중 일부는 크린룸(101)에서 덕트(도시 안됨)를 통해 제조 장치(114a,114b)에 설치된 국부적인 환기 장치에 의해 배출된다. 이러한 구성은 상기 영역들(101a,101b) 사이에 걸친 오염을 방지하기 위한 것이다.
그러나 상기 종래의 크린룸(101)에서는, 제조 장치(114a), 이송 장치(127), 저장 장치(128) 등이 공기가 순환하는 하나의 작업 구역(126a) 내에 함께 존재한다. 따라서, 작업 구역(126a) 내의 어느 곳에서 발생된 입자 등의 먼지가 이송 장치(127)에서 제조 장치(114a)로 이송되는 노출된 반도체 웨이퍼를 오염시킬 수 있다.
제 1 영역(101a)에서, 화학 필터(112)를 통과한 공기 및 비화학 필터(130a)를 통과한 공기가 작업 구역(126a) 내의 순환 과정 및 후속 과정에서 서로 혼합되어, 화학 필터(112)상에서의 부하가 증가한다. 이는 화학적 오염을 유발하는 화학 연무(나트륨, 칼륨, 알루미늄, 철, 코발트, 니켈, 구리, 암모니아 등의 원자 또는 이온)가 제조 장치 및 작업 구역(126a)에서의 작업자의 이동 및 대상물의 이송에 의해서도 발생되기 때문이다. 또한, 화학 필터(110) 상의 부하도 상기 화학 필터(110)에는 작업 구역(126b)의 전체 영역으로부터의 공기, 즉 제조 장치(114b)용 영역 뿐만 아니라 상기 장치 주변의 작업자 이동용 영역으로부터의 공기도 통과하기 때문에 제 2 영역(101b)에서 부하가 증가된다. 그 결과, 화학 필터(110,112)가 자주 교체되어야 한다, 즉 수개월 내지 수년의 간격으로 교체되어야 한다. 이로써 상기 화학 필터의 운전비용이 증가된다.
HEPA 및 ULPA 등의 비화학 필터(130a,130b)는 그 필터들의 유닛 비용이 화학 필터의 유닛 비용의 약 1/3 보다 높지 않고 비화학 필터의 교체 주기가 화학 필터 보다 길기 때문에 운전비용에서의 문제는 없다.
본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 등의 처리될 대상물의 오염을 방지하고 화학 필터의 운전비용을 감소시킬 수 있는 크린룸을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하도록, 본 발명에서는 :
처리될 대상물을 처리하기 위한 장치가 설치되어 있는 장비 설치 영역;
처리될 대상물이 상기 장치에 로딩되거나 또는 상기 장치에서 언로딩되는 처리 영역; 및
상기 장치가 작동되는 작동 영역을 포함하고,
상기 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역이 격벽을 통해 서로 분리되도록 상기 순서로 수평으로 배열되어 있으며,
상기 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역은 서로 독립적으로 공기 조절되는 크린룸을 제공한다.
상기 본 발명에 따르면, 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역이 서로 독립적으로 공기 조절된다. 따라서, 장비 설치 영역 또는 작동 영역에서 발생된 입자 등의 먼지가 처리 영역에서 노출되어 있는 처리될 대상물을 오염시키지 않는다. 따라서, 대상물의 오염이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 처리 영역은 화학 필터를 통과하는 공기를 이용하여 공기 조절되며,
상기 장비 설치 영역 및 작동 영역은 각각 비화학 필터를 통과하는 공기를 이용하여 공기 조절된다.
이 실시예에 따르면, 상기 영역들에서 통상적으로 요구되는 청정도는 처리 영역에서의 공기 조절이 화학 필터를 통과하는 공기를 이용하여 실행되고 장비 설치 영역 및 작동 영역에서의 공기 조절이 각각 비화학 필터를 통과하는 공기를 이용하여 실행되기 때문에 용이하게 달성될 수 있다. 또한, 화학 필터를 통과하는 공기는 장비 설치 영역과 작동 영역에서의 공기와 혼합되지 않고 처리 영역에서만 순환한다. 따라서, 화학 필터가 종래 기술에 비해 용이하게 오염되지 않는다. 따라서, 화학 필터의 운전비용이 종래의 크린룸의 화학 필터의 운전비용 보다 낮아질 수 있다.
본 명세서에서, "화학 필터"란 화학 반응을 이용하며, 처리될 대상물의 화학적 오염을 유발하는 화학 연무(나트륨, 칼륨, 알루미늄, 철, 코발트, 니켈, 구리, 암모니아 등의 원자 또는 이온)를 제거하는 필터를 말하며, "비화학적 필터"란 어떠한 화학적 반응도 이용하지 않고 물리적으로 입자를 트랩(trap)하여 제거하는 필터를 말하는 것이다. 비화학 필터는, 예컨대 HEPA(고효율 미립자 공기) 필터 및 ULPA(극히 낮은 통과율의 공기) 필터 등이 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 크린룸은 : 상기 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역 각각의 천장 아래에 제공된 천장 챔버;
상기 천장 챔버 아래에 제공되어 특수 필터를 통해 공기 조절되는 대상 영역;
격자형 바닥을 통해 상기 대상 영역 아래에 제공된 하부바닥 영역; 및
상기 하부바닥 영역에서 천장 챔버로 공기가 복귀되기 위해 통과하는 순환 덕트를 더 포함한다.
