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KR100376349B1 - 클린룸용 팬 필터 유닛 - Google Patents

클린룸용 팬 필터 유닛 Download PDF

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KR100376349B1
KR100376349B1 KR10-2000-0040246A KR20000040246A KR100376349B1 KR 100376349 B1 KR100376349 B1 KR 100376349B1 KR 20000040246 A KR20000040246 A KR 20000040246A KR 100376349 B1 KR100376349 B1 KR 100376349B1
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니로나카타카노리
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엔이씨 일렉트로닉스 코포레이션
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Abstract

클린룸에서 사용하기 위한 팬 필터 유닛이 제공되는데, 이것은 분위기에 존재하는 화학 물질의 농도를 효율적으로 감소시키고 동시에 공기 순환 공간의 확장과 팬 구동 모터의 소비 전력 증가가 억제된다. 상기 유닛은 공기를 유입시키는 공기 유입구와 정화된 공기를 배출하는 공기 배기구를 구비하는 엔클로저와; 외부 공기에 존재하는 화학 물질을 제거하기 위해 엔클로저에 설치된 화학 필터와; 외부 공기에 존재하는 먼지를 제거하기 위해 엔클로저에 설치된 먼지 필터와; 외부 공기를 공기 유입구를 통해 엔클로저에 유입시키고 정화된 공기를 엔클로저의 외부로 배출하기 위해 엔클로저에 설치된 팬; 및 엔클로저의 내부 및 외부 부재 사이에 일체적으로 형성되며 화학 필터를 통과한 외부 공기의 일부를 먼지 필터를 통과시키지 않고 팬의 업스트림 측으로 되돌리기 위한 우회 경로를 포함한다. 팬의 업스트림 측으로 되돌려진 외부 공기의 양을 조정하기 위해서 우회 경로에 조절판이 부가적으로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 조절판은 엔클로저의 공기 배기구에서의 공기 속도가 소정의 값으로 설정되도록 조정된다.

Description

클린룸용 팬 필터 유닛{FAN FILTER UNIT FOR CLENAROOM}
발명의 분야
본 발명은 반도체 장치, 액정 패널, 및 필름 제조용 공장의 클린룸에 설치되는 팬 필터에 관한 것으로, 특히 엔클로저(enclosure)에 통합된 먼지 및 화학 필터(dust and chemical filter)와 환기팬을 포함하는 팬 필터 유닛에 관한 것으로, 상기 팬 필터 유닛은 상기 화학 및 먼지 필터에 의해 클린룸의 분위기(atmosphere)에 존재하는 화학 물질과 먼지를 효율적으로 제거하고 팬의 에너지 절감을 가능하게 하며, 공기 순환 공간의 감소를 가능하게 한다.
관련 기술의 설명
클린룸의 공기의 청정도를 소정 레벨로 유지하기 위해서, 통상적으로, 클린룸 시스템이 사용되어 왔다. 예를 들면, 이러한 목적을 위해 완전 층류형 클린룸 시스템(whole laminar flow type cleanroom systems)이 사용되어 왔는데, 이것은 클린룸의 전체 천장 표면 상에 배치된 이런 종류의 팬 필터 유닛을 포함한다. 도 1은 이런 종류의 종래 기술의 클린룸 시스템의 일 예의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 종래 기술의 클린룸 시스템(100)은 클린룸(140)과, 상기 클린룸(140)의 위에 형성된 천장 챔버(ceiling chamber; 147)와, 상기 클린룸(140)의 전체 천장 면(140a) 상에 매트릭스 어레이로 배치된 팬 필터 유닛(142)와, 상기 클린룸(140)의 마루(floor) 상에 배치된 마루 패널(143)에 의해 정의되는 하부마루 영역(underfloor region)과, 상기 영역(144)에 설치된 공기 온도 제어용 냉각 코일(145), 및 상기 영역(144)을 상기 챔버(147)와 연결하는 공기 순환 경로(146)를 포함한다. 상기 팬 필터 유닛(142) 각각은 환기팬(148)과 먼지 필터(141)을 포함한다. 마루 패널(143) 각각은 공기가 통과할 수 있는 천공 또는 개구가 뚫어진 구조를 갖는다.
