[STEP 한국기술대학] 반도체 장비 시설 운영 Part 1. - (2) 클린룸 설비구조

반도체 장비 시설 운영 Part 1.
(2) 클린룸 설비구조

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반도체설비 클린룸의 일반적 구조

 

1. 반도체 FAB 공정

 

 1) FAB의 정의

  - Fabrication Facility의 약자로 일종의 실리콘 웨이퍼 제조 공장을 말함 

  - 먼지와 소음, 자장 등으로부터 적절하게 보호 

  - 용도에 맞게 제어할 수 있는 실험실을 팹(FAB)이라고 부르기도 함 

  - FAB = 클린룸 = 청정실 

 

 2) FAB의 공정

 

 

 -> 학부시절 진행했던 Perovskite Solar Cell 의 제작 과정과 크게 다르지 않다.

 

2. 반도체 FAB 구성

 - 클린룸 본실, 공조 솔비, 유틸리티 설비, 부속 설비, 배기 설비 등 5가지로 구성됨

 

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주요시설 및 장비 소개

 

1. 클린룸 본실

 

 1) 반도체 장비 공정

  - 셀 제조 공정 시스템

  - 반도체 공정 장비 시스템

 

 2) 가스 캐비넷(Gas Cabinet)

  - 반도체 제조 공정에서 사용되는 특수한 가스들을 공급해 주는 장치 

  - 위험한 고압 및 독성 가스들의 초순도를 유지하면서 공정 장비에 공급 

  - 비상시에는 공급을 차단할 수 있는 장치까지 포함 

 

 3) 가열 습식 스크러버(Scrubber)

 -  솔라셀 제조 공정용과 반도체 공정 장비용이 별도로 있음 

 - 여러 장비들로부터 발생되는 유해 배기 가스들을 적정 기준치 이하로 처리하는 배출 장치 

 - 가용성 가스의 포집에 사용 

 - 가스 흡수, 증류, 증습, 먼지와 액적 제거 등에 다양하게 사용 

 

 4) 천장 공간

 - 클린룸 본실에 깨끗한 공기를 주입하고 오염 공기를 배출하는 공간 

 - 각종 필터나 팬들이 장착되는 곳 

 

 5) 바닥 공간

 - 클린룸 본실의 공기를 공조 설비로 환기 시키는 통로 

 - 유틸리티 설비 장비들과 클린룸 본실 장비들을 연결하는 각종 배관들과 전원 케이블들이 설치되는 공간 

 

 

2. 공조 설비

  - 클린룸을 연중 일정한 상태로 조절하고 공기 속 먼지 제거 

  - 공기 여과기, 냉각기, 감습기, 가열기, 가습기, 송풍기 등으로 구성 

  - 클린룸 유지 관리에 가장 중요한 성분 

  - 공조기 위한 전용 분전반 설치

 

3. 유틸리티 설비

  - 클린룸 본실 내부에 설치된 반도체 관련 장비 및 시스템의 정상적 운영 

  - 전기, 냉각수, 질소 가스 등을 안정적으로 공급 

  - 전원 시스템, CDA, 질소 발생기, PCW, DI Water, 드레인 탱크

 1) CDA(Clean Dry Air)

  - 압축 공기를 깨끗하게 만들어 공급하는 장치 

  - 압축 공기에 포함된 먼지, 유분, 수분 등을 기준값 이내로 제거 

  - $반도체 생산 장비에 질소(N2)와 함께 가장 많이 사용

 

2) 질소 발생기 (N2 Generator)

- 고순도의 질소 가스 생산 

- 흡착체와 촉매제를 이용해 질소와 산소 분리 

- 압축 공기를 이용한 현장 직접 방식 

 

3) PCW (Process Cooling Water)

 - 18℃의 고순도 냉각수 순환 시스템 

 - 반도체 관련 공정 장비의 과열 방지 및 냉각 

 - 계속 공급되어야 하는 중요한 장치

 

4) DI Water(Deionized Water)

 - 이온 제거한 순수한 물 생성 시스템 

 - 이온교환수지 등 다양한 처리 과정 통해 고도로 정제된 물 

 - 기초 과학 분야, 하이 테크놀로지 산업의 핵심 재료

 - 웨이퍼 표면의 불순물, 약품 세정 

5) 드레인 탱크 (Drain Tank)

 - 반도체 관련 장비들에서 나온 화학 폐수 보관 장치 

 - 알칼리성 폐수, 산성 폐수, 기타 폐수 등으로 분리 보관 

6) 분전반

 - 클린룸 전체 시스템 구성 장비들의 안정적 전원 공급 장치 

 - 단상 220V, 3상 280V, 330V 공급 

 

7) 무정전 전원 장치 (UPS: Uniterruptible Power Supply)

 - 전기 공급 중단, 전압 변동, 주파수 변동 등 장애 발생 시 사용 

 - 시스템 보호 위해 비상 전원 사용 

 - 분전반과 연결해서 사용

 

4. 부속 설비

 - 클린룸 본실과 직접적으로 연결되는 설비 

 - 패스 박스(Pass Box), 스목룸(Smock Room), 에어 샤워(Air Shower), 차압 조정 댐퍼(Relief Damper), 차압계, 감시실 등

 

1) 패스 박스(Pass Box)

  - 청정도가 서로 다른 구역의 경계에 설치 

  - 오염 공기 유입, 청정 공기 유출을 막는 장치 

2) 스목 룸(Smock Room)

 - 클린룸 본실 출입 전에 방진 의류로 바꿔 입는 공간 

 - 청정도 관리 위해 별도의 공기 조화 관리 

 - 클린룸 출입 위한 에어 샤워와 연결 

3) 에어 샤워(Air Shower)

  - 클린룸 내부와 외부 간의 차단 역할 

  - 내부로 사람, 물건 반입 시 표면에 붙은 분진 등을 제거 

  - 본실 입구에 설치 

4) 차압 조정 댐퍼(Relief Damper)

  - 클린룸 내부 압력 일정 유지, 공기 흐름 방향 제어 

  - 실외 오염 공기의 클린룸 내부 유입 방지

5) 차압계

  - 클린룸 내부와 외부의 압력 차를 보여주는 계기 장치 

6) 감시실 

  - 클린룸 전체 설비를 관리하는 공간 

 - 원격 제어 시스템을 통한 설비 모니터링실 

 - 클린룸 내부 관찰 공간 

5. 배기 설비

 - 오염된 실내 공기를 실외로 배출시키는 장치 

 - 가스 스크러버(Scrubber)를 사용해서 대기 오염의 법적 규제치 이하로 처리 

 - 인체 및 환경에 유해한 가스 정화 후 배출