JP2006017450A - グレーティングパネル及びグレーティングパネルを含むクリーンルームシステム - Google Patents

Abstract

【課題】グレーティングパネルおよびグレーティングパネルを含むクリーンルームシステムを提供する。
【解決手段】クリーンルームの床面を形成するグレーティングパネル１３０は、乱流を最小化し、空気排出量を高める。グレーティングパネル１３０は複数の穿孔１３４を有するベース板１３２を含む。それぞれの穿孔１３４は空気が流入される流入部１３６と空気が流出される排出部１３８とを含む。流入部１３６の断面積は流出部に向かうにつれて減少し、流出部１３８の断面積は流入部に向かうにつれて減少する。
【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は半導体装置や液晶表示装置（ＬＣＤ）が製造されるクリーンルームに関する。より詳細には、本発明はクリーンルームの床面を形成するグレーティング（ｇｒａｔｉｎｇ）パネルに関する。

半導体装置や液晶表示装置（ＬＣＤ）は非常に精密な作業状態で製造されなければならない。したがって、一般的な製品の製造とは異なり、高度の清浄度を有する環境で製造される。この点で、多数の半導体工程設備等は、高度の清浄度が維持される別途のクリーンルーム内に設けられる。

クリーンルーム内において技術者は粉塵などの異物の発生を最小化するために特殊な防塵服を着て作業する。また、クリーンルームの上層部はクリーンルームの下層部の圧力より若干高い圧力に維持されているので、空気はクリーンルームの下方向へ移動する。この際、グレーティングパネル（穿孔が形成されたパネル）がクリーンルームの床面に位置し、床面を通じて空気が放出される。したがって、クリーンルーム内において空気に伴って輸送される汚染物質はクリーンルームの床面に向かって移動し、グレーティングパネルの穿孔を通じて床面側へ集まるようになり、それらはグレーティングパネルの穿孔を通じて外部に排出される。

しかし、マイクロパーティクルと異なって、ナノパーティクル及びＡＭＣ（Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ：ガス分子による汚染）のようなクリーンルーム空気内の分子状汚染物質は容易に除去されない。事実、ナノパーティクル及びＡＭＣを除去するためには、クリーンルーム内の上層部と下層部との間の気圧差（圧力差）や空気の速度を、マイクロパーティクルを除去する場合に比べて少なくとも１８％以上高くなければならない。もちろん、高い気圧差と高い空気の速度とを維持するためには、クリーンルームの空調システムを作動することが必要となり、非常に高いランニングコストがかかる。また、ナノパーティクルとＡＭＣを除去するために要求される気圧差と空気の速度とを提供することができる従来の清浄システムを製造するために非常に高い費用が要求される。

また、図１に示されるように、空気が前記グレーティングパネルの穿孔を垂直に通過する時に渦流が発生するようになる。主として、渦流は、図１に点線で示されるように、穿孔の入口と出口を規定するグレーティングパネルの各端部（エッジ部）で発生するようになる。

このような渦流の影響を確認するために、クリーンルーム内において従来のグレーティングパネルの上部０．２ｍの高さでパーティクル（３０，０００〜３５，０００個／立方フィート（図中、Ｃｏｕｎｔｅｒ／ｃｆと表示）、言い換えれば、約１，０００，０００〜１，３００，０００個／ｍ^３）を発生させた。この場合、図２に示した結果から分かるように、渦流によってパーティクルがグレーティングパネルから７０ｃｍの高さまで分布していることが分かる。

このように、グレーティングパネルの穿孔の周辺で発生される渦流は空気の迅速な排気を邪魔し、汚染物質（特に、ナノパーティクル及びＡＭＣ）をグレーティングパネル（床面）から７０ｃｍの高さまで上昇させて周辺を汚染させるといった深刻な問題を誘発しうる。
大韓民国特許第２０００−００００７８３号明細書

本発明の目的は、空気の排気が円滑に行われるグレーティングパネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、高い空調システムを要求することなく、空気の排気が円滑に行われるクリーンルームシステムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、汚染物質の上昇を防止するために空気の流動時、渦流現象を最小化することができるグレーティングパネルを提供することにある。

本発明の実施形態によると、クリーンルーム内の床面に使用されるグレーティングパネル（ｇｒａｔｉｎｇ ｐａｎｅｌ）は、前記クリーンルーム内の空気が外部に排出される通路（ノズル）の役割を果たす複数の穿孔を有するベース板を含む。

