KR20100028293A - 클린룸 시스템 - Google Patents

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    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit

Abstract

본 발명은 액세스 플로어 상에 공정 장비가 설치된 작업 챔버들이 설치되고, 상기 작업 챔버 내에 공정을 위한 장비가 설치된 클린룸에 있어서, 상기 작업 챔버들 중 공기 오염을 관리할 적어도 하나의 관리 챔버의 공기 오염을 제거하기 위한 것으로서, 상기 관리 챔버 내부의 오염 공기가 유입되는 흡입구가 제공된 공기 흡입 챔버; 상기 공기 흡입 챔버에 연결되며 흡입된 공기를 전달하는 덕트; 상기 액세스 플로어의 아래의 하부 공간에 설치되며, 상기 덕트에 연결되어 오염 공기를 흡입하며 필터와 오염 공기를 흡입하는 팬이 구비된 팬부를 구비한 팬필터장치를 포함하는 클린룸 시스템을 제공한다.
클린룸, 공정, 챔버

Description

클린룸 시스템{CLEAN ROOM SYSTEM}
본 발명은 클린룸 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클린룸 내의 공정 장비가 위치하는 작업 챔버 중 공기 오염이 상대적으로 높게 발생하는 작업 챔버를 관리 챔버로 하여 상기 관리 챔버의 오염 공기를 효과적으로 제어하는 시스템을 구축함으로써 전체 공정이 오염 공기에 의해 영향받는 것을 방지하고, 나아가 클린룸 전체의 청정을 효과적으로 유지할 수 있는 클린룸 시스템에 관한 것이다.
클린룸(Clean Room; CR)이란 생산 공정에서 중대한 방해를 초래하는 공기 중의 부유 입자를 제거하기 위한 것으로서, 공기 중의 부유하는 입자뿐만 아니라 온도, 습도, 공기압, 정전기 제어 등이 환경적으로 제어되는 밀폐된 공간이다.
도 1 은 일반적인 클린룸 구조를 보여주는 도면으로서, 클린룸(1)의 천장을 이루는 시링 플로어(2; ceiling floor)에는 팬 필터 유닛(4; Fan Filter Unit)이 설치되어 있고, 바닥은 기초 구조물 바닥면(8)인 베이스로부터 들어 올려진 위치에 액세스 플로어(6)가 설치된 구조로 형성된다. 액세스 플로어(6)는 베이스 상에 이격되어 지지되는 빔 구조물(9)에 다수의 블록이 형성되고, 각 블록에 다수개의 구멍이 형성된 천공 패널 또는 막힌 블라인드 패널이 혼합 배치된 형태로서 클린룸 전체의 기류 흐름을 고려하여 패널들이 배치된다.
클린룸(1) 내의 기류 흐름을 살펴보면, 팬 필터 유닛(4)으로부터 클린룸(1) 내부로 공기가 송풍된 후 액세스 플로어(6)의 구멍을 통해 액세스 플로어(6)와 기초 구조물 바닥면(8)사이의 하부 공간(10)으로 배출되며, 이 공기는 클린룸 벽과 구조물 벽체 사이의 측면 공간(12)을 거쳐 시링 플로어(2) 상부의 상부 공간(14)으로 순환된 후 다시 팬 필터 유닛(4)으로 보내지는 순환 흐름을 이룬다.
한편, 클린룸(1) 내부에는 다수의 공정 장비들이 설치되어 있다. 예컨대 액정표시장치의 기판 처리를 위해서 박막 증착 공정, 식각 공정, 포코리소그래피 공정 및 건조 공정 세정 공정 등이 행해진다. 이를 위해 클린룸(1)의 액세스 플로어(6) 상에는 다수의 작업 챔버(5)들이 마련되어 그 내부에 각종 공정장비 예컨대 OVEN 장비, 로봇 장비 등이 설치된다. 각 작업 챔버(5)들은 서로 연통되어 기판은 각 공정 단계에 맞게 작업 챔버를 따라 순차적으로 진행된다. 한편, 각 작업 챔버의 상부에는 팬 필터 유닛(7)을 설치되어 작업 챔버(5) 내부의 공기 청정도가 유지될 수 있도록 구성된다.
