KR0165476B1 - 기류 제어장치, 이 장치를 이용하는 청정 실 및 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기류 제어장치, 이 장치를 사용하는 청정 실(Clean Room) 및 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법에 관해 개시한다. 본 발명에 의한 기류 제어장치는 고효율 입자필터와 상기 고효율 입자필터 하우징 캡을 한 구성요소로 구비하는 기류유입 장치에 있어서, 상기 고효율 입자필터와 상기 필터 하우징 캡사이에 기류방향을 제어할 수 있는 우산형 수단을 구비한다. 또한, 이 장치를 청정 실의 기류 유입구에 구비함으로써, 청정 실내의 온도 편차를 감소시키는 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 기류 제어장치를 사용함에 따라 임의의 실에 유입되는 기류의 확산각을 넓게할 수 있다. 따라서 청정 실뿐만 아니라 청정을 요하는 실내의 공간영역별 온도편차를 개선시키고 상대습도를 최적화하여 정전기의 레벨을 낮출 수 있다.

Description

기류 제어장치, 이 장치를 이용하는 청정 실(Clean Room) 및 청정실내의 온도편차를 감소시키는 방법

제1도는 종래 기술에 의한 청정 실(Clean Room)을 나타낸다.

제2도는 제1도의 청정 실내의 각 영역에서 측정한 온도분포를 나타낸다.

제3도는 공기 공급장치를 나타낸다.

제4도는 청정 실에서 사용되는 필터를 나타낸다.

제5도는 필터 하우징 캡(filter housing cap)을 나타낸다.

제6도는 본 발명에 의한 기류제어장치의 사시도이다.

제7도는 제6도의 평면도이다.

제8도는 제6도의 측면도이다.

제9도 및 제10도는 종래 및 본 발명에 의한 기류분포를 비교하기 위한 예시도이다.

제11도 및 제13도는 종래 및 본 발명에 의한 청정 실내의 온도편차를 비교하기 위한 그래프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

W1 내지 W4 : 날개 A : 날개 축

본 발명은 기류 제어장치, 이 장치를 사용하는 청정 실(Clean Room) 및 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법에 관한 것으로써, 특히 청정실내에 유입되는 기류의 확산각을 크게할 수 있는 장치와 이를 이용하는 방법에 관한 것이다.

고집적화된 정상적인 반도체장치를 생산하기 위해서는 매우 복잡한 공정과 청결한 장소를 필요로 한다. 반도체장치를 구성하는 소자들의 크기는 대부분 마이크론이하의 크기를 갖는다. 따라서 반도체장치는 먼지를 비롯해서 그 보다 작은 입자에 의해서도 좋지않은 영향을 받을 수 있다. 이와 같은 이유로 인해, 제조공정의 복잡함을 극복하는 것 못지않게 제조현장의 청결을 유지하는 하는 것 또한 중요하다. 청결을 유지하기 위해 제조현장에서 사용하는 수단이 바로 청정 실(Clean Room)이다.

반도체산업의 발전과 결코 무관하지 않은 청정 실의 발전은 20세기 중반의 트랜지스터와 집적회로(IC)의 출현을 계기로 과거 제약업, 유전공학 분야를 비롯한 BCR(Bio Clean Room)계통과 정밀기계, 로봇공학 및 전자산업등과 같은 ICR(Industrial Clean Room)의 일대 혁신을 가져온 계기가 되었다. 최근에 들어서는 첨단산업에 속하는 업종의 대부분은 청정 실의 발전과 더불어 발전하고 있는 실정이다.

청정 실은 대류형과 층류형으로 나눌 수 있는데, 대류형 청정 실은 반도체산업을 주축으로 상술한 바와 같이 많은 분야에서 사용하고 있다.

반면, 층류형 청정 실은 생산설비와 사람등으로 부터 발산되는 발열요인에 적절히 대응하도록 설계된 청정 실이다.

대류형 청정 실은 층류형 청정 실과는 달리 청정 실 시스템의 구조적인 문제로 인하여 청정 실내에서 생산되는 제품에 좋지 않은 영향을 준다. 또한 청정 실의 구조적인 문제는 청정 실내의 작업자의 작업능율을 떨어뜨리는 요인이 된다.

