KR20050075927A

KR20050075927A - 케미컬 필터 및 이를 갖는 팬 필터 유닛

Info

Publication number: KR20050075927A
Application number: KR1020040003644A
Authority: KR
Inventors: 함동석; 이후근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-07-26
Also published as: KR100572887B1

Abstract

클린룸과 같은 청정 공간으로 공급되는 공기를 정화하기 위한 팬 필터 유닛에 있어서, 상기 팬 필터 유닛은 상기 공기에 포함된 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터와, 상기 공기를 흡입하기 위한 팬과, 상기 공기에 포함된 먼지 또는 파티클들을 제거하기 위한 파티클 필터를 포함한다. 상기 케미컬 필터의 필터 매체는 원형 튜브 형상을 갖고, 통기성을 각각 갖는 내측 원형 튜브와 외측 원형 튜브 사이에 배치되며, 커버는 상기 내측 및 외측 원형 튜브들의 상단부들을 통한 공기의 유동을 방지한다. 따라서, 상기 공기는 상기 팬으로부터 제공되는 흡입력에 의해 상기 외측 원형 튜브, 필터 매체 및 내측 원형 튜브를 통해서만 상기 내측 튜브 내부로 흡입된다. 따라서, 상기 필터 매체를 통해 통과되는 공기의 속도 분포가 개선되며, 케미컬 필터의 수명이 연장된다.

Description

케미컬 필터 및 이를 갖는 팬 필터 유닛{Chemical filter and fan filter unit having the same}

본 발명은 청정 공간으로 공급되는 공기에 포함된 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터와 이를 갖는 팬 필터 유닛에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조를 위한 클린룸과 같은 청정 공간으로 공급되는 공기에 포함된 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터와, 상기 케미컬 필터와 팬 그리고 파티클 필터를 포함하는 팬 필터 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.

상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.

상기와 같은 반도체 장치의 제조 공정은 클린룸과 같은 청정 공간에서 수행되며, 상기 클린룸으로 공급되는 공기는 팬 필터 유닛에 의해 정화된다. 상기 팬 필터 유닛을 포함하는 클린룸 시스템에 대한 일 예는 미합중국 특허 제6,368,393호(issued to Hironaka)에 개시되어 있다.

도 1은 종래의 클린룸 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 종래의 팬 필터 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 클린룸 시스템(10)은 클린룸(12)과, 클린룸(12) 상부에 형성된 천장 챔버(14, ceiling chamber)와, 상기 클린룸(12)의 천장면 상에 매트릭스 방식으로 배열된 다수의 팬 필터 유닛(100, fan filter unit; FFU)과, 상기 클린룸(12)의 하부에 형성된 마루하부 영역(16, underfloor region or utility zone)과, 상기 천장 챔버(14)와 마루하부 영역(16)을 연결하는 공기 순환 경로(18)와, 순환되는 공기의 온도를 조절하기 위한 냉각 코일(20)을 포함한다.

상기 팬 필터 유닛들(100)에 의해 클린룸(12)으로 공급된 청정 공기는 상기 클린룸(12)으로부터 상기 마루하부 영역(16)으로 배출되며, 상기 공기 순환 경로(18)와 천장 챔버(14) 및 팬 필터 유닛들(100)을 통해 클린룸(12)으로 재공급된다.

도 2를 참조하면, 각각의 팬 필터 유닛(100)은 천장 챔버(14) 내부의 공기를 흡입하기 위한 팬(110)과, 상기 팬(110)을 통해 흡입된 공기 중에 포함된 암모니아(NH₃), 오존(O₃) 등과 같은 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터(120)와, 상기 케미컬 필터(120)에 의해 화학적으로 정화된 공기에 포함된 파티클들(또는 먼지)을 제거하기 위한 파티클 필터(130)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 케미컬 필터(120)는 상기 팬(110)과 파티클 필터(130) 사이에 배치되며, 이러한 팬 필터 유닛의 구조는 가장 일반적인 구조이며, 상기 미합중국 특허 제6,368,393호에 개시되어 있다.