그러나 이러한 종래의 클린룸 시스템에서는 공정 흐름 중 일 공정에서 상대적으로 높은 공기 오염이 발생되는 경우 해당 작업 챔버에서의 공기 오염이 신속히 제거되지 못하고 다른 공정을 위한 작업 챔버 또는 전체 클린룸으로 확산되는 문제점이 발생하고 있다.
액세스 플로어 상에서 천공 패널 및 블라인드 패널의 배치 등을 포함한 기류 흐름 설계는 클린룸 전체 시스템에 맞추어 조화적으로 설계되므로 특정 작업 챔버 만을 위한 설계가 현실적으로 어려울 뿐만 아니라, 장비의 배치 등의 변경이 있는 경우 클린룸 전체의 기류 흐름을 다시 설계해야 하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 종래의 클린룸 시스템에서는 클린룸 내부로 유입된 공기는 액세스 플로어의 개구를 통해 액세스 플로어 하부로 배출되어 하부 공간 및 측면 공간을 통해 다시 시링 플로어 상부의 상부 공간으로 순환되어 팬 필터 유닛에 유입되는 순환 기류 흐름을 가지므로, 특정 작업 챔버에서 발생하는 유해 물질 역시 이러한 기류 흐름을 따르게 되는 바, 예컨대 집중적으로 관리 처리되어야 하는 화학적 오염 물질이 해당 챔버에서 하부 공간으로 배출되어 기류 순환을 통해 확산되면서 클린룸 상부의 팬 필터 유닛으로 유입되는 문제점이 있다. 팬 필터 유닛의 필터 수명 및 청정도 유지에서 악영향을 끼칠 우려가 있어 클린룸의 관리 부하를 증가시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 클린룸의 전체 설계에 설계 부담을 주지 않으면서도 공기 오염이 상대적으로 높게 발생하는 작업 챔버에서의 국부적 공기 오염을 효과적으로 제어하여 클린룸의 청정을 효과적으로 유지할 수 있게 하는 클린룸 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 클린룸의 특정 작업 챔버에서 발생하는 공기 오염을 신속하게 제어하여 유해 오염 물질이 공정 및 수율에 영향 미치는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 클린룸 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 액세스 플로어 상에 공정 장비가 설치된 작업 챔버들이 설치되고, 상기 작업 챔버 내에 공정을 위한 장비가 설치된 클린룸에 있어서, 상기 작업 챔버들 중 공기 오염을 관리할 적어도 하나의 관리 챔버의 공기 오염을 제거하기 위한 것으로서, 상기 관리 챔버 내부의 오염 공기가 유입되는 흡입구가 제공된 공기 흡입 챔버; 상기 공기 흡입 챔버에 연결되며 흡입된 공기를 전달하는 덕트; 상기 액세스 플로어의 아래의 하부 공간에 설치되며, 상기 덕트에 연결되어 오염 공기를 흡입하며 필터와 오염 공기를 흡입하는 팬이 구비된 팬부를 구비한 팬필터장치를 포함하는 클린룸 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 공기 흡입 챔버는 상기 관리 챔버 내의 공정 장비를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설치되고, 액세스 플로어 상에 제공되며, 하단으로 상기 액세스 플로어의 블록을 통해 삽입되는 연결구를 구비하며, 상기 흡입구는 연결구의 단면적보다 확대된 흡입 면적을 가진다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 액세스 플로어의 하부에는 상기 공기 흡입 챔버와 연결되고 상기 공기 흡입 챔버 내의 오염 공기를 전달받아 상기 덕트를 통해 상기 팬필터장치로 분배하는 하부 공기 챔버를 구비한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 공기 흡입 챔버는 하단으로 상기 연결구를 구비한 적어도 부분적으로 T 형상을 가지도록 형성된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 하부 공기 챔버는 상단으로 대응 연결구를 구비한 역 T 형상으로 형성되며 상기 연결구와 상기 대응 연결구가 서로 끼워마춤으로 연결된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 공기 유입 챔버는 상기 관리 챔버의 측벽 외부에 부착되는 형태로 설치되며, 상기 액세스 플로어 블록에 삽입되는 연결구를 구비하여 흡입 공기를 상기 액세스 플로어 하부로 전달한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 팬필터장치의 상기 팬부는 기초 구조물 바닥면으로부터 상부로 이격되게 배치되어 측면 방향으로 공기를 토출하며, 상기 필터는 케미컬 필터로 구성된다.