상기 실시예에 따르면, 공기는 천장 챔버에서 특정 필터를 통해 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역 각각의 대상 영역으로 공급된다. 대상 영역으로 공급된 공기는 격자형 바닥을 통해 하부바닥 영역으로 유동하여 하부바닥 영역에서 순환 덕트를 통해 천장 챔버로 복귀한다. 천장 챔버에서, 하부바닥 영역으로부터 복귀된 공기는 크린룸의 외부에서의 비교적 소량의 공기(요구되는 청정도에 따라 먼지 제거 및 화학적 제거 등의 적절하게 공기 조절된 것)와 혼합된다. 혼합된 공기는 다시 필터를 통해 대상 영역으로 공급된다. 따라서 상기 크린룸에서는, 상기 영역들의 공기 조절이 그 영역들에 제공된 필터들의 부하를 경감시키는 순환 시스템상에서 실행된다. 그 결과, 필터의 운전비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 각각 상기 장비 설치 영역과 처리 영역의 조합에 의해 형성되는 복수의 처리 구역들이 상기 작동 영역을 통해 수평으로 배열되며,
상기 복수의 처리 구역들에서의 공기 조절이 서로 독립적으로 실행된다.
이 실시예에 따르면, 각 처리 구역에서 청정도가 개별적으로 설정될 수 있으며 따라서 처리될 대상물의 처리를 위해 각 처리 구역에 설치된 장비의 타입에 따라 청정도가 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 처리 구역 및 작동 영역에 의해 형성된 내부 청정 영역은 격벽을 통해 외주 통과 영역에 의해 둘러싸여 있으며,
상기 외주 통과 영역은 내부 청정 영역과 독립적으로 공기 조절된다.
이 실시예에 따르면, 외주 통과 영역은 크린룸과 내부 청정 영역 사이의 완충 영역으로서 작용한다. 따라서, 내부 청정 영역에서의 공기 조절은 크린룸 외부 환경에 의해 영향 받지 않고 안정적으로 실행된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 장치의 작동을 보조하는 보조 기계가 설치되어 있는 보조 기계 영역은 편평한 바닥을 통해 내부 청정 영역 아래에 제공되며,
상기 보조 기계 영역은 내부 청정 영역과 독립적으로 공기 조절된다.
살시 실시예에 따르면, 편평한 바닥을 통해 내부 청정 영역 하부에 보조 기계가 설치된다. 상기 장치의 작동은 파이프를 통해 장치에 수직으로 연결된 보조 기계에 의해 보조된다. 이러한 구성에 의해 장비 설치 영역의 면적과 체적이 보조 기계가 장치와 함께 설치된 장비 설치 영역의 경우 보다 작게 될 수 있다. 또한, 상기 구성은 상기 파이프의 길이를 보조 기계가 크린룸 외부에 설치된 종래의 경우에 비해 실질적으로 작게 할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 크린룸에서는, 보조 기계 영역이 내부 청정 영역과 독립적으로 공기 조절됨으로써, 내부 청정 영역에 요구되는 청정도가 손상되지 않고 용이하게 얻어질 수 있다.
본 명세서에서, "보조 기계"란 처리될 대상물과 직접 접하지는 않지만 장치의 작동을 보조하는 기계를 말한다. "보조 기계"의 예들로는 진공을 필요로 하는 장치로부터 파이프를 통해 공기를 빼내는 펌프 유닛; 장치의 양방향 파이프를 통해 냉각수를 순환시킴에 의해 장치를 냉각시키는 열교환기; 및 장치가 인간 몸에 해로운 물질을 배출할 때 파이프를 통해 장치로부터 그 해로운 물질을 취합하여, 그 물질을 무해한 물질로 변화시키어, 크린룸으로부터 해로운 물질을 배출하는 해로운 물질 제거 장치 등이 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 공기가 순환하는 공통 보조 기계 영역 내에 복수의 보조 기계가 설치된다.
상기 실시예에 따르면, 보조 기계 영역에서의 공기 조절은 각 보조 기계에 대해 독립적인 보조 기계 영역이 제공된 경우 보다 용이하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 공통 보조 기계 영역은 상기 보조 기계 영역과 외주 통과 영역을 공통으로 공기 조절하도록 상기 외주 통과 영역과 소통되어 있다.
상기 실시예에 따르면, 상기 영역들에서의 공기 조절은 상기 영역들이 서로 독립적으로 공기 조절되는 경우 보다 용이하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서, 고청정도를 요구하는 영역의 공기 압력이 내부 청정 영역의 낮은 정도의 청정도를 요구하는 영역의 공기 압력 보다 높게 설정된다.
상기 실시예에 따르면, 낮은 정도의 청정도를 요구하는 영역으로부터 고청정도를 요구하는 영역으로 먼지가 유동됨이 방지된다. 그 결과, 고청정도를 요구하는 영역에서의 청정도가 만족스럽게 유지된다.