상기 케미컬 필터(120)의 수명은 케미컬 필터(120)의 필터 매체(filter medium)를 통과하는 공기의 속도에 따라 결정된다. 상기 팬(110)에 의해 흡입된 팬 필터 유닛(100)의 하우징 내부로 유입된 공기의 속도는 국부적인 변화를 갖고 있으므로, 케미컬 필터(120)의 효율이 저하된다. 구체적으로, 상기 팬 필터 유닛(100)의 구조적인 원인에 의하여 케미컬 필터(120)의 가장자리 부위를 통과하는 공기의 속도가 케미컬 필터(120)의 중앙 부위를 통과하는 공기의 속도보다 높기 때문에 케미컬 필터(120)의 수명은 케미컬 필터(120)의 가장자리 부위를 통과하는 공기의 속도에 의해 결정된다. 즉, 상기 케미컬 필터(120)의 가장자리를 통과하는 공기의 유량이 상기 중앙 부위를 통과하는 공기의 유량보다 크기 때문에 상기 케미컬 필터(120)의 가장자리 부위의 당량(adsorption capacity)이 상기 중앙 부위보다 더 빨리 소진되며, 상기 가장자리 부위의 오염 제어 효율이 저하된다. 따라서, 케미컬 필터의 수명(120)은 다른 파티클 필터와는 달리 케미컬 필터(120)를 통과하는 공기의 속도 분포 또는 속도 편차에 의해 크게 좌우된다.

따라서, 상기 케미컬 필터(120)를 통과하는 공기의 속도 분포를 일정하게 하는 개선된 팬 필터 유닛이 요구된다.

도 3은 종래의 팬 필터 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 3을 참조하면, 도시된 팬 필터 유닛(200)은 클린룸 시스템(10)의 천장 챔버(14) 내부의 공기에 포함된 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터(210)와, 상기 케미컬 필터(210)에 의해 화학적으로 정화된 공기에 포함된 파티클들을 제거하기 위한 파티클 필터(230)와, 상기 케미컬 필터(210)와 파티클 필터(230) 사이에 배치된 팬(220)을 포함한다. 상기 케미컬 필터(210)와 상기 팬(220) 사이에는 버퍼 공간(240)이 제공되며, 상기 버퍼 공간(240)은 케미컬 필터(210)를 통과하는 공기의 속도 분포를 도 1에 도시된 팬 필터 유닛(100)에 비하여 다소 개선시킬 수 있다.

그러나, 도 2 및 도 3에 도시된 팬 필터 유닛들(100, 200)에 있어서, 케미컬 필터(120, 210)를 교체하는 경우, 팬 필터 유닛(120, 210)을 전체적으로 해체해야 하므로 교체 작업에 소요되는 시간이 증가된다. 또한, 작업자의 작업 공간이 확보되지 않으므로 소요 시간은 더욱 증가될 수 있으며, 케미컬 필터(120, 210)의 교체 작업을 수행하는 동안 팬(110, 220)의 작동이 중단되므로 클린룸 시스템(10)의 가동 중지 기간(downtime)이 증가되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 시도의 일 예로써, 일본 특허공개 제1999-90143호에는 사각 박스 형상의 케미컬 필터를 갖는 팬 필터 유닛이 개시되어 있다.

도 4는 종래의 팬 필터 유닛의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 4를 참조하면, 사각 박스 형상을 갖는 케미컬 필터(310)가 팬(320)의 흡입구(322)에 설치되어 있으며, 팬(320)의 하부에는 파티클 필터(330)가 배치되어 있다. 상기와 같은 구조를 갖는 팬 필터 유닛(300)은 케미컬 필터(310)의 교체 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있으나, 상기 케미컬 필터(300)의 상부면과 측면 사이의 속도 차이로 인하여 케미컬 필터(310)를 통과하는 공기의 속도 분포에 있어서 여전히 문제점을 갖고 있다. 또한, 상기 케미컬 필터(310)는 사각 박스 형상을 갖는 이유로 모서리 부분에서 특히 공기의 속도 분포 균일성이 매우 취약하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 통과되는 공기의 속도 분포를 일정하게 하는 케미컬 필터를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은, 상술한 바와 같은 케미컬 필터를 가지며, 상기 케미컬 필터의 교체 작업이 용이한 팬 필터 유닛을 제공하는데 있다.

