KR100701710B1

KR100701710B1 - 반도체 제조 장치의 환기 시스템

Info

Publication number: KR100701710B1
Application number: KR1020000077671A
Authority: KR
Inventors: 고미야마기요시
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JP4731650B2; JP2001176762A; US6582296B2; US20010044161A1; TW493218B; KR20010067398A

Abstract

본 발명의 반도체 제조 장치용 환기 시스템은 클린룸내의 순환 공기량을 최소한으로 함으로써, 클린룸 공조의 부하 및 공기를 이송하기 위해 소비되는 동력을 저감시킬 수 있다. 클린룸에 공급되는 클린룸 공기를 반도체 제조 장치를 포함하는 공기 순환 시스템에 도입한다. 공기 순환 시스템은 클린룸내의 분위기로부터 차단된다. 공기 순환 시스템내의 클린룸 공기를 공기 순환 시스템내에서 순환시킨다.

Description

반도체 제조 장치의 환기 시스템{VENTILATING METHOD AND VENTILATING SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUSES}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기 시스템의 기본구성의 블록도,

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기 시스템의 블록도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기 시스템의 일부의 사시도,

도 4는 도 2에 도시된 환기 시스템의 제어 시스템의 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 프로세스 장치 12 : 가스 박스

14 : 진공 펌프 16 : 제해 장치

18 : 급냉 장치 20 : RF 전원

26, 28, 30, 46, 54 : 케이싱 56 : 급배기 팬

58 : 주급기 배관 60 : 주배기 배관

62 ~ 70 : 분기 급기 배관 82 ~ 90 : 분기 배기 배관

102 : 냉각 방열기 110, 118, 128, 138 : 배관

112 : 일반 배기 덕트 114 : 릴리프 밸브

116 : 압력 스위치 122 : 공기 도입 밸브

124 : 공기 청정용 필터 126 : 배기 전환 밸브

130 : 긴급 배기 덕트 132 : 긴급 배기 전동식 팬

134 : 신호 유닛 136 : 희석용 불활성 가스 공급원

142 : 희석용 가스 공급 밸브 148 : 가스 검지기

본 발명은 반도체 제조 장치의 환기에 관한 것으로, 특히 클린룸내에 설치된 반도체 제조 장치를 환기하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조용 장치는 청정하고 온도 및 습도가 관리된 공기가 순환하는 클린룸에 설치되어 있다.

그 속에서, 원료 가스 등의 특수 가스를 취급하는 프로세스 장치나 주변 장치는 만약 가스 누설이 발생하더라도 누설된 가스가 클린룸에 확산되지 않도록, 하우징 또는 봉합체 등의 케이스를 구비하고 있다. 종래의 이러한 종류의 반도체 제조 장치에서는 케이스에 외기 도입구(개구부)를 설치하는 동시에, 케이스 내부를 배기하기 위한 배기구를 설치하고, 해당 도입구에서 클린룸의 공기를 케이스 내부에 도입하는 한편, 해당 배기구에서 케이스 내부의 공기를 해당 가스의 특성에 적합한 배기 덕트로 배기함으로써, 항상 케이스 내부를 환기한다. 이러한 케이스 구조 및 환기방식에 따르면, 만약 장치내에서 가스 누설이 발생하더라도, 누설된 가스가 케이스 밖으로 확산되지 않고, 케이스내에 끌어 들인 클린룸의 공기와 함께 배기 덕트로 배출된다.

또한, 열을 발생하는 반도체 제조 장치에 있어서도, 상기와 동일한 형태의 케이스 구조를 갖고, 케이스의 외기 도입구에서 클린룸의 공기를 도입하는 한편, 케이스의 배기구에서 케이스 내부의 공기를 열배기용 덕트로 배기함으로써, 항상 케이스 내부를 환기하고 있다. 이러한 경우, 클린룸의 공기를 냉매로 하는 공냉식에 의해 장치에서 발생한 열을 열배기 덕트로 배출하고 있다.

상기한 바와 같이, 종래의 반도체 제조 장치에 있어서는 청정하고 온도 및 습도가 관리된 클린룸의 공기를 이용하여 환기를 실행하고 있다. 상기 환기에 이용되는 클린룸의 공기는 막대한 비용을 들여 생성되는 고가의 청정 공기이며, 이것이 장치의 만약의 가스 누설 또는 열배출을 위해 항상 배기 덕트로 버려지고 있다. 특히, 가스 누설 대책용 환기에서는 만약의 가스 누설시 항상 충분한 환기 능력을 부여하는 환기량으로 클린룸의 공기가 대량으로 배기 또는 소비되고 있다. 이 때문에, 클린룸의 공조 설비에 있어서 클린룸 내부의 상이한 압력을 유지하기 위해 공기 반송 동력을 막대하게 사용하여 대량의 조절(청정하고 온도 및 습도가 관리된) 공기를 공급 또는 보충해야만 하는 부담이 컸었다.

