KR20210079632A - 건조 공기 공급 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 건조 공기 공급 장치는, 유입되는 공기를 냉각하여 제습하도록 구성되는 냉각 제습 유닛; 건조제를 수용하는 로터를 구비하여, 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기를 상기 로터를 통과시켜 제습하도록 구성되는 데시칸트(desiccant) 제습 유닛; 상기 데시칸트 제습 유닛을 통과한 공기를 냉각 또는 가열하는 온도 조절 유닛; 및 상기 온도 조절 유닛을 통과한 공기를 상기 버퍼 공간에 공급하도록 연장되는 공급 유로를 포함한다.

Description

건조 공기 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING DRY AIR}
본 발명은 반도체 제조 장비의 EFEM(Equipment Front End Module) 등 웨이퍼(wafer)를 취급하는 버퍼 공간 내부의 습도 조절을 위한 건조 공기 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정의 클러스터(Cluster) 장비는 프로세스를 진행하는 중 각종 화학 가스를 사용하게 되는데, 이 때, 챔버(Chamber) 내부에서 프로세스 완료 후 웨이퍼(wafer)상에 가스 기체 등이 잔존한다.
따라서, 언로딩(Unloading) 시 및 풉(FOUP, Front Opening Unified Pod: 반도체 공정용 보관용기)내에서 잔존해 있는 기체, 흄(fume) 등이 수분과 반응을 하게 되면, 웨이퍼 상에 파티클(particle)이나 결함(defect)이 발생할 수 있다.
최근 반도체 제조공정은 점점 디자인 룰(Design Rule)이 작아지고 집적도가 증가함에 따라, 웨이퍼 상의 파티클 및 환경 오염 관리에 대한 요구 사양 수준이 높아지고 있다.
종래에는 제조공정에서 설비 내부의 파티클 및 오염 억제를 위해, FAB 환경의 온도 23℃, 습도 40~45% 공기를 FFU(Fan Filter Unit) ULPA(Ultra Low Particulate Air) 필터를 통해서 0.3~0.5m/sec 정도의 유속으로 EFEM 내부로 공기를 공급하면서 양압 기류를 유지하는 등으로 대응하고 있다. 또한, 특정 공정의 설비는 Chemical Air Filter를 같이 장착해서 암모니아, 불산, 오존 가스 등의 공정 유해성 물질을 필터링하는 등으로 대응하고 있다.
그러나, 이와 같은 경우, 습도가 높아서 공정후 웨이퍼 상의 잔존 가스와 쉽게 반응하여 파티클이 생성될 수 있다. 기존의 EFEM 내부의 환경 조건은 습도 조절을 하지 않고, FAB 내부 공기를 FFU를 통해서 공급하고 있어, 공기 상에 존재하는 습도와 웨이퍼 상의 잔존 가스가 쉽게 반응하여 파티클 또는 결함이 쉽게 생성될 수 있다.
또한, 특정 공정에서는 프로세스 시간이 보통 한시간 정도 소요되는 점으로 인해 웨이퍼가 풉 내 장시간 대기하므로, 웨이퍼 상의 잔존 가스와 EFEM 내부의 제습되지 않은 공기가 반응하여 파티클을 생성하는 등 수율 저하의 문제점이 발생한다.
한편, 풉 내부에서 프로세스 완료 후, 웨이퍼 대기시, 습도를 최소화하기 위해 내부에 질소(N2)를 공급하는 시스템을 구축하여 사용하는 경우도 있다.
그러나, 질소(N2)를 공급하는 시스템 구축의 경우, 완전하게 밀폐된 공간에서 대량의 질소를 투입해야 하기 때문에, 고가의 비용이 소모되는 단점이 있다.