상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통기성(air-permeability)을 갖는 내측 원형 튜브와, 통기성을 갖고 상기 내측 원형 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 원형 튜브와, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이에 개재되며, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들을 통해 유동하는 공기에 포함된 오염 물질을 제거하기 위한 필터 매체(filter medium)를 포함하는 케미컬 필터를 제공한다.

상기 케미컬 필터는 상기 내측 및 외측 튜브의 상단부들 상에 배치되어 상기 내측 원형 튜브의 내부 공간과 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간(interspace)을 한정하며, 상기 상단부들을 통한 공기의 유동을 방지하기 위한 제1커버와, 상기 내측 및 외측 튜브들의 하단부들 상에 배치되어 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간을 한정하며, 상기 하단부들을 통한 공기의 유동을 방지하기 위한 제2커버를 더 포함할 수 있다.

상기 제1커버는 디스크 형상을 갖고, 상기 제2커버는 상기 내부 공간과 연통되는 개구를 갖는 원형의 플랫 링 형상을 가지며, 상기 개구는 케미컬 필터의 출구(outlet port)로써 기능한다.

상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통기성을 갖는 내측 원형 튜브와, 통기성을 갖고 상기 내측 원형 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 원형 튜브와, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이에 개재되며 상기 내측 및 외측 원형 튜브들을 통해 유동하는 공기에 포함된 오염 물질을 제거하기 위한 필터 매체를 포함하는 케미컬 필터; 상기 케미컬 필터의 내측 원형 튜브의 내부 공간과 연통되며, 외부 공기를 상기 외측 원형 튜브, 상기 필터 매체 및 상기 내측 원형 튜브를 통해 흡입하기 위한 팬; 및 상기 팬과 연결되며, 상기 팬으로부터 방출된 공기에 포함된 파티클들을 제거하기 위한 파티클 필터를 포함하는 팬 필터 유닛을 제공한다.

상기 외부 공기(예를 들면, 클린룸의 상부에 배치된 천장 챔버 내부의 공기)는 팬으로부터 제공되는 흡입력에 의해 내측 원형 튜브의 내부 공간으로 흡입된다. 상기 흡입력은 내측 원형 튜브의 중심축을 따라 제공되며, 내측 원형 튜브의 내부 공간과, 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간은 제1커버에 의해 한정되므로, 상기 외부 공기는 상기 외측 및 내측 원형 튜브들을 통해 상기 내부 공간으로 흡입된다.

여기서, 상기 내측 원형 튜브와 외측 원형 튜브는 서로 동축선상으로 배치되는 것이 바람직하며, 상기 케미컬 필터는 상기 팬과 동축선상으로 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 팬으로부터 제공되는 흡입력이 상기 내측 원형 튜브에 균일하게 작용되며, 상기 필터 매체를 통과하는 공기의 속도 분포가 개선될 수 있다. 이에 따라, 케미컬 필터의 수명이 연장될 수 있으며, 케미컬 필터가 전체적으로 실린더 형상을 갖고 팬의 흡입구와 연결되므로 케미컬 필터의 교체 작업에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 필터를 갖는 팬 필터 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 케미컬 필터를 나타내는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 팬 필터 유닛(400)은 반도체 장치의 제조 공정을 수행하기 위한 클린룸과 같은 청정 공간으로 공급되는 공기에 포함된 오염 물질들을 제거하기 위해 클린룸의 천장면 상에 배치된다. 상기 팬 필터 유닛(400)은 상기 클린룸으로 공급되는 공기에 포함된 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 케미컬 필터(410)와, 상기 공기를 흡입하기 위한 흡입력을 제공하기 위한 팬(420)과, 상기 공기에 포함된 먼지 또는 파티클들을 제거하기 위한 파티클 필터(430)를 포함한다.

상기 팬 필터 유닛(400)은 도 1에 도시된 바와 같은 클린룸(12), 천장 챔버(14), 마루하부 영역(16), 공기 순환 경로(18), 및 냉각 코일(20) 등을 포함하는 클린룸 시스템(10)에서 순환되는 공기를 정화하기 위해 채용될 수 있다.