본 발명의 총괄적인 목적은 상술한 문제점을 해결한 개량되고 유용한 환기 방법 및 환기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적은 반도체 제조 장치의 환기에 있어서, 클린룸의 순환 공기의 사용을 최소한으로 할 수 있는 반도체 제조 장치용 환기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 제조 장치에서 취급되는 특수 가스를 처리하는 특수 가스 배기 장치로의 부하를 저감시킬 수 있는 반도체 제조 장치용 환기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 클린룸 내부로의 가스 누설을 방지할 수 있는 반도체 제조 장치용 환기 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 클린룸 내부에 설치된 반도체 제조 장치를 환기하는 방법으로서, 반도체 제조 장치를 포함하여 클린룸 내부의 분위기로부터 실질적으로 차단된 공기 순환 시스템에 클린룸에 공급되는 클린룸 공기를 공급하고, 공기 순환 시스템 내부에서 공기 순환 시스템 내부의 클린룸 공기를 순환시키는 각 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 클린룸 내부에 설치된 반도체 제조 장치의 환기 시스템으로서, 반도체 제조 장치를 실질적으로 밀폐된 상태로 봉합하는 케이스와, 급기구 및 배기구를 갖고 공기 순환 시스템내에서 공기를 순환시키는 팬을 가지며, 팬의 출구측을 제 1 공기 통로를 거쳐 케이스의 급기구에 접속하는 동시에, 팬의 입구측을 제 2 공기 통로를 거쳐 케이스의 배기구에 접속한 공기 순환 시스템을 갖는 환기 시스템이 제공된다.

본 발명에서는 클린룸의 순환 공기로부터 차단된 공기 순환 시스템에 의해 환기용 공기가 환기되어야 하는 반도체 제조 장치의 밀폐식 케이스내에 순환 공급된다. 공기 순환 시스템에는 팬이 설치되어 있고, 상기 팬의 출구측에서 송출된 공기는 제 1 공기 통로를 거쳐 반도체 제조 장치의 케이스내로 공급된다. 그 공기는 케이스내에 일시적으로 체류한 후, 배기구로부터 제 2 공기 통로를 거쳐 팬의 입구측으로 흡인되고, 다시 팬의 출구측에서 송출된다. 이에 의해, 클린룸의 공기로부터 차단된 공기 순환 시스템의 내부에서 반도체 제조 장치가 환기된다.

본 발명의 환기 방법에 있어서, 피 환기 장치에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위해, 바람직하게는, 케이스에서 배출된 공기를 소정의 온도로 조절하고, 온도가 제어된 공기를 케이스내로 공급하도록 하는 것이 좋다. 상기 온도 조절 기능을 실현하기 위해, 본 발명의 환기 시스템에 있어서, 바람직하게는, 제 1 또는 제 2 공기 통로에 소정의 온도로 공기를 조절하기 위한 열교환기를 구비하는 구성으로 하는 것이 좋다.

또한, 공기 순환계 시스템내의 각 부분 또는 공기를 청정하게 유지하고, 또한 피 환기 장치의 케이스 내부를 항상 청정하게 유지하도록, 본 발명의 환기 방법에 있어서, 바람직하게는, 케이스에서 배출된 공기를 청정화하고, 청정화된 공기를 케이스내에 공급하도록 한다. 이 청정화 기능을 실현하기 위해, 본 발명의 환기 설비에 있어서, 바람직하게는, 제 1 또는 제 2 공기 통로에 공기 청정용 필터를 구비한 구성으로 하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 있어서 케이스내의 환기량 또는 압력을 항상 일정하게 유지하도록, 공기 순환 시스템 내부의 공기 압력을 일정한 값 또는 일정한 범위로 유지하는 것이 좋다. 이것을 위해, 본 발명의 환기 방법에 있어서, 바람직하게는, 공기 순환계 시스템 내부의 공기 압력이 상한(上限) 압력 이상으로 될 때 공기 순환 시스템으로부터 공기를 방출하도록 하는 것이 좋다. 상기 압력 유지 기능을 실현하기 위해, 본 발명의 환기 시스템에 있어서, 바람직하게는, 한쪽 단부가 제 1 또는 제 2 공기 통로에 접속되고 다른쪽 단부가 배기 덕트에 접속된 공기 방출 통로와, 이 공기 방출 통로에 설치되어 제 l 또는 제 2 공기 통로 내부의 압력이 상한 압력 이상으로 될 때 개방 상태가 되는 릴리프(relief) 밸브를 갖는 구성이 좋다.

또한, 본 발명의 환기 방법에 있어서, 바람직하게는, 공기 순환 시스템 내부의 공기 압력을 검출하는 단계와, 공기 순환 시스템 내부의 압력이 하한(下限) 압력 이하일 때 공기 순환 시스템에 클린룸 공기를 보급하는 단계를 구비하여도 좋다. 여기서, 보급 단계는 공기 순환 시스템 내부의 공기 압력이 하한 압력을 초과할 때까지 공기를 공기 순환 계통에 도입하는 단계를 포함하는 것으로 하는 것이 좋다.