본 발명의 일 실시예에서, 처리될 대상물은 처리 구역들 중 하나에서 작동 영역만을 통해 처리 구역들 중 다른 하나로 이송된다.
상기 실시예에 따르면, 처리될 대상물이 작동 영역을 통해서만 처리 구역 중 하나에서 다른 처리 구역으로 이송되므로, 대상물이 장비 설치 영역을 통과하지 않는다. 따라서, 상기 대상물이 장비 설치 영역의 장치가 발생하는 화학적 먼지로 오염됨을 방지한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 격자형 바닥의 작업자는 상기 외주 통과 영역과 작동 영역 사이 및 상기 외주 통과 영역과 장비 설치 영역 사이로만 왕래가허용된다.
상기 실시예에 따르면, 작업자는 작동 영역과 장비 설치 영역 사이로 직접 왕래할 수 없고 처리 영역으로의 진입만이 허용된다. 따라서, 작업자의 왕래에 의
한 공기 조절시의 난류 발생이 최소화된다.
본 발명은 예시적으로 주어진 것으로서 본 발명을 제한하는 것이 아닌 첨부 도면들을 참조하여 설명되는 상세한 설명을 통해 더욱 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크린룸의 부분 수직 단면도,
도 2는 상기 크린룸의 평면 레이아웃을 나타낸 도면, 및
도 3은 종래의 크린룸의 수직 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 크린룸의 일 실시예를 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 도 2의 X-X' 선의 반도체 장치 제조용 크린룸(1)의 수직 단면도이다. 도 2는 크린룸(1)의 평면 레이아웃을 나타낸다.
도 2에서, 참조 부호(3a)는 이온 주입 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3b)는 포토리소그라피 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3c)는 드라이 에칭 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3d)는 CMP 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3e)는 산화 및 확산 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3f)는 습식 청정 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3g)는 CVD 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 참조 부호(3h)는 금속 막 형성 장치가 설치되는 장비 설치 영역을 나타낸다. 이하, 상기 장비 설치 영역을 필요에 따라 참조부호(3)로 나타낸다. 상기 장치는 처리될 대상물로서의 반도체 웨이퍼들(이하, 간단하게 "웨이퍼"라 함)에 각각 소정 처리를 실행하는 장비로서 설치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나 또는 두 개의 처리 영역(4)이 각각의 장비 설치 영역(3)에 인접해 있다. 장비 설치 영역(3)과 하나 또는 두 개의 처리 영역(4)의 조합에 의해 처리 구역을 형성한다. 복수의 처리 구역들이 이 실시예의 작동 영역(2)을 통해 4개의 행 및 2개의 열로 수직 및 수평으로 배열된다. 처리 영역(4)에서는 그 영역에 인접한 장비 설치 영역(3)에 설치된 장비로 또는 장비로부터 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하게 된다. 상기 장비 설치 영역(3)과 인접한 처리 영역(4)은 통상 편평한 판으로 형성되는 격벽(42)에 의해 분리된다. 상기 처리 구역 및 작동 영역(2)은 통상 편평한 판으로 형성되는 격벽(43,44)에 의해 분리된다. 외주 통과 영역(5)이 장방형 영역(1i)을 둘러싸고 있으며 상기 영역 내에 처리 구역이 4개의 행 및 2개의 열로 배열된다(상기 장방형 영역은 이하 "내부 청정 영역"이라 함). 상기 외주 통과 영역(5)과 내부 청정 영역(1i)은 격벽(41)에 의해 분리된다. 상기 외주 통과 영역(5)의 외측 상에 경계부로서 외주 벽(40)이 제공된다. 상기 외주 벽(40)이 크린룸(1)의 외부를 형성한다.
내부 청정 영역(1i)에 배열된 처리 구역들은 서로 독립적으로 공기 조절되며, 작동 영역(2)은 처리 구역에서의 공기 조절과 독립적으로 공기 조절된다. 따라서, 각 처리 구역의 청정도는 처리될 대상물을 처리하기 위한 목적으로 처리 구역 내에 설치된 장비의 타입에 따라 개별적으로 설정될 수 있다. 한편, 외주 통과 영역(5)은 내부 청정 영역(1i)의 공기 조절과 독립적으로 공기 조절된다. 따라서, 외주 통과 영역(5)은 크린룸(1)의 외부와 내부 청정 영역(1i) 사이의 완충 영역으로서 작용한다. 따라서, 내부 청정 영역(1i)은 크린룸(1) 외부의 환경 변화에 의해 영향 받지 않고 안정적으로 공기 조절된다.