상기 케미컬 필터(410)는 순환되는 공기 중에 포함된 암모니아, 오존 등과 같은 화학적 오염 물질을 제거하기 위해 사용된다. 상기 케미컬 필터(410)는 필터 매체(414)를 수납하기 위한 실린더 형상의 하우징(412)을 갖는다. 상기 하우징(412)은 내측 원형 튜브(412A), 외측 원형 튜브(412B), 제1커버(412C) 및 제2커버(412D)를 포함한다.

상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)은 각각 통기성을 가지며, 서로 동심축상으로 배치된다. 상기 제1커버(412C)는 상기 내측 원형 튜브(412A)의 내부 공간(412E)과, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B) 사이의 공간(412F, interspace)을 한정하기 위해 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)의 상단부들 상에 배치된다. 상기 제2커버(412D)는 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B) 사이의 공간(412F)을 한정하기 위해 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)의 하단부들 상에 배치된다.

상기 제1커버(412C)는 디스크(disc) 형상을 가지며, 상기 제2커버(412D)는 상기 내측 원형 튜브(412A)의 내부 공간(412E)과 연통되는 개구(412G)를 갖는 원형 플랫 링(circular flat ring) 형상을 갖는다. 즉, 상기 제1커버(412C)는 상기 내측 및 외측 튜브들(412A, 412B)의 상단부들을 통해 외부 공기가 상기 내측 원형 튜브(412A)의 내부 공간(412E)과 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B) 사이의 공간(412F)으로 유입되는 것을 방지하며, 상기 제2커버(412D)는 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)의 하단부들을 통해 외부 공기가 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B) 사이의 공간(412F)으로 유입되는 것을 방지한다. 이때, 상기 제2커버(412D)의 개구(412G)는 상기 케미컬 필터(410)의 출구(outlet port)로써 기능한다.

한편, 상기 제2커버(412D)는 상기 내측 원형 튜브(412A)의 내부 공간(412E)과 상기 제2커버(412D)의 개구(412G)가 상기 팬(420)의 흡입구(422)와 연통되도록 상기 팬(420)의 흡입구(422)의 가장자리 부위 상에 배치되며, 상기 외측 원형 튜브(412B)의 직경보다 큰 외경을 갖는다. 즉, 상기 제2커버(412D)는 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)과 상기 팬(420) 사이에서 상기 팬(420)의 흡입구(422)를 감싸도록 상기 팬(420)의 상부에 배치된다. 상기 제2커버(412D)의 가장자리 부위에는 원주 방향으로 다수의 관통공들(412H)이 형성되어 있으며, 상기 케미컬 필터(410)는 상기 관통공들(412H)을 통해 상기 팬(420)의 상부에 체결되는 다수의 체결 부재들(416)에 의해 상기 팬(420)과 결합된다.

이때, 상기 케미컬 필터(410)는 상기 팬(420)과 동심축상으로 배치되는 것이 바람직하다. 이는 팬(420)의 중심축과 상기 케미컬 필터(410)의 내측 원형 튜브(412A) 사이의 거리를 일정하게 함으로써, 팬(420)으로부터 제공되는 흡입력이 상기 케미컬 필터(410)에 균일하게 작용되도록 하고, 상기 케미컬 필터(410)를 통과하는 공기의 속도 분포를 균일하게 하기 위함이다.

즉, 상기 제1커버(412C)는 상기 내측 원형 튜브(412A)와 외측 원형 튜브(412B)를 막기 위해 상기 팬(420)과 이격되어 배치되며, 상기 제2커버(412D)는 상기 사이공간(412F)을 막기 위해 상기 팬(420)의 흡입구(422)와 인접하여 배치된다. 이때, 상기 제2커버(412D)와 인접하는 상기 내측 원형 튜브(412A)의 일측 단부는 상기 케미컬 필터(410)의 출구(outlet port)로써 기능한다.

상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)은 다수의 관통공들이 형성된 다공성 금속 시트(perforated metal sheet) 또는 금속 메쉬(metal mesh)로 각각 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 다공성 알루미늄 시트 또는 알루미늄 메쉬로 각각 이루어질 수 있다. 도 6에 도시된 바에 따르면, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들(412A, 412B)은 각각 다수의 원형 홀들을 갖고 있으나, 상기 관통공들의 형상은 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.

