반도체 웨이퍼 제조공정 클린룸 구조, 공기조화 및 오염제어시스템 Clean Room Structure, Air Conditioning and Contamination Control Systems in the Semiconductor Fabrication Process원문보기
Objectives: The purpose of this study was to examine clean room(C/R) structure, air conditioning and contamination control systems and to provide basic information for identifying a correlation between the semiconductor work environment and workers' disease. Methods: This study was conducted at 200 ...
Objectives: The purpose of this study was to examine clean room(C/R) structure, air conditioning and contamination control systems and to provide basic information for identifying a correlation between the semiconductor work environment and workers' disease. Methods: This study was conducted at 200 mm and 300 mm semiconductor wafer fabrication facilities. The C/R structure and air conditioning method were investigated using basic engineering data from documentation for C/R construction. Furthermore, contamination parameters such as airborne particles, temperature, humidity, acids, ammonia, organic compounds, and vibration in the C/R were based on the International Technology Roadmap for Semiconductors(ITRS). The properties of contamination control systems and the current status of monitoring of various contaminants in the C/R were investigated. Results: 200 mm and 300 mm wafer fabrication facilities were divided into fab(C/R) and sub fab(Plenum), and fab, clean sub fab and facility sub fab, respectively. Fresh air(FA) is supplied in the plenum or clean sub fab by the outdoor air handling unit system which purifies outdoor air. FA supply or contaminated indoor air ventilation rates in the 200 mm and 300 mm wafer fabrication facilities are approximately 10-25%. Furthermore, semiconductor clean rooms strictly controlled airborne particles(${\leq}1,000{\sharp}/ft^3$), temperature($23{\pm}0.5^{\circ}C$), humidity($45{\pm}5%$), air velocity(0.4 m/s), air change(60-80 cycles/hr), vibration(${\leq}1cm/s^2$), and differential pressure(atmospheric pressure$+1.0-2.5mmH_2O$) through air handling and contamination control systems. In addition, acids, alkali and ozone are managed at less than internal criteria by chemical filters. Conclusions: Semiconductor clean rooms can be a pleasant environment for workers as well as semiconductor devices. However, based on the precautionary principle, it may be necessary to continuously improve semiconductor processes and the work environment.
Objectives: The purpose of this study was to examine clean room(C/R) structure, air conditioning and contamination control systems and to provide basic information for identifying a correlation between the semiconductor work environment and workers' disease. Methods: This study was conducted at 200 mm and 300 mm semiconductor wafer fabrication facilities. The C/R structure and air conditioning method were investigated using basic engineering data from documentation for C/R construction. Furthermore, contamination parameters such as airborne particles, temperature, humidity, acids, ammonia, organic compounds, and vibration in the C/R were based on the International Technology Roadmap for Semiconductors(ITRS). The properties of contamination control systems and the current status of monitoring of various contaminants in the C/R were investigated. Results: 200 mm and 300 mm wafer fabrication facilities were divided into fab(C/R) and sub fab(Plenum), and fab, clean sub fab and facility sub fab, respectively. Fresh air(FA) is supplied in the plenum or clean sub fab by the outdoor air handling unit system which purifies outdoor air. FA supply or contaminated indoor air ventilation rates in the 200 mm and 300 mm wafer fabrication facilities are approximately 10-25%. Furthermore, semiconductor clean rooms strictly controlled airborne particles(${\leq}1,000{\sharp}/ft^3$), temperature($23{\pm}0.5^{\circ}C$), humidity($45{\pm}5%$), air velocity(0.4 m/s), air change(60-80 cycles/hr), vibration(${\leq}1cm/s^2$), and differential pressure(atmospheric pressure$+1.0-2.5mmH_2O$) through air handling and contamination control systems. In addition, acids, alkali and ozone are managed at less than internal criteria by chemical filters. Conclusions: Semiconductor clean rooms can be a pleasant environment for workers as well as semiconductor devices. However, based on the precautionary principle, it may be necessary to continuously improve semiconductor processes and the work environment.
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문제 정의
본 연구에서는 반도체가 제조되는 환경이면서도 작업자의 근무환경인 C/R의 구조, 공기조화, 오염제어시스템 특성 및 오염관리 현황 등의 확인을 통해, 반도체 제조 C/R을 이해하고, 작업자 보건관점에서 고찰함으로써 반도체 산업에서의 작업자 건강장해와 작업환경과의 연관성 규명에 필요한 기초 정보를 제공하고자 하였다.
제안 방법
C/R 구조 및 공조방식은 라인 건설 시 제시된 BED(Basic engineering data)에 기초하여 조사하였다. C/R 내에서 웨이퍼에 불량을 유발시킬 수 있는 오염 인자 및 공정불량 내용은 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductor, ITRS) 및 실제 라인에서 발생하는 주요 공정불량을 조사하여 기술하였다.
C/R 구조 및 공조방식은 라인 건설 시 제시된 BED(Basic engineering data)에 기초하여 조사하였다. C/R 내에서 웨이퍼에 불량을 유발시킬 수 있는 오염 인자 및 공정불량 내용은 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductor, ITRS) 및 실제 라인에서 발생하는 주요 공정불량을 조사하여 기술하였다. 오염제어시스템 특성, C/R 내 오염농도 측정 및 모니터링 현황은 현재 라인에서 적용/운영되고 있는 시스템 및 관리현황을 조사하였다.
본 연구는 경기도 기흥에 위치하고 있는 시스템 LSI(Large Scale Integrated Circuit) 제품을 생산하는 200 mm 및 300 mm 반도체 웨이퍼 제조 사업장(라인) 각 1개씩을 대상으로 라인 및 C/R 구조, 공기조화시스템, 반도체 공정불량 발생 오염 종류, 관리기준, 제어시스템 및 모니터링 현황을 확인하였다.