외주 벽(40) 상에는 도어(22)가 제공되어 그 도어를 통해 작업자(장치 조작자 및 정비원)가 크린룸(1)의 외부와 외주 통과 영역(5) 사이로 왕래한다. 격벽(41)에도 도어(20)가 제공되어 그 도어를 통해 작업자(주로, 장치 조작자)가 외주 통과 영역(5)과 작동 영역(2) 사이로 왕래하며, 도어(21)를 통해 작업자(주로, 정비원)가 외주 통과 영역(5)과 장비 설치 영역(3) 사이로 왕래한다. 상기한 도어들 이외에는 다른 도어가 제공되지 않는다. 그 결과, 작업자들은 외주 통과 영역(5)과 작동 영역(2) 사이 및 내부 청정 영역(1i)내의 장비 설치 영역(3)과 외주 통과 영역(5) 사이로만 왕래할 수 있다. 즉, 작업자들은 처리 영역(4)으로의 출입이 허용되지 않으며 작동 영역(2)과 장비 설치 영역(3) 사이로 직접 왕래할 수 없게 된다. 따라서, 작업자들의 왕래에 의해 야기되는 공기 조절 시의 난류가 최소화된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 크린룸(1)은 격자형 바닥(7)(부분들(7a,7b,7c,7p)을 포함함), 상기 바닥(7) 아래에 제공된 편평한 바닥(8), 및 상기 바닥(8) 아래에 제공된 편평한 바닥(6)을 가진다. 격자형 바닥(7)상에서 작업자들이 왕래한다.
상기 격벽(41,42,43)은 천장(50)에서 바닥(8)으로 연장된다. 천장(50)과 바닥(8) 사이의, 격벽(41,42)에 의해 형성된 공간은 장비 설치 영역(3)용이고, 격벽(42,43)에 의해 형성된 공간은 처리 영역(4)용이며, 격벽(42,43)(도 2의격벽(44,44))에 의해 형성된 공간은 작동 영역(2)용이다. 처리 영역(4)에서, 웨이퍼는 후술되는 바와 같이 공기유동에 직접 노출된다. 따라서, 처리 영역(4)의 청정도는 다른 영역(2,3) 보다 높게 되어야 한다. 따라서, 처리 영역(4)의 용량은 공기 조절 효율을 고려하여 가능한 한 작게 설정된다.
장비 설치 영역(3)과 작동 영역(2)의 천장(50) 근방에, 천장 패널(45a,45c)이 제공되어 HEPA 필터(18a,18c)가 각각 설치된다. 천장 챔버(24a,24c)는 천장(50)과 천장 패널(45a,45c) 사이에 각각 형성된다. 각 처리 영역(4)의 천장(50) 근방에는, 격벽들(42,43) 사이에 화학 필터(10) 및 ULPA 필터(19)가 적층된 상태로 설치되어, 상기 천장(50)과 화학 필터(10) 사이에 천장 챔버(24b)가 형성된다. 내부 청정 영역(1i)내에서 처리 영역(4)에만 화학 필터(10)가 제공되므로, 화학 필터를 제공하는 초기 비용이 종래의 크린룸에 사용되는 화학 필터들에 비해 감소될 수 있다.
공기 조절될 대상 영역(25a,25b,25c)은 각각의 장비 설치 영역(3)의 천장 패널(45a)에서 격자형 바닥(7a)으로 연장하는 영역, 각 처리실(4)의 ULPA 필터(19)에서 격자형 바닥(7b)으로 연장하는 영역, 및 작동 영역(2)의 천장 패널(45c)에서 격자형 바닥(7c)으로 연장하는 영역이다. 상기 장치(14)는 장비 설치 영역(3)의 대상 영역(25a)에 설치된다. 처리 영역(4)의 대상 영역(25b)에 웨이퍼 이송 로봇(13)이 설치된다. 작동 영역(2)의 대상 영역(25c)에 SMIF(표준 기계 인터페이스) 박스(12)가 제공된다.
작동 영역(2)에서, 웨이퍼 캐리어가 수용되어 있는 SMIF 박스(12)가 작업자에 의해 장치(14)의 포트로 이송된다. 그 후, 웨이퍼는 이송 로봇(13)에 의해 처리 영역(4)으로 이동되어, 웨이퍼 캐리어로부터 장치(14)로 공기유동에 직접 노출되는 상태로 로딩된다. 장치(14)에서 처리된 후, 웨이퍼는 장치(14)로부터 언로딩되어 다시 처리 영역(4)의 이송 로봇(13)에 의해 SMIF 박스(12)로 이동되어, 작동 영역(2)으로 복귀된다. 상기 장비 설치 영역(3)에 설치된 장치(14)가 진공 챔버를 갖는 타입인 경우, 웨이퍼의 이동에 의해 작동 영역(2)의 공기 조절과 처리 영역(4)의 공기 조절 사이에 간섭이 일어나지 않는다. 상기 장비 설치 영역(3)에 설치된 장치(14)가 진공 챔버를 갖지 않는 타입(예컨대, 대기압 타입)인 경우, 웨이퍼의 이동에 의해 작동 영역(2)의 공기 조절과 처리 영역(4)의 공기 조절 사이에 일시적으로 간섭이 발생된다. 그러나, 간섭량은 작다. 이러한 처리들 사이에서의 웨이퍼의 이송은 SMIF 시스템에 의해, 즉 장치 조작자에 의해 웨이퍼 캐리어를 수용하고 있는 SMIF 박스(12)를 이동시킴으로써 행해진다. 즉, 웨이퍼는 조작자가 장비 설치 영역(3)을 통해 웨이퍼를 이송할 필요 없이 작동 영역을 통해서만 일 처리 구역에서 다른 처리 구역으로 이송된다. 따라서, 상기 웨이퍼는 장비 설치 영역(3)에 설치된 장치에 의해 발생되는 화학 먼지로부터 오염됨이 방지된다. 또한, 상기 웨이퍼는 SMIF 박스(12) 내부에 수용되기 때문에 작동 영역(2)에서 공기유동에 노출됨이 방지된다. 따라서, 웨이퍼의 오염이 방지된다.