KR10-2018-0136863 (2018.12.26. 공개)
본 발명의 일 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 제조 장치에 결합하는 EFEM 등의 버퍼 공간의 내부 습도를 낮추고, 프로세스 완료 후 웨이퍼 상 파티클이 생성될 수 있는 환경조건을 개선한 공기 공급 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 버퍼 공간 내부의 습도를 제거하고 웨이퍼 상 파티클 생성을 방지하여, 수율 향상에 효과가 있을 뿐만 아니라, 배출 가스 흄(fume) 등에 쉽게 반응하지 않도록 하여, 설비 내부의 부식을 방지하고 설비 PM 주기를 연장할 수 있는 공기 공급 방법과 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 프로세스가 완료된 웨이퍼 상 파티클 발생을 예방하기 위한 추가 장치 설치에 대한 추가 투자비 발생을 개선한 공기 공급 방법과 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 건조 공기 공급 장치는, 반도체 제조 장치에 연결되고 기판을 수용하는 버퍼 공간에 건조 공기를 공급하기 위한 것으로, 유입되는 공기를 냉각하여 제습하도록 구성되는 냉각 제습 유닛; 건조제를 수용하는 로터를 구비하여, 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기를 상기 로터를 통과시켜 제습하도록 구성되는 데시칸트(desiccant) 제습 유닛; 상기 데시칸트 제습 유닛을 통과한 공기를 냉각 또는 가열하는 온도 조절 유닛; 및 상기 온도 조절 유닛을 통과한 공기를 상기 버퍼 공간에 공급하도록 연장되는 공급 유로를 포함한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 온도 조절 유닛을 통과하여 상기 버퍼 공간에 공급되는 건조 공기는, 상대습도가 20%이하이고 온도가 30℃ 이하인 것으로 설정할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 버퍼 공간으로부터 공기를 회수하여 상기 냉각 제습 유닛으로 유입시키도록 연장되는 회수 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 회수 유로에는 ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터 및 Air Chemical 필터 중 적어도 하나를 포함하는 회수 필터부가 설치될 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 데시칸트 제습 유닛은, 회전력을 발생시켜 상기 로터에 전달하도록 형성되는 구동 모터; 및 상기 로터가 회전 가능하게 결합되고, 재생을 위한 공기가 통과되는 재생부 및 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기가 통과되는 제습부를 구비하는 프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 데시칸트 제습 유닛은, 상기 재생부로 공급되는 공기를 가열하는 재생 가열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 프레임은, 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기의 일부가 통과되는 퍼지부를 더 구비하고, 상기 데시칸트 제습 유닛은, 상기 퍼지부를 통과하여 상기 재생부로 공급되는 공기를 가열하는 재생 가열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 온도 조절 유닛은, 냉각 유체가 흐르도록 형성되는 냉각 코일; 및 전기 에너지에 의해 가열되는 전기 히터를 구비할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 반도체 제조 장치에 연결되고 기판을 수용하는 버퍼 공간에 건조 공기를 공급하기 위한 방법에 있어서, 공기를 냉각하여 제습하는 냉각 제습 단계; 건조제를 수용하는 로터를 회전시키고, 상기 냉각 제습 단계에서 처리된 공기를 상기 로터를 통과시켜 제습하는 데시칸트 제습 단계; 상기 데시칸트 제습 단계에서 처리된 공기를 냉각 또는 가열하는 온도 조절 단계; 및 상기 온도 조절 단계에서 처리된 공기를 상기 버퍼 공간에 공급하는 공급 단계를 포함한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 냉각 제습 단계에서 처리할 공기를 상기 버퍼 공간으로부터 회수하는 회수 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 식각 공정, 박막, 금속막 형성 공정, 클린 공정 및 화학 가스 또는 액체 화학을 사용하는 공정에서, EFEM 등 웨이퍼(wafer)를 처리하는 버퍼 공간 내부에 습도를 매우 낮춘 습도를 조절한(20%이하) 공기를 공급하여, 잔존 가스 및 유해 화학 성분과 어떤 반응도 일어나지 않도록 하여 웨이퍼 상 파티클 및 결함을 방지하고, 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 프로세스 완료 후 웨이퍼 상의 잔존 가스와 습도가 반응하여 파티클이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제습장치를 통해 EFEM 내부에 공기를 공급하는 방법에 있어서, 습도가 조절된 공기를 재사용하는 Closed Loop 방식(밀폐형)을 적용하여 제습장치의 에너지 효율 및 제습 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래 기술에 따라 EFEM 내부의 습도 조절을 위하여, 질소(N2) 또는 CDA(Clean Dry Air)를 공급하는 방식에 비해 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 반도체 메모리, 파운드리 공정 설비에 모두 적용 할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 공정뿐 아니라 디스플레이 LCD, OLED 및 Mask 기판 공정 등 다른 분야에도 적용 시킬 수 있다.
