KR20180026586A - 클린룸 공조장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 이송 또는 처리를 위해 마련된 클린룸 내부의 청정도 유지와 클린룸 내부 습도 조절이 가능한 발명에 따른 클린룸 공조장치는 상기 클린룸에 연통되어 상기 클린룸의 내부로 공기를 공급하고 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기로부터 이물질을 여과하여 상기 클린룸 내부의 청정도를 유지시키는 팬필터유닛(FFU;Fan Filter Unit) 및 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기의 경로에 배치되어 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기를 가열하여 상기 클린룸 내부의 습도를 조절하는 습도조절유닛을 포함하므로, 고온을 이용한 공정에서 저온으로 기판이 이동할 때, 발생할 수 있는 습기 및 흄(Fume) 등이 기판에 증착되는 것을 예방하여 기판 처리 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

클린룸 공조장치{CLEANROOM AIR CONDITIONER}
본 발명은 클린룸 공조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 이송 또는 처리를 위해 사용되는 클린룸 내부의 청정도를 유지시키는 클린룸 공조장치에 관한 것이다.
기판을 처리(예를 들어 증착, 식각 등과 같은 처리)하는데 사용하는 기판처리장치는 기판처리장치 내부의 청정도를 유지하고, 기판을 처리하기 위해 내부에 조성된 공정환경(예를 들어, 고진공 상태 등)을 유지하기 위하여, 기판을 개구 통합형 포드(FOUP;Front Opening Unified Pod)에 보관하고, 이 개구 통합형 포드를 기판이송모듈(EFEM;Equipment Front End Module)에 접속시키며, 기판이송모듈이 로드락챔버에 접속하도록 구성된다.
이때, 기판이송모듈에는 기판이송모듈 내부의 청정도를 유지하기 위하여 팬필터유닛이 접속되고, 팬필터유닛은 기판이송모듈로 외부 공기가 유입되도록 하고 외부 공기로부터 이물질을 여과하는 작용을 한다.
이러한 팬필터유닛에 대해서는 이미 ‘대한민국 등록특허 제0774982호;기판을 이송하는 시스템 및 방법’등에 의해 개시된 바 있다. 상기 등록특허에 따르면, 팬필터유닛은 적어도 하나의 기판이 수용된 개구 통합형 포드과 공정설비의 사이에 배치되어 기판을 이송하는 기판이송모듈에 연통되도록 구성된다. 이러한 팬필터유닛은 기판이송모듈의 내부로 외부 공기를 공급하고, 기판이송모듈로 공급되는 외부 공기로부터 이물질을 여과하여 기판이송모듈 내부의 청정도를 유지시킨다.
하지만 종래의 팬필터유닛을 통과해 기판이송모듈로 공급되는 공기에는 수분이 포함되어 있으며, 수분이 기판이송모듈의 내부로 유입되면, 고온을 이용한 공정에서 저온으로 기판이 이동할 때, 발생할 수 있는 습기 및 흄(Fume) 등이 기판에 증착되어 기판의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 클린룸 내부의 청정도 유지와 클린룸 내부 습도 조절이 가능한 클린룸 공조장치를 제공하기 위한 것이다.
기판의 이송 또는 처리를 위해 마련된 클린룸에 접속되는 본 발명에 따른 클린룸 공조장치는 상기 클린룸에 연통되어 상기 클린룸의 내부로 공기를 공급하고 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기로부터 이물질을 여과하여 상기 클린룸 내부의 청정도를 유지시키는 팬필터유닛(FFU;Fan Filter Unit) 및 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기의 경로에 배치되어 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기를 가열하여 상기 클린룸 내부의 습도를 조절하는 습도조절유닛을 포함할 수 있다.
상기 습도조절유닛은 상기 팬필터유닛으로 유입되는 상기 공기의 경로에 배치될 수 있다.
상기 습도조절유닛은 상기 팬필터유닛을 통과하여 상기 클린룸으로 유입되는 상기 공기의 경로에 배치될 수 있다.