각각의 장비 설치 영역(3)에는, 격자형 바닥(7a)과 바닥(8) 사이의 하부바닥 영역(29a) 및 도 1에 도시된 좌측상의 단부 벽 근방에 순환 팬(31)이 설치된다. 상기 순환 팬(31)에는 그의 정면 측에 온도 제어기(32)가 제공된다. 순환 팬(31)의후방 측에는 하부 바닥 영역(29a)을 천장 챔버(24a)로 연결하도록 수직으로 연장하는 순환 덕트(9)가 제공된다. 각각의 처리 영역(4)에도, 격자형 바닥(7b)과 바닥(8) 사이의 상부바닥 영역(29b) 및 도 1에 도시되지 않았지만 그의 측면 근처에 있는 단부 벽 근방에 순환 팬이 설치된다. 상기 순환 팬에는 순환 팬(31)과 마찬가지로 그의 정면 측에 온도 제어기가 제공된다. 순환 팬의 후방 측에는 상부 바닥 영역(29b)을 천장 챔버(24b)로 연결하도록 수직으로 연장하는 순환 덕트(도시 안됨)가 제공된다. 상기한 바와 동일한 방식으로, 작동 영역(2)에도, 격자형 바닥(7c)과 바닥(8) 사이의 하부바닥 영역(29c) 및 도 1에 도시되지 않았지만 그의 측면 근처에 있는 단부 벽 근방에, 그의 정면 측에 온도 제어기가 제공된 순환 팬이 설치된다. 순환 팬의 후방 측에는 하부 바닥 영역(29c)을 천장 챔버(24c)로 연결하도록 수직으로 연장하는 순환 덕트(도시 안됨)가 제공된다.
크린룸(1)의 외부에는 먼지가 제거되고 습도가 제어된 공기를 공급하기 위한 외부 공기 조절기(11)가 제공된다. 외부 공기 조절기(11)에 의해 공급된 공기는 장비 설치 영역(3)의 천장 챔버(24a), 처리 영역(4)의 천장 챔버(24b), 및 작동 영역(2)의 천장 챔버(24c)에 기본적으로 화학 필터를 통과하지 않고 공급된다. 그러나, 외부 공기 조절기(11)에 의해 배출된 공기는 유기 물질을 제거할 수 있는 화학 필터(20a,20b)를 통해 산화 및 확산 장치가 설치되어 있는 장비 설치 영역(3e)의 천장 챔버(24a) 및 인접한 처리 영역(4)내의 천장 챔버(24b)에 각각 공급된다. 그 이유는 산화 및 확산 처리가 화학 연무로서의 유기 물질에 의해 부정적으로 영향받기 쉽기 때문이다. 한편, 포토리소그라피 과정은 화학 연무로서의 암모니아에의해 부정적으로 영향 받기 쉽다. 따라서, 상기 외부 공기 조절기(11)에 의해 배출되는 공기는 암모니아를 제거할 수 있는 화학 필터(도시 안됨)를 통해 포토리소그라피 장치가 설치되어 있는 장비 설치 영역(3a)의 천장 챔버 및 인접한 처리 영역(4)의 천장 챔버에 공급된다.
상기 외부 공기 조절기(11)로부터 후술하는 순환 공기와 함께, 각각의 장비 설치 영역(3)의 천장 챔버(24a)로 공급된 공기는 HEPA 필터(18a)를 통해 정화된다. 정화된 공기는 계속해서 대상 영역(25a)으로 공급되어 격자형 바닥(7a)을 통해 하부바닥 영역(29a)으로 유동된다. 하부바닥 영역(29a)으로 유동된 공기는 순환 팬(31)의 회전에 의해 수평 방향(도 1에서 화살표(16)로 나타냄)으로 이동된다. 그후, 이 공기는 온도 제어기(32)에 의해 온도 제어되어, 순환 팬(31)을 통해 천장 챔버(24a)로 복귀되도록 순환 덕트(9)로 배기된다. 천장 챔버(24a)에서, 순환 덕트(9)를 통해 하부바닥 영역(29a)에서 복귀된 공기, 즉 순환 공기는 외부 공기 조절기(11)에서 공급된 비교적 소량의 공기와 혼합된다. 혼합된 공기는 HEPA 필터(18a)를 통해 대상 영역(25a)으로 공급된다. 대상 영역(25a)으로 공급된 대부분의 공기는 순환 공기를 형성한다. 그러나, 공급된 공기 중 일부는 장치(14)에 설치된 국부적인 환기 수단 및 유사한 수단(가스 박스로부터의 배기구, 또는 열(heat) 배기구 등의 형태)에 의해 덕트(도시 안됨)를 통해 크린룸(1)에서 배출된다.
