KR20040024738A - Air filter for clean-room - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 클린룸 용 공기필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내산성이 강한 클린룸 용 공기필터에 관한 것이다.The present invention relates to an air filter for a clean room, and more particularly, to an air filter for a clean room having strong acid resistance.
반도체 소자의 제조공정에 있어서, 반도체 소자의 수율은 작업 공간의 환경 조건에 민감하게 반응한다. 공기 중에 존재하는 미세입자 또한, 환경 조건으로 작용하며, 상기 미세입자가 반도체 기판 상에 존재하게 되면, 쇼트성 불량이 발생하거나 물질 도포중에 예기치 못한 문제들을 발생시킨다.In the manufacturing process of the semiconductor device, the yield of the semiconductor device is sensitive to the environmental conditions of the working space. Microparticles present in air also act as environmental conditions, and when the microparticles are present on a semiconductor substrate, short defects occur or unexpected problems occur during material application.
때문에, 반도체 소자는 클린룸(clean room)이라는 특정 환경이 조성된 청정지역에서 제조되고 있다. 상기 클린룸은 압력, 온도 및 습도를 조절하며, 내부에 존재하는 입자의 개수에 따라 등급(class)을 나누어 유지하게 된다.Therefore, semiconductor devices are manufactured in clean areas in which a specific environment called a clean room is created. The clean room controls pressure, temperature, and humidity, and maintains a class according to the number of particles present therein.
상기 등급를 유지하기 위해서는, 외부로부터 유입되는 공기부터 클린룸 내에서 순환되는 공기까지 입자에 대한 철저한 관리가 요구된다. 고 청정 클린룸을 유지하기 위해서, 외조기를 이용하여 외부에서 유입되는 오염 입자를 1차적으로 제거하고, 기본적인 습도를 조절시켜준다. 또한, 클린룸 내부에는 순환되는 공기에 포함되어 있는 오염입자를 제거하기 위해 필터(filter)를 설치하여 클린룸의 청정도를 유지하고 있다.In order to maintain this rating, a thorough management of the particles is required, from the air coming in from the outside to the air circulating in the clean room. In order to maintain a high clean clean room, the external tank is used to first remove contaminants from the outside and to control basic humidity. In addition, a clean filter is installed inside the clean room to remove contaminants contained in the circulated air.
일반적으로, 미세입자를 포집하기위해 클린룸에서는 ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터 및 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터를 사용하고 있다. 상기 필터는 오염입자를 걸러주는 여재와 여재의 간격을 유지시켜주는 세퍼레이터(separator)로 구성되어 있다. 여재의 재료로는 유리섬유(Glass-Fiber)를 주로 사용하고 있으며, 세퍼레이터의 재료로는 ULPA 필터의 경우에는 종이 재질을 사용하고 있으며, HEPA 필터의 경우에는 알루미늄과 같은 금속 재질을 사용하고 있다.In general, ultra low penetration air (ULPA) filters and high efficiency particulate air (HEPA) filters are used in clean rooms to collect fine particles. The filter is composed of a filter for filtering contaminants and a separator for maintaining a gap between the filters. Glass fiber (glass-fiber) is mainly used as the material for the media, and the material of the separator is a paper material for the ULPA filter, and a metal material such as aluminum for the HEPA filter.
그러나, 반도체 제조 공정은 강산성의 화학약품을 사용하므로 내산성이 약한 알루미늄 필름은 장시간 사용시, 공기중에 존재하는 화학약품 증기(Fume)에 의하여 부식된다. 따라서, 상기 필터는 본래의 설치 목적이 오염입자의 제거임에도 불구하고 세퍼레이터의 부식으로 인해 오염 입자를 발생시키며, 외부로부터 유입되는 오염입자를 제거하지 못하고 클린룸으로 유입시키게 된다.However, since the semiconductor manufacturing process uses strong acid chemicals, the aluminum film, which is weak in acid resistance, is corroded by chemical fumes existing in the air when used for a long time. Therefore, the filter generates contaminated particles due to corrosion of the separator even though the original installation purpose is to remove contaminated particles, and the filter does not remove the contaminated particles from the outside and is introduced into the clean room.
도 1a는 부식된 필터에서 발생된 입자의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고, 도 1b는 도 1a의 입자의 성분에 대한 그래프이다.FIG. 1A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of particles generated in a eroded filter, and FIG. 1B is a graph of the components of the particles of FIG. 1A.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 클린룸에 잔류하는 입자의 성분을 분석한 결과, 알루미늄(120)이 주를 이루고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 상기 미세입자는 세퍼레이터로부터 발생한 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 1A to 1B, as a result of analyzing the components of the particles remaining in the clean room, it was found that aluminum 120 was the main component. Therefore, it can be seen that the fine particles are generated from the separator.