반도체 제조공정에서 사용되는 청정 실의 일예를 제1도에 도시하였다. 도면을 참조하며, 도면에 도시된 청정 실은 대류형 청정 실로써 참조번호 8은 청정 실 전체를 나타낸다. 그리고 참조번호 14는 청정 실(8)내의 생산설비를 나타낸다. 또한, 참조번호 10은 청정 실(8)내로 유입되는 기류를 정화시키는 필터이다.

청정 실(8)내의 필터(10)은 제4도에 도시하였는데, 측벽둘레(22)에 주름진 벽이 형성된 일반적인 청정 실에서 사용되는 필터이다. 이와 같은 필터(10)는 제3도에 도시된 청정 실내의 기류 공급장치구조도의 기류가 들어오는 구조물(18)내에 설치된다. 제4도의 필터가 설치되는 구조물(18)은 바닥이 오픈되어 있으며, 측벽은 불투명한 재질로 밀폐되어 있다. 도시하지는 않았지만, 청정 실(8)내의 필터(10)는 그 아래에, 제5도에 도시된 필터 하우징 캡(filter housing cap, 일명 확산기(diffuser)라고도 한다)을 구비하고 있다. 제5도의 필터 하우징 캡 도시된 바와 같이 바닥에 균일한 복수개의 구멍(24)이 형성되어 있다. 이 구멍(24)을 통해서 필터(제4도)를 통과한 기류가 청정 실내로 유입된다. 그러나 필터 하우징 캡의 바닥에만 구멍(24)이 형성되어 있으므로, 청정 실(8)내로 기류가 확산되는 방향은 좁게 제한된다. 이와 관련된 내용은 제9도 및 제10도에서 더욱 상세하게 설명한다.

계속해서 제1도의 참조번호 12는 청정 실(8)내의 기류가 배출되는 배출구를 나타낸다. 도면에 도시된 타원형의 5개 영역(A 내지 E)은 청정 실의 온도를 측정하기 위해 지정한 표본영역이다. 참조번호 16은 청정 실내의 기류의 흐름을 나타낸다.

제1도에 도시된 대류형 청정 실(8)내의 기류의 청정도와 온, 습도는 필터(10)로부터 공급된 기류(16)를 청정 실(8)의 벽면 하단에 설치된 배출구(12)를 통하여 배출시키는 순환과정을 통해서 적정수준으로 유지된다. 그러나 필터(10)사이에 위치한 테스터같은 제조 및 생산설비(14)와 청정 실(8)내의 작업자로부터 발생되는 열과 청정 실(8)내의 필터(10)로부터 공급되는 기류의 온도와 청정 실(8)내의 온도간의 차이로 인해 청정 실(8)내에는 공간영역별 온도편차문제가 발생된다. 이와 같은 청정 실내의 공간영역별 온도편차 문제는 청정 실내의 온도를 조절하는 공조시스템으로는 해결하기가 불가능하다. 이와 같은 종래 기술에 의한 청정 실내의 공간영역별 온도분포의 일예를 제2도에 도시하였다.

제2도는 제1도에 도시된 청정 실(8)내의 선택된 표본영역(A 내지 E)이 속하는 온도범위를 도시한 도면으로써, 가로지표는 청정 실(제1도의 8)내의 각 표뵨영역(A 내지 E)을 나타낸다. 도면을 참조하면, 대부분의 표본영역의 온도는 설정된 청정 실내의 기준 온도범위를 벗어나는 것을 알 수 있다. 즉, 청정 실내의 온도범위는 도시된 바와 같이 23±1℃인데, 실제 각 표본영역(제1도의 A 내지 E)에서 측정된 온도는 대부분이 22℃이하 이거나 24℃ 이상으로 측정된 것을 알 수 있다. 예를 들면, A영역의 온도는 도시된 바와 같이 아래로는 21℃보다는 높고 23℃보다는 낮은 온도분포를 보이며, 위로는 25℃와 26℃사이의 온도분포를 보인다.

제1도에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 청정 실내의 표본영역(A 내지 E영역)은 도면의 안쪽방향으로 청정 실(8)의 안쪽벽까지 연장된다.

생산량을 증가함에 따라 청정 실내에는 그와 관련된 설비, 작업인원 및 물류등이 증가하고 이에 따라 청정 실내의 온도는 높아진다. 따라서 이를 방지하기 위해 종래에는 청정 실내의 온도를 전체적으로 하향조정하였다. 이 결과 제2도에 도시된 바와 같은 온도편차 △T는 더욱 증가하게 된다.

