KR20060075692A - 팬 유닛 - Google Patents

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KR20060075692A
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Abstract

팬 유닛은 반도체 장치를 제조하기 위한 공정 설비로 공기를 공급하거나 상기 공정 설비로부터 공기를 배출하기 위한 팬, 상기 팬에서 발생하는 소음의 정도를 측정하기 위한 소음 측정기, 상기 소음 측정기에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 공정 설비를 인터락시키기 위한 제어부 및 상기 소음 측정기에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 제어부의 제어 신호에 따라 경고를 발하는 경고부를 구비한다. 따라서 상기 팬의 이상으로 인한 갑작스런 상기 공정 설비의 이상을 방지할 수 있다.

Description

팬 유닛{Fan unit}
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 팬 유닛을 갖는 청정실 공조 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 팬 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 팬 유닛 110 : 팬
120 : 필터 130 : 소음 측정부
140 : 경고부 150 : 제어부
160 : 청정실 162 : 베이(bay)
164 : 서비스 영역 165 : 천장
167 : 플레넘 168 : 공정 설비
200 : 외기 처리 공조기 202 : 도입구
204 : 서리 제거기 206 : 예열 코일
208 : 프리 필터 210 : 백 필터
212 : 냉각 코일 214 : 가열 코일
216 : 가습기 218 : 송풍팬
220 : 도입관
본 발명은 청정 공간의 공기를 순환하기 위한 팬 유닛에 관한 것으로, 보다 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조를 위한 클린룸과 같은 청정 공간으로 공기를 공급하거나 상기 청정 공간으로부터 공기를 배출하기 위한 팬 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기와 같은 반도체 장치의 제조 공정은 클린룸과 같은 청정 공간에서 수행되며, 상기 클린룸으로 공급되는 공기는 팬 유닛에 의해 순환된다.
상기와 같은 청정실의 일 예로서, 미합중국 특허 제5,890,367호(issued to You, et al.)에는 울파 필터와 습도 조절 장치를 포함하는 에어컨디셔너(air conditioner) 사이에 구비되는 케미컬 필터를 포함하는 반도체 청정실의 공기 조절 시스템(air conditioning system)이 개시되어 있다.
미합중국 특허 제6,368,393호(issued to Hironaka)에는 팬 필터 유닛을 포함하는 클린룸 시스템에 대한 일 예가 개시되어 있다.
상기 팬 유닛을 장기간 사용하여 수명이 다해가거나 상기 팬 유닛에 이상이 있는 경우 상기 팬 유닛에서 발생하는 소음과 진동이 심해진다. 상기 팬 유닛의 소음의 정도를 작업자가 자의적으로 확인하여 상기 팬 유닛의 수명이나 이상 유무를 판단하게 된다. 따라서 작업자에 따라 상기 팬 유닛의 소음 정도를 판단하는 기준이 서로 달라 상기 팬 유닛의 수명이 다하거나 이상이 발생하는 경우가 존재한다. 이 경우 상기 팬 유닛의 작동이 중단되어 공기의 순환이 정지되므로 상기 반도체 장치를 제조하기 위한 공정 설비에 악영향을 미치게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이상 또는 수명에 의한 작동 중단을 방지할 수 있는 팬 유닛을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 팬 유닛은 반도체 장치를 제조하기 위한 공정 설비로 공기를 공급하거나 상기 공정 설비로부터 공기를 배출하기 위한 팬(fan)을 구비한다. 소음 측정기는 상기 팬의 내부에 구비되며 상기 팬에서 발생하는 소음의 정도를 측정한다.
