KR20210054661A - 케미컬 필터와 온도 습도 제어 기능이 결합된 팬 필터 유닛 - Google Patents

케미컬 필터와 온도 습도 제어 기능이 결합된 팬 필터 유닛 Download PDF

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Abstract

일 실시예는 모터와 팬을 포함하고, 상기 모터로 작동되는 상기 팬을 통하여 내부로 유입되는 외부공기를 디퓨져를 거쳐 급기구로 송풍하는 팬 필터 유닛(FFU)부; 상기 팬 필터 유닛부의 상측 일부 또는 전부에 상기 팬 필터 유닛부와 연통되도록 배치되고, 적어도 하나의 히터를 포함하고 상기 외부공기의 온도를 상승시켜 습도를 낮추는 가열부, 및 내부의 부압을 감지하는 편압 스위치와 연결된 에어 피팅(air fitting)을 포함하는, 히터부; 상기 히터부의 상측에 상기 히터부와 연통되도록 배치되고, 내부공간을 통해 상기 외부공기의 유입 시 저항을 감소시키는 버퍼부; 상기 버퍼부 상측에 배치되고, 상기 외부공기의 유해물질를 제거하는 제1필터를 포함하는, 제1필터부; 상기 제1필터부와 연통되도록 배치되고, 상기 제1필터보다 직경이 큰 유해물질을 제거하는 제2필터를 포함하는, 제2필터부; 및 상기 팬 필터 유닛부의 하측에 배치되고, 상기 팬을 통해 상기 급기구로 송풍되는 공기의 미세 유해물질을 제거하는 제3필터를 포함하는, 제3필터부;를 포함하는, 히터 통합형 팬 필터 유닛을 제공한다.

Description

케미컬 필터와 온도 습도 제어 기능이 결합된 팬 필터 유닛{Fan filter unit with a combination of a chemical filter and temperature and humidity control}
본 실시예는 팬 필터 유닛(fan filter unit)에 관한 것으로, 반도체, LCD, LED, OLED 내에 발생되는 오염물질을 최소화하고, 습도를 낮추어 반도체, LCD, LED, OLED 제조과정에서 불량율을 줄여 생산 수율을 높일 수 있는 팬 필터 유닛(fan filter unit)에 관한 것이다.
반도체, LCD, LED, OLED의 제조 공정 내에서 물 분자와 유기화합물은 낮은 비율이지만 공기와 섞여 침투할 수 있고, 물 분자는 차단 전압 감소와 제품의 부식 등의 문제를 일으킬 수 있다.
반도체, LCD, LED, OLED의 공정 중 에칭이나 클리닝 공정에서 황산, 불산, 염산 등의 여러가지 산이 사용된다. 사용 중 증발된 산은 산이 사용된 장치 내에서 즉시 배출됨에도 불구하고, 제조시설(FAB) 내에 떠돌아다니면서 여러 가지 형태로 제조시설(FAB) 및 공정에 피해를 줄 수 있다. 이런 물질은 부식성이 아주 강해 결과적으로 웨이퍼, 글래스, 기판 표면이나 전기적 접촉면, 헤파(HEPA)/울파(ULPA) 필터와 반응할 수 있다.
또 다른 문제는, 붕규산 유리섬유로 구성된 헤파(HEPA) 필터의 습식 식각 문제이다. 미량의 플루오린화 수소 화합물은 이들 유리섬유를 식각하여 공기 중으로 붕소를 방출시킨다. 붕소는 도핑용 불순물로서 웨이퍼, 글래스, 기판의 전기적 성질을 변화시킨다.
그리고, 확산 공정(diffusion)은 전기적으로 활성화한 물질을 열을 이용하여 웨이퍼, 글래스, 기판 표면상에 여러 레이어들에 확산시키는 공정이고, 이때 붕소, 인 비소 등이 전기적으로 활성화한 물질(dopants)의 표본으로서 일반적으로 웨이퍼, 글래스, 기판 표면의 전기적 특성을 바꾸는데 사용된다. 이 과정에서 붕소는 빠른 확산기(diffuser)이므로 주의가 요구되며 특히, 공기 중에 노출되었을 때, 베어 실리콘상에 형성되는 자연 산화물과 친화성이 있는 것으로 알려졌다. 때문에, 실리콘 웨이퍼, 글래스, 기판 상에서 붕소는 빠른 속도로 확산되어 전기적 특성을 변화시킨다. 따라서, 반도체 제조 공정에서 공기 중의 붕소가 제어되지 않는다면, 반도체 소자의 불량을 유발할 수 있다.