상기 팬(420)은 상기 케미컬 필터(410)의 중심축을 따라 외부 공기(천장 챔버의 내부 공기)를 흡입하기 위한 흡입력을 제공하며, 상기 외부 공기는 외측 원형 튜브(412B), 필터 매체(414) 및 내측 원형 튜브(412A)를 통해 상기 내부 공간(412E)으로 흡입된다.

필터 매체(414)로는 도 6에 도시된 바와 같이 전체적으로 원형 튜브 형상을 갖는 주름(pleat) 타입의 필터 매체가 사용될 수 있으며, 상기 필터 매체(414)는 상기 내측 원형 튜브(412A)와 외측 원형 튜브(412B)의 사이공간에 수납된다.

상기 케미컬 필터(410)를 통해 화학적으로 정화된 공기는 팬(420)의 방출구(424)와 연통된 공간을 통해 파티클 필터(430)로 유입되며, 파티클 필터(430)에 의해 상기 공기에 포함된 먼지 또는 파티클들이 제거된다.

상기와 같은 실린더 형상을 갖는 케미컬 필터(410)를 통과하는 공기의 속도 분포는 종래의 케미컬 필터들(도 2 내지 도 4에서 120, 210, 310)들을 통과하는 공기의 속도 분포들보다 균일하므로 케미컬 필터(410)의 수명이 연장되며, 케미컬 필터(410)의 사용 효율이 향상된다. 또한, 케미컬 필터(410)가 팬(420)의 흡입구(422) 상에 배치되므로 케미컬 필터(410)의 교체 작업이 용이하며, 교체 작업에 소요되는 시간이 단축될 수 있다. 또한, 제1커버(412C)를 제거한 후 필터 매체(414)만을 교체할 수 있으므로 소요 비용이 절감될 수 있다.

표 1은 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 팬 필터 유닛(100)에 있어서, 종래의 케미컬 필터(120)를 통과하는 공기의 속도 분포를 나타낸다. 속도 측정은 36개의 로컬 측정 포인트에서 수행되었으며, 종래의 케미컬 필터(120)는 1200mm × 1200mm의 사각 플레이트 형상을 갖는다. 측정된 공기의 속도 분포는 0.31m/s로부터 0.54m/s 정도의 범위에서 변화되고 있으며, 속도 편차는 약 ±24%이다.

측정위치	X1	X2	X3	X4	X5	X6
Y1	0.46	0.31	0.41	0.35	0.44	0.44
Y2	0.44	0.38	0.41	0.35	0.38	0.37
Y3	0.41	0.47	0.49	0.39	0.49	0.46
Y4	0.37	0.39	0.40	0.41	0.41	0.41
Y5	0.37	0.37	0.37	0.36	0.33	0.36
Y6	0.54	0.39	0.38	0.40	0.40	0.44

한편, 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 버퍼 공간(240)을 갖는 팬 필터 유닛(200)에 있어서, 1200mm × 1200mm의 사각 플레이트 형상을 갖는 종래의 케미컬 필터(210)를 통과하는 공기의 속도 분포는 0.38ms로부터 0.48m/s 정도의 범위에서 변화되었으며, 속도 편차는 약 ±12%로 나타났다. 상기 X축 방향을 따른 공기의 속도 분포의 변화는 도 7에 도시된 그래프와 같다.

도 7을 참조하면, X축의 (0.0) 좌표점을 중심으로 좌,우측으로 갈수록 풍속이 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 종래의 케미컬 필터(210)의 중심 부위를 통과하는 공기의 속도가 가장자리 부위를 통과하는 공기의 속도보다 빠르다는 것을 의미하므로, 전체적인 속도 분포가 일정하지 않고 위치별 속도 편차가 크다는 것을 의미한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같은 종래의 사각 박스 형상을 갖는 케미컬 필터(310)를 갖는 팬 필터 유닛(300)에 있어서, 케미컬 필터(310)를 통과하는 공기의 속도 분포는 표 2 및 표 3과 같이 측정되었다. 표 2는 상기 케미컬 필터(310)의 상부면에서의 속도 분포를 나타내며, 표 3은 케미컬 필터(310)의 측면에서의 속도 분포를 나타낸다. 도 8은 상기 케미컬 필터(310)의 측면을 통과하는 공기의 속도 변화를 X축 방향에 따라 나타낸 그래프이다.