본 발명에 의하면, 클린룸의 전체 설계에 설계 부담을 주지 않으면서도 공기 오염이 상대적으로 높게 발생하는 작업 챔버에서의 국부적 공기 오염을 효과적으로 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 액세스 플로어 하부에 팬필터장치를 구비하여 클린룸 전체 설계를 변경시키지 않으면서 특정 작업 챔버 즉, 관리 챔버의 오염을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 클린룸의 특정 작업 챔버에서 발생하는 공기 오염을 신속하게 제어하여 유해 오염 물질이 공정 및 수율에 영향 미치는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 클린룸 시스템의 평면도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 클린룸 시스템의 측면도이고, 도 4 은 본 발명에 따른 클린룸 시스템의 부분 사 시도이고, 도 5 는 본 발명에 다른 실시예에 따른 클린룸 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 클린룸 시스템은, 다수개의 블록으로 구획되고 각 블록에는 천공패널 또는 블라인드 패널이 설치된 액세스 플로어 상에 다수의 작업 챔버가 마련되고, 상기 작업 챔버 내에 공정 장비가 설치된 클린룸에 있어서, 상기 작업 챔버 중 상대적으로 높은 공기 오염이 발생하는 관리 대상 챔버 내부의 유해 오염 물질을 효과적으로 제어하여 국부적으로 발생하는 오염에 의해 공정 및 클린룸 전체 시스템에 나쁜 영향을 미치는 것을 방지한다.
도 1 내지 도 4 를 참조하면, 클린룸의 액세스 플로어(20) 상에는 OVEN 장비를 위한 작업 챔버, 로봇을 위한 작업 챔버 등 다수의 작업 챔버가 제공된다.
특히 기판의 이송을 위한 로봇은 기판을 일 작업 챔버에서 다른 작업 챔버로 이송시켜 공정이 연속적으로 이루어질 수 있도록 하는 데, 로봇은 작업 챔버 내에서 회전 또는 이동 동작을 하면서 로봇 팔을 구동하여 기판을 옮기는 작업등을 하게 되는 바, 금속 부분끼리의 마찰등에 의한 파티클 발생 확률이 높으며 로봇 팔의 동작은 작업 챔버 내에서 상부에서 하부로 설계된 기류 흐름과 충돌하여 상승기류를 발생시키기도 한다.
또한 공정에 따라 특정 작업 챔버에서는 공정 특성에 따라 화학적 오염 물질이 발생하거나 발생할 확률이 높은 공정이 이루어지는 작업 챔버가 존재된다. 본 발명에서는 이와 같이 상대적으로 공기 오염의 발생 확률이 상대적으로 높은 작업 챔버를 관리 챔버로 하여 상기 관리 챔버의 국부적 오염을 효과적으로 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 클린룸 시스템은 관리 챔버를 위한 별도의 여과 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 관리 챔버를 위한 여과 장치는, 관리 챔버(30)에 내에 제공되는 공기 흡입 챔버(40)의 공기를 전달하는 덕트(58)와, 덕트(58)를 통해 공기를 흡입하여 여과하는 팬필터장치(60)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 공기 흡입 챔버(40)는 관리 챔버(30) 내에서 액세스 플로어(20) 상에 배치된다. 또한 적어도 부분적으로 관리 챔버(20) 내의 측벽에 인접하여 공정 장비(31)를 둘러싸도록 설치된다.
공기 흡입 챔버(40)는 상면을 따라 개구된 공기 흡입구(42)를 구비한다. 또한 하단에 액세스 플로어(20)의 블록(22)을 통해 삽입되는 연결구(45)를 구비한다. 연결구(45)는 단면적이 액세스 플로어(20)의 블록(22) 크기에 대응한다. 따라서 액세스 플로어(20)의 일 블록(22)의 천공 패널(24) 또는 블라인드 패널(26)을 제거한 후 상기 연결구(45)를 삽입하는 것에 의해 용이하게 공기 흡입 챔버(40)를 설치할 수 있다.