또한, 메탈리제이션(metallization)은 트랜지스터들을 회로로 배선하는 공정이고, 이 공정은 침착할 수 있는 유기물과 무기물 그리고 산에 의해 영향을 받을 수 있다. 침착물은 접촉저항과 박막 간의 접합에 영향을 미쳐 소자의 질을 떨어뜨린다. 산은 단순히 금속막을 부식시키나, 결과적으로는 금속막의 전도 특성에 영향을 미치고, 궁극적으로 소자의 성능에 영향을 미치게 된다.
이러한 관점에서, 반도체 제조 과정에서 반도체 생산 수율을 감소시킬 수 있는 공기 중의 오염물질 및 수분을 적절하게 차단하여 반도체 생산 수율을 증가시킬 수 있는 팬 필터 유닛(fan filter unit)의 필요성이 대두되고 있는 상황이다.
이러한 배경에서, 일 실시예의 목적은, 새로운 구조의 팬 필터 유닛(fan filter unit)에 대한 기술을 제공하는 것이다.
이러한 새로운 구조의 팬 필터 유닛(fan filter unit)은 반도체 생산에 영향을 줄 수 있는 공기 중의 오염물질을 차단하는 역할을 하고, 습도를 조절하여 반도체 생산 설비 내로 수분의 침투를 최소화할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는 모터와 팬을 포함하고, 상기 모터로 작동되는 상기 팬을 통하여 내부로 유입되는 외부공기를 디퓨져를 거쳐 급기구로 송풍하는 팬 필터 유닛(FFU)부; 상기 팬 필터 유닛부의 상측 일부 또는 전부에 상기 팬 필터 유닛부와 연통되도록 배치되고, 적어도 하나의 히터를 포함하고 상기 외부공기의 온도를 상승시켜 습도를 낮추는 가열부, 및 내부의 부압을 감지하는 편압 스위치와 연결된 에어 피팅(air fitting)을 포함하는, 히터부; 상기 히터부의 상측에 상기 히터부와 연통되도록 배치되고, 내부공간을 통해 상기 외부공기의 유입 시 저항을 감소시키는 버퍼부; 상기 버퍼부 상측에 배치되고, 상기 외부공기의 유해물질를 제거하는 제1필터를 포함하는, 제1필터부; 상기 제1필터부와 연통되도록 배치되고, 상기 제1필터보다 직경이 큰 유해물질을 제거하는 제2필터를 포함하는, 제2필터부; 및 상기 팬 필터 유닛부의 하측에 배치되고, 상기 팬을 통해 상기 급기구로 송풍되는 공기의 미세 유해물질을 제거하는 제3필터를 포함하는, 제3필터부;를 포함하는, 히터 통합형 팬 필터 유닛을 제공한다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 히터 통합형 팬 필터 유닛 외부의 제어공간에 배치된 제2온도센서 및 습도 센서를 통하여 측정된 온도 및 습도를 통하여 상기 가열부의 동작을 제어하는, 온습도제어기, 및 상기 온습도제어기와 통신하고 상기 온습도제어기의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 온습도제어기는, 상기 제어공간의 온도가 미리 정해진 일정 온도 값을 유지하도록 상기 제2온도센서에서 측정된 온도 값을 통해 상기 가열부의 동작을 제어할 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 온습도제어기는, 상기 제어공간의 습도가 미리 정해진 일정 습도 값을 유지하도록 상기 습도센서에서 측정된 습도 값을 통해 상기 가열부의 동작을 제어할 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 온습도제어기는, 상기 제어공간의 온도 및 습도가 미리 정해진 일정 온도 값 및 습도 값을 동시에 유지하도록 상기 제2온도센서 및 습도센서에서 측정된 온도 및 습도 값을 통해 상기 가열부의 동작을 제어할 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 히터부는 제1온도센서를 더 포함하고, 상기 온습도제어기는, 메인컨트롤러의 제어를 통해 상기 제1온도센서에서 측정된 온도 값을 통해 상기 가열부의 이상 동작 시 상기 가열부의 작동을 정지시킬 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 온습도제어기는, 메인컨트롤러의 제어를 통해 상기 편압 스위치에서 감지된 부압을 통하여, 상기 팬이 동작되지 않는 경우 또는 일정 회전 수 이하로 동작하는 경우에 상기 히터의 동작을 정지시킬 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 디퓨저는, 하나 이상의 구멍이 타공된 판상의 디퓨저일 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 제3필터는, ULPA 필터를 포함할 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 가열부는 복수의 변곡부를 가지는 히터 및 나선형 날개가 부착된 기둥 형상의 히터를 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 히터 통합형 팬 필터 유닛에서, 상기 히터 통합형 