도 1은 건조 공기 공급 장치의 흐름을 전체적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼 공간에 대한 일 예(EFEM)를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차, 2차 및 3차 제습에 대한 효과를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데시칸트 제습 유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 공기 공급 방법을 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 건조 공기 공급 장치는, 반도체 제조 장치에 연결되고 기판을 수용하는 버퍼 공간 내부에 습도를 매우 낮춘 공기를 공급하도록 구성된다. 예를 들면, 본 발명에 의해 건조 공기가 공급되는 버퍼 공간은 EFEM(equipment front end module) 등 공정 중에 웨이퍼가 처리되는 공간일 수 있다. 이에 따라, 프로세스 완료 후, 버퍼 공간 내부의 수분이 웨이퍼(wafer) 상의 잔존 가스 및 유해 화학 성분과 반응이 일어나지 않도록 하여 웨이퍼 상 파티클 및 결함(defect)을 방지하고, 수율을 향상시킬 수 있도록 한다.
제습 방식에 있어서는 효율적으로 습도를 매우 낮게 제어하기 위해, 3단계의 하이브리드(hybrid) 냉각 제습 방식으로 구성된다. 1차는 냉각 제습 방식으로 건조시켜야 할 공기의 온도를 이슬점까지 낮추고, 2차는 데시칸트(desiccant)식 화학 제습으로 냉각 단계를 거친 공기의 습도를 제로(zero) 수준까지 습도를 조절한 후, 3차는 냉각 제어 방식으로 버퍼 공간에 공급되어야 할 제습 공기의 목표 온도 및 습도로 조절한다.
습도가 조절된 건조 공기를 버퍼 공간 내부에 공급하는 방법에 있어서는, 습도가 조절된 공기를 버퍼 공간 내부에 공급하여 배출하는 개방형 시스템과, 습도 조절된 공기를 버퍼 공간 내부에 공급한 후 배출하지 않고 준 밀폐 구조에서 순환 공급하는 밀폐형 시스템(closed loop) 구성을 특징으로 한다.
도 1은 건조 공기 공급 장치의 흐름을 전체적으로 설명하는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼 공간(S)에 대한 일 예(EFEM)를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차, 2차 및 3차 제습에 대한 효과를 설명하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데시칸트 제습 유닛을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 공기 공급 방법을 설명하는 도면이다.
건조 공기 공급 장치(100)는, 도 1을 참조하면, 냉각 제습 유닛(110), 데시칸트(desiccant) 제습 유닛(120), 온도 조절 유닛(130), 공급 유로(140) 및 회수 유로(150)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 일 실시예에 따라, 1차 냉각 제습 방식, 2차 데시칸트(desiccant)식 화학 제습 및 3차 냉각 제어 방식으로 구성된다.
먼저, 냉각 제습 유닛(110)은 유입되는 공기를 냉각하여 제습하도록 구성되는, 1차 냉각 제습 방식에 해당한다. 냉각 제습 유닛(110)은, 도 3을 참조하면, 유입된 공기의 온도를 노점온도 이하로 냉각시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 제습 유닛(110)은 냉각 코일(111), 압축기(112) 및 응축기(113)를 포함할 수 있다.
냉각 코일(111)은 유입된 공기의 온도를 노점온도 이하로 냉각할 수 있다. 냉각 코일(111)은 공기 중의 수분을 응축시켜 제습하여, 로터(121)의 효율을 향상시키며, 냉매의 증발을 통한 증발 잠열을 이용하여 냉각할 수 있다. 냉각수가 냉동 싸이클을 순환하여 공기를 냉각시키는 방식이 적용될 수 있다. 제습 유닛(110)은 냉각 코일(111)에서 발생하는 응축수를 배출하는 펌프(pump)를 포함할 수 있다.
압축기(112)는 냉매를 순환시키고, 고온/고압의 가스냉매를 형성하여 응축기(1113)에서 액상으로 변화시키기 위해 가압한다.