도 1에 도시된 종래 기술의 클린룸 시스템(100)에 있어서, 천장 챔버(147)에 존재하는 공기는 환기팬(148)에 의해 팬 필터 유닛(142)의 내부에 유입된다. 이렇게 유입된 공기는 필터(141)를 통과하면서 정화된다. 이렇게 정화된 또는 여과된 공기는 클린룸(140)의 내부로 방출된다. 이 때, 상기 유닛(142)으로부터 방출되는 정화된 공기는 클린룸(140)의 천장 표면(140a)으로부터 마루 패널(143)을 향하는 공기의 수직 층류를 형성한다. 이렇게 클린룸(140)으로 방출되는 정화된 공기는 마루 패널(143)을 통해 하부마루 영역(144)으로 수직하게 흐르고, 그 다음, 냉각 코일(145)과 순환 경로(146)를 통해 천장 챔버(147)로 되돌아간다. 이렇게 하여, 챔버(147)로 되돌아 온 공기는 클린룸(140)으로 다시 유입된다.
상기 상술된 과정을 통해, 청정 공기가 클린룸 시스템(100) 내에서 반복적으로 순환된다. 냉각 코일(145)은 순환하는 공기의 열 부하(thermal load)를 감소시키는 작용을 하고, 따라서, 일정한 온도를 갖는 청정 공기가 항상 클린룸(140)에 제공된다. 또한, 공기의 수직 층류가 클린룸(140) 내에서 형성되기 때문에, 클린룸(140)의 내부는 소정의 고청정 레벨(high cleanliness level)로 유지될 수 있다.
1997년에 공개된 일본 특개평 제 9-287791호는 도 1에 도시된 것과 거의 동일한 구성을 갖는 클린룸 시스템을 개시하고 있다.
상기 상술된 클린룸 시스템(100)이 클린룸(140)을 아주 청정하게 하지만, 극초대규모 집적 회로(ultralarge-scale integrated circuits; ULSIs)와 같은 아주 소형화된 제품용 첨단 기술의 제조 프로세스에서 분위기에 존재하는 화학 물질에 의해 유입되는 오염 물질로 인해 제품에 결함이 발생할 가능성이 존재한다. 이러한 문제점에 대처하기 위해서, 화학 필터를 구비하는 팬 필터 유닛이 개발되어 사용되고 있으며, 그 일 예가 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 종래 기술의 팬 필터 유닛(250)은 동축상에서 서로 연결된 제 1의 원통형 부분(252a)과 제 2의 원통형 부분(252b)을 구비하는 엔클로저(enclosure) 또는 외장재(casing)를 포함한다. 제 1의 부분(252a)은 제 2의 부분(252a)보다 크기에서 더 작다. 제 1의 부분(252a)의 바닥 끝은 제 2의 부분(252b)의 상부 끝과 연결된다. 제 1의 부분(252a)의 내부 공간은 제 2의 부분(252b)의 내부 공간과 통한다.
공기 유입구(air inlet; 252c)는 제 1의 부분(252a)의 상부 끝에 형성된다. 환기팬(253)은 제 1의 부분(252a)에 설치된다. 상기 팬(253)은 상기 제 1의부분(252a)에 제공된 모터(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 공기 배기구(air outlet; 252d)는 제 2의 부분(252b)의 바닥 끝에 형성된다. 먼지 또는 입자를 제거하기 위한 먼지 필터(254)와 화학 물질을 제거하기 위한 화학 필터(251)는 제 2의 부분(252b)에 서로 수직적으로 떨어져 설치된다. 먼지 필터(254)는 공기 배기구(252d)를 청정하게 하도록 제 2의 부분(252b)의 바닥 끝에 고정된다. 화학 필터(251)는 먼지 필터(254)로부터 위쪽으로 소정 거리 떨어져 제 2의 부분(252b)의 내벽에 고정된다. 주변 영역에 개구(255a)를 갖는 분할판(255)은 화학 필터(251)로부터 위쪽으로 소정 거리 떨어져 제 2의 부분(252b)의 내벽에 고정된다. 상기 분할판(255)은 엔클로저(252)의 내부 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 분할한다. 이렇게 분할된 상부 및 하부 공간은 상기 분할판(255)의 개구(255a)를 통해 서로 연결된다.
도 2에 도시된 종래 기술의 팬 필터 유닛(250)에 있어서, 유닛(250)의 외부에 존재하는 외부 공기(261)는 공기 유입구(252c)를 통해 엔클로저로 유입되어, 공기(262)를 형성한다. 이렇게 엔클로저(252)로 유입된 공기(262)는 분할판(255)의 개구(255a)를 통해 각각의 화학 필터(251)로 흐른다. 화학 필터(251)는 공기(262)에 포함된 화학 물질을 제거하여, 화학 물질이 제거된 공기(263)를 형성한다. 이렇게 여과된 공기(263)는 먼지 필터(254)로 흘러 이것을 통과한다. 먼지 필터(254)는 공기(263)에 포함된 먼지 또는 입자를 제거한다. 결과적으로, 정화된 공기(264)가 엔클로저(252)의 배기구(252d)로부터 유닛(250)의 외부로 방출된다.