本発明の他の実施形態によると、クリーンルームシステムは、天井と床面とを有するクリーンルームと、清浄空気をクリーンルームに供給するためにクリーンルームの天井に位置する空気供給部と、クリーンルームの床面に位置し、グレーティングパネルを含む空気排気部とを有する。グレーティングパネルは、クリーンルーム内の空気を前記床面を通じて放出する複数の穿孔を規定しており、前記クリーンルームの内部に露出される一の面（上部）と外部に向かう他の面（下部）を有する。それぞれの穿孔の断面積はグレーティングパネルの上部（一の面）から下部（他の面）に向かうにつれて初めは減少し、後には増加する。

それぞれの穿孔は、グレーティングパネルの一の面に開放されて空気が流入される流入部と、グレーティングパネルの他の面に開放されて空気が流出される流出部とを有する。流入部の断面積はグレーティングパネルの一の面から流出部を向かうにつれて徐々に減少する。流出部の断面積はグレーティングパネルの他の面から流入部を向かうにつれて徐々に減少する。

それぞれの穿孔の流入部と流出部とを規定する表面は円錐型であるか、湾曲する。

また、それぞれの穿孔の断面は円形であってもよく、穿孔のそれぞれは長穴形態を有するように細長い断面を有していてもよい。さらに、それぞれの穿孔は流入部と流出部との間で一定の距離にわたって伸延された中央部をさらに有することができる。中央部は前記流入部から前記流出部に至るまで一定の断面積を有し、特に均一な断面形状を有する。

グレーティングパネルは、ベース板の上部に塩化ビニール樹脂のタイルをさらに具備することができる。

本発明を適用することによって、乱流運動エネルギーを減少させることがでるので、乱流及び圧力降下ロス（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ ｌｏｓｓ）を減少させることができ、それによって単位時間当り空気流動率（ａｉｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）を増加させることができる。したがって、穿孔の断面積が変化しない一般的なグレーティングパネルと対比して、優れたパーティクル制御効果を奏することができ、パーティクル発生臨界高さを４０ｃｍ下降させることができて、ナノパーティクル及びＡＭＣ（ガス分子による汚染）の制御効果を極大化することができる。

添付の図を参照して本発明をより詳細に説明する。

図３乃至図１１を参照して本発明をより詳細に説明する。同一の参照番号は図面を通じて同一の要素を示すために使用された。

図３を参照すると、クリーンルームシステム１００は、クリーンルームと、空気供給部と、空気排出部とを含む。空気供給部はクリーンルーム１１０の天井に提供されたファンフィルタユニット１２０を含む。ファンフィルタユニット１２０はクリーンルームに濾過された空気を供給するために一つのユニットとして統合された少なくとも一つのフィルタとファンとを含む。図示しないが、空気からほこりのように平均直径が数マイクロンの単位である異物を除去するために、必要に応じてＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタまたはＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルタのような天井フィルタがクリーンルームの天井に設けられていてもよい。

空気は、ファンフィルタユニット１２０を通じて空気が垂直気流を形成するクリーンルーム１１０に入っていく。このような垂直気流は、製造工程が行われる高さに汚染物質が残留することを防止するためにクリーンルーム１１０内で発生された汚染物質を床面に誘導する。特に、前記汚染物質は空気とともに空気排出部のグレーティングパネル１３０を通じて排出される。グレーティングパネル１３０は空気排出部の下地床（サブフロア）１１２上の支持構造体１１４によって支持される。また、グレーティングパネル１３０は空気がクリーンルームから外部（グレーティングパネル１３０と下地床１１２との間の領域）に放出されるように穿孔を有する。グレーティングパネル１３０を通じて放出された空気はファンフィルタユニット１２０によって天井に誘導され、ファンフィルタユニット１２０によってクリーンルームに再び循環される。したがって、クリーンルーム内の環境は高度の清浄度を維持する。

グレーティングパネル１３０を図３と図４を参照してより詳細に説明する。

グレーティングパネル１３０は、鋼、ステンレス鋼、またはアルミニウムで作られたベース板１３２を含む。なお、ベース板１３２は、これらの材料で作られたものに限られず、複合材のような他の材料で作られていてもよい。グレーティングパネル１３０は、図３に示されるとおり、支持構造体１１４に取り付けられてもよく、支持構造体１１４に自由に置かれてもよい。どの場合であっても、前記グレーティングパネル１３０と下地床１１２との間の領域における配線、配管またはその他の下部構造要素１１６をメンテナンスする際などにこれら下部構造要素に作業者が接近することが可能になるように、前記グレーティングパネル１３０は支持構造体から容易に取り外し可能に設けることが望ましい。