상기 압력 유지 기능을 실현하기 위해, 본 발명의 환기 시스템에 있어서, 바람직하게는, 제 1 또는 제 2 공기 통로 내부의 공기 압력을 검출하기 위한 압력 검출 수단과, 압력 검출 수단에 의해 검출된 공기 압력이 하한 압력 이하일 때 클린룸에 공급되는 공기를 공기 순환 시스템으로 보급하는 보급 수단을 갖는 구성으로 하는 것이 좋다. 또한, 보급 수단은, 바람직하게는, 한쪽 단부가 제 1 또는 제 2 공기 통로에 접속되고 다른쪽 단부가 클린룸 내부의 공기로 개방된 공기 도입 통로와, 공기 도입 통로에 설치된 개폐 밸브와, 압력 검출 수단에 의해서 검출된 공기 압력이 하한 압력을 초과할 때까지 개폐 밸브를 개방 상태로 두는 제어 수단을 포함하는 구성으로 하는 것이 좋다.

본 발명에서는 정상시에는 피 환기 장치의 가스 누설을 상정 또는 가정하지 않고 공기 순환 시스템내의 공기를 순환시킴으로써, 가스 누설용의 특별한 배기 장치에 부담을 주지 않도록 하고 있다. 그리고, 만약 가스 누설이 발생했을 때 그 시점에서 필요한 안전 조치를 취하도록 하고 있다.

상기 가스 누설 시의 안전 조치를 위해, 본 발명의 환기 방법은, 바람직하게는, 케이스에서 배출된 공기에 근거하여 환기되는 반도체 제조 장치에서 취급되는 소정의 가스 누설을 검출하는 단계와, 가스 누설이 검출되었을 때 케이스에서 배출된 공기를 공기 순환 시스템으로부터 소정의 외부 배기 시스템으로 방출하는 단계를 갖는 것이 좋다. 방출 단계는 케이스에서 배출된 공기를 불활성 가스로 희석하는 단계를 포함하는 것이 좋다.

상기 가스 누설용 안전 조치 기능을 실현하기 위해, 본 발명의 환기 시스템은, 바람직하게는, 피 환기 장치에 있어서 소정의 가스 누설을 검지하기 위한 제 2 공기 통로에 설치된 가스 검지 수단과, 한쪽 단부가 방향 전환 밸브를 거쳐 제 2 공기 통로에 접속되고, 다른쪽 단부가 특수 가스 배기 덕트에 접속된 전환 공기 통로와, 가스 검지 수단으로부터의 가스 누설 검지 신호에 응답하여 케이스로부터의 공기를 전환 공기 통로로 이송하도록 방향 전환 밸브를 전환 제어하는 제어 수단을 갖는 구성으로 하는 것이 좋다. 또한, 바람직하게는, 전환 공기 통로에 설치된 긴급 배기용 팬과, 가스 검지 수단으로부터의 가스 누설 검지 신호에 응답하여 긴급 배기용 팬을 작동시키는 팬 제어 수단을 갖는 구성으로 하는 것이 좋다. 또한, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원과, 한쪽 단부가 상기 불활성 가스 공급원에 접속되고 다른쪽 단부가 전환 공기 통로에 접속된 불활성 가스 통로와, 불활성 가스 통로에 설치된 개폐 밸브와, 가스 검지 수단으로부터의 가스 누설 검출 신호에 응답하여 개폐 밸브를 개방 상태로 두는 밸브 제어 수단을 갖는 구성으로 하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 있어서 반도체 제조 장치란 반도체 장치의 제조를 위해 클린룸 내부에 설치되는 임의의 장치를 의미하고, 피 처리 기판에 반도체 장치의 제조를 위한 프로세스를 실시하는 프로세스 장치는 물론 프로세스에 관련되는 각종 주변 장치도 포함한다.

이하, 도 1을 참조하면서 본 발명의 제 1 실시예에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기 시스템의 기본 구성의 블럭도이다. 본 실시예에 있어서의 환기시켜야 하는 반도체 제조 장치는 프로세스 장치(10), 가스 박스(12), 펌프(14), 제해(除害) 장치(16), 급냉 장치(chiller)(18) 및 RF 전원(20)을 포함하고, 이들 피 환기 장치는 동일하거나 인접한 클린룸내에 설치되어, 프로세스 장치(10)를 중심으로 하나의 반도체 제조 시스템을 구성하고 있다.