도 2에 도시된 종래 기술의 유닛(250)은 도 1에 도시된 종래 기술의 클린룸시스템(100)의 팬 필터 유닛(142)으로 사용될 수 있다. 이 경우, 클린룸(140)의 분위기 중에 존재하는 화학 물질의 농도는 낮아질 수 있는데, 그 이유는 상기 유닛(250)이 화학 필터(251)를 포함하고 있기 때문이다. 클린룸(140) 내의 화학 물질의 농도를 더욱 낮추기 위해서, 상기 유닛(250)으로부터 방출되는 정화된 공기(264)의 유속(flow rate)을 증가시켜, 화학 필터(251)를 통과하는 공기의 유속을 올릴 필요가 있다.
그러나, 만약 상기 유닛(250)으로부터 방출되는 정화된 공기(264)의 유속이 증가되면, 클린룸 시스템(140) 내에서 순환하는 공기의 전체 양이 증가하게 된다. 이것은 공기 순환 공간(즉, 공기 순환 경로(146)와 천장 챔버(147)이 확장되어야 한다는 문제점을 야기시킨다.
또한, 증가된 순환 공기가 상기 경로(146)와 공기 냉각 코일(145)을 통과하도록 하려면, 상기 팬(253)은 더 높은 정압(static pressure)을 제공해야만 한다. 따라서, 팬(253)을 구동하기 위한 모터의 소비 전력이 증가된다는 문제점이 발생한다.
따라서, 분위기 중에 존재하는 화학 물질의 농도를 효율적으로 감소시키면서 동시에 공기 순환 공간의 확장과 팬 구동 모터의 소비 전력 증가가 억제되는 팬 필터 유닛을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기 목적 및 구체적으로 언급되지 않은 다른 목적을 하기의 설명으로부터 당업자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 팬 필터 유닛은,
외부 공기가 유입되는 공기 유입구와 정화된 공기가 배출 또는 방출되는 공기 배기구를 구비하는 엔클로저와;
상기 외부 공기에 존재하는 화학 물질을 제거하기 위해 상기 엔클로저에 설치된 화학 필터와;
상기 외부 공기에 존재하는 먼지를 제거하기 위해 상기 엔클로저에 설치된 먼지 필터와;
상기 외부 공기를 상기 공기 유입구를 통해 상기 엔클로저에 유입시키고 상기 엔클로저의 외부로 정화된 공기를 배출하기 위해 엔클로저에 설치된 팬; 및
상기 엔클로저의 내부 및 외부 부재 사이에 일체적으로 형성되며 상기 화학 필터를 통과한 외부 공기의 일부를 먼지 필터를 거치지 않고 업스트림 측(upstream side)으로 돌리기 위한 우회 경로(bypassing path)를 포함한다.
본 발명에 따른 팬 필터 유닛에 있어서, 상기 우회 경로는 화학 필터를 통과한 외부 공기의 일부를 먼지 필터를 거치지 않고(즉, 공기 순환 공간과 공기 냉각 코일을 거치지 않고) 업스트림 측으로 돌리기 위해 제공된다. 따라서, 먼지 필터와 마루 패널, 냉각 코일, 및 공기 순환 공간과 같은 다른 필요한 부재를 통과하는 외부 공기의 순환에서 발생하는 필연적인 압력 손실이 감소될 수 있다. 결과적으로, 팬 구동 모터의 소비 전력 증가도 억제될 수 있다.
또한, 화학 필터를 통과하는 공기의 양이 클린룸 내에서 순환되는 공기의 전체 양을 증가시키지 않고도 증가되기 때문에, 클린룸의 분위기에 존재하는 화학 물질의 농도가 감소될 수 있고 동시에 공기 순환 공간의 확장도 억제될 수 있다.
