[STEP 한국기술대학] 반도체 장비 시설 운영 Part 1. - (1) 클린룸 개요

반도체 장비 시설 운영 Part 1.
(1) 클린룸 개요

 

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클린룸의 정의 및 분류

 

1. 클린룸의 정의

 - 공기 부유입자의 농도를 일정한 수치 이하로 제어, 입자의 유입, 생성 및 체류를 최소화한 공간 

 - 온도, 습도, 압력 등이 필요에 맞게 일정하게 제어되는 공간 

 

2. 클린룸의 분류

 

1) 산업용 클린룸(ICR, Industrial Clean Room)

  - 전자공장이나 정밀기계공장에서 생산 공정의 청정 환경을 위해 사용되는 클린룸

  - 시스템에 대한 정밀화, 소형화, 고품질, 고신뢰성을 확보 

 

2) 바이오 클린룸(BCR, Biological Clean Room) 

- 제약공장, 식품공장, 병원 등에서 제품의 오염 방지, 변질 방지 및 환자의 감염 방지를 위해 사용되는 클린룸

- 무균에 가까운 상태가 요구 되는 현장에서 사용 

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 공기 청정도 클래스 및 입자별 분진 발생량

 

1. 공기 청정도 클래스

 

 1) 청정도 클래스의 정의 

  - 단위 공간(1m3) 내의 CFU(Colony Forming Unit) 입자 농도에 의해 결정되며,

    그러한 입자와 청정도의 관계는 Class라는 단위로 표현됨 

 

2) 청정도 클래스 예시

 

 

 

- 클래스의 수치가 낮을수록 우수한 등급의 클린룸 

- 클린룸을 시공하고자 할 때에는 사용하고자 하는 용도에 맞게 클래스를 우선 선정해야 함 

 

2. 입자별 분진 발생량

 1) Wafer 공정 도중 발생하는 인자

  - 클린룸 청정도를 해치는 가장 큰 원인은 작업자로부터의 오염물질에 기인함 

 

 2) 인체에서 발생하는 분진

 - 사람의 신체로부터 발생하는 분진으로는 머리카락, 화장품 물질, 박테리아, 의복의 각종 화학 재료 그리고 표피 등이 있음 

3) 동작에 따른 분진 발생량

 - 생산 제품 불량 중 약 60~75%가 사람으로부터 발생 

 - 클린룸 청정도 유지 관리를 위해 입출자 및 작업자 관리가 매우 중요

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클린룸 방식 및 특징

 

1. 공기순환 횟수에 의한 청정도 유지

 - 지속적인 공기 오염이 발생하기 때문에, 정기적 공기 순환으로 청정도를 유지해야함

 - 클린룸 내부 공간의 공기 청정도가 Class 기준치에 맞게 유지되도록 반복적인 공기순환이 필요함 

 

2. 기류 형상에 따른 클린룸 방식

 

 

1) 수평 층류 방식

  - 여과된 공기가 한쪽 벽면에서 마주 보는 벽면을 향해 흐름 

  - 벽 전면에 설치된 초고성능필터로 토출된 기류는 반대편 벽 전면에 설치된 흡기부에서 흡수 

  - 고도의 청정도를 유지할 수 있기 때문에 고성능 반도체 제조 같은 Class 1~100 등급에서 사용

 

 2) 수직 층류 방식

  - 여과된 공기가 천정에서 바닥면을 향해 흐름 

  - 천정 전면에 초고성능필터를 붙이고 바닥에는 격자면을 설치하여 흡입 

  - 분진이 바로 하류로 흘러 내려가 주위에는 큰 영향을 주지 않음 

  - Class 100 등급에서 사용 

 

 

3) 난류 방식

  - 여과된 공기가 난류 형태로 흐르면서 불균일하고 변칙적인 기류 분포를 가지는 유동 형태 

  - 공기조화기(AHU)의 취출구에 고성능필터 부착 

  - 실내 환기 횟수를 적정치(가령, 80회/hr) 이상으로 올려도 청정도가 비례로 증가하지 않음 

  - Class 1,000~100,000 등급에서 사용 

 

 

3. 배치에 따른 방식

 

 

 1) 볼룸 방식

  - 공기 순환이 공간 전체 영역에서 이루어짐 비용이 비쌈

  - 공기의 흐름이 불안정함

  - 온도, 습도 등을 제어하기 어려움 

  - 즉 별로다.

 

 2) 터널 방식

  - 공기 순환이 청정도 등급과 용도가 다른 영역에서 분리되어 이루어짐 

  - 온도, 습도 등의 제어 용이

 

 3) 소구역 분할 방식

  - 용도에 따라서 공간을 완전히 분리하여 각각의 시스템으로 공기순환이 이루어짐 비용이 제일 저렴

  - 소구역별로 최고 등급의 청정도를 유지하는데 용이

 

 

4. 공기순환 시스템에 따른 방식

 1) 오픈 베이 방식

  - 실내에 청정도가 높은 지역과 청정도가 떨어지는 지역 등이 섞여 있는 경우 초고성능필터, 고성능필터

    또는 블라인드 패널을 청정도에 따라 배치 경제적인 순환 풍량 확보

  - 온·습도 유지 등에 유리 

 

 2) FFU 방식

   

    장점

   - 각 초고성능필터 또는 고성능필터에 소형 순환 팬을 조합한 FFU가 다수 천정면에 설치 순환계의 저항 줄임

   - 소요 기계실면적 줄임 

 

    단점

  - 유지관리의 어려움 

  - 천정내부가 (-)압이되어 청정도가 다소 떨어짐