외부 공기 조절기(11)에서 각각의 처리 영역(4)의 천장 챔버(24b)로 공급된 공기는 후술하는 순환 공기와 함께 화학 필터(10) 및 ULPA 필터(19)를 통해 정화된다. 이어서, 그 공기는 대상 영역(25b)으로 공급되어 격자형 바닥(7b)을 통해 하부바닥 영역(29b)으로 유동한다. 하부바닥 영역(29b)으로 유동된 공기는 순환 팬의 회전에 의해 수평 방향(도 1에서 참조 부호(17b)로 나타낸 바와 같이 근처의 측면으로 향한 방향)으로 이동된다. 그 후, 이 공기는 온도 제어기에 의해 온도 제어되어, 하부바닥 영역(29b)을 순환 덕트로 연결하는 순환 팬을 통해 순환 덕트로 배기되어 천장 챔버(24b)로 복귀된다. 천장 챔버(24b)에서, 순환 덕트를 통해 하부바닥 영역(29b)에서 복귀된 공기, 즉 순환 공기는 외부 공기 조절기(11)에서의 비교적 소량의 공기와 혼합된다. 혼합된 공기는 화학 필터(10) 및 ULPA 필터(19)를 통해 대상 영역(25b)으로 공급된다.
같은 방식으로, 외부 공기 조절기(11)에서 작동 영역(2)의 천장 챔버(24c)로 공급된 공기는 후술하는 순환 공기와 함께 HEPA 필터(18c)를 통해 정화된다. 이어서, 그 공기는 대상 영역(25c)으로 공급되어 격자형 바닥(7c)을 통해 하부바닥 영역(29c)으로 유동한다. 하부바닥 영역(29c)으로 유동된 공기는 순환 팬의 회전에 의해 수평 방향(도 1에서 참조 부호(17c)로 나타낸 바와 같이 근처의 측면으로 향한 방향)으로 이동된다. 그 후, 이 공기는 온도 제어기에 의해 온도 제어되어, 하부바닥 영역(29c)을 순환 덕트로 연결하는 순환 팬을 통해 순환 덕트로 배기되어 천장 챔버(24c)로 복귀된다. 천장 챔버(24c)에서, 순환 덕트를 통해 하부바닥 영역(29c)에서 복귀된 공기, 즉 순환 공기는 외부 공기 조절기(11)에서의 비교적 소량의 공기와 혼합된다. 혼합된 공기는 HEPA 필터(18c)를 통해 대상 영역(25c)으로 공급된다.
크린룸(1)의 영역들(2,3,4)의 공기 조절은 상기 영역들(2,3,4)에 제공된 필터들(18a,10,19)상에서의 부하를 감소시키는 순환 시스템에서 실행된다. 그 결과, 상기 필터들(18a,10,19)의 운전 비용이 감소된다. 또한, 상기 영역들(2,3,4)에서의 공기 조절은 서로 독립적으로 실행된다. 따라서, 처리 영역(4)에 노출된 웨이퍼는, 예컨대 장비 설치 영역(3) 또는 작동 영역(2)에서 발생된 입자 등의 먼지에 의해 오염되지 않는다. 통상적으로 요구되는 청정도에 따르면, 처리 영역(4)에서의 공기를 순환시킴에 의한 공기 조절은 화학 필터(10)를 사용하여 실행되고, 장비 설치 영역(3) 및 작동 영역(2)에서의 공기를 순환시킴에 의한 공기 조절은 각각 비화학 필터(18a,18c) 만을 통과하는 공기를 이용하여 실행된다. 즉, 화학 필터(10)를 통과하는 순환 공기는 처리 영역(4)에서만 순환하며, 장비 설치 영역(3) 및 작동 영역(2)의 순환 공기와 혼합되지 않는다. 따라서, 화학 필터(10) 상의 부하가 종래 기술에 비해 작게 된다. 따라서, 화학 필터(10)의 운전비용도 종래의 크린룸에 사용되는 화학 필터에서의 운전비용 보다 절감될 수 있다.