상기 기술한 바와 같이 종래 기술에 의한 기류 제어장치는 장치를 통과하는 기류의 확산방향을 제한한다. 그리고 이와 같은 기류 제어장치를 사용하는 청정 실은 기류 제어장치의 기류를 확산시키는 각 방향이 거의 하향에서 크게 벗어나지 못하므로 청정 실내의 공간영역별 온도 편차를 줄이지 못하고 있다. 따라서 청정 실내의 상대습도 또한 적정 수준에서 벗어나게 되어 정전기 레벨이 높아진다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 기류가 확산되는 각 방향을 종래 보다 넓게할 수 있는 새로운 기류 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 기류 제어장치를 이용하여 유입되는 기류의 방향을 보다 넓게한 청정 실을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 기류 제어장치를 이용하여 상기 청정 실내의 공간영역별 온도편차를 감소시키는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 기류 제어장치는, 고효율 입자필터와 상기 고효율 입자필터 하우징 캡을 한 구성요소로 구비하는 기류유입 장치에 있어서, 상기 고효율 입자필터와 상기 필터 하우징 캡사이에 기류방향을 제어할 수 있는 우산형 수단을 구비한다.

상기 수단은 복수개의 대칭적이며 동형인 날개들과 상기 날개들의 움직임을 조절할 수 있는 축을 구비한다. 본 발명의 경우 상기 날개들은 4개의 마름모형으로 구성한다. 상기 축은 상기 날개들을 우산날개로 볼때, 우산대와 같이 상기 날개들의 정점이 되는 중앙판에 수직하게 형성되어 있다. 그리고 상기 축에는 상기 날개들을 움직일 때, 축에 가해지는 장력을 흡수할 수 있는 수단으로서, 스프링을 구비하고 있다. 또한, 상기 축의 상기 정점과 연결되지 않은 부분의 끝에는 상기 날개들의 일정각으로 움직이기 위해 공구(예컨대, 드라이브)를 이용하여 돌릴 수 있는 부분이 형성되어 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 청정 실은 상기 기류 제어장치를 청정 실내의 기류 유입구에 구비하고 있다.

상기 본 발명에 의한 기류 제어장치가 구비된 청정 실은 상기 필터 하우징 캡을 구비하는 대류형이다. 하지만, 상기 본 발명에 의한 기류 제어장치는 필요에 따라 대류형 청정 실외의 상기 필터 하우징 캡을 구비하지 않는 청정 실에도 구비할 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 청정 실내의 공간영역별 온도편차를 감소시키는 방법은 고효율 입자필터와 상기 필터 하우징 캡을 이용하여 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법에 있어서, 상기 고효율 입자필터와 상기 필터 하우징 캡사이에 형성된 상기 청정 실에 유입되는 기류의 방향을 제어하는 수단을 이용한다.

상기 수단으로써, 상기 본 발명에 의한 새로운 기류 제어장치을 사용한다. 상기 새로운 기류 제어장치를 사용함으로써, 상기 청정 실내에 유입되는 기류를 종래 보다 넓은 각 방향으로 확산시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 제어할 수 있는 각 방향이 보다 넓은 기류 제어장치를 사용함으로써, 청정 실내에 유입되는 기류를 보다 넓은 각 방향으로 확산시킬 수 있고, 따라서 청정 실내의 온도편차를 종래에 비해 훨씬 감소시켜 적정수준의 온, 습도를 유지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 기류 제어장치, 이 장치를 사용하는 청정 실(Clean Room) 및 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법을 순서대로 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 본 발명에 의한 기류 제어장치를 제6도 및 제7도를 참조하여 상세하게 설명한다.

제6도는 본 발명에 의한 기류 제어장치를 나타내는 사시도이다. 도시된 기류 제어장치는 동일한 4개의 날개들(W1, W2, W3, W4)과 상기 날개를 테두리에 연결시키는 중앙판(T) 및 상기 중앙판(T)의 아래면에 연결된 상기 날개들(W1, W2, W3, W4)의 상, 하 운동을 조절하는 축(A)으로 구비된다. 상기 축(A)에는 스프링을 내장한 구조물(40)이 형성되어 있다. 전체적으로 보면, 도시된 본 발명에 의한 기류 제어장치는 우산형으로써, 상기 축(A)은 우산대에 해당한다.