프로세스 장치(10)는 특수재료 가스를 이용하는 처리 장치, 예를 들면 낱장식 플라즈마 에칭 장치이며, 한장의 피 처리 기판, 예를 들면 반도체 웨이퍼(도시되지 않음)를 수용하여 플라즈마 에칭 처리를 하기 위한 진공 챔버(22)와, 플라즈마 에칭 처리에 관련되는 각종 기계적 요소 내지 구동부를 수용하는 기계실(24)을 갖고 있다.

이 실시예에서는 실질적으로 밀폐 구조, 즉 외기(클린룸의 공기)가 거의 들어가지 않거나, 또는 조금밖에 들어가지 않는 구조의 케이스(26)내에 진공 챔버(22)가 수용되는 동시에, 기계실(24)의 하우징 패널도 동일하게 실질적으로 밀폐 구조인 케이스(28)로 구성되어 있다. 양 케이스(26, 28)에는 급기구(26a, 28a) 및 배기구(26b, 28b)가 각각 한개씩 설치되어 있다.

가스 박스(12)는 플라즈마 에칭 프로세스에 사용되는 원료 가스와 프로세스의 결과로서 얻어지는 배기 가스의 유동을 관리하기 위한 압력 조정기나 유량 조절기 등을 내장하는 박스이다. 원료 가스 공급원(도시되지 않음)으로부터의 원료 가스는 배관(32)을 거쳐 가스 박스(12)에 들어가고, 가스 박스로부터 배관(34)을 거쳐 플라즈마 에칭 장치(10)의 진공 챔버(22)내에 공급된다. 또한, 진공 챔버(22)로부터의 배기 가스는 배관(36)에서 배관(38)을 거쳐 진공 펌프(14)에 흡입된다.

가스 박스(12)는 이 박스 자체가 실질적으로 밀폐 구조의 케이스(30)로 구성되어 있다. 이 케이스(30)에는 급기구(30a) 및 배기구(30b)가 한개씩 설치되어 있다.

진공 펌프(14)는, 예를 들면 건식 펌프로 이루어지고, 진공 챔버(22)의 실내를 감압하고, 챔버(22)로부터의 미반응 원료 가스나 반응 부생성물 가스 등의 기체를 배기하도록 기능한다. 진공 펌프(14)의 출구측에서 배출된 배기 가스는 배관(40)을 거쳐 제해 장치(16)로 이송된다. 제해 장치(16)는 진공 펌프(14)에서 이송된 배기 가스로부터 유해한 물질을 추출하고 제거한다. 제해 장치(16)에서 배출된 가스는 그 가스의 특성에 따라 배기 덕트로 이송된다. 예를 들면, 그 배기 가스가 가연성이면, 도시된 바와 같이 배관(42)을 거쳐 가연성 배기 가스 수집용 배기 덕트(44)로 이송된다.

이 실시예에서는 진공 펌프(14) 및 제해 장치(16)의 각 본체가 실질적으로 밀폐 구조인 케이스(46) 내부에 함께 수용되어 있다. 이 케이스(46)에도 급기구(46a) 및 배기구(46b)가 한개씩 설치되어 있다.

급냉 장치(18)는 플라즈마 에칭 장치(10)의 진공 챔버(22)내에 배치되어 있는 서셉터(susceptor)(도시되지 않음) 주위에 피 처리 기판 냉각용 냉매를 배관(48, 50)을 거쳐 공급한다. RF 전원(20)은 전기 케이블(52)을 거쳐 플라즈마 생성용 고주파 전력을 예컨대 진공 챔버(22)내의 해당 서셉터에 공급한다.

이 실시예에서는 급냉 장치(18) 및 RF 전원(20)의 각 본체가 실질적으로 밀폐된 구조의 케이스(54) 내부에 함께 수용되어 있다. 이 케이스(54)에도 급기구(54a) 및 배기구(54b)가 한개씩 설치되어 있다.

또한, 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)는 항상 밀폐 상태를 유지할 필요는 없고, 도어, 덮개, 서랍, 유리창, 계기 등을 장착하고 있어도 무방하다.

이 실시예의 환기 시스템에 있어서, 각 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내에 클린룸의 공기와 차단된 공기 순환 시스템으로부터 환기용 공기가 순환 공급된다. 이 공기 순환 시스템은 급기 및 배기 겸용형 전동식 급배기 팬(56)을 구비하고, 상기 팬(56)을 정압에 견딜 수 있는 배관류를 거쳐 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)에 접속시키고 있다.

보다 상세하게는 급배기 팬(56)의 출구측 및 입구측에는 각각 주급기 배관(58) 및 주배기 배관(60)이 접속되어 있다. 주급기 배관(58)에는 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)의 급기구(26a, 28a, 30a, 46a, 54a)가 각각 분기 급기 배관(62, 64, 66, 68, 70)을 거쳐 병렬로 접속되어 있다. 이들 분기 급기 배관(62, 64, 66, 68, 70)에는 급기 댐퍼(72, 74, 76, 78, 80)가 각각 장착되어 있다.