공기 흡입 챔버(40)는 상기한 연결구(45)를 구비하며 길이방향으로 연장되어 "ㅡ", 또는 "ㄴ" 형상을 구비한다. 따라서 하부로 연결구가 형성된 적어도 부분적으로 T 형상을 가진 구조로 형성된다.
공기 흡입 챔버(40)가 길게 연장된 형태이므로, 공기 흡입구(42)의 면적은 액세스 플로어 일 천공 패널(24)에 의한 공기 흡입 면적보다 더 확대된 형태이므로, 확대된 공기 흡입 면적 및 공기 흡입 용량을 가지게 된다.
공기 유입 챔버(40)가 적어도 부분적으로 공정 장비(31)를 둘러싸고 확대된 공기 흡입 면적 및 확대된 용량으로, 그리고 흡입압으로 공기를 유입하기 때문에 관리 챔버(30) 내에서는 공기 흡입 챔버(40)로 신속하게 공기가 유입되는 기류가 형성된다. 따라서 관리 챔버(30) 내에서 발생하는 오염 물질은 신속하게 공기 흡입 챔버(40)로 흡입되어 신속한 공기 오염의 제거 및 오염 물질의 확산 방지가 이루어진다. 또한 공기 흡입 챔버(40)를 통한 공기 유입 용량이 액세스 플로어(20)의 일 천공 패널(24)을 통한 공기 유입 용량보다 크기 때문에 관리 챔버 내부는 상대적으로 음압 상태가 되므로 보다 확산이 효율적으로 방지될 수 있다.
액세스 플로어(20)의 하부에는 바람직하게는 공기 흡입 챔버(40)에 대응하는 하부 공기 챔버(50)가 구비된다. 하부 공기 챔버(50)는 공기 흡입 챔버(40)로부터 유입된 오염 공기를 수용하며 팬필터장치(60)로 분배하는 기능을 한다.
바람직하게는 상기 하부 공기 챔버(50)는 상기 공기 흡입 챔버(40)의 연결구(45)에 끼워져 연결되는 대응 연결구(55)를 구비하여, 적어도 부분적으로 T형상을 가진 챔버로 형성된다. 공기 흡입 챔버(40)의 오염 공기는 연결구(45) 및 대응 연결부 (55)의 연결부분을 통해 하부 공기 챔버(50)로 유입된다. 하부 공기 챔버(50)에는 복수의 주름관과 덕트(58)가 연결되어 하부 공기 챔버(50)에 모인 오염된 공기가 주름관과 같은 플레시블 덕트(58)를 통해 분배된다. 덕트(58)는 오염 물질을 여과하기 위한 필터(62)와 필터 하부에 배치되는 팬이 설치된 팬부(64)를 구비한 팬필터장치(60)에 연결된다.
팬필터장치(60)는 액세스 플로어(20) 아래의 하부 공간에서 설치되는데, 공 기 배출이 기초 구조물 바닥면(8)에서 상부로 들어올려진 위치에서 측면으로 공기를 배출하도록 구성된다. 이를 위해 팬필터장치(60)는 지지대(61)에 의해 기초 구조물 바닥면(8) 상부로 이격 지지되며 팬이 설치된 팬부(64)에 의해 배출되는 공기는 측면방향으로 배출되도록 설계된다. 따라서 기초 구조물 바닥면(8)에 존재할 수 있는 이물질이 상부로 부상되는 것이 방지되며 클린룸(1)의 전체 기류 흐름을 방해하지 않게 된다.
본 발명의 여과시스템은 화학적 오염을 발생시키는 관리 챔버에서 유리하게 적용될 수 있다. 관리 챔버에서 화학적 오염이 발생되는 경우 통상의 클린룸 시스템에서는 액세스 플로어의 천공 패널의 개구를 통해 액세스 플로어 아래의 하부 공간으로 유입되어 확산 희석되면서 클린룸 상부의 팬 필터 유닛으로 유입된다.
