KR950012146B1 - 반도체 제조공장의 청정실 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 제조공장의 청정실
제1도는 본 발명에 관한 반도체 제조공장의 청정실의 개략적인 구성을 나타낸 사시도.
제2도는 제1도의 A-A'선에 보았을때에 청정상자의 측단면도.
제3도는 본 발명의 팬필터유닛의 제어블록도.
제4도는 제1도의 A-A'선에 직교하는 방향에서 보았을때의 측단면도.
제5도는 공장건물내에 설치하는 본 발명의 청정실을 나타내는 일부를 잘라낸 구조도.
제6도는 종래의 청정실을 나타낸 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 청정실 21A, 21B, 21C : 청정상사
25 : 상층부 순환로 26 : 하층부 순환로
31 : 챔버 순환로 30A, 30C : 낮은 청정실
30B : 높은 청정실 43 : 수송로봇
44 : 간막이벽 45 : 공통측벽
47 : 반도체 가공장치 48 : 통로구
본 발명은 반도체 제조공장에 설치되는 초청정화의 환경을 유지하는 널리 사용되는 청정실에 관한 것이다.
종래 반도체 공장에서 고집적도(高集積度) 및 미세화된 반도체 제품의 제조 기술을 개선하여 향상시켜 나아가기 위하여 초청정화(超請淨化)된 제조공간으로 되는 청정실이 필수조건으로 되어 있다.
나아가서 전체 자동장치, 자동수송기기, 무인화 제조라인 등의 개선을 촉진하기 위하여도 청정실 시설이 중요하다.
이와 같은 상황하에서 청정실은 일반적으로 구획된 청정실의 청정전체면에 높은 효율의 특수에어필터(HEPA 필터)를 장비한 공기층 흐름 시스템(air laminar flow system)과 가압공기를 공급하는 송풍시스템(air blower system)을 지니고, 필터를 개재하여 청저일에 보내진 공기가 순환하도록 구성되어 있다.
이 청정실은 1입방 ft당의 부유진애의 수에 따라서 청정도를 나타내며, 예컨대 높은 순으로 C1, C100, C1000 등의 등급으로 구분된다. 여기에서 청정도는 기압, 속도,여과능력의 함수로 나타낼 수 있다.
종래예의 청정실로서는 제6도에 나타낸 것이 있다(미국 특허 명세서 제4699640호 참조). 이 청정실은 건물의 내부를 상층부(2), 중간층, 하층부(3)의 3층으로 나누어 그 중간층을 측벽(4),(4)과 통로구멍이 형성되는 현수(懸垂) 간막이벽(5),(5)에 따라 3개의 작업범위를 구획하는 청정실(R1),(R2),(R3)을 배치하고 있다. 이러한 청정실의 청정도는 다음과 같이 하여 유지된다.
즉, 공기회송실의 하층부(3)에 인접하여 배치된 공기조화장치(6)가 하층부(3)의 공기를 흡인하여 고압공기를 외부송풍관(14)을 개재하여 공기공급실의 상층부(2)에 보낸다. 그리고, 공기는 중간층의 청정벽(7)에 부착된 HEPA 필터(8)와 바닥(9)의 통기구멍(10)을 개재하여 청정실안을 화살표로 나타낸 수직하방으로 흘려서 순환한다.
청정실(R1)은 반송로봇(11) 및 반도체 제조장치(12)의 가공부(12a)가 배치되어, 등급 C100 이하의 높은 청정도로 유지되어 있다. 청정실(R2)은 현수간막이벽(5)을 관통한 가공장치(12)가 위치하지만 웨이퍼(wafer)를 실내에 노출할 필요가 없기 때문에, C1000 이하의 청정도로 유지된다.
청정실(R3)은 운전자(13)가 작업하는 영역이기 때문에 가장 낮은 C10,000 이하의 청정도로 되어 있다. 청정실(R1),(R2),(R3)의 각 영역도 모두 같은 공기공급실의 상층부(2)와 공기회송실의 하층부(3)를 함께 사용한다.