본 발명에 따른 유닛의 양호한 실시예에 있어서, 팬의 업스트림 측으로 되돌아오는 외부 공기의 양을 조정하기 위해 우회 경로에 조절판(damper)이 더 제공된다. 이 경우, 엔클로저의 공기 배기구에서의 공기의 속도가 소정의 값으로 설정되도록 조절판이 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다른 양호한 실시예에 있어서, 공기에 존재하는 화학 물질의 농도를 검출 또는 감지하기 위해서 센서 또는 검출기(detector)가 더 제공되는데, 여기서 조절판은 검출 또는 감지의 결과에 기초해서 제어된다. 이 경우, 클린룸 자체의 공기 또는 클린룸의 공기 순환 공간에 존재하는 화학 물질의 농도를 검출 또는 감지하기 위해 센서 또는 검출기가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명이 쉽게 수행될 수 있도록 하기 위해서, 이하 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명될 것이다.
도 1은 천장에 팬 필터 유닛을 구비하는 종래 기술의 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는 화학 필터와 먼지 필터가 통합된 종래 기술의 팬 필터 유닛의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ라인을 따라 취해진 개략적인 단면도.
도 5는 천장에 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛을 구비하는 클린룸 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 팬 필터 유닛의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도로서 도 3의 Ⅳ-Ⅳ라인을 따라 취한 단면도.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠
1 : 화학 필터 3 : 팬
4 : 먼지 필터 10 : 팬 필터 유닛
13 : 엔클로저 20 : 클린룸
21 : 마루 패널 22 : 하부마루 영역
23 : 냉각 코일 24 : 공기 순환 경로
25 : 천장 챔버 29 : 클린룸 시스템
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명될 것이다.
제 1의 실시예
본 발명의 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10)은 거의 직사각형의 평면 형태를 갖는 엔클로저 또는 외장재(13)로 구성된다. 엔클로저(13)는 원통형 내부 부재(11) 및 원통형 외부 부재(12)에 의해 형성된다.
엔클로저(13)의 내부 원통형 부재(11)는 제 1의 원통형 부분(11a)과 제 2의 원통형 부분(11b)을 포함하며, 이들 둘은 수직으로 연장한다. 제 1 및 제 2의 부분(11a 및 11b)은 판 형태의 제 3 및 제 4의 부분(11c 및 11d)을 통해 공통의 수직 축에 대해 동축상에 서로 고정된다. 제 3 및 제 4의 부분(11c 및 11d)은 측면으로 연장한다. 제 1의 부분(11a)은 제 2의 부분(11b) 내부에 완전히 위치된다. 제 3의 부분(11c)은 제 4의 부분(11d) 위쪽에 소정 거리 떨어져 위치된다. 제 1의 부분(11a)의 상부 끝은 제 3의 부분(11c)을 통해 제 2의 부분(11b)의 상부 끝에 연결된다. 제 1의 부분(11a)의 바닥 끝은 제 4의 부분(11d)을 통해 제 2의 부분(11b)의 바닥 끝에 연결된다.
엔클로저(13)의 외부 원통형 부재(12)는 제 1의 부분(12a)과 제 2의 부분(12b)을 포함하며, 이들 둘은 수직으로 연장한다. 제 1 및 제 2의 부분(12a 및 12b)은 판 형상의 제 3의 부분(12c)을 통해 내부 부재(11)에 대해 공통의 수직 축에 동축으로 서로 고정된다. 제 3의 부분(12c)은 측면으로 연장한다. 제 1의 부분(12a)은 제 2의 부분(12b)의 내부에 완전히 위치된다. 제 1의 부분(12a)의 상부 끝은 제 3의 부분(12c)을 통해 제 2의 부분(12b)의 상부 끝에 연결된다. 제 1의 부분(12a)의 바닥 끝은 제 2의 부분(12b)의 바닥 끝에 연결된다.
도 3에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 내부 부재(11)의 제 2의 부분(11b)과 외부 부재(12)의 제 2의 부분(12b)은 엔클로저(13)의 측면의 길이축을 따라 연장하는 네 개의 지지 부재(15)를 통해 서로 연결된다. 따라서, 내부 부재(11)는 소정 갭을 가지고 외부 부재(12)와 연결된다.
내부 분재(11)의 제 2 및 제 3의 부분(11b 및 11c)의 외부 표면과 외부 부재의 제 1, 제 2 및 제 3의 부분(12a, 12b 및 12c)의 내부 표면 사이에 공기 귀환 경로(air-returning path; 2)가 형성된다. 상기 경로(2)는 내부 부재(11)의 전체 외부 표면을 따라 연장한다.