한편, 주배기 배관(60)에는 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)의 배기구(26b, 28b, 30b, 46b, 54b)가 각각 분기 배기 배관(82, 84, 86, 88, 90)을 거쳐 병렬로 접속되어 있다. 이들 분기 배기 배관(82, 84, 86, 88, 90)에는 배기 댐퍼(92, 94, 96, 98, 100)가 각각 장착되어 있다.

상기 공기 순환 시스템에서는 급배기 팬(56)을 항상 일정한 회전 속도로 운전시킨다. 급배기 팬(56)의 출구측에서 송출된 공기는 주급기 배관(58)으로부터 각 분기 급기 배관(62, 64, 66, 68, 70)으로 분배되어 각 급기구(26a, 28a, 30a, 46a, 54a)로부터 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내로 공급된다. 각 케이스(26, 28, 30, 46, 54)에 대한 급기 압력은 각 급기 댐퍼(72, 74, 76, 78, 80)에 의해 조정 가능하다.

각 케이스(26, 28, 30, 46, 54) 내부에 공급된 공기는 그곳에서 일시적으로 체류한 후에 각 배기구로부터 각 분기 배기 배관(82, 84, 86, 88, 90)으로 배출되고, 주배기 배관(60)에 모여서 급배기 팬(56)의 입구측으로 흡입된다. 케이스(26, 28, 30, 46, 54)로부터의 배기 압력은 각 배기 댐퍼(92, 94, 96, 98, 100)에서 조정할 수 있다.

해당 클린룸에 있어서 룸 천장에서 먼지 필터를 통해 온도 및 습도가 관리된 청정한 공기가 하강 기류로 이송되고, 이송된 공기는 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내에 실질적으로 도입되지 않고 아래쪽으로 흘러, 룸 바닥면의 격자(grating)로부터 빠져 나와 순환된다.

이와 같이, 본 발명의 환기 방법에 따르면, 기본적으로 클린룸의 공기를 사용하지 않는 공기 순환 시스템에 의해서 반도체 제조 장치(10 내지 20)가 환기된다. 따라서, 클린룸의 순환 공기의 사용을 최소한으로 함으로써, 클린룸에서의 공조 내지 공기 반송 동력의 부하 또는 에너지 소비량을 대폭 저감할 수 있다.

다음으로, 도 2 내지 도 4를 참조하면서, 다양한 기능을 부가한 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기 시스템의 블럭도이다. 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기 시스템의 일부의 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시한 환기 시스템의 제어 시스템의 사시도이다. 또한, 이들 도 2 내지 도 4에 있어서, 도 1의 요소와 실질적으로 동일한 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 참조 부호를 부여했다.

도 2에 있어서, 주급기 배관(58)에는 냉각 방열기(102)가 설치되어 있다. 이 냉각 방열기(102)는 수냉식 열교환기이며, 냉각수 공급부(104)에서 배관(106, 108)을 거쳐 공급되는 일정 온도, 예를 들면 20℃의 냉각수에 의해, 주급기 배관(58)을 지나는 공기를 소정 온도로 조절한다. 이에 의해, 급기 배관(58, 62 내지 70)에서 소정 온도의 공기가 각 장치(10 내지 20)의 각 케이스(26, 28, 30,46, 54)내로 공급된다. 그리고, 각 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내에서 각 장치(10 내지 20)에서 발생한 열을 흡수하여 온도가 상승한 공기는 배기 배관(82 내지 90, 60)을 거쳐 급배기 팬(56)에 회수되고, 냉각 방열기(102)에서 다시 소정 온도로 되돌려진다.

이와 같이, 상기 공기 순환 시스템에서는 클린룸의 공기를 이용하지 않고, 시스템내의 순환 공기를 통해 각 장치(10 내지 20)에서 발생한 열을 각 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내에서 흡수하고, 냉각 방열기(102)에서 배출한다.

또한, 급배기 팬(56)과 냉각 방열기(102) 사이에서 주급기 배관(58)이 배관(110)을 거쳐 일반 배기 덕트(112)에 접속되어 있고, 배관(110)에 릴리프 밸브(114)가 설치되어 있다. 주급기 배관(58)내의 압력이 소정의 제 1 설정 압력(상한 압력) 이상으로 될 때 릴리프 밸브(114)가 열려 주급기 배관(58)내의 공기를 일반 배기 덕트(112)측으로 방출하도록 하고 있다. 이러한 공기 방출 또는 삭감 기능에 의해, 예를 들면 케이스(26, 28, 30, 46, 54)의 어느 하나에서 클린룸의 공기가 상기 공기 순환 시스템으로 혼합되어 유입되더라도, 각 장치(10 내지 20)에 공급하는 환기용 순환 공기 압력을 상한 압력 이하로 유지할 수 있다.