팬 필터 유닛의 데이터를 모니터링 및 기록하고, 상기 데이터가 기준값을 벗어나는 경우 알람신호 생성 및 저장하는 감지 모듈을 더 포함하고, 상기 감지 모듈은 상기 메인컨트롤러 및 상기 히터 통합형 팬 필터 유닛의 외부기기와 통신가능하도록 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 팬 필터 유닛(fan filter unit: FFU)에 있어서, 효율적으로 공기 중의 오염물질을 차단하면서 습도를 조절하는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 외부 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 일부분을 투시하여 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 히터부를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 다양한 히터의 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 제어 흐름을 나타내기 위한 제어 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 외부 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)은 팬 필터 유닛(fan filter unit: FFU)부(10), 히터부(20), 버퍼부(30), 제1필터부(40), 제2필터부(50), 제3필터부(60) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.
팬 필터 유닛부(10)는 제3필터부(60) 및 히터부(20)와 연통되도록 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 하부에 배치될 수 있다. 팬 필터 유닛부(10)는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)으로 외부공기를 유입시키고 급기구를 거쳐 반도체 생산 설비로 외부공기를 송풍시킬 수 있다.
히터부(20)는 팬 필터 유닛부(10)의 상측 일부 또는 전부에 팬 필터 유닛부(10) 및 버퍼부(30)와 연통되도록 배치될 수 있다. 히터부(20)는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 외부에서 유입되는 공기의 온도를 상승시킬 수 있다. 히터부(20)가 외부공기의 온도를 상승시킴에 따라, 외부공기의 상대습도는 하강할 수 있다. 또한, 온도 상승에 따라 외부공기의 수분이 증발할 수 있어 절대습도도 감소시킬 수 있다.
따라서, 반도체 생산 설비로 유입되는 공기의 습도를 감소시켜 반도체 생산에 있어서 수분에 의하여 발생할 수 있는 불량 요인을 저감시킬 수 있다.
그리고, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)은 복수의 히터부를 포함할 수 있다. 단일 히터부를 포함하지 않고 복수의 히터부를 병렬로 포함됨에 따라 히터 용량의 증감에 신속히 대응할 수 있다. 또한, 이때 각각의 히터부의 양 끝을 잡아주도록 구성하면, 복수의 히터부의 무게로 인한 처짐이 줄어들어 안정성을 높일 수 있다.
버퍼부(30)는 히터부(20)의 상측 일부 또는 전부에 히터부(20) 및 제1필터부(40)와 연통되도록 배치될 수 있다. 버퍼부(30)는 내부공간을 통해 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 외부에서 유입되는 공기가 유입 시 공기의 저항을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 버퍼부(30)는 제1필터부(40)와 히터부(20)사이에 버퍼부(30) 내부의 내부공간을 통하여 충분한 공간을 확보하여, 제2필터부(50) 및 제1필터부(40)를 통하여 유입되는 공기의 저항을 최소화시켜 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)으로 원할하게 외부공기가 유입되도록 할 수 있다.
또한, 버퍼부(30)는 제1필터부(40)와 히터부(20) 사이에 충분한 공간을 확보함에 따라서 내부공간의 압력을 감소시킴에 따라, 외부공기가 제1필터부(40)의 전체 면적에 골고루 유입될 수 있도록 할 수 있다. 그리고 이는 제1필터부(40)와 외부공기의 접촉하는 표면적을 늘릴 수 있고, 제1필터부(40)의 필터링 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 버퍼부(30)의 내부공간은 빈 공간 일 수도 있고, 외부공기가 유입될 시에 공기 저항을 감소시킬 수 있는 다양한 구조가 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어 일정 패턴을 가진 유로가 버퍼부(30) 내부에 배치될 수 있다.
