클린룸란?

공기 중 미립자(파티클)의 수를 정해진 수준 이하로 유지하고, 온도·습도·기압 등도 관리하는 방. 반도체 제조는 웨이퍼를 오염시키지 않도록 클린룸 안에서 이루어진다.

일본어 명칭: クリーンルーム

클린룸은(는) 클린룸과 장비, 환경·보건·안전, 산화와 확산 등 4개 분야의 연습 문제 35개에 나와요.

클린룸이란

클린룸은 공기 중에 떠 있는 미립자의 수를 정해진 수준 이하로 유지하도록, 공기를 여과하여 불어 넣고 실내의 오염을 계속 밖으로 내보내는 방입니다. 반도체 제조에서는 웨이퍼 위에 회로 치수와 비슷한 크기의 입자가 1개 붙기만 해도 그 칩이 불량이 될 수 있습니다. 그래서 천장의 HEPA 필터나 ULPA 필터로 여과한 공기를 흘려보내고, 온도와 습도, 실내 기압도 일정하게 유지합니다. 밖에서 오염된 공기가 들어오지 않도록 실내 기압은 주위보다 약간 높게 해 둡니다.

청정도 클래스

얼마나 깨끗한지는 정해진 부피의 공기에 포함된 입자 수로 나타내며, 국제 규격 ISO 14644-1에서는 1~9의 클래스로 나눕니다. 숫자가 작을수록 깨끗하며, ISO 클래스 5에서는 1 m³당 0.1 µm 이상의 입자가 100,000개까지 허용됩니다. 이는 폐지된 미국 연방 규격 209E의 클래스 100(1세제곱피트당 0.5 µm 이상의 입자 100개)에 거의 해당합니다. 사람은 큰 발진원이므로, 작업자는 전용 클린 슈트와 마스크, 장갑을 착용하고 에어 샤워를 거쳐 입실합니다.

반도체 공장 클린룸의 구조

일반적인 공장에서는 천장 전면에서 필터를 통과한 공기를 아래로 흘려보내고(다운플로), 구멍이 뚫린 바닥에서 바닥 밑으로 빨아들인 뒤 다시 여과하여 순환시킵니다. 최첨단 공장에서는 건물 전체를 가장 높은 청정도로 만드는 대신, 웨이퍼를 FOUP라는 밀폐 용기에 넣어 자동 반송(AMHS)으로 운반하고, 장비의 미니 인바이런먼트 안만 특히 청정하게 유지합니다. 이렇게 하면 사람이 일하는 베이의 청정도를 조금 완화할 수 있어, 대량의 공기를 움직이기 위한 전력을 줄일 수 있습니다.

도전해 보기: 클린룸 관련 문제

클린룸의 청정도는 일반적으로 무엇으로 나타내는가?

A공기 중 일정 부피당 포함된, 일정 크기 이상 입자의 수
B실내의 온도와 습도
C조명의 밝기

정답과 해설 보기

정답: A. 공기 중 일정 부피당 포함된, 일정 크기 이상 입자의 수

클린룸의 청정도는 일정 부피의 공기에 포함된, 특정 크기 이상 입자의 수로 나타냅니다. 국제 규격 ISO 14644-1에서는 1 m³당 입자 수를 기준으로 클래스 1~9로 분류하며, 숫자가 작을수록 청정합니다. 예를 들어 클래스 5에서는 0.1 µm 이상의 입자가 1 m³에 10만 개 이하입니다. 일반 실내 공기는 클래스 9 정도에 해당합니다. 온도·습도나 조명도 관리하지만 청정도의 지표는 아닙니다.

클린룸에서 천장에서 바닥으로 공기를 한 방향으로 흘려보내는 다운플로 방식의 주된 목적은 무엇인가?

A발생한 입자를 신속하게 바닥 아래로 배출하여 웨이퍼 주위에 머물지 않게 한다
B실온을 높인다
C실내 소음을 줄인다

정답과 해설 보기

정답: A. 발생한 입자를 신속하게 바닥 아래로 배출하여 웨이퍼 주위에 머물지 않게 한다

천장의 고성능 필터를 통과한 청정 공기를 바닥을 향해 한 방향으로 흘려보내면, 사람이나 장비에서 발생한 입자가 날아오르지 않고 바닥 아래로 운반됩니다. 이렇게 입자가 웨이퍼 주위에 머물지 않도록 합니다. 방 안의 공기를 휘저어 희석하는 방식보다 높은 청정도를 얻을 수 있지만, 대량의 공기를 움직이므로 공조 에너지가 많이 듭니다. 실온이나 소음 조절이 목적은 아닙니다.

자주 묻는 질문

반도체 공장에 클린룸이 필요한 이유는 무엇인가요?

회로의 선폭이 수십 nm 이하가 되면, 비슷한 크기의 입자가 1개 붙기만 해도 배선이 끊어지거나 이어져 칩이 불량이 되기 때문입니다. 입자 외에도 나트륨 등의 금속이나, 공기 중의 암모니아·유기물 등 분자 오염(AMC)도 수율을 떨어뜨리므로 함께 관리합니다.

클린룸의 클래스는 어떻게 정해지나요?

ISO 14644-1에서는 1 m³의 공기에 포함된 입자 수의 상한으로 1~9의 클래스를 정합니다. 0.1 µm 이상 입자의 상한은 클래스 N에서 10의 N제곱 개이며, 클래스가 1 작아질 때마다 10분의 1이 됩니다. 클래스는 시공 완료 시·비작업 시·작업 시 중 어느 상태에서 측정했는지와 함께 표시합니다.

해설 속 클린룸

클린룸의 청정도는 일정 부피의 공기에 포함된, 특정 크기 이상 입자의 수로 나타냅니다.
클린룸의 청정도는 일반적으로 무엇으로 나타내는가?
HEPA 필터와 그보다 성능이 높은 ULPA 필터는 가는 유리섬유 등을 접어 만든 여과재로 공기 중의 미립자를 포집하는 에어 필터이며, 클린룸 천장 등에 설치됩니다.
클린룸 공기에서 미립자를 제거하는 데 사용되는 고성능 필터는 무엇인가?
클린룸을 양압으로 유지하면 문을 여닫을 때나 틈새에서 공기가 안에서 밖으로 흘러, 바깥의 오염된 공기가 들어오기 어려워집니다.
클린룸 내부의 기압을 주위보다 높게(양압으로) 유지하는 주된 이유는 무엇인가?
에어 샤워는 클린룸에 입실할 때 작업자가 지나가는 작은 방으로, 사방의 노즐에서 초속 20 m 이상의 고속 청정 공기를 뿜어 클린 슈트 표면에 붙은 먼지를 떨어냅니다.
클린룸 입구에서 작업자에게 강한 청정 공기를 뿜어 의복 표면의 먼지를 떨어내는 설비는 무엇인가?
건조한 클린룸에서는 정전기가 발생하기 쉬우며, 대전된 웨이퍼나 마스크는 파티클을 끌어당기거나 정전기 방전으로 디바이스나 마스크의 패턴을 손상시킵니다.
클린룸에서 공기 중에 이온을 공급하여 웨이퍼나 장비의 대전을 중화하는 장치는 무엇인가?

클린룸이(가) 나오는 문제 (35)

이 용어가 포함된 비교

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