상기 클린룸 공조장치는 상기 클린룸의 내부의 온도를 검출하는 내부온도센서 및 상기 클린룸의 내부의 습도를 검출하는 내부습도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 클린룸 공조장치는 상기 클린룸의 외부의 온도를 검출하는 외부온도센서 및 상기 클린룸의 외부의 습도를 검출하는 외부습도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 습도조절유닛은 상기 공기의 경로에 배치되는 발열체 및 상기 발열체에 결합되어 상기 발열체의 열을 확산시키는 방열판을 포함할 수 있다.
상기 클린룸 공조장치는 상기 발열체의 온도를 검출하고 상기 발열체의 온도가 기설정값을 초과하면 상기 발열체로 인가되는 전원을 차단하는 전원 차단신호를 발생시키는 과열안전감시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 클린룸 공조장치는 클린룸의 내부로 공급되는 공기의 습도를 조절하여 고온을 이용한 공정에서 저온으로 기판이 이동할 때, 발생할 수 있는 습기 및 흄(Fume) 등이 기판에 증착되는 것을 예방하여 기판 처리 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 습도조절유닛의 내부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 습도조절유닛의 작동에 따른 기판이송모듈 내부의 습도를 나타낸 그래프이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 클린룸 공조장치를 설명하기에 앞서, 이하의 설명에서는 설명과 이해의 편의를 위해 본 발명에 따른 클린룸 공조장치가 기판처리장치의 기판이송모듈에 접속되는 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 따라서 이하의 설명을 바탕으로 본 발명에 따른 클린룸 공조장치의 위치에 대하여 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 이해되서는 아니되며, 본 발명에 따른 클린룸 공조장치는 기판처리장치에 사용되는 로드락챔버, 프로세서챔버, 버퍼챔버, 트랜스퍼챔버 등과 같은 클린룸에도 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 기판이송모듈(100), 팬필터유닛(200) 및 습도조절유닛(300)을 포함할 수 있다.
기판이송모듈(100)은 개구 통합형 포드(10)와 로드락챔버(30)의 사이에 배치될 수 있다. 기판이송모듈(100)은 포드(10)와 로드락챔버(30)의 사이에서 기판(11)을 이송하는 것으로, 외부와 차단되는 공간을 형성하는 이송챔버(110), 이송챔버(110)의 내부에 수용되는 다관절 로봇(120) 및 다관절 로봇(120)에 의해 구동되어 기판(11)을 지지하는 엔드이펙터(130)의 조합으로 이루어질 수 있다.
팬필터유닛(200)은 기판이송모듈(100)에 연통될 수 있다. 팬필터유닛(200)은 기판이송모듈(100)의 내부로 공급한다. 또한 팬필터유닛(200)은 기판이송모듈(100)로 공급되는 공기로부터 이물질을 여과하여 기판이송모듈(100) 내부의 청정도를 유지시킨다. 팬필터유닛(200)은 반도체용 필터(210) 및 적어도 하나의 팬(220)의 조합으로 이루어질 수 있다.
습도조절유닛(300)은 기판이송모듈(100)로 공급되는 공기의 경로에 배치될 수 있다. 습도조절유닛(300)은 기판이송모듈(100)로 공급되는 공기를 가열하여 기판이송모듈(100) 내부의 습도를 조절한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 습도조절유닛의 내부를 나타낸 도면이다.
도 2을 참조하면, 습도조절유닛(300)은 발열체(310) 및 방열핀(320)을 포함할 수 있다.
발열체(310)는 공기가 원활하게 기판이송모듈(100)의 내부로 공급될 수 있도록 U자 형태로 마련될 수 있다. 발열체(310)는 전원이 인가됨에 따라 열을 발생시키는 히팅코일로 마련될 수 있다. 방열핀(320)은 발열체(310)에 의해 발생되는 열의 영역을 확산시켜 기판이송모듈(100)로 향하는 공기의 접촉영역이 확산되도록 한다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 기판이송모듈(100)로 향하는 공기를 전면적에 대하여 균일한 분포로 가열할 수 있다.