도 8을 참조하면, 케미컬 필터(310)의 측면을 통과하는 공기의 속도 분포가 일정하지 않다는 것을 알 수 있다. 이는 케미컬 필터(310)의 상부면을 통과하는 공기의 속도에 의한 영향과, 팬(320)에 의한 흡입력이 작용하는 중심축으로부터의 거리 차이에 의한 영향으로 보여진다.

측정위치	X1	X2	X3	X4
Y1	0.39	0.45	0.49	0.40
Y2	0.37	0.41	0.50	0.43
Y3	0.40	0.42	0.46	0.40
Y4	0.39	0.44	0.46	0.38

측정위치	X1	X2	X3	X4
Z1	0.17	0.21	0.22	0.21
Z2	0.18	0.19	0.23	0.20
Z3	0.19	0.23	0.23	0.19
Z4	0.20	0.21	0.20	0.16

표 2 및 표 3을 참조하면, 사각 박스 형태의 케미컬 필터(310)의 상부면 속도 분포와 측면 속도 분포는 크게 다르다는 것을 쉽게 알 수 있다. 상부면 속도 분포는 0.37m/s로부터 0.5m/s 정도의 범위에서 변화되는데 반해, 측면 속도 분포는 0.14m/s로부터 0.23m/s 정도의 범위에서 변화되고 있다. 또한, 상기 상부면을 통과하는 공기의 속도 편차는 약 ±15% 정도이며, 측면을 통과하는 공기의 속도 편차는 약 ±35% 정도이다.

상기 상부면 속도 분포는 버퍼 공간(240)을 갖는 팬 필터 유닛(200)의 케미컬 필터(210)의 속도 분포와 유사하다. 그러나, 측면의 속도 분포는 상부면의 속도 분포에 비하여 매우 낮은 수준으로 측정되었으며, 각각의 모서리 부분에서 속도가 특히 낮게 측정되었다. 즉, 상부면을 통과하는 공기의 속도가 측면을 통과하는 공기의 속도보다 약 2배 이상 크기 때문에 케미컬 필터(310)의 효율이 저하되며, 특히 상부면을 통과하는 공기의 최대 속도와 측면을 통과하는 공기의 최소 속도의 비는 2.9:1 정도이다. 따라서, 케미컬 필터(310)의 수명은 상부면을 통과하는 공기의 속도에 따라 결정된다.

이와 대조적으로, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 필터 유닛(400)에 있어서, 실린더 타입의 케미컬 필터(410)를 통과하는 속도 분포는 표 4와 같이 측정되었으며, 원주 방향을 따라 변화되는 속도 분포는 도 9에 도시된 바와 같이 일정하게 나타남을 알 수 있다.

측정위치	A1	A2	A3	A4
Z1	0.6	0.58	0.6	0.55
Z2	0.62	0.58	0.57	0.54
Z3	0.6	0.53	0.57	0.53
Z4	0.61	0.52	0.54	0.53

표 4 및 도 9를 참조하면, 실린더 타입의 케미컬 필터(410)의 속도 분포는 0.53m/s로부터 0.62m/s 정도의 범위에서 변화되고 있으며, 약 ±7% 정도의 속도 편차를 갖는다. 상기와 같은 결과로부터 실린더 타입의 케미컬 필터(410)가 종래의 케미컬 필터들(120, 210, 310)보다 개선된 속도 분포를 갖는 것을 알 수 있으며, 이는 본 발명의 케미컬 필터(410)가 종래의 케미컬 필터들(120, 210, 310)보다 연장된 수명을 갖는다는 것을 의미한다.

실질적으로 본 발명의 실린더 타입의 케미컬 필터는 종래의 사각 플레이트 형상의 케미컬 필터보다 약 10 내지 20% 정도의 수명이 연장되며, 또한, 10 내지 20% 정도의 비용 절감 효과를 발생시킨다.