본 연구에서는 200 mm 및 300 mm 반도체 웨이퍼 제조환경인 C/R의 구조, 공기조화, 오염제어시스템의 특성 및 오염 관리현황 확인을 통해, 반도체 제조 C/R을 이해하고 작업자 보건관점에서 고찰하였다. 반도체 작업환경은 다양한 제조공정에서 발생할 수 있는 제품 불량을 사전에 방지하고 작업자에게는 쾌적한 환경을 제공하기 위해 입자, 온도, 습도, 풍속, 기류, 차압, 산, 알칼리, 유기물, 진동, 정전기 등의 주요 오염인자를 ULPA 필터, C/F, FA 공급(10-25%), 환기(60-80 회/hr), 제진대 등의 제어시스템에 의해 엄격히 관리되고 있음을 확인할 수 있었다.
C/R 내에서 웨이퍼에 불량을 유발시킬 수 있는 오염 인자 및 공정불량 내용은 국제 반도체 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductor, ITRS) 및 실제 라인에서 발생하는 주요 공정불량을 조사하여 기술하였다. 오염제어시스템 특성, C/R 내 오염농도 측정 및 모니터링 현황은 현재 라인에서 적용/운영되고 있는 시스템 및 관리현황을 조사하였다. 오염농도 측정 및 모니터링에 사용되는 장비, 측정주기 등에 대한 세부내용은 Table 1에 나타내었다.
성능/효과
본 연구에서는 200 mm 및 300 mm 반도체 웨이퍼 제조환경인 C/R의 구조, 공기조화, 오염제어시스템의 특성 및 오염 관리현황 확인을 통해, 반도체 제조 C/R을 이해하고 작업자 보건관점에서 고찰하였다. 반도체 작업환경은 다양한 제조공정에서 발생할 수 있는 제품 불량을 사전에 방지하고 작업자에게는 쾌적한 환경을 제공하기 위해 입자, 온도, 습도, 풍속, 기류, 차압, 산, 알칼리, 유기물, 진동, 정전기 등의 주요 오염인자를 ULPA 필터, C/F, FA 공급(10-25%), 환기(60-80 회/hr), 제진대 등의 제어시스템에 의해 엄격히 관리되고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 이상상황 발생 시 작업자가 입자, 산 및 유기물 등에 노출될 가능성을 완전히 배제할 수는 없기 때문에 사전 예방적 원칙에 기초하여 반도체 제조 C/R이 제품생산 뿐만 아니라 작업자에게도 친환경이 지속적으로 유지될 수 있도록 끊임없는 공정 및 작업환경 개선의 필요성이 있다.
후속연구
하지만 이상상황 발생 시 작업자가 입자, 산 및 유기물 등에 노출될 가능성을 완전히 배제할 수는 없기 때문에 사전 예방적 원칙에 기초하여 반도체 제조 C/R이 제품생산 뿐만 아니라 작업자에게도 친환경이 지속적으로 유지될 수 있도록 끊임없는 공정 및 작업환경 개선의 필요성이 있다. 본 연구는 반도체 산업에서의 작업자 건강장해와 작업환경과의 연관성 고찰 및 규명에 있어 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
C/R이란?
첨단산업분야의 연구개발과 생산과정에서 중대한 방해를 초래하는 공기 중 입자(먼지) 및 세균을 제거하기 위해서는 클린룸(Clean room, C/R)이라는 청정 환경이 필요하다. C/R이란 공기에 포함된 먼지의 개수가 규정된 한도 내에서 관리되는 일정영역이나 공간(Standard, 1992), 또는 먼지를 비롯한 제반 환경 조건인 온도, 습도, 풍속, 차압, 각종 오염 등이 일정 규격에 맞게 유지, 관리되는 깨끗한 영역(ISO, 1999)으로 정의된다. C/R은 사용 목적에 따라 크게 산업용 C/R(Industrial clean room)과 생물학적 C/R(Biological clean room)으로 분류할 수 있다.
반도체 산업에 종사하는 작업자는 C/R 입실 시에 방진 마스크의 착용이 필요한 이유는?
인체는 분진 발생원으로서 입고 있는 의복 및 호흡으로부터 분진이 발생하며, 기침 또는 재채기만으로도 수 미터 사방으로 비산이 가능하다. 따라서 반도체 산업에 종사하는 작업자는 C/R 입실 시에 방진 마스크의 착용이 필요하며, 그 외에도 방진모, 방진복, 방진화, 방진장갑 등을 착용하게 된다(Whyte, 2001).
C/R은 사용 목적에 따라 어떻게 분류할 수 있는가?
C/R이란 공기에 포함된 먼지의 개수가 규정된 한도 내에서 관리되는 일정영역이나 공간(Standard, 1992), 또는 먼지를 비롯한 제반 환경 조건인 온도, 습도, 풍속, 차압, 각종 오염 등이 일정 규격에 맞게 유지, 관리되는 깨끗한 영역(ISO, 1999)으로 정의된다. C/R은 사용 목적에 따라 크게 산업용 C/R(Industrial clean room)과 생물학적 C/R(Biological clean room)으로 분류할 수 있다. 산업용 C/R은 생산 제품에 영향을 미치는 먼지 등 분진 제거를 목적으로 하는 C/R으로 정밀산업과 전자산업을 기초로 발달하기 시작하였으며, 현재는 반도체 산업뿐만 아니라 정밀기기, 광학기기 제조·조립 등에 널리 사용되고 있다.
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