상기 팬 유닛은 상기 소음 측정기와 연결되며, 상기 소음 측정기에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 공정 설비를 인터락시키기 위한 제어부 및 상기 제어부와 연결되며, 상기 소음 측정기에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 제어부의 제어 신호에 따라 경고를 발하는 경고부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 팬 유닛은 상기 공기 중에 포함된 이물질을 여과하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 팬 유닛은 상기 팬에서 기준 이상의 소음이 발생하는 경우 상기 경고부가 경고를 발하므로 상기 팬 유닛의 갑작스런 다운을 방지할 수 있다. 또한 상기 제어부에서 상기 공정 설비를 인터락 시키므로 상기 팬 유닛이 다운되더라도 상기 공정 설비에 큰 영향을 미치지 못한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 팬 유닛에 대해 상세히 설명한다.
우선 상기 팬 유닛이 구비되는 청정실은 공기 필터의 설치 방법 및 공기의 순환 방법에 따라 수직 층류 방식(Down flow type), 수평 층류 방식(Cross flow type) 및 난류 방식(Conventional type)으로 대별될 수 있다.
상기 수직 층류 방식은 청정한 공기의 대부분이 천장으로부터 제공되고, 바닥, 장지문 및 벽의 아래 부분 등을 통해 흡입된다. 천장에는 메인 필터로서 고청정 필터가 설치되고, 바닥에는 그레이팅이 설치되며, 상기 그레이팅 하부에 공기 순환 설비가 구비된다. 상기와 같은 수직 층류 방식은 천장으로부터 바닥으로 수직 하향하는 기류를 형성시키며, 효과가 완전하고, 작업 인원이나 작업 상태 등에 의하여 청정도가 좌우되는 일이 적으며, 운전 개시 후, 바로 정상 상태가 되며, 분진의 퇴적이나 재부유 등의 현상의 발생이 극히 적으며, 관리가 용이하다는 장점을 가지는 반면에, 천장의 덕트 페이스(duct face)에서의 조명 등에 주의하여야 하며, 메인 필터의 교환이 어렵고, 설비비가 많이 들며, 청정실의 확장이 곤란하다는 단점을 가지고 있다.
상기 수평 층류 방식은 청정한 공기의 대부분이 측벽으로부터 제공되고, 대향되는 타측벽과 천장 등으로 흡입된다. 기류는 바닥에 대하여 수평으로 형성되며, 운전 개시 후 곧바로 정상 상태가 되며, 구조가 간편하다는 장점을 가지는 반면에, 상류의 영향이 하류에 미칠 수 있으며, 작업 인원이나 설비의 배치에 주의를 기울어야 하고, 설비비가 고가이며, 청정실의 확장이 곤란하다는 단점을 가지고 있다.
상기 난류 방식은 대류 방식이라고도 명칭되며, 청정한 공기가 천장에 설치된 고청정 필터를 통하여 제공되고, 바닥면의 그레이팅을 통해 흡입된다. 상기 그레이팅 하부에 설치되는 공기 순환 설비에 의해 공기가 순환되며, 구조가 간단하고, 청정실의 확장이 용이하다. 또한, 별도의 클린 벤치(Clean bench) 등을 이용하면 저렴한 비용으로 고청정도를 확보할 수 있다는 장점을 가지는 반면에, 기류가 흩어지기 때문에 먼지 등의 오염 입자가 실내 전체를 순환할 우려가 있으며, 정상상태가 될 때까지 시간이 많이 걸리며, 작업 인원이나 설비의 배치 등에 주의하여야 하는 단점이 있다.
상기와 같은 청정실에 제공된 공기는 분진뿐만 아니라 대기 중의 이온성 물 질의 제거도 요구된다. 이러한 경우, 메인 필터로서 분진 여과용으로 헤파 필터(high efficiency particulate air filter ; HEPA filter) 또는 울파 필터(ultra low penetration air filter ; ULPA filter) 등의 고청정 필터들 이외에 별도의 케미칼 필터가 설치되어 사용된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 팬 유닛을 갖는 청정실 공조 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 청정실 공조 시스템은 크게, 팬 유닛(100) 및 외기 처리 공조기(200)를 포함한다.