한편, 도 2에 도시된 종래의 케미컬 필터(120)의 경우, 암모니아와 같은 오염 물질의 제거 효율이 약 94.3%이며, 약 2.2mmAq 정도의 압력 강하가 발생되며, 본 발명의 실린더 타입의 케미컬 필터(410)의 오염 물질 제거 효율은 약 95.9% 정도이며, 약 1.7mmAq 정도의 압력 강하가 발생되었다. 구체적으로, 28.5ppb의 오염 농도를 갖는 공기를 도 2에 도시된 종래의 케미컬 필터(120)로 정화한 경우, 정화된 공기의 오염 농도는 1.71ppb로 측정되었으며, 30.6ppb의 오염 농도를 갖는 공기를 실린더 타입의 케미컬 필터(410)로 정화한 경우, 정화된 공기의 오염 농도는 1.24ppb로 측정되었다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실린더 타입 케미컬 필터(410)의 성능은 종래의 케미컬 필터(120)에 비교하여 더 우수함이 입증된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 팬으로부터 제공된 흡입력이 작용되는 방향과 수직한 방향으로 공기를 흡입하는 실린더 타입의 케미컬 필터는 종래의 케미컬 필터들보다 개선된 속도 분포를 갖는다. 이에 따라, 케미컬 필터의 효율이 향상되며, 수명이 연장될 수 있다.

또한, 상기 실린더 타입 케미컬 필터는 종래의 케미컬 필터들보다 부피가 작고, 팬의 흡입구를 감싸도록 팬의 상부에 배치되므로 교체 작업에 소요되는 시간이 단축되며, 필터 매체만을 교체할 수 있으므로 소요 비용이 절감된다. 또한, 케미컬 필터의 교체 작업을 수행하는 동안 팬의 동작을 중단시키지 않아도 되므로 클린룸 시스템의 가동 중지 기간(downtime)을 감소시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 클린룸 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 종래의 팬 필터 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 필터를 갖는 팬 필터 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 케미컬 필터를 나타내는 사시도이다.

도 7은 도 3에 도시된 케미컬 필터를 통과하는 공기의 속도 분포를 설명하기 위한 그래프이다.

도 8은 도 4에 도시된 케미컬 필터의 측면을 통과하는 공기의 속도 분포를 설명하기 위한 그래프이다.

도 9는 도 5에 도시된 케미컬 필터를 통과하는 공기의 속도 분포를 설명하기 위한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 클린룸 시스템 12 : 클린룸

14 : 천장 챔버 16 : 마루하부 영역

18 : 공기 순환 경로 20 : 공기 순환 경로

100, 200, 300, 400 : 팬 필터 유닛

120, 210, 310, 410 : 케미컬 필터

110, 220, 320, 420 : 팬

130, 230, 330, 430 : 파티클 필터

412 : 하우징 412A : 내측 원형 튜브

412B : 외측 원형 튜브 412C : 제1커버

412D : 제2커버 414 : 필터 매체

416 : 체결 부재 422 : 흡입구

Claims

통기성(air-permeability)을 갖는 내측 원형 튜브;

통기성을 갖고 상기 내측 원형 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 원형 튜브; 및

상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이에 개재되며, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들을 통해 유동하는 공기에 포함된 오염 물질을 제거하기 위한 필터 매체(filter medium)를 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제1항에 있어서, 상기 내측 및 외측 튜브의 상단부들 상에 배치되어 상기 내측 원형 튜브의 내부 공간과 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간(interspace)을 한정하며, 상기 상단부들을 통한 공기의 유동을 방지하기 위한 제1커버; 및