제7도는 제6도를 위에서 본 본 발명에 의한 기류 제어장치의 평면도로써, 참조부호 W1 내지 W4는 본 발명에 의한 기류 제어장치의 날개들이다. 그리고 참조부호 T는 상기 날개들(W1 내지 W4)이 움직이는데 기준이 되는 중앙판이다. 또한 참조번호 40은 제6도의 본 발명에 의한 기류 제어장치의 축(A)에 형성된 스프링은 구비하는 구조물이다.

제8도는 제6도에 도시된 본 발명에 의한 기류 제어장치의 측면도이다. 도면에서 참조부호 W는 상기 기류 제어장치에 구비된 날개들 중의 하나를 나타낸다. 참조부호 T는 제7도에서 설명한 바와 같이 중앙판이다. 계속해서 본 도면에서는 상기 중앙판(T)에 연결된 축(A)을 볼 수 있고, 상기 축(A)에는 스프링(S)를 구비하는 구조물(40)도 볼 수 있다. 상기 스프링(S)은 상기 날개를 움직일 때 발생하는 축(A)상의 장력을 흡수한다. 또한, 상기 축(A)의 아래 끝부분에는 상기 날개(W)를 움직이는 부분(ⓐ)이 있다. 이 부분(ⓐ)을 드라이브 같은 공구를 사용하여 돌리면, 상기 날개(W)는 적당한 각으로 펼쳐진다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 기류 제어장치의 동작은 다음과 같다. 즉, 상기 날개들(W1 내지 W4)을 움직이기 위해서는 상기 축(A)의 아래부분(ⓐ)을 공구(예컨대, 드라이브)를 이용하여 돌리면 상기 날개들(W1 내지 W4)은 동시에 일정각으로 펼쳐진다. 이렇게 하여 도시된 기류 제어장치를 이용함으로써, 상기 기류 제어장치의 윗부분으로 유입되는 기류를 상기 날개의 펼치는 각을 조절하여 보다 넓은 방향으로 확산시킬 수 있다.

상기 기류 제어장치를 구비하는 반도체 제조공정에 사용되는 청정 실은 상기 기류 제어장치의 성질을 충분히 활용함으로써, 종래의 청정 실에서는 기대할 수 없는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상기 기류 제어장치를 상기 청정 실의 고 효율 입자필터(제4도 참조 이하, 필터라 한다)와 본 발명에 의해 형성된 상기 필터 하우징 캡(제9도)사이에 설치한다. 제9도에 도시된 상기 기류 제어장치에 맞게 형성한 본 발명에 의한 상기 필터 하우징 캡은 도시된 바와 같이 종래의 필터 하우징 캡(제5도)과는 달리 하우징 캡의 바닥의 중앙에 상기 기류 제어장치의 축(제6도의 A)이 통과할 수 있는 구멍(42)이 형성되어 있고 그 주위의 바닥에는 종래와 동일한 작은 구멍이 형성되어 있다. 이렇게 형성된 반도체산업에 사용되는 청정 실내의 기류 유입구를 통과하는 기류는 상술한 바와 같이 상기 기류 제어장치에 의해 임의의 각 방향으로 확산된다. 종래와 본 발명에 의한 청정 실내로 유입되는 기류의 확산정도를 비교하기 위한 도면이 제10도 및 제11도이다. 제10도를 참조하면, 종래의 청정 실내에 설치된 기류 유입구(16)를 통과하는 기류(18)는 30-45°의 확산각을 갖는다.

반면, 제11도를 참조하면, 본 발명에 의한 기류 제어장치를 구비하는 청정 실내의 기류 유입구(44)를 통하여 유입되는 기류(46)는 종래의 확산각 보다 훨씬 넓은 45-150°의 확산각을 갖는다. 이와 같은 넓은 확산각을 형성할 수 있는 것은 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 새로운 기류 제어장치를 청정 실내의 기류 유입구(44)에 구비하고 있기 때문이다.

