KR20000016985A

KR20000016985A - 청정실

Info

Publication number: KR20000016985A
Application number: KR1019990031216A
Authority: KR
Inventors: 렌쯔만프레트
Original assignee: 한스 짐머; 엠 플러스 더블유 짠더 퍼실리티 엔지니어링 게엠베하 플러스 코. 카게
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2000-03-25
Also published as: KR100689019B1; ATE373315T1; DE59914496D1

Abstract

본 발명은 각각의 가공장치 및/또는 공정표면에서 완벽한 처리를 보장하는 상기와 같은 종류의 청정실을 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 청정실은 민감한 가공이 행하여지는 구역에 있어서는 화학조성이 공지된 가스 매질(가스 형태의)을 청정공기 내지 순환공기로부터 분리하여 별도로 주입한다. 그렇게 함으로써, 당해 필터구성요소들을 가스 매질의 성분에 간단히 맞출 수 있기 때문에, 그러한 가스 매질을 최적하게 정화시킬 수 있다. 이 때 상기 가스 매질의 처리량은 민감한 공정표면에 대한 공급에 필요로 하는 양으로 국한된다. 민감한 공정표면을 위한 가스흐름을 청정실의 순환공기 흐름으로부터 분리함으로써, 청정실 구역 내에서 각종 가공장치들 및/또는 공정표면에 있어서 일어나는 장애들을 확실하게 방지할 수 있다. 상기 가스 매질은 가공장치 및/또는 공정표면에 주입되기 전에 예를 들어, 냉각시키거나 가열하며, 또는 가습하거나 제습하고, 또는 여과시켜 적절히 정화시키는 것을 특징으로 한다.

Description

청정실{CLEAN ROOM}

본 발명은 특허청구범위 1항의 대개념에 따른 청정실에 관한 것이다.

웨이퍼(wafer)를 가공장치 또는 공정표면 상에서 화학약품으로 처리하는 것이 공지되어 있다. 이 때, 청정실을 통하여 주입되는 청정공기와 함께 수반되는 가스 형태의 물질이 방출된다. 상기 웨이퍼들에 대한 여러 가지의 상이한 가공들이 행하여지는 각종 가공장치들 및/또는 공정표면들이 청정실 내에 존재하기 때문에, 공기순환장치에서 흘러 들어오는 청정공기는 각종 가스성분들을 포함하고 있다. 이와 같은 가스성분들은 각각의 가공장치 및/또는 공정표면 상에서 웨이퍼를 처리할 때 장애를 일으킬 수 있다. 화학흡착 및/또는 흡착작용을 하는 필터단계를 사용하여 청정실의 순환공기로부터 가스 형태의 성분들을 제거하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 청정실 내에서 가공 중에 방출되는 많은 화학약품들은 이들이 순환공기로부터 필요한 만큼 충분히 제거되기 어렵고 비용이 많이 든다. 더구나 때때로 각각의 가공단계에서 나타나는 장애들을 순환공기 중의 특정한 유해물질의 원인으로 귀착시키는 것은 매우 어려운 것으로서, 이에 상응하는 최적한 필터단계의 레이아웃(layout)이 곤란하다.

본 발명의 목적은 각각의 가공장치 및/또는 공정표면에서 완벽한 처리를 보장하는 상기와 같은 종류의 청정실을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적은 본 발명에 따라 특허청구범위 1항의 특징을 갖는 청정실에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 청정실은 민감한 가공이 행하여지는 구역에 있어서는 화학조성이 공지된 가스 매질(가스 형태의)을 청정공기 내지 순환공기로부터 분리하여 별도로 주입한다. 그렇게 함으로써, 당해 필터구성요소들을 가스 매질의 성분에 간단히 맞출 수 있기 때문에, 그러한 가스 매질을 최적하게 정화시킬 수 있다. 이 때 상기 가스 매질의 처리량은 민감한 공정표면에 대한 공급에 필요로 하는 양으로 국한된다. 민감한 공정표면을 위한 가스흐름을 청정실의 순환공기 흐름으로부터 분리함으로써, 청정실 구역 내에서 각종 가공장치들 및/또는 공정표면에 있어서 일어나는 장애들을 확실하게 방지할 수 있다. 상기 가스 매질은 가공장치 및/또는 공정표면에 주입되기 전에 예를 들어, 냉각시키거나 가열하며, 또는 가습하거나 제습하고, 또는 여과시켜 적절히 정화시킨다.