직사각형의 공기 유입구(11e)는 내부 부재(11)의 제 1의 부분(11a)의 상부 끝에 형성된다. 상기 유입구(11e)는 제 1의 부분(11a)의 상부 에지에 의해 정의된다. 외부 부재(12)의 제 1의 부분(12a)은 상기 유입구(11e)와 완전히 중첩된다. 외부 부재(12)의 제 3의 부분(12c)은 상기 유입구(11e)와 부분적으로 중첩된다. 따라서, 상기 유입구(11e)의 내부 부분만이 엔클로저(13)의 외부에 노출되고 상기 유입구(11e)의 나머지 부분은 공기 경로(2)에 노출된다.
환기팬(3)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 내부 부재(11)의 제 1의 부분(11a)에서 수평적으로 설치된다. 상기 팬(3)은 제 1의 부분(11a)에 설치된 모터(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 상기 팬(3)의 내부 부분은 유닛(10)의 외부에 노출되고 그 외부 부분은 공기 경로(2)에 노출된다.
화학 필터(1)는 내부 부재(11)의 제 2의 부분(11b)에 위치된다. 상기 필터(1)는 제 2의 부분(11b)의 바닥 끝에 고정되어 상기 부분(11b)의 바닥 개구(11f)에 근접하게 된다.
화학 필터(1)는 활성탄(activated carbon), 소정의 화학 작용제와 혼합된 활성탄, 또는 이온 교환 섬유(ion-exchange fibers)와 같은 재료로 이루어질 수 있는데, 이것은 알칼리성 가스와, 산성 가스, 또는 유기 가스를 제거한다.
내부 부재(11)의 제 2의 부분(11b)의 내벽에 분할판(14)이 고정된다. 상기 판(14)은 화학 필터(1)의 바로 위에서 소정 거리 떨어져 위치된다. 주변 영역에 투과 구멍(14a)을 구비하는 상기 판(14)은 상기 부재(11)의 내부 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 분할한다. 이렇게 분할된 상부 공간 및 하부 공간은 상기 구멍(14a)을 통해 서로 연결된다.
외부 부재(12)의 제 2의 부분(12b)의 바닥 끝에는 직사각형의 공기 배기구(12d)가 형성된다. 상기 배기구(11d)는 제 2의 부분(12b)의 바닥 에지에 의해 정의된다. 상기 배기구(11d)는 화학 필터(1)와 내부 부재(11)의 제 2의 부분(11b)의 바닥 개구(11f)보다 더 크다.
외부 부재(12)의 제 2의 부재(12b)에 먼지 필터(4)가 위치된다. 상기 필터(4)는 제 2의 부분(12b)의 바닥 끝에 고정되어 상기 배기구(12d)에 근접하게 된다. 상기 필터(4)는 화학 필터(3)와 수직으로 떨어져 있다.
먼지 필터(4)로서, 예를 들면, HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터 또는 ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터가 사용될 수도 있다.
다음에, 상기 상술된 구성을 갖는 팬 필터 유닛(10)의 동작을 하기에 설명할 것이다.
먼저, 팬 필터 유닛(10)의 외부에 존재하는 외부 공기(16)가 팬(3)의 동작으로 인해 공기 유입구(11e)의 내부의 노출된 부분을 통해 엔클로저(13)의 내부 부재(11)로 유입되어 내부 공기(17)를 형성하게 된다. 이렇게 상기 부재(11)에 형성된 내부 공기(17)는 팬(3)의 동작에 의해 분할판(14)의 구멍(14a)을 통해 하부의 화학 필터(1)로 보내어지고, 그 다음, 이렇게 보내진 공기는 필터(1)를 통과한다. 따라서, 소정의 화학 물질이 필터(1)에 의해 공기(17)로부터 제거되어, 화학적으로 여과된 공기(18)를 형성하게 된다.
소정의 화학 물질이 제거된 화학적으로 여과된 공기(18)의 일부는 먼지 필터(4)로 흘러 이것을 통과하여 유닛(10)의 외부로 향하게 된다. 공기(18)에 존재하는 먼지는 먼지 필터(4)에 의해 제거되어, 유닛(10) 외부에서 정화된 공기(19)를 형성하게 된다. 상기 공기(19)는 상기 유닛(10)의 공기 배기구(12d)로부터 방출된다.
한편, 화학적으로 여과된 공기(18)의 나머지는 내부 및 외부 부재(11 및 12) 사이에 형성된 공기 귀환 경로(2)를 통해 공기 유입구(11e)로 되돌아간다. 다시 말하면, 상기 경로(2)는 상기 공기(18)의 나머지 부분을 먼지 필터(4)를 거쳐 외부로 통과시키지 않고 공기 유입구(11e)로 되돌리기 위한 우회 경로로서 동작한다. 이렇게 공기 유입구(11e)로 되돌아 간 공기(18)는 다시 내부 부재(11)의 제 1의 부분(11a)으로 유입된다. 이렇게 되돌아간 화학적으로 여과된 공기(18)와 새롭게 유입된 외부 공기(16)는 서로 혼합되어 내부 공기(17)를 형성하고, 이것은 화학 필터(1)를 통과하게 된다.