또한 습도조절유닛(300)은 발열체(310)에 연결되는 각도조절부(330)(도 1 참조.)를 포함할 수 있다. 각도조절부(330)는 습도조절유닛(300)과 기판이송모듈(100)의 배치 및 공기의 공급방향 등을 고려하여 기판이송모듈(100)을 향하는 공기가 발열체(310) 및 방열핀(320)에 접촉되는면적이 최대화되도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 내부온도센서(511), 내부습도센서(512), 외부온도센서(521), 외부습도센서(522), 과열안전감시부(530), 제어부(600), 표시부(710) 및 조작부(720)를 포함할 수 있다.
내부온도센서(511)와 내부습도센서(512)는 기판이송모듈(100)의 내부에 설치될 수 있다. 내부온도센서(511)는 기판이송모듈(100) 내부의 온도를 감지한다. 내부습도센서(512)는 기판이송모듈(100) 내부의 습도를 감지한다. 외부온도센서(521)와 외부습도센서(522)는 기판이송모듈(100)의 외부에 설치될 수 있다. 외부온도센서(521)는 기판이송모듈(100) 외부의 온도를 감지한다. 외부습도센서(522)는 기판이송모듈(100) 외부의 습도를 감지한다.
과열안전감시부(530)는 발열체(310)의 온도를 감지하고, 발열체(310)의 온도가 기설정된 온도를 초과하면 발열체(310)로 인가되는 전원을 차단하는 전원 차단신호를 발생시킨다.
제어부(600)는 내부온도센서(511), 내부습도센서(512), 외부온도센서(521), 외부습도센서(522)로부터 검출되는 값들을 바탕으로 발열체(310)의 온도를 제어하며, 과열안전감시부(530)의 전원 차단신호 발생 여부에 따라 발열체(310)로 인가되는 전원의 차단 여부를 제어한다.
표시부(710)는 제어부(600)에 연결되어 내부온도센서(511), 내부습도센서(512), 외부온도센서(521), 외부습도센서(522)로부터 검출되는 값들이 표시되며, 과열안전감시부(530)에 의해 검출되는 습도조절유닛(300)의 온도 및 발열체(310)의 작동여부를 표시한다.
조작부(720)는 표시부(710)를 통해 내부온도센서(511), 내부습도센서(512), 외부온도센서(521), 외부습도센서, 과열안전감시부로부터 검출되는 값들을 확인한 사용자가 습도조절유닛을 수동으로 조작할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 기판처리장치의 작용에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 적어도 하나의 기판(11)이 수용된 포드(10)는 기판이송모듈(100)에 접속될 수 있다. 기판이송모듈(100)에 포드(10)가 접촉됨에 따라 포드(10)는 기판이송모듈(100)을 통해 로드락챔버(30)에 연통될 수 있다. 물론 도시되지 않았지만, 포드(10)와 기판이송모듈(100)의 사이 및 기판이송모듈(100)과 로드락챔버(30)의 사이에는 서로 간의 내부 공간이 독립적으로 유지될 수 있도록 하는 게이트밸브가 설치될 수 있다.
계속해서, 기판이송모듈(100)에 접속된 포드(10)의 일면이 개방되고 포드(10)와 기판이송모듈(100)은 연통된다. 기판이송모듈(100)은 엔드이펙터(130)를 포드(10)의 내부로 삽입하고, 포드(10)에 수용된 기판(11)을 지지한다. 기판(11)이 엔드이펙터(130)에 지지되면, 기판이송모듈(100)은 엔드이펙터(130)를 포드(10)로부터 이탈시키고, 포드(10)는 폐쇄된다.
계속해서, 기판이송모듈(100)에 접속된 로드락챔버(30)의 일면이 개방되고 기판(11)이송모듈()과 로드락챔버(30)는 연통된다. 기판이송모듈(100)은 기판(11)을 로드락챔버(30)로 이송하고, 기판(11)을 로드락챔버(30)에 마련된 스테이지(미도시)에 안착시킨다. 기판(11)이 스테이지(미도시)에 안착되면, 기판이송모듈(100)은 엔드이펙터(130)를 로드락챔버(30)로부터 이탈시키고 로드락챔버(30)는 폐쇄된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 포드(10)로부터 로드락챔버(30)를 이송할 수 있다. 이와는 반대로 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 처리가 완료된 기판(11)을 로드락챔버(30)로부터 포드(10)로 이송할 수 있는데, 처리가 완료된 기판(11)을 로드락챔버(30)로부터 포드(10)로 이송하는 동작은 상술된 바와 같은 포드(10)로부터 로드락챔버(30)를 이송하는 동작과 기판(11)의 방향 및 게이트밸브(미도시)의 개폐 순서에서 미차가 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상술된 바와 같이 기판이송모듈(100)은 포드(10)와 연통되거나, 로드락챔버(30)로 연통되기 때문에 기판(11)이 이송되는 과정에서 기판(11)에 이물질이나, 흄 등이 증착되는 것을 방지하기 위하여 팬필터유닛(200)은 기판이송모듈(100)의 내부로 공급되는 공기를 여과하여 공급한다.