제1필터부(40)는 버퍼부(30)의 상측 일부 또는 전부에 제2필터부(50) 및 버퍼부(30)와 연통되도록 배치될 수 있고, 외부공기의 유해물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 제1필터부(40)는 반도체 생산 시설의 공기 중 염기, 산, 유기물질 등의 유해가스를 제거하여 반도체 공정상에 발생할 수 있는 불량요인을 저감시킬 수 있다.
제1필터부(40)는 제1필터를 포함할 수 있고, 제1 필터는 기존 활성탄 필터를 포함할 수 있고, 기존 활성탄 필터 외에 제거하고자 하는 가스를 선택적으로 제거할 수 있는 필터를 포함할 수 있다.
제2필터부(50)는 제1필터부(40)와 연통되도록 배치될 수 있고, 제2필터를 포함할 수 있으며, 제1필터부(40)보다 직경이 큰 유해물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 제2필터부(50)에는 제1필터부(40)보다 직경이 큰 유해물질을 제거할 수 있도록 제1필터부(40)의 필터보다 공극이 큰 제2필터가 배치될 수 있다. 또한, 제2필터부(50)는 외부공기 중의 10μm 이상의 분진을 80% 이상을 포집할 수 있는 필터를 포함할 수 있다.
제3필터부(60)는 팬 필터 유닛부(10)의 하측 일부 또는 전부에 팬 필터 유닛부(10)와 연통되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제3필터부(60)는 제3필터를 포함할 수 있다. 제3필터는 팬 필터 유닛부(10)로부터 송풍된 공기의 오염물질 및 미세입자를 최종적으로 걸러낼 수 있다.
그리고, 제3필터는 울파(ULPA) 필터를 포함할 수 있다. 울파(ULPA) 필터는 0.1μm 크기의 초미세입자를 99.9999% 걸러낼 수 있고, 이를 통해 반도체 생산 설비로 송풍되는 외부공기의 초미세입자를 현저하게 줄일 수 있다.
홀드 브라켓(35)은 제1필터부(40), 제2필터부(50), 버퍼부(30)의 측면에 배치될 수 있다. 홀드 브라켓(35)은 제1필터부(40), 제2필터부(50), 버퍼부(30)를 고정시키고 각각의 연결부분을 밀착시키는 역할을 할 수 있다.
홀드 브라켓(35)은 하나 이상 배치될 수 있고, 이에 따라 제1필터부(40), 제2필터부(50), 버퍼부(30)를 더욱 견고하게 고정시키고 밀착시킬 수 있다.
제어부(70)는 팬 필터 유닛부(10)의 외측 일부에 배치될 수 있다. 또는 사용자의 편의 및 반도체 생산 시설의 환경에 맞추어 히터부(20)의 외측, 버퍼부(30)의 외측, 제2필터부(40)의 외측 등의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 또한, 사용자의 편의 등을 고려하여 둘 이상의 제어부(70)가 배치될 수 있다.
사용자는 외부에 배치된 제어부(70)를 통하여 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 다양한 기능을 편리하고 손쉽게 조작할 수 있다.
그리고, 제어부(70)는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)을 다양한 외부 기기와 연결할 수 있는 어댑터를 포함할 수 있다.
이러한 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 팬 필터 유닛부(10)를 통하여 유입되는 외부공기는, 제2필터부(50)를 통해 외부공기 중의 입자 크기가 큰 오염물질이 우선적으로 제거되고, 버퍼부(30)에 의해 공기 저항이 감소되어 원할하게 제1필터부(40)로 외부공기가 유입되어, 제1필터부(40)에서 외부공기 중의 염기, 산, 유기물질 등의 유해가스가 2차적으로 제거된다. 그리고, 히터부(20)를 통해 외부공기의 온도가 올라가고 이를 통해 공기의 습도가 줄어 들게 되고, 팬 필터 유닛부(10)를 거치고 제3필터(60)에서 초미세입자 등이 제거되면서 반도체 생산 설비 내로 외부공기가 송풍될 수 있다.