따라서, 화학 필터를 통과한 화학적으로 여과된 공기(18)는 팬 필터 유닛(10) 내에서 반복적으로 순환된다. 결과적으로, 외부 공기(16)에 포함된 화학 물질은 유닛(10)으로부터 방출되는 정화된 공기(19)의 유속을 증가시키지 않고도 효율적으로 제거될 수 있다.
다음에, 팬 필터 유닛(10)을 장착한 클린룸 시스템이 도 5를 참조하여 설명된다.
도 5에 도시된 클린룸 시스템(29)은 클린룸(20)과, 상기 클린룸(20) 위에 형성된 천장 챔버(25)와, 상기 클린룸(20)의 전체 천장 표면(20a) 상에 매트릭스 어레이로 배치된 팬 필터 유닛(10)과, 상기 클린룸(20)의 마루에 배치된 마루 패널(21)에 의해 정의되는 하부마루 영역(22)과, 상기 영역(22)에 설치된 공기 온도 제어용 냉각 코일(23), 및 하부마루 영역(22)을 천장 챔버(25)와 연결하는 공기 순환 경로(24)를 포함한다. 팬 필터 유닛(10)의 각각은 상기 상술된 바와 같이 제 1의 실시예에 따른 구성을 갖는다. 마루 패널(21)은 공기가 통과하도록 하는 천공된 또는 구멍이 뚫려진 구조를 갖는다.
도 5에 도시된 클린룸 시스템에 있어서, 천장 챔버(25)에 존재하는 공기는 팬(3)의 흡인 작용에 의해 팬 필터 유닛(10)의 내부로 유입된다. 이렇게 유입된 공기는 상기 유닛(10)의 화학 필터(1)와 먼지 필터(4)를 통과함으로써 정화된다. 그 다음 이렇게 정화된 공기는 클린룸(20)의 내부로 방출된다. 이 때, 상기 유닛(10)으로부터 방출되는 정화된 공기는 클린룸(20)의 천장 표면(20a)으로부터 마루 패널(21)을 향하는 공기의 수직 층류를 형성한다. 클린룸(20) 내의 정화된 공기는 마루 패널(21)을 통해 하부마루 영역(22)으로 흐르고, 그 다음 냉각 코일과 순환 경로(24)를 통해 천장 챔버(25)로 되돌아간다. 그 다음, 챔버(25)에 존재하는 공기는 다시 클린룸(20)으로 유입된다.
상기 상술된 과정을 통해, 청정 공기는 도 5의 화살표에 의해 도시된 바와같이 클린룸 시스템(29) 내에서 순환된다. 냉각 코일(23)은 순환 공기의 열 부하를 감소하는 작용을 하며, 따라서 일정한 온도를 갖는 청정 공기가 클린룸(20)에 제공된다.
팬 필터 유닛(10)은 소정의 화학 물질을 공기로부터 효율적으로 제거하고, 따라서 소정의 화학 물질의 제거 또는 여과 효율은 상승된다. 이것은 유닛(10)으로부터 방출되는 공기의 유속 증가가 필요 없음을 의미한다. 따라서, 화학 물질의 제거 효율성을 증가시키기 위해 공기 순환 경로(24)와 천장 챔버(25)(즉, 공기 순환 공간)는 확장될 필요가 없다.
계속해서, 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10)을 포함하는 클린룸 시스템(29)을 종래 기술의 팬 필터 유닛(250)을 사용하는 종래 기술의 클린룸 시스템(100)과 비교하기 위해서, 본 발명가는 공기의 압력 감소를 계산하였다.
이 계산에 있어서, 화학적으로 여과된 공기(18)의 50%는 먼지 필터(4)를 통과하지 않고 유닛(10)의 공기 유입구 측으로 되돌아가는 것으로 설정되었다. 공기에 대한 화학 필터(1), 경로(2) 및 먼지 필터(4)의 압력 손실(L1, L2 및 L3)은 각각 3㎜AQ, 1㎜AQ, 및 10㎜AQ로 설정되었다. 공기에 대한 마루 패널(21), 냉각 코일(23), 및 귀환 경로(24)의 압력 손실(L4, L5, 및 L6)은 각각 2㎜AQ, 3㎜AQ 및 2㎜AQ로 설정되었다.