그러나 본 발명에 의하면, 이러한 화학적 오염 물질이 팬필터장치(60)를 통과하면서 여과되므로, 클린룸의 기류 순환 흐름에 따라 클린룸 시링 천장의 팬 필터 유닛으로 공급되는 공기는 화학적 오염을 포함하지 않은 상태의 공기이다. 따라서 일 작업 챔버에서 발생하는 화학적 오염 물질에 의해 클린룸 전체 청정 시스템이 영향 받는 일이 발생하지 않는다. 이를 위해 팬필터장치(60)의 필터는 케이켈로 필터로 구성될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클린룸 시스템을 도시한 도면이다. 도 5 에 도시된 클린룸 시스템은 공기 흡입 챔버(40)가 관리 챔버(30)의 측면 외부에 부착된 형태로 설치된다. 공기 흡입 챔버(40)의 흡입구는 관리 챔버(30)의 측벽의 일부를 이루면서 관리 챔버 내부의 오염 공기를 흡입한다. 공기 흡입 챔버(40) 는 덕트(41)를 통해 연장되고 그 단부에 액세스 플로어의 블록을 통해 삽입되는 연결구(45)를 구비한다. 액세스 플로어 이하의 구조는 도 2 내지 도 4 에 도시된 구조와 동일하다.
본 발명에 관하여 제시된 실시예에서 구성요소의 변경, 변형, 및 균등물로의 치환이 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자들에 의해 이루어질 수 있으나, 이는 청구범위에서 설명된 본 발명의 기술사상의 범위를 벗어나지 않는다. 본 발명의 권리범위는 실시예로서 설명된 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 기술사상의 범위내에서 이루어진 변형은 당연히 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1 은 일반적인 클린룸 구조를 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 클린룸 시스템의 평면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 클린룸 시스템의 측면도이다.
도 4 은 본 발명에 따른 클린룸 시스템의 부분 사시도이다.
도 5 는 본 발명에 다른 실시예에 따른 클린룸 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (8)

  1. 액세스 플로어 상에 공정 장비가 설치된 작업 챔버들이 설치되고, 상기 작업 챔버 내에 공정을 위한 장비가 설치된 클린룸에 있어서, 상기 작업 챔버들 중 공기 오염을 관리할 적어도 하나의 관리 챔버의 공기 오염을 제거하기 위한 것으로서,
    상기 관리 챔버 내부의 오염 공기가 유입되는 흡입구가 제공된 공기 흡입 챔버;
    상기 공기 흡입 챔버에 연결되며 흡입된 공기를 전달하는 덕트;
    상기 액세스 플로어의 아래의 하부 공간에 설치되며, 상기 덕트에 연결되어 오염 공기를 흡입하며 필터와 오염 공기를 흡입하는 팬이 구비된 팬부를 구비한 팬필터장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 챔버는 상기 관리 챔버 내의 공정 장비를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설치되고, 액세스 플로어 상에 제공되며, 하단으로 상기 액세스 플로어의 블록을 통해 삽입되는 연결구를 구비하며, 상기 흡입구는 연결구의 단면적보다 확대된 흡입 면적을 가지는 것을 특징으로 클린룸 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액세스 플로어의 하부에는 상기 공기 흡입 챔버와 연결되고 상기 공기 흡입 챔버 내의 오염 공기를 전달받아 상기 덕트를 통해 상기 팬필터장치로 분배하는 하부 공기 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 챔버는 하단으로 상기 연결구를 구비한 적어도 부분적으로 T 형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 공기 챔버는 상단으로 대응 연결구를 구비한 역 T 형상으로 형성되며 상기 연결구와 상기 대응 연결구가 서로 끼워마춤으로 연결되는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 챔버는 상기 관리 챔버의 측벽 외부에 부착되는 형태로 설치되며,
    상기 액세스 플로어 블록에 삽입되는 연결구를 구비하여 흡입 공기를 상기 액세스 플로어 하부로 전달하는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬필터장치의 상기 팬부는 기초 구조물 바닥면으로부터 상부로 이격되 게 배치되어 측면 방향으로 공기를 토출하는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 케미컬 필터인 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
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