현수 간막이벽(5)은 플라스틱 제품의 정전방지판이며, 하단이 가공장치(12) 위에 20-30mm인 곳까지 떨어져 있다. 구획된 각 영역의 청정도는 HEPA 필터(8)의 방법, 수량, 처리 풍량의 시간당 환기회수에 의존하고 있다. 다음에 공기회송실(回送室)의 하층부(3)에 전원라인, 각 장치 및 설비에 기초한 배선이나 배관을 설치함에 따라, 청정실 안을 효과적으로 이용할 수 있다.
이와 같이 구성된 청정실(R1),(R2),(R3)을 작업환경에 따라 다른 청정도의 영역을 형성하므로 낭비가 없는 에너지 절약화 한 공기조화시스템으로 되어 높은 청정도의 유지와 설비코스트의 저감화를 도모하도록 되어 있다.
그러나, 이 청정실에서는 하나의 일정한 풍량방식의 대형 공기조화장치에 따라 상층의 공기공급실 전체에 공기르 공급하기 때문에 각 청정실의 공기의 흐름을 따로 따로 제어할 수 없고, 필요 이상으로 공기조화장치에 필요한 송풍에너지가 커짐과 함께 공기조화장치가 고장나면 청정실 전체에 영향을 미치게 된다. 이 때문에, 청정실, 특히 청정실(R1)의 청정도를 높은 수준으로 장기간 유지하는 것이 어렵다.
또, 청정실로부터 떨어진 장소에 공기조화장치의 팬이 있고, 긴 배관을 사용하여 공기의 공급을 하므로 공기압력의 손실이 커서 공기조화장치를 대형화 할 필요가 있다.
이와 같은 사정에 비추어 본 발명은 각 생산 공정마다에 공기의 흐름을 제어할 수 있도록 하여 공기의 압력손실을 적게함과 동시에 각각의 청정실이 다른 영역에 영향을 주는 일이 없이 안정한 공기의 흐름에 따라 가장 적합한 청정실을 형성함과 동시에 설비의 유지를 용이하게 한 반도체 제조공장의 청정실을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외기조절기에 의하여 외부공기의 공급을 받는 하층부와, 이 하층부의 공기를 순환로로서 챔버를 개재하여 받아 넣는 공기챔버를 형성하는 상층부와, 이 상층부 하방의 팬필터유닛을 통하여 아래로 흐르게 한 청정한 공기를 받아서 다시 하층부를 향해서 유출하는 중간층을 지닌 청정상자가 반도체 제조공정에 대응하여 설치되어 있는 반도체 제조공장의 청정실에 있어서, 하나의 청정상자의 상층부 및 중간층은, 서로 대항하는 한쌍의 공통측벽에 따라 3개 이상으로 구분되고, 공통측벽의 내부 상층부에는 팬필터유닛의 장착 밀도를 다른 상층부보다도 크게 마련하여, 그 하방에 높은 청정실을 형성하였으며, 공통측벽에는 그것을 관통해서 반도체 가공장치를 마련하고, 또 반도체 가공장치의 가공부분을 상기 높은 청정실에 면하도록 위치시키고, 이 높은 청정실에는 반도체 가공장치에 근접해서 간막이벽을 마련하여 소구획실을 형성하고, 이 간막이벽에는 상기 높은 청정실에 배치된 반송로봇의 아암이 출입하는 통로구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.한
상기한 구성에 따라 공기조화설비는 각 청정상자마다 제어가 가능하게 되어 반도체 제품의 생산공정마다 결정되는 청정실의 청정도는 각 청정상자에 배치된 팬필터유닛의 필터의 특성 및 이것을 통과하는 공기의 흐름을 조정함에 따라 결정된다. 이에 따라 청정실은 다른 영역의 영향을 받지 않고, 공기의 순환에 의한 공기의 균형을 장기적으로 유지하여 초청정영역으로 된다.