응축기(113)는 냉각 코일(111)에서 흡수된 열과 압축기(112)에서 발생한 열을 외부로 배출한다. 제습 유닛(110)은 응축기(113)의 응축 압력을 일정하게 유지하기 위해 냉각수의 양을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 수량 조절 밸브(water regulating valve)를 더 포함할 수 있다.
냉각 제습 유닛(110)을 거친 공기는, 도 3을 참조하면, 공기의 온도가 노점온도 수준까지 낮춰질 수 있다.
다음으로, 데시칸트 제습 유닛(120)은 공기를 건조제를 수용하는 로터(121)를 통과시켜 제습하도록 구성되는, 2차 화학 제습 단계에 해당한다. 냉각 제습 유닛(110)을 거친 공기의 습도를 데시칸트식 화학 제습을 거쳐 제로 수준까지 낮출 수 있다.
데시칸트 제습 유닛(120)은, 도 1 및 도 4를 참조하면, 로터(121), 구동 모터(122), 프레임(123), 송풍기(124) 및 재생 가열부(125)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 로터(121)는 원통형으로 형성되며, 건조시킬 공기는 회전하는 로터(121)를 통과한다.
로터(121)는 내부에 건조제를 포함하고 있으며, 로터(121)의 일측에는 건조시킬 공기가 통과하고, 로터(121)의 타측에는 건조제를 재생시키기 위한 외부에서 유입되는 공기가 통과할 수 있다.
구동 모터(122)는 회전력을 발생시켜 로터(121)에 전달하도록 형성되며, 로터(121)를 기설정된 회전수로 회전시킬 수 있다.
프레임(123)은 로터(121)에 대하여 회전 가능하게 결합된다. 프레임(123)은 고정되어 있으며, 로터(121)가 회전하는 방식이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프레임(123)은 재생을 위한 공기가 통과되는 재생부(123a)와, 냉각 제습 유닛(110)으로부터 공급되는 공기가 통과되는 제습부(123b)를 구비할 수 있다. 보다 상세하게, 프레임(123)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 중심 축을 기준으로 기설정된 영역의 재생부(123a) 및 제습부(123b)로 구분될 수 있다.
또한, 데시칸트 제습 유닛(120)은, 재생부(123a)로 공급되는 공기를 가열하는 재생 가열부(125)를 더 포함할 수 있다. 재생 가열부(125)는 로터(121)의 재생부(123a)와 연통되는 유로 상에 설치될 수 있다.
재생부(123a)는 제습부(123b)에서 수분을 흡수한 건조제에서 다시 수분을 제거할 수 있다. 보다 상세하게, 외부에서 유입된 재생 공기가 로터(121)의 상측을 통과하면서, 로터(121) 내부에 포함되어 있는 건조제를 다시 사용할 수 있도록 재생시키는 별도의 흐름이 형성될 수 있다.
상기 별도의 흐름은 외기가 송풍기(124)를 통해 재생 가열부(125)로 유입될 수 있고, 재생 가열부(125)에 의해 가열된 외기는 로터(121)의 상측에 배치되어 있는 재생부(123a)를 통과할 수 있다. 재생 가열부(125)에서 가열된 외기는 로터(121)의 재생부(123a)를 통과하면서 로터(121) 내부에 담긴 건조제의 수분을 제거할 수 있다.
제습부(123b)는 유입되는 공기 중의 수분을 건조제로 흡착하여 공기를 제습할 수 있다. 제습부(123b)를 거친 건조 공기의 습도는, 도 3을 참조하면, 제로에 가깝도록 낮아질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임(123)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 재생부(123a), 제습부(123b) 및 냉각 제습 유닛(110)으로부터 공급되는 공기의 일부가 통과되는 퍼지부(123c)를 더 구비할 수 있다. 보다 상세하게, 프레임(123)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 중심 축을 기준으로, 재생부(123a), 제습부(123b) 및 퍼지부(123c)로 구분될 수 있다.
퍼지부(123c)는 재생부(123a)의 효율을 증대하기 위해 흡착 제습된 공기를 재생부(123a)로 공급할 수 있다. 제습된 공기의 온도는 고온이기 때문에, 외기와는 다르게 별도의 공기 유입 장치 등이 필요 없을 뿐만 아니라 재생 가열부(125)를 거치지 않아도 될 수 있다.