복수의 처리 구역들에 공통으로 내부 청정 영역(1i)의 편평한 바닥(8) 아래에 보조 기계 영역(30)이 제공된다. 상기 보조 기계 영역(30)에는 처리 구역에서 장치(14)의 작동을 보조하는 보조 기계(15)가 제공된다. 보조 기계 영역(30)이 이러한 방식대로 복수의 처리 구역에 대해 공통인 이유는 상기 보조 기계 영역(30)의 공기 조절이 각각의 보조 기계(15)에 대해 독립적인 보조 기계 영역이 제공되는 경우 보다 더 용이하기 때문이다. 보조 기계(15)의 예로는 펌프 유닛, 열교환 유닛, 해로운 물질 제거 장치 등이 있다. 펌프 유닛은 장치(14)로부터 파이프를 통해 공기를 제거하여 장치(14) 내에 진공을 형성한다. 열교환 유닛은 양방향 파이프를 통해 장치(14) 내에 냉각수를 순환시킴에 의해 장치(14)를 냉각시킨다. 해로운 물질 제거 장치는 인간 몸에 해로운 물질을 배출하는 장치(14)로부터 파이프를 통해 그 해로운 물질을 취합한 후, 해로운 물질을 무해한 물질로 변화시켜, 크린룸(1)으로부터 상기 해로운 물질을 배출한다. 이 실시예에서, 장치(14)의 작동은 파이프(39)를 통해 장치(14)에 연결된 보조 기계(15)에 의해 지원된다. 이러한 구성에 의해 장비 설치 영역(3)의 면적과 체적을 보조 기계(15)가 장치(14)와 함께 설치되어 있는 장비 설치 영역의 면적과 체적 보다 작게 할 수 있다. 장치(14)와 보조 기계(15) 사이를 연결하는 파이프(39)는 수직 방향으로 제공된다. 상기 파이프(39)의 길이는 파이프가 수평 방향으로 제공되어 보조 기계(15)가 크린룸(1)의 외부에 설치되는 경우 보다 실질적으로 작게 될 수 있다.
상기 실시예에서, 보조 기계 영역(30)은 격자형 바닥(7p)과 덕트부(30p)를 통해 외주 통과 영역(5)과 소통한다. 따라서, 보조 기계 영역(30)과 외주 통과 영역(5)은 외부 공기 조절기(11)에서 공급되는 공기에 의해 공통으로 공기 조절된다. 이로써, 이들 영역에서의 공기 조절은 상기 영역들이 서로 독립적으로 공기 조절되는 경우 보다 용이하게 된다. 상기 보조 기계 영역(30)과 외주 통과 영역(5)은 각각 격벽(41) 및 편평한 바닥(8)에 의해 내부 청정 영역(1i)에서 분리된다. 따라서, 보조 기계 영역(30)과 외주 통과 영역(5)은 내부 청정 영역(1i)과 독립적으로 공기 조절된다. 따라서, 내부 청정 영역(1i)의 청정도가 보조 기계 영역(30) 및/또는 외주 통과 영역(5)에 의해 손상 받지 않기 때문에 내부 청정 영역(1i)에서 요구되는청정도가 용이하게 달성될 수 있다. 보조 기계 영역(30)으로 공급되는 공기는 보조 기계(15)에 설치된 국부적인 환기 수단에 의해 덕트(도시 안됨)를 통해 크린룸(1)의 외부로 배출된다.
상기한 영역들의 공기 압력에 대하여는, 웨이퍼가 공기 유동에 노출되어 있는 처리 영역(4)의 압력이 가장 높게 설정되어 있다. 압력은 처리 영역(4), 작동 영역(2), 장비 설치 영역(3), 외주 통과 영역(5) 및 보조 기계 영역(30)의 순서로 높게 설정되어 있다. 즉, 고도의 청정도가 요구되는 영역에서의 공기 압력이 청정도가 낮은 정도로 요구되는 영역에서의 공기 압력 보다 높게 설정되어 있다. 상기 영역들에서의 압력들간의 차는 0.2mmH2O이다. 이러한 구성에 의해, 청정도가 낮게 요구되는 영역으로부터 고청정도가 요구되는 영역으로 먼지가 유동되지 않는다. 따라서, 고청정도를 요구하는 영역은 만족스럽게 높은 청정도가 유지된다. 예컨대, 웨이퍼가 작동 영역(2)에서 처리 영역(4)으로 이동되거나 또는 웨이퍼가 반대로 처리 영역(4)에서 작동 영역(2)으로 복귀될 때 작동 영역(2)에서 처리 영역(4)으로 먼지가 유동됨이 방지된다. 외주 통과 영역(5)과 작동 영역(2) 사이의 도어(20)가 개방될 때, 외주 통과 영역(5)에서 작동 영역(2)으로 먼지가 유동됨이 방지된다. 외부 통과 영역(5)과 장비 설치 영역(3) 사이의 도어(21)가 개방될 때도, 유사하게 외주 통과 영역(5)에서 장비 설치 영역(3)으로 먼지가 유동됨이 방지된다.
상기 크린룸(1)을 실제로 반도체 장치 제조 공장에 적용하는 경우, 화학 필터의 초기 비용 또는 설치비용이 종래의 크린룸에 사용되는 화학 필터의 비용에 비해 절반으로 될 수 있다. 화학 필터의 운전비용도 종래의 크린룸의 경우에 사용되는 화학 필터의 운전비용에 비해 1/10로 절감될 수 있다.