종래 기술의 팬 필터 유닛(250)이 사용되는 경우, 클린룸 시스템(100)의 공기의 전체 압력 손실(L)은 화학 필터(251), 먼지 필터(254), 마루 패널(143), 냉각 코일(145), 및 경로(146)의 압력 손실의 합으로서 주어진다. 따라서, 하기의 수학식 1이 성립된다.
L=L1+L3+L4+L5+L6
결과적으로, 유닛(250)을 갖는 클린룸 시스템(100)의 전체 압력 손실(L)은 20㎜AQ이다(즉, L=20㎜AQ).
한편, 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10)이 사용되는 경우, 공기(18)의 50%가 먼지 필터(4)를 통과하지 않고 유닛(10)의 공기 유입구 측으로 되돌아간다. 따라서, 클린룸 시스템(100)의 공기의 전체 압력 손실(L)은 화학 필터(1)와 경로(2)의 압력 손실의 합과 화학 필터(1), 먼지 필터(4), 마루 패널(21), 냉각 코일(23), 및 경로(24)의 압력 손실의 합의 평균으로서 주어진다. 따라서, 하기의 수학식 2가 성립된다.
결과적으로, 유닛(10)을 갖는 클린룸 시스템(100)의 전체 압력 손실(L)은 12㎜AQ(즉, L=12㎜AQ)이며, 이것은 종래 기술의 유닛(250)이 갖는 값의 3/5배이다.
상기 상술된 바와 같이, 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10)을 사용하는 클린룸 시스템(29)에 있어서, 전체 압력 손실(L)은 낮아지고, 그 결과, 팬(3)을 구동하는 모터의 소비 전력이 감소될 수 있다.
또한, 상기에 이미 설명된 바와 같이, 상기 유닛(10)은 엔클로저(13)의 내부및 외부 부재(11 및 12) 사이에 우회 경로를 가지며 동시에 먼지 필터(4)는 외부 부재(12) 내에 위치된다. 화학 필터(1)를 통과한 공기(18)의 일부는 경로(12)를 통해 내부 부재(11)의 내부로 되돌아간다. 따라서, 유닛(10)으로부터 방출되는 공기의 유속을 증가시키지 않으면서 소정의 화학 물질을 제거하는 유닛(10)의 기능이 달성될 수 있다.
또한, 제 1의 실시예에 따른 유닛(10)을 사용하는 클린룸(29)에 있어서, 공기의 순환 공간을 증가시키지 않으면서 소정의 화학 물질을 제거하는 클린룸(29)의 기능이 향상될 수 있다. 상기 시스템(29) 내에서 공기의 압력 손실이 감소되기 때문에, 팬(3)을 구동하는 모터의 소비 전력이 낮아진다.
제 2의 실시예
도 6은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10A)을 도시하는데, 귀환 또는 우회 경로(2) 내에 조절판(36)이 제공되는 점을 제외하면 제 1의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10)의 구성과 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 유닛(10)과 동일한 구성에 대한 설명은 제 1의 실시예에서 사용된 소자와 동일한 또는 대응하는 소자에 동일한 부호 또는 도면 부호를 첨부함으로써 간략화를 위해 본원에선 생략된다.
상기 유닛(10A)은 공기 유입구(11e) 근처의 경로에 위치된 조절판(36), 및 엔클로저(13)의 외부 부재(12) 상에 위치되며 각각의 조절판(36)을 제어하기 위한 조절판 제어기(37)를 포함한다.
조절판(36)의 각각은 두 개의 핀을 갖는다. 경로(2)를 통과하는 공기(18)의 유속은 공기(18)의 흐름 방향에 대해서 상기 팬의 각도를 변경함으로써 제어 또는 조정된다.
조절판 제어기(37)의 각각은 소정의 화학 물질을 감지 또는 검출하기 위한 센서 또는 검출기(30)에 전기적으로 연결된다. 센서(30)는 클린룸(20) 또는 공기 순환 경로(24)에 위치된다. 센서(30)는 클린룸(20) 또는 경로(24)에서 흐르는 공기에 존재하는 소정의 화학 물질을 감지하고, 그 다음 감지 결과(즉, 화학 물질의 농도)에 따라 신호(S)를 조절판 제어기(37)로 전송한다. 신호(S)에 응답하여, 상기 제어기(37)는 조절판(36)의 핀의 각을 조정한다.