데시칸트 제습 유닛(120)을 거친 공기는, 도 3을 참조하면, 공기의 습도가 제로 수준까지 제거될 수 있고, 온도는 대략 50℃까지 고온으로 상승할 수 있다.
온도 조절 유닛(130)은 데시칸트 제습 유닛(120)을 통과한 공기를 냉각 또는 가열하도록 구성되는, 3차 냉각 제어 단계에 해당할 수 있다. 데시칸트 제습 유닛(120)을 거친 공기의 온도는 매우 높게 설정되어 있어, 버퍼 공간(S)에 유입되기 알맞은 온도 및 습도로 제어하기 위한 단계이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절 유닛(130)은, 도 1을 참조하면, 냉각 코일(131)과 전기 히터(132)를 구비할 수 있다.
냉각 코일(131)은 냉각 유체가 흐르도록 형성된다. 냉각 코일(131)은 냉각수를 사용하며, 상기 냉각수는 앞서 설명한 냉각 제습 유닛(110)의 냉각수 일부를 활용할 수 있다.
냉각 코일(131)에는 공급되는 냉각수의 양을 조절하여 목적하는 온도를 냉각 및 유지할 수 있도록 하는 비례제어 밸브(proportional valve)가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전기 히터(132)는 전기 에너지에 의해 공기를 가열하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절 유닛(130)은 데시칸트 제습 유닛(120)을 거친 공기의 상승 온도를 버퍼 공간(S)에 공급하기 적절한 온도로 냉각할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 데시칸트 제습 유닛(120)을 거치면서 대략 50℃로 상승한 공기의 온도를 23℃까지 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 온도 조절 유닛(130)을 통과하여 상기 버퍼 공간(S)에 공급되는 건조 공기는, 도 3을 참조하면, 상대습도가 20% 이하이고 온도가 25℃ 이하 또는 30℃ 이하로 설정할 수 있다. 보다 구체적으로 공기의 온도 및 습도 변화에 대하여 살펴보면, 외부에서 유입된 공기는 먼저 1차 냉각 제습을 통해 공기의 온도를 노점 온도 이하로 낮게 설정되고, 2차 데시칸트식 화학 제습을 거쳐 50℃의 고온이 되고, 3차 냉각 제어를 통해 버퍼 공간(S)으로 유입되기 적당한 23℃의 온도로 설정된다.
여기서, 2차 데시칸트식 화학 제습은 화학식 제습 과정으로 제습 과정에서 공기는 일정 온도 이상의 고온으로 온도가 높아지게 된다. 이를 고려하여, 1차적으로 냉각 제습을 거쳐 유입된 공기의 온도를 노점온도 이하로 먼저 냉각시킴으로써, 온도가 낮춰진 공기에 대하여 2차 데시칸트식 화학 제습을 실시할 수 있다.
이와 같이, 냉각 제습 유닛(110)에 의해 먼저 공기를 제습 및 냉각하여 데시칸트 제습 유닛(120)에 전달함으로써, 데시칸트 제습 유닛(120)에 의해 공기의 온도가 필요 이상으로 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있고, 또한, 냉각 제습의 효과를 극대화할 수 있다. 따라서, 냉각 제습 유닛(110) 또는 온도 조절 유닛(130)의 부하가 과도하게 증대되는 것을 억제할 수 있고, 효율적으로 버퍼 공간(S)에 공급할 건조 공기를 생성할 수 있다.
한편, 공급 유로(140)는 온도 조절 유닛(130)을 통과한 공기를 버퍼 공간(S)에 공급하도록 연장되고, 회수 유로(150)는 상기 버퍼 공간(S)으로부터 공기를 회수하여 냉각 제습 유닛(110)으로 유입시키도록 연장된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공급 유로(140)는, 송풍기(141) 및 공급 필터부(142)를 포함할 수 있다. 송풍기(141)는 냉각 제습을 거친 건조 공기를 버퍼 공간(S)으로 이동시켜줄 수 있다.