청정실(160)은 청정 공기가 유입되는 천장(165), 설비(168)들이 배치되는 베이(162, bay), 서비스 영역(164), 청정 공기가 배출되는 플레넘(plenum)(즉, 마루 밑의 공간)(167) 및 상기 배출된 공기를 다시 천창(165)으로 순환시키는 순환관(170)으로 구획되어 있다.
상기 베이(162)는 반도체 제조 공정이 진핸되는 공정 영역과 작업자가 활동하기 위한 보행 영역을 포함한다. 상기 서비스 영역(164)은 기타 장비 및 준비 절차가 수행되는 영역이다.
상기 순환관(170)에는 순환되는 공기의 온도를 조절하기 위한 냉각 코일(172)이 구비된다.
상기 천장(165)과 상기 베이(162) 및 서비스 영역(164) 사이에는 팬 유닛(100)이 구비된다. 상기 팬 유닛(100)은 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 팬 유닛들(100)에 의해 상기 베이(162) 및 서비스 영역(164)으로 공급된 청정 공기는 상기 플레넘(167)으로 배출되며, 상기 순환관(170)과 천장(165) 및 팬 유닛들(100)을 통해 베이(162) 및 서비스 영역(64)으로 재공급된다.
상기 외기 처리 공조기(200)는 청정실(160)의 외부에 설치되며, 하우징(housing)의 일단에 개방되어 있는 외기 도입구(202)로부터 서리 제거기(demister)(204), 예열 코일(206), 프리 필터(208), 백 필터(210), 냉각 코일(212), 가열 코일(214), 가습기(216), 송풍팬(218), 최종 고성능 필터(219)가 공기의 진행 방향을 따라 순차적으로 배치된 구조를 갖는다. 상기 하우징의 후단에는 도입관(220)이 연결되어 있다.
상기 프리 필터(208)는 외기 도입구(202)로부터 유입된 외기 중에서 비교적 큰 입자(굵은 섬유질의 큰 입자)의 먼지를 걸러내는 역할을 하며, 상기 백 필터(210)는 전면에서 먼지를 포집하기 때문에 포집 용량이 큰 장점을 갖는다.
도 2는 도 1에 도시된 팬 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 각각의 팬 필터 유닛(100)은 천장 챔버(14) 내부의 공기를 흡입하기 위한 팬(110)과, 상기 공기 중의 이물질들을 여과하기 위한 필터(120), 상기 팬(110)의 소음 정도를 측정하기 위한 소음 측정부(130)와, 상기 소음 측정기(130)에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 공정 설비를 인터락시키기 위한 제어부(140) 및 상기 소음 측정기(130)에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 제어부(140)의 제어 신호에 따라 경고를 발하는 경고부(150)를 구비한다.
상기 팬(110)은 회전 운동에 의해 공기를 한 방향으로 이동시킨다.
상기 필터(120)는 상기 팬(110)을 통해 흡입된 공기 중에 포함된 암모니아(NH3), 오존(O3) 등과 같은 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터(122)와, 상기 케미컬 필터(122)에 의해 화학적으로 정화된 공기에 포함된 이물질들, 즉 파티클(또는 먼지)을 제거하기 위한 에어 필터(124)를 포함한다.
상기 케미컬 필터(122)는 이온 교환 수지 또는 활성탄이 사용된다. 상기 이온 교환 수지는 제거하고자 하는 화학적 오염 물질의 종류에 따라 양이온 교환 수지 또는 음이온 교환 수지가 사용된다. 상기 활성탄도 제거하고자 하는 화학적 오염 물질의 종류에 따라 금속 물질을 첨착하여 사용한다.
예를들면, 양이온이 첨가된 양이온 교환수지나 인산이 첨착된 활성탄을 사용하면, 상기 공기 중에서 NH3, 아민(amine) 또는 N-메틸피롤리돈(이하 'NMP'라고 함)과 같은 알칼리 성분을 흡착할 수 있다. 음이온이 첨가된 음이온 교환 수지나 칼륨(K)이 첨착된 활성탄을 사용하면 공기 중에서 SOx , NOx , H2SO4, HCl 또는 HBr 과 같은 산성 성분을 흡착할 수 있다.