前記グレーティングパネル１３０は、保護面を提供するためにベース板１３２の上部面に付着され、塩化ビニール樹脂によって作られたタイル１３３を含む。またグレーティングパネル１３０が所望する表面特性を有するように処理されていてもよい。例えば、装飾的目的または音響減衰及び伝導性制御のような機能的目的のためにグレーティングパネルの表面をカーベットタイルまたは他の適当な床面処理物で覆うこともできる。また、前記グレーティングパネル１３０はエポキシ樹脂でコーティングされるか、めっき処理されて、静電気防止（ｓｔａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ）、耐磨耗性、化学流出物質からの保護などの望ましい性質を提供することができる。

再び、図４を参照すると、前記グレーティングパネル１３０の大きさは通常、６００ｍｍ×６００ｍｍである。しかし、少なくともベース板が、モールディング工程によって容易に種々の大きさに形成可能であるので、グレーティングパネルは、７５０ｍｍ×７５０ｍｍまたは５０ｍｍ×５００ｍｍのような他の大きさを有していてもよい。いずれにしても、グレーティングパネル１３０は、クリーンルームシステムの支持構造体１１４によって適宜に大きさが決められる。

グレーティングパネル１３０は、当該グレーティングパネル１３０を貫通して延びた複数の穿孔１３４を有する。穿孔１３４はクリーンルーム内の空気を外部（本実施の形態では、下地床の直上にある領域）に排出する通路を構成する。穿孔１３４はグレーティングパネルを通じる空気の流れを促進することができるパターンを有して配列される。本発明の実施形態によると、グレーティングパネルの上部で複数の穿孔の端部が占める全面積、すなわち全通路面積は、グレーティングパネルの上部の全面積の１８％に相当する。

図５Ａと図５Ｂを参照すると、穿孔１３４のそれぞれはグレーティングパネルの一の面に開放されており空気が流入される流入部１３６と、グレーティングパネルの他の面に開放されており空気が流出される流出部１３８と、を含む。流入部１３６は、ベース板１３０の一の面から流出部１３８に向かうにつれて徐々に細くなって、流入部１３６の断面積が徐々に小さくなる。同様に、流出部１３８は、ベース板１３０の他の面から流入部１３６に向かうにつれて徐々に細くなって、流出部１３８の断面積が徐々に小さくなる。穿孔１３４の最も狭い部分Ｌ２の直径は約８．５ｍｍ（従来グレーティングパネルの穿孔の直径と同一）である。最も広い部分Ｌ１の直径は約１０ｍｍである。図５Ａに示される穿孔１３４は円形断面を有するが、穿孔１３４は長穴形態（スロットの形態）を有するように細長い断面を有していてもよい。

前記穿孔１３４を通過する空気の流れは図５Ｂに点線として表示されている。図５Ｂに示したように、穿孔１３４は表面１３６ａがクリーンルームを通じる空気の流れ方向に対して傾くようにし、円錐面１３６ａが流入部１３６を規定するように形成される。すなわち、グレーティングパネルは、流入部１３６を規定する円錐面１３６ａを有する。したがって、傾斜面１３６ａと衝突する空気が表面１３６ａに沿って流出部１３８を向かって誘導されて、穿孔の流入部１３６内で円滑に空気が流れる。同様に、流出部１３８ａの幅が空気の流れ方向に沿って増加するように円錐面１３８ａは流出部１３８を規定する。すなわち、グレーティングパネルは、流出部１３８を規定する円錐面１３８ａを有する。したがって、流入部１３６から流出部１３８へ流れる空気は迅速に排出される。

図６は従来のグレーティングパネルによって形成された床面を有するクリーンルームＱ１での圧力差と、本発明によるグレーティングパネルによって形成された床面を有するクリーンルームＱ２での圧力差とを比べたグラフである。図６に示したように、クリーンルームＱ２内部の圧力降下はクリーンルームＱ１内部の圧力降下に比べて２．３７９Ｐａだけ大きい（４２％改善）。本発明による改善は穿孔１３４によるノズル効果に起因し、乱流と圧力降下ロスは縮小される。特に、穿孔１３４の入口と出口とを規定するグレーティングパネルの各端部（エッジ部）で渦流はほとんど発生しない。したがって、汚染物質（特に、ナノパーティクルとＡＭＣ）はグレーティングパネル１３０を通じてクリーンルームから迅速に除去される。