공급 유로(140)는 버퍼 공간(S) 내부로 습도가 조절된 공기를 공급하여, 버퍼 공간(S) 내부에서 프로세스 완료 후, 웨이퍼 상의 잔존 가스와 반응하여 파티클을 생성하는 환경조건을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회수 유로(150)에는, ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터 및 Air Chemical 필터 중 적어도 하나를 포함하는 회수 필터부(151)가 설치될 수 있다. 상기 ULPA 필터는 유입되는 공기 중의 파티클을 제거할 수 있다.
회수 유로(150)를 통해 건조 공기 공급 장치(100)는 밀폐형 방식을 구현할 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 공급 유로(140)를 통해 버퍼 공간(S) 내부로 유입된 제습 건조 공기는 버퍼 공간(S)의 내부 공기의 습도를 조절한 후 외부로 그대로 배출될 수도 있고, 회수 유로(150)가 더 구비되는 경우, 회수 유로(150)를 통해 다시 건조 공기 공급 장치(100)로 회수될 수 있다.
예를 들어, 회수 유로(150)는 버퍼 공간(S) 하부에 덕트(duct)를 연결하여, 외부의 공기가 흡입되지 않도록 할 수 있으며, 버퍼 공간(S) 내부에 공급된 습도가 조절된 공기를 순환하기 위해 외부와 개방된 부위를 가능한 밀폐시킬 수 있다.
따라서, 버퍼 공간(S) 내부로 공급된 습도가 조절된 공기를 외부로 자연 배출하지 않고 준 밀폐하여, 건조 공기 공급 장치(100)의 흡입구로 순환 공급하여 제습 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 제조 장치에 연결되고 기판을 수용하는 버퍼 공간(S)에 건조 공기를 공급하기 위한 방법은, 도 5를 참조하면, 냉각 제습 단계(S510), 데시칸트 제습 단계(S520), 온도 조절 단계(S530) 및 버퍼 공간(S)으로 건조 공기 공급 단계(S540)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 버퍼 공간(S)에 건조 공기 공급 방법은, 도 5를 참조하면, 버퍼 공간(S)에서 공기 회수 단계(S550), 냉각 제습 단계(S510), 데시칸트 제습 단계(S520), 온도 조절 단계(S530) 및 버퍼 공간(S)으로 건조 공기 공급 단계(S540)를 포함할 수 있다.
냉각 제습 단계(S510)는 1차적으로 공기를 노점온도 이하로 냉각시키고, 데시칸트 제습 단계(S520)는 냉각된 공기를 2차적으로 건조제를 수용하는 로터(121)에 회전시키는 화학 제습이다. 제습제를 포함하는 로터(121)를 거쳐 상기 냉각 공기의 습도를 제로에 가깝게 건조시킬 수 있다. 이 때, 건조 공기의 온도는 대략 50℃ 이상의 고온일 수 있다. 여기서, 냉각 제습 단계(S510)를 먼저 실시한 뒤 데시칸트 제습 단계(S520)를 실시함으로써, 제습되는 공기의 온도가 상승하여 냉각 제습 또는 온도 조절을 위한 부하가 증대되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 온도 조절 단계(S530)는 데시칸트 제습 단계(S520)에서 처리된 공기를 3차적으로 냉각 또는 가열한다. 데시칸트 제습 단계(S520)를 거친 건조 공기의 온도는 필요 이상의 고온으로 버퍼 공간(S)으로 온도 조절 단계(S530)를 거쳐 버퍼 공간(S) 내부에 공급하기 적당한 온도로 조절할 수 있다.
온도 조절 단계(S530)에서 처리된 공기는 버퍼 공간(S)으로 공급된다(S540).
한편, 버퍼 공간(S)에 건조 공기를 공급하는 방법에 대한, 본 발명의 다른 실시예는, 냉각 제습 단계(S510)에서 처리할 공기를 상기 버퍼 공간(S)으로부터 회수하는 회수 단계(S550)를 더 포함할 수 있다.
회수 단계(S550)의 포함은 건조 공기 공급 장치(100)의 밀폐형 시스템을 구현할 수 있다. 버퍼 공간(S) 내부로 유입된 건조 공기를 외부로 그대로 배출하지 않고, 다시 건조 공기 공급 장치(100)로 회복시킬 수 있다.