화학 연무가 암모니아인 예에 사용되는 경우, 상기 효과는 다음과 같다. 화학 필터가 없는 종래의 크린룸에서의 암모니아의 농도는 5ng/L(나노그램 퍼 리터)이다. 이 암모니아 농도를 0.05ng/L 이하의 목표치로 감소시키기 위해, 화학 필터는 99% 이상의 제거 효율을 가지도록 요구된다. 현재로는 이러한 제거 효율을 가진 싱글 필터는 없으며, 따라서 각각 90%의 제거 효율을 가진 두개의 화학 필터가 99%의 제거 효율을 성취하기 위해 필요하게 된다. 한편, 이 실시예의 크린룸(1)의 경우, 암모니아가 발생되는 장비 설치 영역(3)이 암모니아가 거의 발생되지 않는 처리 영역(4)과 분리되어 있다. 처리 영역(4)에서의 암모니아의 농도는 화학 필터(10)가 설치되지 않은 상태에서 0.5ng/L이다. 따라서, 처리 영역(4)에서는, 암모니아의 농도가 90%의 제거 효율을 가진 하나의 화학 필터만을 설치함에 의해 0.05ng/L의 목표치로 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학 필터의 초기 비용이 종래의 크린룸에서 사용되는 화학 필터의 초기 비용에 비해 절반으로 될 수 있다. 종래의 크린룸에서 화학 필터가 없는 상태의 암모니아의 농도는 5ng/L인 반면에, 본 발명에서 화학 필터가 없는 상태에서의 암모니아의 농도는 0.5ng/L이다. 이 암모니아 농도비 10 : 1은 종래 기술과 본 발명 사이의 운전비용의 비와 일치한다.
이 실시예에서 웨이퍼는 SMIF 시스템에 의해 이송된다. 그러나, 웨이퍼의 이송은 SMIF 시스템으로 제한되지 않는다. 예컨대, 웨이퍼를 이송하도록 자동 이송 로봇이 적용될 수 있다.
상기한 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 크린룸은 처리될 대상물의 오염 방지 및 화학 필터의 운전비용의 감소를 이룩할 수 있다.
이상 본 발명이 설명되었지만, 본 발명은 여러 가지 방식으로 변경될 수 있을 것이다. 이러한 변경들은 본 발명의 정신과 범위를 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 이러한 모든 변화가 첨부된 특허청구의 범위 내에 포괄되는 것임은 당업자들이라면 명백하게 알 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 처리될 대상물을 처리하기 위한 장치가 설치되어 있는 장비 설치 영역;
    처리될 대상물이 상기 장치에 로딩되거나 또는 상기 장치에서 언로딩되는 처리 영역; 및
    상기 장치가 작동되는 작동 영역을 포함하고,
    상기 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역이 격벽을 통해 서로 분리되도록 상기 순서로 수평으로 배열되어 있으며,
    상기 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역은 서로 독립적으로 공기 조절되며,
    크린룸 중에서 상기 처리영역의 압력이 가장 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 크린룸.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 영역은 화학 필터를 통과하는 공기를 이용하여 공기 조절되며,
    상기 장비 설치 영역 및 작동 영역은 각각 비화학 필터를 통과하는 공기를 이용하여 공기 조절되는 크린룸.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 장비 설치 영역, 처리 영역 및 작동 영역 각각의 천장 아래에 제공된 천장 챔버;
    상기 천장 챔버 아래에 제공되어 특수 필터를 통해 공기 조절되는 대상 영역;
    격자형 바닥을 통해 상기 대상 영역 아래에 제공된 하부바닥 영역; 및
    상기 하부바닥 영역에서 천장 챔버로 공기가 복귀되기 위해 통과하는 순환 덕트를 더 포함하는 크린룸.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각 상기 장비 설치 영역과 처리 영역의 조합에 의해 형성되는 복수의 처리 구역들이 상기 작동 영역을 통해 수평으로 배열되며,
    상기 복수의 처리 구역들에서의 공기 조절이 서로 독립적으로 실행되는 크린룸.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 처리 구역 및 작동 영역에 의해 형성된 내부 청정 영역은 격벽을 통해 외주 통과 영역에 의해 둘러싸여 있으며,
    상기 외주 통과 영역은 내부 청정 영역과 독립적으로 공기 조절되는 크린룸.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 장치의 작동을 보조하는 보조 기계가 설치되어 있는 보조 기계 영역은 편평한 바닥을 통해 내부 청정 영역 아래에 제공되며,
    상기 보조 기계 영역은 내부 청정 영역과 독립적으로 공기 조절되는 크린룸.
  7. 제 6 항에 있어서, 공기가 순환하는 공통 보조 기계 영역 내에 복수의 보조 기계가 설치되는 크린룸.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 공통 보조 기계 영역은 상기 보조 기계 영역과 외주 통과 영역을 공통으로 공기 조절하도록 상기 외주 통과 영역과 소통되어 있는 크린룸.
  9. 제 5 항에 있어서, 고청정도를 요구하는 영역의 공기 압력이 내부 청정 영역의 낮은 정도의 청정도를 요구하는 영역의 공기 압력 보다 높게 설정되는 크린룸.
  10. 제 4 항에 있어서, 처리될 대상물은 처리 구역들 중 하나에서 작동 영역만을 통해 처리 구역들 중 다른 하나로 이송되는 크린룸.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 격자형 바닥의 작업자는 상기 외주 통과 영역과 작동 영역 사이 및 상기 외주 통과 영역과 장비 설치 영역 사이로만 왕래가 허용되는 크린룸.
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