상기 내측 및 외측 튜브들의 하단부들 상에 배치되어 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간을 한정하며, 상기 하단부들을 통한 공기의 유동을 방지하기 위한 제2커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제2항에 있어서, 상기 제1커버는 디스크 형상을 갖고, 상기 제2커버는 상기 내부 공간과 연통되는 개구를 갖는 원형의 플랫 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제1항에 있어서, 상기 외측 원형 튜브는 상기 내측 원형 튜브와 동축선상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제1항에 있어서, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들은 다공성 금속 시트를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제1항에 있어서, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들은 금속 메쉬(mesh)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
통기성을 갖는 내측 원형 튜브와, 통기성을 갖고 상기 내측 원형 튜브를 감싸도록 배치되는 외측 원형 튜브와, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이에 개재되며 상기 내측 및 외측 원형 튜브들을 통해 유동하는 공기에 포함된 오염 물질을 제거하기 위한 필터 매체를 포함하는 케미컬 필터;

상기 케미컬 필터의 내측 원형 튜브의 내부 공간과 연통되며, 외부 공기를 상기 외측 원형 튜브, 상기 필터 매체 및 상기 내측 원형 튜브를 통해 흡입하기 위한 팬; 및

상기 팬과 연결되며, 상기 팬으로부터 방출된 공기에 포함된 파티클들을 제거하기 위한 파티클 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제7항에 있어서, 상기 내측 및 외측 튜브의 상단부들 상에 배치되어 상기 내측 원형 튜브의 내부 공간과 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간(interspace)을 한정하며, 상기 상단부들을 통한 공기의 유동을 방지하기 위한 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제8항에 있어서, 상기 팬의 흡입구를 감싸도록 상기 케미컬 필터와 상기 팬 사이에 배치되며, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들 사이의 공간을 한정하기 위한 제2커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제9항에 있어서, 상기 제1커버는 디스크 형상을 갖고, 상기 제2커버는 상기 내부 공간과 연통되는 개구를 갖는 원형의 플랫 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
제7항에 있어서, 상기 외측 원형 튜브는 상기 내측 원형 튜브와 동축선상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제7항에 있어서, 상기 팬 필터 유닛과 상기 팬은 동축선상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제7항에 있어서, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들은 다공성 금속 시트를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제7항에 있어서, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들은 금속 메쉬(mesh)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
클린룸의 상부에 배치된 천장 챔버(ceiling chamber) 내부의 공기를 클린룸 내부로 공급하기 위한 팬;

전체적으로 원형 튜브 형상을 갖고 상기 클린룸으로 공급되는 공기에 포함된 화학적 오염 물질을 제거하기 위한 필터 매체(medium)와, 상기 필터 매체의 내측에 배치되며 통기성을 갖는 내측 원형 튜브와, 상기 필터 매체의 외측에 배치되며 통기성을 갖는 외측 원형 튜브와, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들의 상단부들을 통해 상기 공기가 상기 내측 및 외측 원형 튜브들에 의해 한정되는 공간으로 유동되는 것을 방지하기 위해 상기 상단부들 상에 배치되는 커버를 포함하며, 상기 내측 원형 튜브의 내부 공간이 상기 팬의 흡입구와 연통되어 상기 공기가 상기 외측 원형 튜브와 상기 필터 매체 및 상기 내측 원형 튜브를 통해 상기 내측 원형 튜브의 내부 공간으로 유입되도록 상기 팬의 상부에 배치되는 케미컬 필터; 및

상기 팬으로부터 공급된 공기에 포함된 파티클들을 제거하기 위해 상기 팬의 하부에 연결되는 파티클 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제15항에 있어서, 상기 팬의 흡입구를 감싸도록 상기 케미컬 필터와 상기 팬 사이에 배치되며, 상기 내측 원형 튜브와 상기 외측 원형 튜브 사이의 공간을 한정하기 위한 제2커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제16항에 있어서, 상기 제2커버는 원형의 플랫 링(circular flat ring) 형상을 갖고, 상기 제2커버의 외경은 상기 외측 원형 튜브의 직경보다 크며, 상기 케미컬 필터는 상기 제2커버의 가장자리 부위를 통해 상기 팬의 상부에 체결되는 다수의 체결 부재들에 의해 상기 팬과 결합되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제15항에 있어서, 상기 케미컬 필터와 상기 팬은 동축선상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제15항에 있어서, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들은 다공성 알루미늄 시트를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.
제15항에 있어서, 상기 내측 및 외측 원형 튜브들은 알루미늄 메쉬(mesh)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 필터 유닛.