건조 공기 공급 장치(100)로 회수된 상기 공기는, 1차적으로 냉각 제습 단계(S510), 2차적으로 데시칸트 제습 단계(S520) 및 3차적으로 온도 조절 단계(S530)를 거쳐 버퍼 공간(S) 내부로 다시 공급될 수 있다(S540).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S: 버퍼 공간(EFFM)
100: 건조 공기 공급 장치
110: 냉각 제습 유닛
111: 냉각 코일
112: 압축기
113: 응축기
120: 데시칸트 제습 유닛
121: 로터
122: 구동 모터
123: 프레임
123a: 재생부
123b: 제습부
123c: 퍼지부
124: 송풍기
125: 재생 가열부
130: 온도 조절 유닛
131: 냉각 코일
132: 전기 히터
140: 공급 유로
141: 송풍기
142: 공급 필터부
150: 회수 유로
151: 회수 필터부

Claims (10)

  1. 반도체 제조 장치에 연결되고 기판을 수용하는 버퍼 공간에 건조 공기를 공급하도록 구성되는 건조 공기 공급 장치에 있어서,
    유입되는 공기를 냉각하여 제습하도록 구성되는 냉각 제습 유닛;
    건조제를 수용하는 로터를 구비하여, 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기를 상기 로터를 통과시켜 제습하도록 구성되는 데시칸트(desiccant) 제습 유닛;
    상기 데시칸트 제습 유닛을 통과한 공기를 냉각 또는 가열하는 온도 조절 유닛; 및
    상기 온도 조절 유닛을 통과한 공기를 상기 버퍼 공간에 공급하도록 연장되는 공급 유로를 포함하는, 건조 공기 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 조절 유닛을 통과하여 상기 버퍼 공간에 공급되는 건조 공기는,
    상대습도가 20%이하이고 온도가 25℃ 이하인 것을 특징으로 하는, 건조 공기 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 공간으로부터 공기를 회수하여 상기 냉각 제습 유닛으로 유입시키도록 연장되는 회수 유로를 더 포함하는, 건조 공기 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회수 유로에는 ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터 및 Air Chemical 필터 중 적어도 하나를 포함하는 회수 필터부가 설치되는 것을 특징으로 하는, 건조 공기 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데시칸트 제습 유닛은,
    회전력을 발생시켜 상기 로터에 전달하도록 형성되는 구동 모터; 및
    상기 로터가 회전 가능하게 결합되고, 재생을 위한 공기가 통과되는 재생부 및 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기가 통과되는 제습부를 구비하는 프레임을 포함하는, 건조 공기 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데시칸트 제습 유닛은, 상기 재생부로 공급되는 공기를 가열하는 재생 가열부를 더 포함하는, 건조 공기 공급 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 냉각 제습 유닛으로부터 공급되는 공기의 일부가 통과되는 퍼지부를 더 구비하고,
    상기 데시칸트 제습 유닛은, 상기 퍼지부를 통과하여 상기 재생부로 공급되는 공기를 가열하는 재생 가열부를 더 포함하는, 건조 공기 공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 조절 유닛은,
    냉각 유체가 흐르도록 형성되는 냉각 코일; 및
    전기 에너지에 의해 가열되는 전기 히터를 구비하는, 건조 공기 공급 장치.
  9. 반도체 제조 장치에 연결되고 기판을 수용하는 버퍼 공간에 건조 공기를 공급하기 위한 방법에 있어서,
    공기를 냉각하여 제습하는 냉각 제습 단계;
    건조제를 수용하는 로터를 회전시키고, 상기 냉각 제습 단계에서 처리된 공기를 상기 로터를 통과시켜 제습하는 데시칸트 제습 단계;
    상기 데시칸트 제습 단계에서 처리된 공기를 냉각 또는 가열하는 온도 조절 단계; 및
    상기 온도 조절 단계에서 처리된 공기를 상기 버퍼 공간에 공급하는 공급 단계를 포함하는, 건조 공기 공급 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각 제습 단계에서 처리할 공기를 상기 버퍼 공간으로부터 회수하는 회수 단계를 더 포함하는, 건조 공기 공급 방법.
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