본 발명의 다른 특징들이 추가적인 청구항들과 설명서 및 도면에서 후술된다.

본 발명은 도면에 예시한 2개의 실시예를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 청정실의 제1 실시예를 단면으로 보여주는 개략구성도 ;

도 2는 도 1에 대응하는 도면으로서 본 발명에 따른 청정실의 제2 실시예를 보여주는 개략구성도 ;

도 3은 본 발명에 따른 청정실의 필터장치를 보여주는 개략구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

1 : 외기흡입장치(外氣吸入裝置) 2 : 외기수집관

3 : 장치실 4 : 필터장치

5 : 덕트(duct) 6 : 공기흡입실

7 : 도관 8 : 주입실

9 : 가공장치 10 : 고성능 초미립자 공기필터

11 : 청정실 12 : 필터-통풍기-유니트(12)

13 : 다공(多孔)바닥판 14 : 집기실(集氣室)

15 : 이송덕트 16 : 제습/가습 장치

17 : 열교환기 18 : 통풍기

19 : 소음기 20 : 통풍통(通風筒)

21 - 24 : 필터단계 25 : 열교환기

26 : 이송로

도 1에 따른 실시예에 있어서, 가스 매질로서 대기(大氣)가 외기흡입장치(外氣吸入裝置)(1)로부터 흡입되며, 상기 외기장치(2)에는 외기수집관(2)이 연결되어 있다. 바람직하게는 상기 외기흡입장치(1)와 수집관(2)이 하나의 모듈단위를 형성하여 하나의 장치실(3) 안에 장치된다. 상기 외기흡입장치(1)에는 적어도 하나의 화학흡착/흡착성 필터장치(4)가 후치되며, 이 필터장치(4) 내에서 공기가 후술하는 방법으로 또다시 정화된다. 상기 필터장치(4)를 통과한 정화된 공기는 최소 하나 이상의 덕트(duct)(5)로 도달하며, 이 덕트(5)는 공기흡입실(6) 위쪽에 위치한다. 상기 덕트(5)에는 도관(7)들이 연결되어 있으며, 이 도관(7)들은 아래쪽으로 공기흡입실(6) 안으로 연장되고, 고성능 초미립자 공기필터(10)를 거쳐 주입실(8)로 통하게 되어 있으며, 이 주입실(8)을 통하여 정화된 공기가 가공장치(9) 및/또는 공정표면으로 안내된다. 상기 가공장치(9) 및 공정표면들은 청정실(11) 내에 위치한다. 상기 청정실(11) 내에는 천정 부분에 공지된 방법으로 장치된 다수의 필터-통풍기-유니트(12)들로부터 아래로 주입되는 청정공기가 관류(貫流)한다. 상기 청정공기 뿐만 아니라, 상기 주입실(8)을 통하여 유입되는 정화된 공기는 청정실(11) 내의 다공(多孔)바닥판(13)을 통하여 집기실(集氣室)(14)로 도달하며, 이 집기실(14) 내에서 청정공기가 정화된 공기와 혼합되어 화살표 방향으로 위쪽으로 통하는 이송덕트(15)를 따라 공기흡입실(6)로 유입된다. 이러한 순환공기는 공지된 방법으로 필터-통풍기-유니트(12)에 의하여 흡입되어, 청정실(11)로 들어가기 전에 여과된다. 상기 이송덕트(15)는 덕트(5)로부터 분리되어 있다.