また乱流を防止することで汚染物質がクリーンルーム内で所定の高さまで上昇することを防止することができる。この点に関して、図８は従来のグレーティングパネルを通過した空気の乱流運動エネルギーＫ１と本発明によるグレーティングパネルを通過した空気の乱流運動エネルギーＫ２とを比較して示したものである。図８に示したように、乱流運動エネルギーＫ２は乱流運動エネルギーＫ１より３７％減少する。これによって、本発明によるグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内の圧力差は従来のグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内の圧力差より大きい。同様に、本発明によるグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内の空気流動が従来のグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内の空気流動より大きい。

図９は、本発明によるグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルームと従来のグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内でそれぞれの高さによるパーティクルの数を比較して説明するものである。このために、３０，０００〜３５，０００個／立方フィートのパーティクルをグレーティングパネルの上部０．２ｍ高さで発生させた。またファンフィルタユニット１２０での空気速度は０．４ｍ／秒である。この結果、図９に示したように、従来のグレーティングパネルが使用された場合の臨界高さに比べて本発明によるグレーティングパネルが使用された場合の臨界高さが４０ｃｍ低い。

図１０は穿孔１３４の形状を除いて、上述のグレーティングパネル１３０と類似のグレーティングパネル１３０ａを示す。グレーティングパネル１３０ａの穿孔１３４ａのそれぞれは、流入部１３６と流出部１３８のみならず、流入部１３６と流出部１３８との間に位置した中央部１４０を有する。中央部１４０は、流入部１３６と流出部１３８との間で一定距離にわたって伸延されている。穿孔１３４ａの中央部１４０は流入部１３６から流出部１３８に至るまで均一な断面形状を有する。すなわち、中央部１４０の断面はまっすぐ（クリーンルーム内で空気の流れの方向と平行に）伸延され、流入部１３６と流出部１３８との間で一定である。穿孔１３４ａ内での空気の流れは、図５Ａおよび図５Ｂに関連して示された上述の穿孔１３４内での空気の流れと類似する。

図１１も穿孔１３４の形状を除いて上述のグレーティングパネル１３０と類似のグレーティングパネル１３０ｂを示す。ここで、グレーティングパネル１３０ｂの穿孔１３４ｂは（連続的に）湾曲する。より詳細に、それぞれの穿孔１３４ｂは空気が流入される流入部１３６ｂと空気が流出される流出部１３８ｂとを含む。流入部１３６ｂを規定するベース板の表面は湾曲し、流入部１３６ｂの断面積は、ベース板の一の面から流出部１３８ｂに向かうにつれて徐々に減少する。同様に、流出部１３８ｂを規定するベース板の表面は湾曲し、流出部１３８ｂの断面積は、ベース板の他の面から流入部１３６ｂに向かうにつれて徐々に減少する。このように湾曲した穿孔は上述した穿孔１３４と同様に、空気（点線として示す）の円滑な流動を促進する。

上述のように、本発明によるグレーティングパネルを通じて流れる空気の乱流運動エネルギーは減少し、空気流動率は増加して圧力降下ロスは減少する。したがって、グレーティングパネル上部でパーティクルに対する臨界高さは従来と比べるとき、約４０ｃｍ程度低くなる。

結局、本発明による望ましい実施形態を参考してグレーティングパネルとグレーティングパネルを利用したクリーンルームシステムの構造と機能が説明されたが、特許請求の範囲で規定された発明の技術的思想を逸脱せず、望ましい実施形態に対して多様な変形が可能であることは明らかである。

クリーンルームの床面に形成された従来のグレーティングパネルを示す断面図である。 従来のグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内での高さに応じたパーティクルの分布を示すグラフである。 本発明の実施形態によるクリーンルームシステムを概略的に示した図である。 本発明によってクリーンルームの床面に使用されたグレーティングパネルの一実施形態を示す斜視図である。 本発明によるグレーティングパネル部分の平面図である。 図５ＡのＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。 従来のグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルームでの圧力差と本発明によるグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルームでの圧力差とを示すグラフである。 本発明によるグレーティングパネルの他の実施形態を示す斜視図である。 従来のグレーティングパネルを通過する空気の乱流運動エネルギーＫ１と本発明によるグレーティングパネルを通過する空気の乱流運動エネルギーＫ２とを示すグラフである。 本発明によるグレーティングパネルが形成された床面を有するクリーンルーム内での高さに応じたパーティクルの分布を図３で示した分布と比べて示すグラフである。 本発明によってグレーティングパネルの他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明によってグレーティングパネルの更に他の実施形態を示す部分断面図である。