또, 청정상자마다에 공기조화설비가 독립적으로 구성되어 있기 때문에 그밖의 설비의 작동중에도 용이하게 정비를 할 수 있게 된다. 나아가서 반도체 제품이 가공되는 영역은 청정상자의 공통측벽과 간막이벽으로 둘러싼 높은 청정공간으로 되고, 그 위에 공급되는 공기에 의하여 실내의 온도나 습도가 균일하게 유지되므로 미묘한 변화에 따른 제품에의 영향을 억누르기 위한 작업환경의 최적화를 달성하게 된다.
본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.
제1도는 본 발명의 개략구성을 나타낸 것으로 청정실(20)은 생산공정마다에 인접하는 여러개의 청정상자(21),(21),...와, 각 상자마다에 외기의 공급을 제어하는 외기조절기(38) 등으로 형성되어 있다.
제2도는 제1도의 A-A'선에 본 청정상자(21)의 측단면을 나타낸 것으로 청정상자(21)는 외벽(23)에 둘러싸인 공간내를 내벽(24)으로 분할되어 상층부(25), 중간층 및 하층부(26)의 3층 구조로 분리되어 있다.
이 내벽(25)은 천정벽(27), 바닥(28) 및 측벽(29)으로 이루어지고, 중간층은 이들 벽에 둘러싸인 청정실(30), 하층부(26)와 상층부(25)를 연통하는 챔버(31)를 지니고 있다. 이들 상층부(25), 하층부(26) 및 챔버(31)는 공기순환로를 형성한다. 청정벽(27)에는 필터(32)와 그 상부에 설치되는 팬(33)으로 구성되는 팬필터유닛(34)이 여러개 배치되어 있다. 또, 바닥(28)에는 통기구멍(35)이 있다.
챔버(31)의 공기입구에는 냉각코일(36)이 설치되어 청정실(30) 안에 설치한 제1도에 나타낸 제어기(37)에 제어되어서 상층부(25)로부터 하층부(26)에 회송된 공기를 냉각하여 청정실안을 적당한 온도로 제어한다.
제3도는 각 청정상자(21)에 설치된 청정실(30)에 있어서의 팬필터유닛(34),(34),…를 집중관리하여 청정도를 제어하는 블록도를 뜻한다.
본 발명의 실시예에 있어서 공기조화설비는 청정상자(21)의 외부에 설치되어 하층부(26)에 외기를 공급하는 외기조절기(38)와 순환공기의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉각코일(36)과 하층부(26)를 흐르는 공기의 압력변동을 검출하는 압력센서(39)에 따라서 외기조절기(41)의 전원(S)을 제어하는 인버어터(40)로 이루어져 있다. 나아가서 각 팬필터유닛(34)과 이 유닛(34)을 원격조작하는 원격국(42)을 포함하고 컴퓨우터(52)로 온도, 압력, 습도 등의 제조건을 감시 제어하도록 되어 있다.
이와 같은 구성으로 되어 있으므로, 본 발명의 공기조화설비는 각 상자마다 독립하여 제어할 수 있다. 이 때문에 청정상자(21)의 하층부(26)는 간막이가 없고 연통하여 청정실 전체의 바닥밑에 공통한 실용기구 보관실을 형성함과 동시에 이 실내에 하나의 외기조절기(38)로부터 외기를 받아넣어 각 청정상자(29)에의 공급 외기량을 각각의 팬필터유닛(34)에 따라 제어할 수 있도록 되어 있다.
또, 냉각코일(36)은 각 청정상자(21)의 하층부에 각기 설치하고 또한 청정상자(21) 안의 순환로에도 각기 압력센서를 설치함에 따라 팬필터유닛(34)을 통과하는 공기의 공급량 및 상자안의 온도 등을 보다 섬세하게 제어할 수 있다.
더욱이 하층부(26)에의 외기량은 컴퓨우터로 제어되는 하나의 외기조절기로 하여도 좋고 청정상자(21) 마다 각각 소형의 외기조절기를 하층부 또는 외부에 설치하여 팬필터유닛(34)에의 공급외기를 제어하는 것도 가능하다.
제4도는 제1도의 A-A'선에 직교하는 방향에서 본 측단면도이며,본발명의청정실(20)에 있어서 반도체 제품을 제조하는 생산공정의 흐름을 나타낸다. 여기에서는 청정상자(21A),(21B),(21C)가 인접하여 배치되고, 청정상자(21A),(21C)는 반송로봇 및 제조가공부용의 청정실을 지니고 있다.