또한, 상기 공기 순환 시스템에 있어서의 순환 공기 압력은 원리적으로 임의의 값을 선택할 수 있다. 다만, 어느 하나의 케이스에서 기밀성을 잃었을 때 클린룸의 공기가 해당 케이스내에 들어오더라도, 시스템측의 순환 공기가 케이스 밖으로 나가는 일이 없도록, 통상 클린룸내의 압력보다 낮은 압력으로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 급배기 팬(56)과 냉각 방열기(102) 사이에서 주급기 배관(58)내의 압력이 소정의 제 2 설정 압력(하한 압력) 이하로 되면, 압력 스위치(116)가 소정의 신호를 출력하도록 되어 있다. 한편, 주배기 배관(60)에 배관(118)의 한쪽 단부가 접속되고, 이 배관(118)의 다른쪽 단부는 해당 클린룸내에서 개방 또는 개구되어 공기 도입구(120)를 형성하고 있다. 이 배관(118)에는 예를 들면 공기 조작 밸브로 이루어지는 공기 도입 밸브(122)가 설치되어 있고, 상기 압력 스위치(116)로부터의 신호에 응하여 작동되어 상기 밸브(122)가 열리고, 클린룸의 공기가 배관(118)을 통해 이 공기 순환 시스템내에 도입된다. 주급기 배관(58)내의 압력이 상한 압력보다 높아지면, 압력 스위치(116)의 출력 신호는 멈추고, 밸브(122)는 닫힌다.

이에 의해, 상기 공기 순환 시스템에서는 시간 경과에 따른 변화나 댐퍼 조정 등에 기인한 순환 공기, 특히 급기 공기가 부족하면, 신속하게 클린룸내의 공기를 필요한 양만큼 도입하여 보충하도록 하고 있다.

급배기 팬(56)의 입구측 바로 앞에 주배기 배관(60)의 공기 청정용 필터(124), 예를 들면 먼지 제거 필터가 설치되어 있다. 이 공기 순환 시스템내의 배관류나 각 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내에서 발생한 먼지는 배기 가스와 함께 먼지 제거 필터까지 이송되어 이곳에서 제거된다. 이에 의해, 상기 공기 순환 시스템내의 각부 또는 순환 공기를 항상 청정하게 유지하고, 각 케이스(26, 28, 30, 46, 54)의 내부 또한 항상 청정하게 유지하도록 하고 있다.

또한, 상기 공기 청정용 필터(124)로는 급배기 팬(56)의 송출측과 흡입측의 압력 차이를 가능한 한 작게 하는 저압 감소형 필터가 바람직하다. 또한, 배기 회수된 순환 공기로부터 화학 물질을 제거하는 필터를 사용하거나 병용하는 것도 가능하다.

공기 청정용 필터(124)의 상류측에서 주배기 배관(60)은, 예를 들면 공기 조작 밸브로 이루어지는 배기 전환 밸브(3방향 입구 밸브)(126)와 배관(128)을 거쳐 긴급 배기 덕트(130)에 접속되어 있다. 배관(128)에는 긴급 배기용 전동식 팬(132)이 설치되어 있다. 이 긴급 배기 팬(132)은 후술하는 신호 유닛[시퀀서(sequencer)](l34)의 제어 하에 시스템이 정상일 때 정지해 있고, 피 환기 장치(10 내지 20)의 어느 하나에서 가스 누설이 발생했을 때 작동하도록 되어 있다.

또한, 희석용 불활성 가스로서, 예컨대 질소(N₂) 가스의 가스 공급원(136)이 배관(138)을 거쳐 전동식 팬(132)의 하류측에서 배관(128)에 접속되고, 이 배관(138)에는 상류측에서 하류측을 향하여 순서대로 압력 조정기(140), 희석용 가스 공급 밸브(142) 및 유량계(144)가 설치되어 있다. 희석용 가스 공급 밸브(142)는, 예를 들면 공기 조작 밸브로 이루어지고, 신호 유닛(134)의 제어하에, 시스템이 정상일 때 닫혀 있고, 피 환기 장치(10 내지 20)의 어느 하나에서 가스 누설이 발생했을 때 열리도록 되어 있다.

배기 전환 밸브(126)의 상류측의 주배기 배관(60)에는 가스 샘플링 포트(146)를 거쳐 가스 검지기(148)가 접속되어 있다. 이 가스 검지기(148)는 피 환기 장치(10 내지 20)에서 다루어지는 하나 또는 다수의 종류의 가스를 각각 감지하기 위한 하나 또는 다수의 가스 센서를 갖고 있다. 피 환기 장치(10 내지 20)에서 분기 배기 배관(82 내지 90)을 거쳐 배기 또는 회수된 순환 공기내에 누설 가스가 포함될 때 해당 가스 센서가 이것을 감지하여, 가스 검지기(148)에서 가스 누설 검지 신호가 출력되도록 되어 있다.