도 1c는 도전성 패턴이 형성된 기판 상에 부식 필터에 의해 발생된 입자로 인해 브릿지가 형성된 반도체 소자의 평면도이다.1C is a plan view of a semiconductor device in which a bridge is formed due to particles generated by a corrosion filter on a substrate on which a conductive pattern is formed.
도 1c를 참조하면, 도전성 패턴이 형성된 기판을 이송하는 중에 금속성 입자가 반도체 기판에 흡착되어 브릿지(130)를 발생함으로서 쇼트성 불량을 초래하게 된다. 따라서, 상기 오염입자는 반도체 소자 제조 공정의 생산수율을 저하시키게 된다.Referring to FIG. 1C, while transferring the substrate on which the conductive pattern is formed, the metallic particles are adsorbed onto the semiconductor substrate to generate the bridge 130, thereby causing a shortness defect. Therefore, the contaminated particles reduce the production yield of the semiconductor device manufacturing process.
이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 세퍼레이터로 사용하고 있는 알루미늄 재료의 표면에 에폭시를 코팅하여 부식되는 정도를 지연시키고 있으나, 시간이 경과하게 되면, 동일한 문제를 발생시키게 된다.In order to prevent such a problem, the surface of the aluminum material used as the separator is coated with an epoxy to delay the corrosion. However, as time passes, the same problem occurs.
상기 필터가 부식되기까지 소요되는 필터의 수명은 짧으므로 필터의 교체 주기가 단축되어 관리비용이 증가함으로서 공정 단가가 상승하게 된다.Since the life of the filter required to corrode the filter is short, the replacement cycle of the filter is shortened, thereby increasing the management cost, thereby increasing the process cost.
따라서, 본 발명의 목적은 장시간 사용 가능한 클린룸 용 공기필터를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an air filter for a clean room that can be used for a long time.
도 1a는 부식된 필터에서 발생된 입자의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.1A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of particles generated in a eroded filter.
도 1b는 도 1a의 입자의 성분에 대한 그래프이다.FIG. 1B is a graph of the components of the particles of FIG. 1A.
도 1c는 도전성 패턴이 형성된 기판 상에 부식 필터에 의해 발생된 입자로 인해 브릿지가 형성된 반도체 소자의 평면도이다.1C is a plan view of a semiconductor device in which a bridge is formed due to particles generated by a corrosion filter on a substrate on which a conductive pattern is formed.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 클린룸의 공기 필터에 대한 사시도이다.2 is a perspective view of an air filter in a clean room according to an embodiment of the present invention.
도 3은 동일한 조건에서 내성 평가한 3개 세퍼레이터의 평가 전후의 표면에 대한 전자 현미경 사진이다.3 is an electron micrograph of the surface before and after evaluation of three separators evaluated for resistance under the same conditions.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 프레임, 상기 프레임 내에 공기 흐름방향과 일면이 마주하도록 상기 공기 흐름방향에 대해 수직으로 적층되는 여재 및 상기 여재를 지지하며, 상기 여재들 사이에 존재하여 공기 통로를 형성하는 내산성을 갖는 세퍼레이터로 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention provides a frame, a media stacked vertically with respect to the air flow direction so as to face one surface and an air flow direction in the frame, and the media, and which are present between the media to provide an air passage. It is made of a separator having acid resistance to form a.
이와 같이 공기필터의 구성요소의 재질을 내산성이 강한 물질을 사용함으로써, 부식으로 인해 오염물질이 발생하는 것을 예방하여 장시간 사용할 수 있다.In this way, by using an acid resistant material for the material of the component of the air filter, it can be used for a long time to prevent the generation of pollutants due to corrosion.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
클린룸 용 공기필터는 프레임, 상기 프레임 내에 공기 흐름방향과 일면이 마주하도록 상기 공기 흐름방향에 대해 수직으로 적층되는 여재 및 상기 여재를 지지하며, 상기 여재들 사이에 존재하여 공기 통로를 형성하는 내산성을 갖는 폴리며 계열로 물질로 이루어진 세퍼레이터로 이루어진다.An air filter for a clean room supports a frame, a filter material stacked vertically with respect to the air flow direction so that one surface and an air flow direction thereof face in the frame, and the filter medium, and are acid resistant to exist between the filter materials to form an air passage. It is composed of a separator having a poly and series material.