이때, 습도조절유닛(300)은 기판이송모듈(100)의 내부로 공급되는 공기의 습도를 조절한다. 즉, 팬필터유닛(200)의 팬(220)이 작동됨에 따라 외부 공기가 기판이송모듈(100)의 내부로 공급되는데, 기판이송모듈(100)을 향해 공급되는 공기는 팬필터유닛(200)으로 유입되기 전에 습도조절유닛(300)을 통과하게 된다. 공기는 습도조절유닛(300)을 통과할 때, 발열체(310) 및 방열판()에 의해 가열되면서 공기 중에 포함된 수분이 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 습도조절유닛의 작동에 따른 기판이송모듈 내부의 습도를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 발열체(310)에 전원이 인가되어 기판이송모듈(100)의 내부로 공급되는 공기가 가열되는 그래프 상의 영역(A)에서는 기판이송모듈(100) 내부의 습도가 낮아지는 것을 관찰할 수 있으며, 발열체(310)에 전원이 차단되어 기판이송모듈(100)의 내부로 공급되는 공기가 가열되지 않는 그래프 상의 영역(B)에서는 기판이송모듈(100) 내부의 습도가 올라가는 것을 관찰할 수 있다.
한편, 내부온도센서(511), 내부습도센서(512), 외부온도센서(521), 내부습도센서(512)에 의해 검출되는 값들은 제어부(600)로 전송되고, 제어부(600)는 각 센서에서 검출되는 값들을 바탕으로 발열체(310)로 공급되는 전원을 제어한다. 또한, 과열안전감시부(530)는 발열체(310)의 온도를 감지하고 발열체(310)의 온도가 기설정된 값을 초과하는 경우 전원 차단신호를 발생시키며, 제어부(600)는 전원 차단신호 발생시 발열체(310)로 인가되는 전원을 차단하여 발열체(310)의 과열을 방지한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 기판이송모듈(100)로 공급되는 공기를 가열하여 기판이송모듈(100) 내부의 습도를 조절할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1)는 고온을 이용한 공정에서 저온으로 기판이 이동할 때, 발생할 수 있는 습기 및 흄(Fume) 등의 증착을 예방하여 기판 처리 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.
한편, 상술된 설명에서는 보다 정밀한 습도 조절을 위하여, 기판이송모듈(100)의 내부에는 내부온도센서(511), 내부습도센서(512)가 설치되고, 기판이송모듈(100)의 외부에는 외부온도센서(521), 외부온도센서(521)가 설치되는 실시예에 대하여 설명하고 있으나, 외부온도센서(521)와 외부습도센서(522)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
또한, 상술된 설명에서는 습도조절유닛(300)이 팬필터유닛(200)으로 향하는 공기의 경로에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예로 도 4에 도시된 바와 같이 습도조절유닛(300)은 팬필터유닛(200)과 기판이송모듈(100)의 사이에 배치되거나, 또 다른 실시예로 도 5에 도시된 바와 같이 습도조절유닛(300)은 팬필터유닛(200) 내부에서 반도체용 필터(210)와 팬(220)의 사이에 배치되어도 좋다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 클린룸 공조장치는 다른 기체 등을 이용하여 습도를 조절하는 방법 대비 인체에 대한 안전을 확보할 수 있다.
또한, 이를 위해서 모듈은 공기의 흐름을 방해하지 않으면서, 최대한 많은 공기와 접촉할 수 있도록 가열부를 배치하여야 하며, 이를 통해 기판이송모듈 내부로 흘러가야 하는 공기 흐름을 방해하지 않으면서 가열이 가능하다.