신호 유닛(134)은 가스 검지기(148)로부터의 가스 누설 검지 신호를 수신하면, 배기 전환 밸브(126)의 출구를 배관(128)으로 전환하는 동시에, 상기한 바와 같이 긴급 배기 팬(132)을 기동시켜, 희석용 가스 공급 밸브(142)를 개방 상태로 전환한다. 이에 의해, 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)에서 회수된 공기는 모두 배관(128)으로 이송되고, 배관(128)의 도중에서 소정 유량의 불활성 가스(N₂가스)로 희석된 후, 긴급 배기 덕트(130)로 이송되도록 되어 있다. 또한, 상기 배기 덕트(130)에 제해 장치(도시되지 않음)가 설치되어도 무방하다.

상기한 바와 같이, 가스 누설용 긴급 배기 계통이 작동하면, 메인 급배기 팬(56) 주위에서 주배기 배관(60)으로부터의 공기가 배기 전환 밸브(126)에 의해 차단되기 때문에, 압력 스위치(116) 및 공기 도입 밸브(122)의 활동에 의해, 클린룸의 공기가 배관(118)을 거쳐 도입되고, 도입된 공기가 급배기 팬(56)에서 급기 배관(58, 62 내지 70)을 거쳐 각 피 환기 장치(10 내지 20)의 케이스(26, 28, 30, 46, 54)내로 공급된다. 또한, 신호 유닛(134)에 경보 수단을 설치하고, 가스 누설 시 소정의 이상 경보를 발하여 작업원에게 통보하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 공기 순환 시스템에서는 정상시에는 피 환기 장치(10 내지 20)의 가스 누설을 상정하거나 가정하지 않고 환기용 공기를 순환시킨다. 그리고, 피 환기 장치(10 내지 20)의 어느 하나에서 가스 누설이 발생했을 때 그 시점에서 상기한 바와 같은 긴급 배기 계통을 작동시켜 누설 가스를 포함하는 환기용 공기를 긴급 배기 덕트(130)로 신속하고 안전하게 배출하는 동시에, 긴급 조치로서 클린룸의 공기를 도입하여 피 환기 장치(10 내지 20)에 대한 환기를 계속하도록 하고 있다. 따라서, 정상시에는 가스 누설용 배기 설비 또는 제해 설비를 가동시킬 필요가 없으며, 클린룸의 공조 설비에 공기 반송 동력을 막대하게 사용할 필요가 없고, 그들 외부 관련 설비의 부담이나 필요한 소비 에너지를 최소한으로 하는 것이 가능하다.

도 2에 도시된 상기 실시예에 있어서, 백업 전원(152)은 반도체 제조 시스템 및 공기 순환 시스템에 있어서 전력을 사용하는 각부에 전기적으로 접속되어 있고, 상용 전원의 정전 등에 의해 동력이 정지했을 때에 각부에 소요되는 전력을 공급하여 시스템의 운전을 계속한다.

도시된 실시예에서, 공기 순환 시스템에 있어서의 제어계의 요소를 일괄해서 하나의 케이스(150)내에 수용하고, 프로세스 장치(10)상에 배치하고 있다. 상기 케이스(150)도 실질적으로 밀폐 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 케이스(150)내의 유닛을 피 환기 장치의 하나에 추가하는 것도 가능하다. 그러한 경우, 케이스(150)에 급기구와 배기구를 설치하고, 그들 급기구 및 배기구를 각각 배관을 거쳐 주급기 배관(58) 및 주배기 배관(60)에 접속시킨다.

또한, 도 3에서는 시스템 전체의 도시를 용이하게 하기 위해, 급기 댐퍼(72 내지 80, 92 내지 100)와 배관(106, 108, 138) 등을 생략하고 있다.

본 발명은 구체적으로 설명한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 피 환기 장치의 종류 및 각 부분 또는 시스템 구성은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 다양한 변화가 가능하다. 피 환기 장치의 케이스 구조는 도시된 바와 같은 개체 구조에 한정되는 것이 아니라 임의의 형상, 재질 및 형태가 가능하다.

본 발명의 공기 순환 시스템에 있어서, 팬, 특히 급배기용 팬의 형식, 설치 위치 및 개수 등은 임의의 선택이 가능하고, 다양한 조건에 적응시켜 팬의 회전수를 가변제어 하는 것도 가능하다.

상기의 실시예에서는, 급배기 팬(56), 또는 주급기 배관(58)에 대해 복수의 피 환기 장치(10 내지 20)를 분기 급기 배관(62 내지 70)을 거쳐 병렬 접속하고 있다. 이러한 병렬 환기 방식에 따르면, 각 피 환기 장치(10 내지 20)에 대한 환기를 개별적으로 실행하는 것이 가능하고, 각 피 환기 장치(10 내지 20)마다 급기 및/또는 배기의 특성(유량 또는 압력 등)을 개별적으로 제어하는 것도 가능하다. 그러나, 배관 구조의 간이화 등을 목적으로, 급배기 팬(56)에 대하여 복수의 피 환기 장치(10 내지 20)를 직렬로 접속하고, 직렬 환기 방식을 선택하는 것도 가능하다. 또는 병렬 환기 방식과 직렬 환기 방식을 조합시키는 것도 가능하다.