이때, 상기 세퍼레이터는 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 에틸렌 비닐아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리 카보네이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아세탈 및 폴리아마이드 등으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진다.In this case, the separator is made of any one material selected from the group consisting of polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, ethylene vinyl acetate, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyacetal and polyamide. .
또한, 상기 프레임은 부식을 방지하기 위해 외부에 산화 피막이 형성된다.In addition, the frame is formed with an oxide film on the outside to prevent corrosion.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 클린룸의 공기 필터에 대한 사시도이다.2 is a perspective view of an air filter in a clean room according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 공기필터는 외곽을 이루고 있는 프레임(200), 상기 외곽 내에 적층되는 여재(220) 및 상기 여재(220) 사이에서 상기 여재(220)를 지지하는 세퍼레이터(230)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the air filter includes a frame 200 forming an outline, a mediator 220 stacked in the exterior, and a separator 230 supporting the mediator 220 between the mediator 220.
상기 공기필터의 외곽을 이루고 있는 필터 프레임(200)은 표면에 산화 피막이 형성되어 있다. 상기 산화 피막은 내산성이 강하므로 공기중에 잔류하는 화학 약품에 의해 부식되지 않는다. 상기 여재(220)는 공기 흐름방향(250)에 대해 수직으로 적층되어 상기 프레임(200)의 내벽에 폴리 우레탄(Poly Urethane)과 같은 접착물(sealant)(210)에 의해 고정된다. 상기 여재(220)는 유리 섬유 또는 폴리머 계열의 물질로 형성되고 일면이 공기 흐름방향과 마주하도록 적층되어 미세입자들을 흡착하게 된다.An oxide film is formed on a surface of the filter frame 200 forming the outer portion of the air filter. Since the oxide film is highly acid resistant, it is not corroded by chemicals remaining in the air. The filter media 220 is vertically stacked with respect to the air flow direction 250 and is fixed to an inner wall of the frame 200 by a sealant 210 such as polyurethane. The filter material 220 is formed of a glass fiber or a polymer-based material and is laminated so that one surface thereof faces the air flow direction to adsorb fine particles.
상기 적층된 여재(220)들 사이에는 상기 여재(220)를 지지하기 위해 부식이 방지되는 세퍼레이터(230)가 위치한다. 상기 세퍼레이터(230)는 폴리머 계열의 내산성이 강한 물질로 형성된다. 상기 세퍼레이터는 주름진 형태로 상기 여재 사이에 내장되어 상기 주름 사이로 공기가 지날 수 있도록 통로 역할을 하게 된다.Between the stacked media 220, a separator 230 may be positioned to support corrosion of the media 220. The separator 230 is formed of a polymer-based acid resistant material. The separator is formed between the media in a pleated form to act as a passage for air to pass between the pleats.
상기 폴리머는 폴리스티렌(Polystyrene;PS), 폴리에틸렌(Polyehylene;PE), 폴리프로필렌(Polypropylene;PP), 폴리비닐 클로라이드(Polyvinyl Chloride;PVC), 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylene Vinylacetate;EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate;PET), 폴리 카보네이트(Polycarbonate;PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate;PBT), 폴리아세탈(Polyacetal;PA) 및 폴리아마이드(Polyamide;PC)등으로서 선택적으로 사용할 수 있다.The polymer is polystyrene (PS), polyethylene (Polyehylene; PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), ethylene vinyl acetate (Ethylene Vinylacetate (EVA), polyethylene terephthalate (Polyethylene) Terephthalate (PET), Polycarbonate (PC), Polybutylene Terephthalate (PBT), Polyacetal (PA), Polyamide (PC) and the like.
상기 폴리머들은 가격이 저렴하고 가공이 용이하며, 기계적으로 우수하므로, 용이하게 사용할 수 있는 물질들이다.The polymers are readily available materials because they are inexpensive, easy to process, and mechanically superior.
상기 프레임(200), 여재(220) 및 세퍼레이터(230)로 이루어진 공기 필터는 클린룸의 천장 및 벽면에 설치되어 클린룸 내부로 신선한 공기를 유입시키는 에어 덕트와 연결된다. 따라서, 클린룸으로 유입되는 공기 내에 존재하는 미세입자를 흡착시켜 공기를 정화시킨다. 이때, 공기는 덕트를 통해 여재를 거친 후, 세퍼레이터를 통과하거나, 세퍼레이터를 통과한 후, 여재를 통과하게 된다.The air filter composed of the frame 200, the filter medium 220, and the separator 230 is installed at the ceiling and the wall of the clean room and connected to the air duct for introducing fresh air into the clean room. Therefore, the air is purified by adsorbing the fine particles present in the air flowing into the clean room. At this time, the air passes through the duct through the duct, passes through the separator, or after passing through the separator, passes through the media.
