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Clean Room의 정의 및 구성 요소를 파악한다.
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반도체 팹(FAB)의 전체적인 구조와 Main Fab, Sub Fab의 역할을 이해한다.
■ 주요 학습 내용
1. 반도체 클린룸 (Clean Room)의 이해
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정의: 나노 단위의 반도체 공정에서 제품의 품질을 유지하기 위해 파티클(먼지)과 오염 물질을 극도로 제어하는 청정실. 외부 공기 차단을 위해 주로 양압을 유지한다.
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청정도 기준:
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Class 기준: 1세제곱피트 내에 존재하는 0.5$\mu m$ 크기 이하의 먼지 개수로 구분 (예: 클래스 10 = 먼지 10개 이하).
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ISO 기준: 단위 부피당 미립자 개수. 공정마다 요구되는 청정도가 다르다.
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Photo 공정: ISO 3 (가장 엄격함)
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Etch / Deposition 공정: ISO 4~5
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Packaging 공정: ISO 6~7
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주요 구성 요소:
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필터: HEPA 필터 (0.3$\mu m$ 입자 99.97% 이상 제거), ULPA 필터 (0.12$\mu m$ 입자 99.9999% 이상 제거).
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공기 순환 방식: Laminar 방식(한 방향 흐름, ISO 3~4의 고청정도)과 Turbulent 방식(난류 흐름, ISO 5~7)으로 나뉜다.
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2. 반도체 FAB의 구조
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Main Fab (3층): 실제 반도체를 양산하는 메인 설비들이 위치하는 핵심 층.
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2층: 전력을 공급하는 Power Rack과 Transfer Module 등이 존재함.
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1층 (PUMP단 / SUB FAB): 유해물질 필터링 및 부대 설비가 위치하는 층.
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CSF (Clean Sub Fab): 메인 설비 바로 하부에 위치. 안정적인 전원(Generator), 냉각수(DI Water/Chiller), 가스 공급을 위한 캐비닛과 배관들이 존재.
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FSF (Facility Sub Fab): CSF의 하부층. PR Room, Pump, Scrubber 등의 설비가 배치되며, 클래스 관리가 상대적으로 덜 엄격한 곳.
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SUB FAB의 주요 역할: 가스 공급, 화학물질 저장 및 분배(회수/처리), 진공 및 배기(Pump), 전력 및 냉각 시스템 관리 등 메인 팹을 지원하는 필수 인프라 역할.
3. 클린룸 내부 구성 장비
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스막룸 (Smock Room): 방진복을 입는 장소.
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에어샤워 (Air Shower): 클린룸 입실 전 신체에 붙은 파티클을 제거.
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FFU / HEFU: Class 100 이상의 고청정도 클린룸 천장에 사용되어 공기를 회전시키고 오염 물질을 필터링.
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댐퍼: 실내 정압을 유지하고 공기 흐름 방향을 규제하여 외부 오염 방지
■ 요약 및 느낀 점
이번 학습을 통해 반도체 공정이 단순히 장비 안에서만 이루어지는 것이 아니라, 거대한 FAB의 유기적인 인프라(가스, 전력, 화학물질 분배 등) 위에서 돌아간다는 것을 종합적으로 이해할 수 있었습니다.
특히 공정별로 요구하는 청정도(ISO 기준)가 다르다는 점이 인상 깊었는데, 미세한 패터닝이 생명인 Photo 공정이 ISO 3 수준의 가장 엄격한 환경을 요구한다는 것을 보며 포토레지스트(PR)와 같은 핵심 고분자 소재를 다루고 연구할 때 오염 제어가 얼마나 중요한지 다시금 깨달았습니다. 더불어 Sub Fab의 FSF 구역에 PR Room이나 Scrubber(배기가스 처리 장치)가 위치하여 화학 물질과 유해 가스를 통제한다는 점을 통해, 화학공학적 지식이 팹의 안전과 수율을 유지하는 인프라 운영에 어떻게 직결되는지 엿볼 수 있었습니다.
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