본 발명은 1999년 12월 21일 출원된 일본 우선권 주장 출원 제 1999-362156 호에 근거하는 것으로서, 그 개시된 내용은 참조로서 본 명세서에 도입될 수 있다.

상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조 장치의 환기 방법 및 환기 시스템에 따르면, 클린룸의 순환 공기의 사용을 최소한으로 함으로써, 클림룸에서의 공조의 부하 및 공기 반송 동력을 저감시켜 필요한 에너지 소비량을 감소시킬 수 있다. 또한, 반도체 제조 장치에 대한 가스 누설용 배기 설비의 부담을 경감시키고, 유지비의 감소를 달성할 수 있다.

Claims

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클린룸내에 설치된 반도체 제조 장치를 환기하는 환기 시스템에 있어서,

급기구와 배기구를 가지며, 상기 반도체 제조 장치를 기밀 상태로 둘러싸도록 구성 및 배치된 케이스와,

그 내부에서 공기를 순환시키는 팬을 가지는 공기 순환 시스템으로서, 상기 팬의 출구는 상기 반도체 제조 장치의 상기 케이스의 상기 급기구에 제 1 공기 통로를 거쳐 접속되고, 상기 팬의 입구는 제 2 공기 통로를 거쳐 상기 배기구에 접속되어 있는, 상기 공기 순환 시스템과,

상기 반도체 제조 장치에 있어서의 소정의 가스의 누설을 검지하기 위해 상기 제 2 공기 통로에 설치된 가스 검지 수단과,

제 1 단부와, 상기 제 1 단부의 반대측의 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 방향 전환 밸브를 거쳐 상기 제 2 공기 통로에 접속되고, 상기 제 2 단부는 긴급 배기 덕트에 접속된 전환 공기 통로와,

상기 가스 검지 수단으로부터 공급되는 가스 누설 검지 신호에 응답하여 상기 케이스로부터 배출된 공기를 상기 전환 공기 통로를 향하도록 상기 방향 전환 밸브를 제어하는 방향 제어 수단을 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 공기 통로의 한쪽에 설치되어, 상기 공기 순환 시스템내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도가 되도록 제어하기 위한 열교환기를 더 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 공기 통로의 한쪽에 결합되어, 상기 공기 순환 시스템내를 순환하는 공기를 청정화하기 위한 공기 필터를 더 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
제 9 항에 있어서,

제 1 단부와, 상기 제 1 단부의 반대측에 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 상기 제 1 및 제 2 공기 통로의 한쪽에 접속되고, 상기 제 2 단부는 배기 덕트에 접속된 공기 방출 통로와,

상기 공기 방출 통로에 설치되며, 상기 제 1 및 제 2 공기 통로의 한쪽내의 압력이 상한 압력 또는 그 이상일 때 개방되어 상기 공기 순환 시스템내의 공기를 방출하는 릴리프 밸브를 더 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 공기 통로의 한쪽내의 압력을 검출하기 위한 압력 검출 수단과,

상기 압력 검출 수단에 의해서 검출된 압력이 하한 압력 또는 그 이하일 때 상기 클린룸에 공급되는 공기를 상기 공기 순환 시스템에 보급하는 공기 보급 수단을 더 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 공기 보급 수단이,

제 1 단부와, 상기 제 1 단부의 반대측에 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 상기 제 1 및 제 2 공기 통로의 한쪽에 접속되고, 상기 제 2 단부는 상기 클린룸내의 분위기에 개방된 공기 방출 통로와,

상기 공기 방출 통로에 설치된 개폐 밸브와,

상기 압력 검출 수단에 의해 검출된 압력이 상기 하한 압력을 초과할 때까지 상기 개폐 밸브를 개방하도록 제어하는 밸브 제어 수단을 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
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제 9 항에 있어서,

상기 전환 공기 통로에 설치된 긴급 배기 팬과,

상기 가스 검지 수단으로부터의 가스 누설 검지 신호에 응답하여 상기 긴급 배기 팬을 작동시키는 팬 제어 수단을 더 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.
제 9 항에 있어서,

불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원과,

제 1 단부와, 상기 제 1 단부의 반대측의 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 상기 불활성 가스 공급원에 접속되고, 상기 제 2 단부는 상기 전환 공기 통로에 접속된 불활성 가스 통로와,

상기 불활성 가스 통로에 설치된 개폐 밸브와,

상기 가스 검지 수단으로부터의 가스 누설 검출 신호에 응답하여 상기 개폐 밸브를 개방 상태로 두는 밸브 제어 수단을 더 포함하는

반도체 제조 장치의 환기 시스템.