각 청정실(30)(A,B,C)은 각기 청정벽(27)에 팬필터유닛(34)을 설치하고, 바닥(28)에도 통기구명(35)이 형성되어 있다. 청정상자(21B)에는 청정도를 등급(C1)으로 제어한 공급청정실(30B)이 있고 여기에는 웨이퍼의 반송로봇(43)이 배치되어 있다.
이 반송로봇(43)은 자기 청정형의 것은 아니고, 청정도가 높은 청정실내에서 웨이퍼를 노출한 상태에서 반송 및 옮겨 실을 수 있기 때문에 구조가 단순화 되어 있다. 이 높은 청정실(30B)은 반송로봇(43)의 배치영역 양측에 간막이벽(44),(44)을 지니고, 이 간막이 벽이 청정상사(21A),(21C)와 청정상자(21B)의 공통측벽(45),(45)으로 둘러싸서 형성하는 소구획실(30B1),(30B2)을 구비하고 있다.
이 공통측벽(45)은 상층부(25)를 간막이함과 동시에 청정도가 높은 청정실(30B)과 낮은 청정실(30A),(30C)을 구획하고 있다. 이들 소구획실(30B1),(30B2)은 높은 청정실(30B)과 청정도는 동일하지만, 작업영역이 좁기 때문에 공기의 방향성이 균일하게 되어 온도 및 습도의 제어가 안정하다.
공통측벽(45)은 청정도가 낮은 청정실(30A)과 높은 청정실(30B)을 차폐하는 일을 하며, 이 공통측벽(45)을 개재하여 반도체 가공장치(47)를 배치하였는데, 이 장치의 가공부(47a)는 높은 청정실의 소구획실(30B1),(30B2) 내에 위치하고 있다.
한편, 간막이벽(44)에도 반송로봇(43)의 아암(43a)이 가공부(47a)에 출입하는 통로구멍(48)이 설치되어 있어 반송로봇의 아암(43a)과 가공부(47)의 사이에서 웨이퍼를 수용한 운반체의 인수인도가 이루어진다.
이러한 작업은 낮은 청정실(30A),(30C)에 존재하는 운전자(50)가 거기에 배치된 제어장치(51)의 모니터를 개재하여 조작한다. 이 때문에, 조종자 부분은 반도체 제품이 노출되는 영역은 아니기 때문에 청정도는 등급 C1000 정도의 낮은 청정실에서 충분하다.
가공장치 및 그 밖의 제어장치에 있어서의 전원라인이나, 가스 및 유압공기압 계통의 내선이나 배관은 하층부(26)에 모아져서 이 하층부를 경유하여 직접 청정실 등에 접속되므로 청정실내를 유효하게 이용할 수 있다.
제5도는 반도체 제조공장내에 배치되는 청정실을 나타낸 일부를 자른 사시도이며, 동일구성의 블록체를 조합하기 위하여 빌드인(build in) 방식으로 조립이 가능하다. 다음에 본 발명의 반도체 제조공정에 있어서의 청정실에서의 생산공정을 설명한다.
상술한 바와 같이 구성된 청정실에 있어서 반송로봇(43)은 운전부로부터의 조작에 따라 반송로봇(43)이 고급청정실(30B) 안에 부설한 유도로에 잇따라서 보행하여 그 보행중에 반송로봇(43)이 웨이퍼의 청정보관 창고 또는 반도체 가공장치(47) 사이에서 웨이퍼의 인수인계를 한다.