일반적으로 반도체 공정에서는 질산(NOx) 및 황산(SOx) 계열의 산성을 띠는 화학물질을 식각액으로 사용하고 있다. 상기 질산 가스 및 염소 가스는 순수 가스 상태에서는 부식에 거의 영향을 주지 않으나 저온에서는 대기중의 수분이 응축되어 액체 상태가 되면 국부적으로 강산이 되어 부식을 촉진시킨다.In general, semiconductor processes use nitric acid (NO x ) and sulfuric acid (SO x ) -based acidic chemicals as etching solutions. The nitric acid gas and the chlorine gas hardly affect the corrosion in the pure gas state, but at low temperature, when the moisture in the air is condensed and becomes a liquid state, the nitric acid gas and the chlorine gas are locally strong to promote corrosion.
따라서, 상기 클린룸 내부로 노출된 에어 필터의 세퍼레이터에 부식이 발생하게 되면, 부식으로 이해 형성된 미세입자가 클린룸 내부에 산재하게 된다. 즉, 적층된 여재의 일부 영역 중, 세퍼레이터 보다 덕트로부터 유입되는 공기를 먼저 통과시키는 부분에서는 이미 공기가 여재를 통화하였으므로 미세입자를 흡착시키지 못하고 클린룸으로 공기를 유입시키게 된다.Therefore, when corrosion occurs in the separator of the air filter exposed to the inside of the clean room, fine particles formed as a corrosion is scattered inside the clean room. That is, in some areas of the stacked media, the air has already passed through the media in the duct rather than the separator, so that the air has passed through the media, so that the fine particles cannot be adsorbed and air is introduced into the clean room.
도 3은 동일한 조건에서 내성 평가한 3개 세퍼레이터의 평가 전후의 표면에 대한 전자 현미경 사진이다.3 is an electron micrograph of the surface before and after evaluation of three separators evaluated for resistance under the same conditions.
도 3을 참조하면, 알루미늄, 에폭시 코팅된 알루미늄 및 내산성이 강한 폴리머 중 하나인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 각각 이루어진 3개의 세퍼레이터를 동일 조건으로 동일 농도의 염산액으로 처리하였다.Referring to FIG. 3, three separators each consisting of polyethylene terephthalate (PET), which is one of aluminum, epoxy coated aluminum, and an acid resistant polymer, were treated with the same concentration of hydrochloric acid under the same conditions.
일정 시간 경과후 알루미늄 및 에폭시 코팅된 알루미늄으로 이루어진 세퍼레이터는 정도의 차이만 있을 뿐 표면이 모두 부식된 반면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 세퍼레이터는 부식되지 않고 초기 상태를 유지하였다.After a certain period of time, the separators made of aluminum and epoxy-coated aluminum had only a slight difference, but the surfaces were all corroded, whereas the separators made of polyethylene terephthalate (PET) remained intact and remained in an initial state.
상기 결과는 폴리머에 대해 강한 내산성을 보여주고 있다. 따라서, 상기 염소를 포함하는 염산액 뿐만아니라, 상기 질산 및 황산과 같은 산성 물질에도 동일하게 적용된다.The results show strong acid resistance to the polymer. Therefore, the same applies not only to the hydrochloric acid solution containing chlorine, but also to acidic substances such as nitric acid and sulfuric acid.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 공정 설비에 사용되는 공기필터의 세퍼레이터를 화학 약품의 증기로 인해 부식되지 않도록 내산성이 강하며, 화학적으로 안정한 폴리머 재질을 사용하여 제작한다.As described above, according to the present invention, the separator of the air filter used in the semiconductor processing equipment is manufactured using a polymer material which is strong in acid resistance and chemically stable so as not to be corroded by the vapor of the chemical.
이와 같이 공기필터의 구성요소의 재질을 내산성이 강한 물질을 사용함으로써, 부식으로 인해 오염물질이 발생하는 것을 예방할 수 있다.In this way, by using an acid resistant material as the material of the components of the air filter, it is possible to prevent the generation of pollutants due to corrosion.
또한, 부식이 되지 않으므로, 반영구적으로 사용할 수 있다. 따라서, 상기 공기필터의 교체로 인한 공정상의 비용을 절감하여 공정단가의 절감효과를 얻을 수 있다.In addition, since it does not corrode, it can be used semi-permanently. Therefore, it is possible to reduce the process cost due to the replacement of the air filter to obtain a process cost reduction effect.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
Claims (3)
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