상기 주입실(8)들은 분자 불순물 및/또는 습기-온도조건에 대하여 민감한 공정이 행하여지는 구역 내에 장치된다. 상기 주입실(8)을 통하여 상기 구역으로 화학조성이 공지되어 있는 정제된 외부공기가 주입된다. 상기 순환공기의 화학조성은 적어도 상기 청정실 내에 주입된 외부공기의 화학조성과 일치한다. 외부공기는 값이 저렴한 가스이며, 따라서 상기 가공장치 및/또는 공정표면에 공급하기 위하여 특히 선호하여 사용될 수 있다. 또한 상기 외부공기의 후처리는 순환공기의 후처리 보다 더 저렴하고 간단하다. 이와 같은 방법으로 분자 불순물들이 완벽하게 제거될 수 있다. 물론, 다른 가스 매질, 예를 들어 고순도 질소를 주입실(8)을 통하여 가공장치(9) 및/또는 공정표면에 주입될 수도 있다. 상기 주입실(8)들은 격벽(隔璧)들로 형성되어, 처리실 내지 공정표면을 청정실(11)의 청정공기로부터 격리시킨다. 상기 정화된 공기는 웨이퍼를 처리할 때 가공장치(9) 및/또는 공정표면에 발생하는 가스 내지 증기를 동반한다. 상기 흡입된 외부공기의 화학조성이 공지되어 있고, 이에 상응하는 필터요소들을 정화된 공기의 성분들과 정확하게 맞추어 조절할 수 있기 때문에, 상기 흡입된 외부공기를 최적하게 정화시킬 수 있다. 상기 공정표면은 청정실표면에 비하여 매우 작으므로, 청정실(11) 내의 민감한 구역(가공장치)(9)에 정화된 공기를 공급하기 위해서는 또한 매우 작은 공기량 만을 필요로 한다. 상기 주입실(8)들은 아래쪽으로 가공장치(9) 내지 공정표면의 처리구역 방향으로 열려있고, 그러나 상기 주입실(8)들 내에서 아래쪽으로 유출되는 정화된 공기가 청정실(11) 내의 청정공기와 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 정화된 공기의 최적의 정화능력 때문에, 청정실(11)을 통하여 위에서 아래로 흐르는 청정공기 내에서 웨이퍼를 처리할 때 장애를 야기시킬 수 있는 유해성분이 포함되지 않는다는 것이 보장된다. 따라서 청정실(11) 내의 각종 가공장치(9)들 및 공정표면들에 있어서 웨이퍼에 대한 상이한 여러 가지의 처리를 실시할 수 있다.

상기 외기흡입장치(1) 뒤에는 각 개별 공정 또는 가공장치를 위한 상이한 공기상태를 만들 수 있는 제습/가습 장치(16)를 연결할 수 있다. 상기 제습/가습 장치(16)는 마찬가지로 상기 장치실(3) 속에 장치하는 것이 유리하다. 상기 제습/가습 장치(16)는 냉각기로서 형성시키거나, 또는 염화리튬, 실리카겔, 불석(沸石)과 같은 흡착성분으로 충전할 수 있다. 가습은 공지된 방법으로 예를 들어 초음파식, 분무식, 샤워식(shower), 또는 증기식 가습기에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 제습/가습 장치(16)는 또한 상기 외기흡입장치(1)의 일부가 될 수 있다.

상기 외기흡입장치(1)에는 그밖에 특수 구역 또는 가공장치(9)의 정확한 온도조절을 위한 열교환기(냉각기/가열기)(17)를 후치/연결할 수 있다. 상기 열교환기(17)도 역시 제습/가습 장치(16)와 함께 장치실(3) 내에 장치할 수 있다.