예를 들면, 소정의 화학 물질의 농도가 소정의 기준값보다 높은 경우, 상기 제어기(37)는 대응하는 조절판(36)을 제어하여 공기(18)에 대한 경로를 넓힌다. 이렇게 하여, 업스트림 측(즉, 공기 유입구(11e))으로 되돌아가는 공기(18)의 유속은 증가되고, 따라서 화학 물질의 제거 또는 여과 효율이 증가된다. 결과적으로, 클린룸(20) 또는 공기 순환 경로(24)에 존재하는 화학 물질의 농도는 소정의 레벨로 유지되거나 낮아진다.
센서(30)로서, 암모니아 농도를 감지하기 위해 임의의 이온 크로마토그래프(ion chromatograph)가 사용될 수 있고, 유기물 농도를 감지하기 위해서 임의의 가스 크로마토그래프 질량 분석계(gas chromatograph mass spectrometer)가 사용될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 도 6의 제 2의 실시예에 따른 팬 필터 유닛(10A)에 있어서, 센서(30)의 의해 감지된 화학 물질의 농도에 기초해서 공기(18)의 유속을 제어하기 위해 우회 경로(2)에 조절판(36)이 부가적으로 제공되어, 경로(2)에서 공기(18)의 유속을 제어하게 된다. 따라서, 화학 물질(들)의 제거 효율이 제 1의 실시예에 따른 유닛(10)과 비교해서 더 향상될 수 있다. 이것은 화학 물질(들)의 소정의 값으로 유지시키기나 더 낮게 하는 것을 용이하게 한다.
변형예
제 1 및 제 2의 실시예에 따른 상기 상술된 팬 필터 유닛(10 및 10A)에 있어서, 우회 경로(2)는 내부 부재(11)의 제 2의 부분(11b)의 전체 외부 표면 위에서 연장하도록 형성된다. 그러나, 상기 경로(2)는 내부 부재(11)의 제 2의 부분(11b)의 대향하는 외부 표면 상에서만 위치될 수 있다. 즉 소정의 유속으로 공기가 상기 경로(2)를 통해 흐르도록 상기 경로(2)의 단면이 결정될 수 있다.
제 2의 실시예에 따른 유닛(10A)에 있어서, 조절판(36)은 센서(30)에 의해 검출된 화학 물질의 농도에 기초해서 제어된다. 그러나, 배기구(12d)로부터 방출되는 공기의 유속을 측정하기 위해서 공기 유속을 측정하기 위한 임의의 수단이 제공될 수도 있다. 이 경우, 조절판(36)은 배기구(12d)로부터 방출되는 공기(19)의 유속이 소정의 값(들)으로 유지되도록 제어된다.
물론, 본 발명은 상기 제 1 및 제 2의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명은 다수의 팬 필터 유닛과 공통의 환기팬을 포함하며 이들이 엔클로저에 통합된 팬 모듈 유닛에 적용될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시 형태가 상술되었지만, 당업자에게는 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 수정예가 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 영역은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (6)

  1. 외부 공기를 유입시키는 공기 유입구와 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구를 구비하는 엔클로저와;
    상기 외부 공기에 존재하는 화학 물질을 제거하기 위해 상기 엔클로저에 설치된 화학 필터와;
    상기 외부 공기에 존재하는 먼지를 제거하기 위해 상기 엔클로저에 설치된 먼지 필터와;
    상기 외부 공기를 상기 공기 유입구를 통해 상기 엔클로저에 유입시키고 상기 정화된 공기를 상기 엔클로저의 외부로 배출하기 위해 상기 엔클로저에 설치된 팬; 및
    상기 엔클로저의 내부 및 외부 부재 사이에 일체적으로 형성되며, 상기 화학 필터를 통과한 상기 외부 공기의 일부를 상기 먼지 필터를 통과시키지 않으면서 상기 팬의 업스트림 측으로 되돌리기 위한 우회 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 팬의 업스트림 측으로 되돌려진 상기 외부 공기의 양을 조정하기 위해 상기 우회 경로에 제공된 조절판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 조절판은 상기 엔클로저의 상기 공기 배기구에서의 공기의 속도가 소정의 값에 설정되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
  4. 제 2항에 있어서, 공기에 존재하는 화학 물질의 농도를 감지하기 위한 센서를 더 포함하고,
    상기 조절판은 감지 결과에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 센서는 클린룸 자체 내의 공기에 존재하는 화학 물질의 농도를 감지하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 센서는 클린룸의 공기 순환 공간에 존재하는 화학 물질의 농도를 감지하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
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