U자로 제작된 가열부를 일정 각도로 배치하여 상부 투시로 볼 때, 가열부가 흐르는 공기를 최대한 접촉할 수 있도록 하고, 측면 투시로 볼 때, 공기의 흐름 방해를 최소화 할 수 있도록 한다.
가열부의 중심은 가늘게 제작하여 배치하되, 방열핀을 직교하도록 장착하여, 가열부는 방열핀을 가열하고, 공기가 흐르는 동안 방열핀을 최대한 넓게 접촉하고 지날 수 있도록 배치하는 것이 바람직하며, 공기가 가열부의 구조적 원인으로 흐름이 방해되어 장비 내부의 압력 유지에 부족하게 될 경우를 대비하여 가열부의 배치 각도를 Motor 등을 이용하여 조정할 수도 있다.
기판이송모듈과 조립/결합되어 동시에 제어할 경우, 장비 내부 압력을 실시간으로 모니터링 하여 가열부의 구조(각도)를 실시간으로 변경할 수 있고, 이를 이용하여, 능동적으로 내부 압력과 온도 사이에서 최적의 제어를 기대할 수 있다.
1 : 기판처리장치
10 : 포드
11 : 기판
30 : 로드락챔버
100 : 기판이송모듈
200 : 팬필터유닛
300 : 습도조절유닛
310 : 발열체
320 : 방열핀
330 : 각도조절부

Claims (13)

  1. 기판의 이송 또는 처리를 위해 마련된 클린룸에 접속되는 클린룸 공조장치에 있어서,
    상기 클린룸에 연통되어 상기 클린룸의 내부로 공기를 공급하고 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기로부터 이물질을 여과하여 상기 클린룸 내부의 청정도를 유지시키는 팬필터유닛(FFU;Fan Filter Unit);및
    상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기의 경로에 배치되어 상기 클린룸으로 공급되는 상기 공기를 가열하여 상기 클린룸 내부의 습도를 조절하는 습도조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 습도조절유닛은
    상기 팬필터유닛으로 유입되는 상기 공기의 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 습도조절유닛은
    상기 팬필터유닛을 통과하여 상기 클린룸으로 유입되는 상기 공기의 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 클린룸의 내부의 온도를 검출하는 내부온도센서; 및
    상기 클린룸의 내부의 습도를 검출하는 내부습도센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 클린룸의 외부의 온도를 검출하는 외부온도센서; 및
    상기 클린룸의 외부의 습도를 검출하는 외부습도센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 습도조절유닛은
    상기 공기의 경로에 배치되는 발열체;및
    상기 발열체에 결합되어 상기 발열체의 열을 확산시키는 방열판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 발열체의 온도를 검출하고 상기 발열체의 온도가 기설정값을 초과하면 상기 발열체로 인가되는 전원을 차단하는 전원 차단신호를 발생시키는 과열안전감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 기판이 수용된 개구 통합형 포드(Front Opening Unified Pod)과 로드락챔버의 사이에 배치되어 상기 기판을 이송하는 기판이송모듈(EFEM;Equipment Front End Module)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기판이송모듈은 외부와 차단되는 공간을 형성하는 이송챔버, 이송챔버의 내부에 수용되는 다관절 로봇 및 다관절 로봇에 의해 구동되어 기판을 지지하는 엔드이펙터를 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 습도조절유닛은 상기 발열체에 연결되는 각도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 발열체의 온도를 제어하며, 상기 과열안전감시부의 전원 차단신호 발생 여부에 따라 상기 발열체로 인가되는 전원의 차단 여부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부에 연결되어 내부온도, 내부습도, 외부온도 및 외부습도 값이 표시되며, 상기 과열안전감시부에 의해 검출되는 상기 습도조절유닛의 온도 및 상기 발열체의 작동여부를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 표시부를 통해 내부온도, 내부습도, 외부온도, 외부습도 및 상기 과열안전감시부로부터 검출되는 값들을 확인한 사용자가 상기 습도조절유닛을 수동으로 조작할 수 있도록 하는 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 공조장치.
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