반송로봇(43)의 보행시기 및 보행방향의 관리와 아암(43a)의 작동시기의 관리는 상위 컴퓨우터에 의하여 자동제어된다. 반송로봇(43)은 그 본체에 대하여 두부가 상하좌우로 회전 운동할 수 있고, 이 두부에 웨이퍼를 수용한 운반체의 파악 및 그 해제를 하는 아암(43a)을 간막이벽(44)에 설치한 통로부(48)에 출입시킨다. 이에 따라 뛰어난 청정도를 유지하고 있는 작업영역내에 있는 가공장치의 가공부(47a) 또는 청정보관창고에 웨이퍼를 수용할 운반체를 반입 및 반출할 수 있다. 따라서, 반송로봇(43)은 높은 청정실(30B)에서 동일한 청정상자안의 청정도가 높은 소구획실(30B1),(30B2)의 어느 것에도 아암(43a)을 출입시킴에 따라 순차 반도체 제품의 생산공정을 실시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 청정상자는 다음의 특징이 있다.
종래의 공기조화장치 기능을 팬필터유닛과 냉각코일로 분할하여 대응하고, 청정실을 생산공정마다의 청정상자로서 배열한 구성에 따라 공기의 흐름을 단순화하고, 실내온도 제어도 공정마다 실현할 수 있다. 이 때문에, 청정도가 높은 청정실은 등급 C1(0.
1㎛)에서 온도 24±0.5℃, 습도 45±2%의 초정정공간으로 되어 종래의 변동차
±1℃ 및 ±5%에 비교하여 정밀도가 향상한다.
팬필터유닛은 모듈(module)화 되어 있어 이 유닛의 추가가 임의로 할 수 있기 때문에, 고장대책 및 유닛의 적산 운전시간을 정리 파악하여, 청정실의 청정도의 변경을 용이하게 또한 에너지 절약화된 관리를 할수 있다. 외기조정기로부터의 공급되는 외기량을 압력센서로 조절하여 청정실 안에서의 장치 반입등에 따른 도어 개폐에 있어서 발생하는 공기균형의 변동을 일정하게 한다.
또, 공급되는 외기의 절대온도를 일정하게 하여 생산지구 전영역에서 동일된 온도가 유지된다.
이상 설명한 사실로부터 본 발명은 청정상자 단위로 생산 공정마다에 구분된 공기조화제어를 할 수 있으므로 각각의 청정실내의 공기의 흐름을 안정시켜 희망하는 청정도를 장기적으로 유지할 수 있다.
또, 청정상자 단위의 설비의 변경이 가능하게 되어 청정실의 관리 및 관리를 용이하게 한다.
나아가서 수송로봇의 배치영역의 양측에 공통측벽과 간막이 벽으로 구획된 고급청정실의 작업영역을 설치하였으므로 공간이 좁아진것 때문에 공급되는 공기의 흐름이 보다 균일화 하기 때문에 실내의 온도 및 습도관리의 정밀도가 향상된다.

Claims (1)

  1. 외기조절기에 의하여 외부공기의 공급을 받는 하층부(26)와, 이 하층부(26)의 공기를 순환로로서 챔버(31)를 개재하여 받아 넣는 공기 챔버를 형성하는 상층부(25)와, 이 상층부(25) 하방의 팬필터유닛(34)을 통하여 아래로 흐르게 한 청정한 공기를 받아서 다시 하층부(26)를 향해서 유출하는 중간층을 지닌 청정상자가 반도체 제조공정에 대응하여 설치되어 있는 반도체 제조공장의 청정실에 있어서, 하나의 청정상자의 상층부(26) 및 중간층은, 서로 대항하는 한쌍의 공통측벽(45),(45)에 따라 3개 이상으로 구분되고, 공통측벽(45),(45)의 내부 상층부(25)에는 팬필터유닛(34)의 장착 밀도를 다른 상층부(25) 보다도 크게 마련하여, 그 하방에 높은 청정실(30B)을 형성하였으며, 공통측벽(45)에는 그것을 관통해서 반도체 가공장치(47)를 마련하고, 또 반도체 가공장치(47)의 가공부분(47a)을 상기 높은 청정실(30B)에 면하도록 위치시키고, 이 높은 청정실(30B)에는 반도체 가공장치에 근접해서 간막이벽(44),(44)을 마련하여 소구획실(30B1),(30B2)을 형성하고, 이 간막이벽(44),(44)에는 상기 높은 청정실(30B)에 배치된 반송로봇(43)의 아암(43a)이 출입하는 통로구멍(48)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청정실.
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