상기 열교환기(17) 및/또는 필터장치(4)에 의하여 발생하는 압력손실을 보충하기 위하여 정화된 공기의 흐름방향으로 상기 열교환기(17) 및/또는 제습/가습 장치(16)의 뒤쪽에 최소 1개 이상의 통풍기(18)를 장치할 수 있다.

상기 통풍기(18) 뒤에는 정화된 공기의 흐름방향으로 서로 평행하게 설치된 판(板)들로 이루어진 소음기(19)를 장치할 수 있다.

예시된 실시예에 있어서 상기 필터장치(4)는 상기 덕트(5)의 입구에 위치한다. 상기 가공장치(9)들 내지 공정표면들의 위치 및 배치에 따라 여러 개의 덕트(5)들을 설치할 수 있으며, 이 덕트(5)들을 통하여 해당 가공장치(9)들 및 공정표면으로 상술한 방법으로 주입된다. 공기는 항상 각각의 덕트(5)로 유입되기 전에 먼저 상기 필터장치(4)를 통과한다. 또한 각 덕트(5) 앞에 필터장치(4)가 장치될 수 있다. 그러나 또한 정화된 공기가 각각의 덕트(5)로 유입되기 전에 통과할 단 한 개의 필터장치(4) 만을 장치하는 것도 가능하다.

도 2에 따른 실시예는 1개 또는 여러 개의 덕트(5)들 대신에 정화된 공기가 유입될 적어도 1개 이상의 통풍통(通風筒)(20) 또는 한 개의 압력실을 장치하는 점이 단지 전술한 실시예와 구별된다. 상기 덕트(5)와 마찬가지로 상기 통풍통(20) 역시 상기 공기흡입실(6)로부터 완전히 격리되어 있다. 상기 통풍통(20)으로부터 도관(7)들이 분기(分岐)되고, 이 도관(7)들을 통하여 정화된 공기가 상술한 방법으로 최소 1개 이상의 고성능 초미립자 공기필터(10)를 거쳐 상기 가공장치(9)들 및/또는 공정표면들에 주입된다. 상기 도관(7)들은 아래쪽으로 뻗은 주입실(8)에 연결되며, 이 주입실(8)에서 정화된 공기가 직접 가공장치(9)들 및/또는 공정표면들에게 주입된다. 그밖에 이 청정실은 도 1에 따른 실시예와 똑같이 작동한다.

도 3은 상기 필터장치(4)의 기본적인 구조를 보여준다. 상기 필터장치(4)는 최소 1개 이상의 필터단계를 가지고 있다. 상기 도 3에 예시된 실시예에 있어서는 4개의 필터단계 (21) 내지 (24)가 장치되어 있다. 상기 주입된 가스 매질이 상술한 방법으로 도관(7)들 및 주입실(8)들을 거쳐서 가공장치(9)들 및/또는 공정표면들에 도달하기 전에, 특히 외부공기의 가스 매질의 상이한 성분들이 여과될 수 있다. 상기 필터단계(21)에 있어서는 가스 매질의 염기성(鹽基性) 성분이 여과된다. 이를 위해서 상기 필터단계(21) 는 산성성분으로 이루어진다.

필터단계(22)에 있어서는 가스 매질의 산성 성분이 흡수된다. 따라서 필터단계(22)는 염기성 필터성분으로 구성된다.

필터단계(23)는 가스 매질 속에서 미립자를 흡수하는 고성능 미립자 공기필터(HEPA-Filter)로 형성된다.

상기 필터장치(4)는 유기성 필터성분으로 형성되어 가스 매질의 유기성 성분을 흡착할 수 있는 필터단계(24)를 장치할 수 있다.

상기 외기흡입장치(1)로부터 유입되는 가스 매질이 필터장치(4)를 통과할 때 산성, 염기성 및 유기성 성분들과 또한 오물이 흡착됨으로써, 상기 가공장치(9)들 및/또는 공정표면들에 주입되는 정화된 가스 매질은 더 이상 유해성분을 함유하지 않게 된다. 상기 주입된 가스 매질의 조성이 공지되어 있기 때문에, 상기 필터장치(4)는 최적하게 형성됨으로써, 주입된 가스 매질 속에 함유된 모든 성분을 완벽하게 여과될 수 있다.