符号の説明

１００ クリーンルームシステム、
１１０ クリーンルーム、
１２０ ファンフィルタユニット、
１３０ グレーティングパネル、
１３２ ベース板、
１３４ 穿孔、
１３６ 流入部、
１３８ 流出部、
１４０ 中央部。

Claims (17)

1. クリーンルーム内の床面に使用されるグレーティングパネルにおいて、
   前記クリーンルーム内の空気が排出される通路の役割を果たす複数の穿孔を有するベース板を含み、
   前記それぞれの穿孔は前記ベース板の一の面に開放された流入部と前記ベース板の他の面に開放された流出部とを有し、
   前記流入部の断面積は前記ベース板の前記一の面から前記流出部に向かうにつれて減少し、前記流出部の断面積は前記ベース板の前記他の面から前記流入部に向かうにつれて減少することを特徴とするグレーティングパネル。
2. 前記グレーティングパネルは前記流入部と前記流出部とをそれぞれ規定する円錐面を有することを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
3. 前記グレーティングパネルは前記流入部と前記流出部とをそれぞれ規定する湾曲した面を有することを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
4. 前記穿孔のそれぞれは円形断面を有することを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
5. 前記穿孔のそれぞれは長穴形態を有するように細長い断面を有することを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
6. 前記穿孔のそれぞれは前記流入部と前記流出部との間で一定距離にわたって伸延される中央部をさらに含み、
   前記穿孔の中央部は前記流入部から前記流出部に至るまで均一な断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
7. 前記ベース板の上部面には塩化ビニール樹脂からなるタイルがさらに付着されていることを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
8. 前記複数の穿孔の端部が占める全面積は、前記グレーティングパネルの一の面の全面積の約１８％であることを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
9. 前記穿孔のそれぞれの最も広い部分の直径は約１０ｍｍであり、前記穿孔のそれぞれの最も狭い部分の直径は約８．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のグレーティングパネル。
10. クリーンルームシステムにおいて、
    天井と床面とを有するクリーンルームと、
    前記天井に位置する少なくとも一つのファン及びフィルタと、
    前記床面に位置するグレーティングパネルとを含み、
    前記グレーティングパネルは、前記クリーンルーム内の空気を前記床面を通じて放出する複数の穿孔を規定し、前記クリーンルームの内部に露出される一の面とクリーンルームの外部に向かう他の面を有し、前記穿孔のそれぞれの断面積は前記グレーティングパネルの前記一の面から前記他の面に向かうにつれて初めは減少し、後には増加することを特徴とするクリーンルームシステム。
11. 前記穿孔のそれぞれは前記グレーティングパネルの前記一の面に開放された流入部と前記グレーティングパネルの前記他の面に開放された流出部とを有し、
    前記流入部の断面積は前記グレーティングパネルの前記一の面から前記流出部に向かうにつれて減少し、前記流出部の断面積は前記グレーティングパネルの前記他の面から前記流入部に向かうにつれて減少することを特徴とする請求項１０に記載のクリーンルームシステム。
12. 前記グレーティングパネルは前記各穿孔の前記流入部と前記流出部とをそれぞれ規定する円錐面を有することを特徴とする請求項１１に記載のクリーンルームシステム。
13. 前記グレーティングパネルは前記各穿孔の前記流入部と前記流出部とをそれぞれ規定する湾曲した面を有することを特徴とする請求項１１に記載のクリーンルームシステム。
14. 前記穿孔のそれぞれは前記流入部と前記流出部との間で一定距離にわたって伸延される中央部をさらに含み、
    前記穿孔の中央部は前記流入部から前記流出部に至るまで均一な断面を有することを特徴とする請求項１１に記載のクリーンルームシステム。
15. 前記穿孔のそれぞれは円形断面を有することを特徴とする請求項１０に記載のクリーンルームシステム。
16. 前記穿孔のそれぞれは長穴形態を有するように細長い断面を有することを特徴とする請求項１０に記載のクリーンルームシステム。
17. 前記グレーティングパネルは、前記ベース板の上部に塩化ビニール樹脂からなるタイルが付着されていることを特徴とする請求項１０に記載のクリーンルームシステム。

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