한편, 상기 케미컬 필터(122)의 수명은 케미컬 필터(122)의 필터 매체(filter medium)를 통과하는 공기의 속도에 따라 결정된다. 상기 팬(110)에 의해 흡입되어 팬 유닛(100)의 하우징 내부로 유입된 공기의 속도는 국부적인 변화를 갖고 있으므로, 케미컬 필터(122)의 효율이 저하된다. 구체적으로, 상기 팬 유닛(100)의 구조적인 원인에 의하여 케미컬 필터(122)의 가장자리 부위를 통과하는 공기의 속도가 케미컬 필터(122)의 중앙 부위를 통과하는 공기의 속도보다 높기 때문 에 케미컬 필터(122)의 수명은 케미컬 필터(122)의 가장자리 부위를 통과하는 공기의 속도에 의해 결정된다. 즉, 상기 케미컬 필터(122)의 가장자리를 통과하는 공기의 유량이 상기 중앙 부위를 통과하는 공기의 유량보다 크기 때문에 상기 케미컬 필터(122)의 가장자리 부위의 당량(adsorption capacity)이 상기 중앙 부위보다 더 빨리 소진되며, 상기 가장자리 부위의 오염 제어 효율이 저하된다. 따라서, 케미컬 필터(122)를 통과하는 공기의 속도 분포를 균일하게 하가나 또는 속도 편차를 줄이는 것이 바람직하다.
상기 에어 필터(124)로는 ULPA(ultra low pneumatic air) 필터 또는 HEPA(high efficiency particulate air) 필터 등 다양한 필터가 사용될 수 있다.
상기 헤파 필터는 상기 공기 중의 이물질을 최종적으로 여과하기 위한 것으로, 주로 반도체 제조 공정이나 병원, 발전소 등에 최종 필터로, 고도로 여과된 공기를 요하는 장소에 사용된다. 상기 헤파 필터의 여재로는 마이크로 유리 섬유가 사용된다. 상기 여재는 매우 얇은 유리섬유로 만들어진 종이를 촘촘히 겹쳐 여재 면적을 최대로 하고, 그 사이로 공기가 흐르면서 각종 미립자와 분진 등의 이물질이 여과된다.
상기 울파 필터는 상기 헤파 필터보다 고성능의 필터로 DOP 0.15 마이크로미터 입자를 기준으로 99.9995%의 포집 효율을 가진다. 상기 울파 필터는 극미세 먼지는 물론 눈에 보이지 않는 박테리아, 바이러스 등 세균까지 말끔하게 없앨 수 있다. 상기 울파 필터는 헤파 필터에 의한 포집 효율보다 더 높은 포집 효율이 요구될 때 사용된다.
예를 들어, class 1의 고 청정도가 요구되는 베이(162)의 공정 영역에는 0.1㎛ 사이즈의 미립자에 대해 99.99999% 이상의 포집 효율 및 약 0.4m/sec 이상의 토출 유속을 갖는 필터를 설치하고, class 10의 청정도가 요구되는 베이(162)의 보행 영역에는 0.1㎛ 사이즈의 미립자에 대해 99.9999% 이상의 포집 효율 및 약 0.25m/sec 이상의 토출 유속을 갖는 필터를 설치한다. 또한, class 1000의 저 청정도가 요구되는 서비스 영역(164)에는 0.1㎛ 사이즈의 미립자에 대해 99.999% 이상의 포집 효율 및 0.35m/sec 이상의 토출 유속을 갖는 필터를 설치한다.
상기 소음 측정부(130)는 상기 팬(110)에서 발생하는 소음의 정도를 측정한다. 상기 소음 측정부(130)에서 측정된 소음의 정도는 데시벨(dB)로 표시된다.