상기 필터장치(4)에 있어서 상술한 필터단계 (21∼24)의 순서는 변경할 수 있다. 또한 주입되는 가스 매질의 조성에 따라, 하나 또는 그 이상의 필터단계를 생략할 수 있다. 저렴하게 대량으로 이용할 수 있는 외부공기를 가스 매질로서 사용하는 것이 선호된다. 상기 필터장치는 실제로 100,000 ㎥/h의 처리능력을 갖도록 구성할 수 있다.

정화된 가스 매질은 웨이퍼를 처리할 때 가공장치(9) 및/또는 공정표면에 발생하는 가스 성분과 입자들을 흡수한다. 상기 가공장치(9) 및/또는 공정표면으로부터 가스 매질의 일부가 배기가스시스템(도시되지 않음)에 주입되고, 이 시스템은 공정들로부터 방출되는 대부분의 성분을 제거한다. 상기 가스 매질의 나머지 다른 부분은 아래쪽으로 다공바닥판(13)을 통하여 집기실(14)에 유입된다. 상기 집기실(14)에서 이 가스 매질은 상기 청정실(11)의 나머지 구역을 위로부터 아래로 관류(貫流)하는 청정공기와 혼합된다. 상기 필터-통풍기-유니트(12)들은 흡수된 미립자 성분들을 완벽하게 여과한다.

상기 수평 집기실(14)로부터 수직 이송덕트(15)로의 이행(移行) 부분에는 유리하게도 적어도 하나의 열교환기(25)(도 1 및 도 2)를 장치하여, 상기 필터-통풍기-유니트(12)들에 주입되는 청정공기의 정확한 온도조절을 가능케 한다.

정화된 가스 매질의 주입을 위하여 여러 개의 수평으로 나란히 장치한 덕트(5)들 또는 통풍통(20)들을 장치할 경우에는 상기 통풍기(18)는 특히 유용하다. 상기 통풍기(18)는 열교환기(17)와 필터장치(4)에 의한 추가적인 압력손실을 보충할 뿐만 아니라, 만약 상기 외기흡입장치(1)에 수평으로 장치된 여러 개의 덕트(5)들 또는 통풍통(20)들을 장치하고, 예를 들어 외부공기만을 덕트(5) 또는 통풍통(20)으로부터 추가적인 화학흡착/흡착성 필터장치를 통하여 주입하는 경우도 또한 유리한 점이다.

상기 공기흡입실(6) 내에 장치된 필터-통풍기-유니트(12)들을 덕트(5) 내지 통풍통(20)으로부터 격리함으로써, 청정공기와 정화된 가스 매질의 상호작용이 방지된다.

도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 청정실(11) 내에서 웨이퍼를 이송하기 위하여 청정실(11)의 천정에 웨이퍼를 위한 이송로(26)를 설치한다. 상기 이송로(26)는 공기유입실(27) 안에 위치하며, 그 공기유입실(27)은 청정실(11) 내에서 아래쪽으로 열려 있으며, 격벽(隔璧)(28)들에 의하여 둘러 싸여 있다. 상기 공기유입실(27)은 적어도 하나의 도관(7)과 적어도 하나의 고성능 초미립자 공기필터(10)를 거쳐서 덕트(5) 내지는 통풍통(20)과 연결되어 있다. 그렇게 함으로써, 공기유입실(27) 내에도 역시 정화된 가스 매질이 관류한다.

웨이퍼가 청정실(11) 내에서 비교적 긴 시간 동안 임시로 저장되는 구역 내에 정화된 가스 매질이 공급되는 것이 유리하다.