제10도와 제11도에서 볼 수 있는 바와 같이 청정 실내에 유입되는 기류의 확산각의 차이에 따라 청정 실내의 각 공간영역별 온도분포가 달라진다. 이와 같은 청정 실내에 유입되는 기류의 확산각에 따른 공간영역별 온도분포를 종래와 본 발명에 의한 경우를 비교하면서 설명한다. 이를 위해 제12도 및 제13도를 참조한다. 제12도에는 본 발명에 의한 것과 같은 기류 제어장치를 구비하지 않은 종래의 청정 실내의 온도분포도를 나타낸다. 제12도의 상단에는 적외선을 사용하여 청정 실내의 온도분포를 검출한 스크린 화면이다. 동 도면의 하단에는 상단에 대응하는 청정 실내의 온도분포를 나타내는 그라프가 도시되어 있다. 이 그라프를 보면, 종래의 청정 실내의 온도분포는 최저 11℃ 이하에서부터 최고 15℃ 이상까지 분포되어 있다. 따라서 청정 실내의 온도편차는 기준온도를 13℃로 했을 때, ±2℃이상이다. 이와 같은 편차는 제2도에 도시된 청정 실내의 각 영역별 온도편차와 잘 일치한다.

한편, 제13도에 도시된 본 발명에 의한 기류 제어장치를 구비한 청정 실내의 각 공간영역별 온도는 도면의 하단에 도시된 그라프를 참조하면, 17℃-18℃사이를 넘지 않는 것을 알 수 있다. 동 도면의 상단은 제12도의 경우처럼 적외선을 사용하여 본 발명에 의한 청정 실내의 온도분포를 나타낸 스크린 화면이다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 기류 제어장치를 사용함으로써, 임의의 청정을 요하는 실에 유입되는 기류의 확산각을 넓게 할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 경우는 청정 실에 사용함으로써, 제10도와 제11도에 도시한 바와 같이 청정 실내에 유입되는 기류의 확산각 차를 종래 보다 크게할 수 있다. 따라서 청정 실내에서의 온도편차 또한 종래의 경우보다 훨씬 줄일 수 있다. 이와 같이 청정 실내의 온도편차가 적음에 따라 청정 실내에는 적당한 온, 습도를 유지할 수 있으며, 이에 따라 청정 실내의 정전기 레벨을 종래에 비해 매우 낮게할 수 있다. 이와 같은 조건에서 제조되는 제품의 불량율이 낮아지는 것은 당연하다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (14)

1. 고효율 입자필터와 상기 고효율 입자필터 하우징 캡을 한 구성요소로 구비하는 기류유입 장치에 있어서, 상기 고효율 입자필터와 상기 필터 하우징 캡사이에 기류방향을 제어할 수 있는 우산형 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 우산형 수단은 동일한 정점을 갖고 서로 연결되지 않으며 대칭적으로 형성된 복수개의 날개들과 상기 날개들의 정점에 수직하게 연결된 우산대와 동형이며 상기 날개의 움직임을 조절할 수 있는 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 날개들은 4개의 마름모형인 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 축에는 상기 날개들을 움직일때 축에 가해지는 장력을 흡수하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 장력을 흡수하는 수단은 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 축은 상기 정점과 연결되지 않은 다른 끝부분에 공구(예컨대, 드라이브)를 이용하여 상기 날개들을 동시에 일정각으로 움직일 수 있는 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 하우징 캡은 중앙에 상기 축이 통과 할 수 있는 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 기류 제어장치.
8. 청정 실내에 유입되는 기류의 확산각을 보다 넓게 하기 위해 유입구에 상기 제1항의 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 청정 실.
9. 제8항에 있어서, 상기 청정 실은 대류형인 것을 특징으로 하는 청정 실.
10. 고효율 입자필터와 필터 하우징 캡을 이용하여 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법에 있어서, 상기 고효율 입자필터와 상기 고효율 입자필터 하우징 캡사이에 상기 청정 실에 유입되는 기류의 방향을 제어하기 위해 우산형 수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 우산형 수단은 동일한 정점을 갖고 서로 연결되지 않으며 대칭적으로 형성된 복수개의 날개들과 상기 날개들의 정점에 수직하게 연결된 우산대와 동형이며 상기 날개들의 움직임을 조절할 수 있는 축으로 형성하는 것을 특징으로 하는 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 복수개의 날개들은 4개의 마름모형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 축에는 상기 날개들을 움직일 때 상기 축에 가해지는 장력을 흡수하기 위한 수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 장력을 흡수하기 위한 수단으로는 스프링을 사용하는 것을 특징으로 하는 청정 실내의 온도편차를 감소시키는 방법.