상기 소음 측정부(130)는 마이크로폰, 프리 앰프 및 소음 검출 유닛을 포함한다. 상기 마이크로폰은 상기 팬(110)의 소음을 입력받아 상기 소음을 전압신호로 변환한다. 상기 프리 엠프는 상기 마이크로폰으로부터 입력된 전압신호를 증폭시킨다. 상기 소음 검출 유닛은 상기 프리 앰프로부터 입력된 증폭 신호의 RMS(root mean square) 값 및 첨두값을 검출하여 소음 값을 출력한다. 상기와 같이 출력된 소음값에는 측정하고자 하는 대상 소음인 팬(110)의 소음 뿐만 아니라 상기 팬(110)의 주변에서 발생하는 소음인 암소음까지 포함된다.
상기 제어부(140)는 상기 소음 측정부(130)와 연결된다. 상기 제어부(140)에는 상기 팬(110)에 이상이 발생하거나 수명이 다해갈 때 발생하는 소음 레벨인 기준 소음 레벨이 설정되어 있다. 상기 제어부(140)는 상기 기준 소음 레벨과 상기 소음 측정부(130)에서 측정된 팬(110)의 소음 레벨을 비교한다. 상기 기준 소음 레 벨과 측정된 소음 레벨의 비교 결과, 상기 측정된 소음 레벨이 상기 기준 소음 레벨보다 커지게 되면 상기 제어부(140)는 후술하는 경고부(150)로 신호를 제공한다. 또한 상기 제어부(140)는 상기 반도체 제조를 위한 공정 설비(168)의 작동을 일시적으로 정지시키는 인터락을 설정한다.
상기 경고부(150)는 상기 제어부(140)와 연결되며, 상기 제어부(140)의 신호에 따라 경고를 발한다. 상기 경고부(150)는 경고를 발할 때 경고음을 울리게 하거나 경고등이 점멸하도록 할 수 있다. 또한 경고부(150)는 경고음을 울리면서 동시에 경고등을 점멸할 수도 있다.
작업자는 상기와 같이 경고부(150)에서 경고가 발해지면 상기 팬 유닛(100)을 점검하고 교체하거나 수리하게 된다. 상기 팬 유닛(100)의 교체 또는 수리가 종료되면 상기 공정 설비(168)의 인터락을 해제하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 팬 유닛은 팬에서 발생하는 소음을 이용하여 상기 팬 유닛의 이상이나 수명으로 인해 갑작스럽게 작동이 멈추는 현상을 방지한다. 따라서 상기 팬 유닛을 최적화된 상태로 유지할 수 있다.
한편 상기 팬 유닛의 다운으로 인한 청정실 내의 공기 미순환을 방지할 수 있고, 오염의 발생을 최소화하여 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 반도체 장치를 제조하기 위한 공정 설비가 구비되는 청정실로 공기를 공급하기 위한 팬(fan); 및
    상기 팬의 내부에 구비되며, 상기 팬에서 발생하는 소음의 정도를 측정하기 위한 소음 측정기를 포함하는 팬 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소음 측정기와 연결되며, 상기 소음 측정기에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 공정 설비를 인터락시키기 위한 제어부; 및
    상기 제어부와 연결되며, 상기 소음 측정기에서 측정된 소음의 정도가 기준 이상인 경우 상기 제어부의 제어 신호에 따라 경고를 발하는 경고부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공기 중에 포함된 이물질을 여과하기 위한 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소음 측정기는 암소음을 포함하여 소음 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 팬 유닛.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834235B1 (ko) * 2006-12-27 2008-05-30 동부일렉트로닉스 주식회사 Ｓｍｉｆ 유닛의 이물질 유입 방지 기구
KR101037632B1 (ko) * 2008-11-26 2011-05-30 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기류 공급 방법
KR20180012419A (ko) * 2016-07-27 2018-02-06 엘지디스플레이 주식회사 잉크젯 인쇄 장비 및 그를 이용한 표시 장치의 제조 방법
TWI769463B (zh) * 2020-06-05 2022-07-01 日月光半導體製造股份有限公司 除濕系統及降低空間濕度的方法

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