민감한 공정표면을 위한 가스흐름을 청정실의 순환공기 흐름으로부터 분리함으로써, 청정실 구역 내에서 각종 가공장치들 및/또는 공정표면에 있어서 일어나는 장애들을 확실하게 방지할 수 있다. 상기 가스 매질은 가공장치 및/또는 공정표면에 주입되기 전에 예를 들어, 냉각시키거나 가열하며, 또는 가습하거나 제습하고, 또는 여과시켜 적절히 정화시키는 효과를 갖는다.

Claims

내부에 청정공기/순환공기가 관류하며, 가스 매질이 주입될 수 있는 적어도 하나의 가공장치 및/또는 적어도 하나의 공정표면이 위치하는 청정실에 있어서, 공지된 조성을 갖는 상기 가스 매질을 상기 순환공기로부터 분리하여 별도로 주입될 수 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항에 있어서, 상기 가스 매질의 주입을 위하여 하나의 주입실(8)이 장치되며, 그 주입실(8)은 청정실(11)의 다른 구역에 대하여 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 매질의 주입을 위하여 적어도 하나 이상의 외기흡입장치(1)가 장치되는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항에 있어서, 상기 외기흡입장치(1)에는 외기수집관(2)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 외기흡입장치(1) 뒤에는 적어도 하나 이상의 제습/가습 장치(16)가 장치되는 것을 특징으로 하는 청정실.
제3항 또는 제4항에 있어서, 제습/가습 장치(16)는 상기 외기흡입장치(1)의 일부인 것을 특징으로 하는 청정실.
제3항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 외기흡입장치(1) 뒤에는 적어도 하나 이상의 열교환기(17)가 연결되는 것을 특징으로 하는 청정실.
제7항에 있어서, 상기 열교환기(17)는 흐름방향으로 상기 제습/가습 장치(16) 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 매질은 적어도 하나 이상의 필터장치(4)를 통하여 유동하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제9항에 있어서, 상기 필터장치(4)는 적어도 하나 이상, 바람직하게는 수개의 필터단계(21 - 24)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제10항에 있어서, 적어도 하나의 필터단계(21)는 가스 매질 내에 염기성 성분을 흡수하기 위한 산성 필터성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제10항 또는 제11항에 있어서, 적어도 하나의 필터단계(22)는 가스 매질 내에 산성 성분을 흡수하기 위한 염기성 필터성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제10항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 필터단계(24)는 가스 매질 내에 유기성 성분을 포착하기 위한 염기성 필터성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제10항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 가스 매질 내에 미립자를 포착하기 위하여 적어도 하나의 필터단계(23)가 장치되는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 매질은 순환공기로부터 격리되어 별도로 상기 가공장치(9) 및/또는 공정표면으로 주입할 수 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 청정실(11) 구역으로부터 격리되어 최소 1개 이상의 도관(7)이 분기되어 있는 적어도 하나의 덕트(5) 또는 하나의 통풍통(20) 또는 하나의 압력실에 상기 가스 매질이 주입될 수 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제16항에 있어서, 상기 도관(7)은 주입실(8)에 연결되고, 그 주입실(8)은 청정실(11) 내에서 주위로부터 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제17항에 있어서, 상기 주입실(8)은 가공장치(9) 및/또는 공정표면으로 향하고 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 내지 제18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 매질과 청정공기는 하나의 공기흡입실(6)과 공기흐름이 연결되어 있는 최소 1개 이상의 집기실(14)로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 내지 제19항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 매질은 처리할 재료에 지향된 이송로(26)에 주입될 수 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제20항에 있어서, 상기 이송로(26)는 상기 청정실(11) 내부 방향으로 열려있는 공기유입실(27) 안에 위치하는 것을 특징으로 하는 청정실.
제21항에 있어서, 상기 공기유입실(27)은 덕트(5), 통풍통(20) 또는 압력실과 공기흐름이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
제1항 내지 제22항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 매질은 대기(大氣)를 이용하는 것을 특징으로 하는 청정실.