이러한 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 기능에 따라, 반도체 설비로 유입되는 공기는 초미세입자, 미세입자, 산, 염기, 유기물질 등의 오염물질과 수분이 최소화되고, 이에 반도체 생산에 있어서 제조 반도체, LCD, LED, OLED 등의 오염물질 및 수분으로 야기된 불량을 줄일 수 있고, 반도체 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)은 팬 필터 유닛부(10), 히터부(20), 버퍼부(30), 제1필터부(40), 제2필터부(50), 제3필터부(60) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.
팬 필터 유닛부(10)는 모터(11)와 모터로 작동되는 팬(12)을 포함할 수 있다. 팬 필터 유닛부(10)는 팬(12)을 통하여 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 내부로 유입되는 외부공기를 급기구를 통하여 외부로 송풍 시킬 수 있다.
또한, 팬 필터 유닛부(10)는 하나 이상의 팬(12)을 포함할 수 있다.
팬 필터 유닛부(10)는 디퓨저(15)를 포함할 수 있다. 디퓨저(15)는 공지된 또는 일반적으로 팬 필터 유닛(fan filter unit)에 사용되는 디퓨저일 수 있다.
또한, 팬 필터 유닛부(10)는 하나 이상의 디퓨저(15)를 포함할 수 있다.
팬을 통하여 송풍된 외부공기는 디퓨저(15)를 거치면서 디퓨저 표면을 통하여 확산될 수 있고 이에 따라, 송풍된 외부공기를 넓게 퍼뜨려 균일하고 전체적으로 반도체 생산 설비를 향해 공기를 송풍 시킬 수 있다.
또한, 디퓨저(15)는 하나 이상의 구멍이 타공된 판상의 디퓨저일 수 있다.
하나 이상의 구멍이 타공된 디퓨저는, 외부공기가 복수의 구멍을 가지는 디퓨저의 구멍이 없는 부분에 부딪히게 되면서 디퓨저의 표면을 따라 흐르게 되고 팬에 의한 압력에 따라 구멍을 따라 흐르게 되면서 확산되게 된다. 이와 같은 현상이 복수의 구멍 부분에서 동시에 발생할 수 있고, 이에 따라 디퓨저를 거친 공기는 더욱 균일하게 송풍될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 구멍이 타공된 디퓨저는 더욱 균일하게 공기를 전체적으로 반도체 생산 설비로 송풍시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 일부분을 투시하여 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)은 팬 필터 유닛부(10), 히터부(20), 버퍼부(30), 제1필터부(40), 제2필터부(50), 제3필터부(60) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.
히터부(20)는 버퍼부(30)와 연통되는 상부에 격판(25)을 포함할 수 있다.
격판(25)은 하나 이상의 장공 형태로 형성된 구멍을 포함할 수 있다. 격판(25)은 버퍼부(30)를 거쳐 하강하는 외부공기가 통과하는 부분을 일부 제한시켜 버퍼부와 히터부 사이에서 외부 공기의 흐름을 제어하는 것이 가능하고, 외부 공기가 높은 비율로 히터(22)상에 직접 또는 보다 근접하게 접촉되도록 할 수 있다. 이에 따라, 히터(22)에 직접 또는 근접하는 외부공기의 비율이 높아지게 되고, 따라서 히터부(20)가 유입되는 외부공기의 온도를 더욱 효율적으로 상승시킬 수 있다.
다만, 도 3에서는 평행한 형태의 장공이 나란하게 형성된 격판(25)이 도시되어 있으나, 격판(25)의 형태는 이로 제한되는 것이 아니다. 예를 들어, 격판(25)에는 가열부(21)에 배치되는 히터(22)의 형태에 대응하는 형상의 구멍이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 3에서 도시된 바와 같이 선형의 히터(22)가 평행하게 다수 가열부(21)에 배치되는 경우에는 장공 형태의 구멍이 평행하게 형성되어 히터(21) 배치 나란하게 대응될 수 있고, 이와 달리 히터(21)의 형태가 S자 또는 W자인 경우에는 각각 S자 또는 W자에 대응되는 구멍이 형성되어 히터(21)의 형상에 대응될 수 있다. 그리고, 격판(25)의 구멍이 히터(22)의 형상 및 배치에 대응됨에 따라 전술한 바와 같이 히터(22)에 직접 또는 근접하도록 외부공기의 흐름을 제어할 수 있고, 히터부(20)의 온도 상승 효율이 높아질 수 있다.
또한, 일부분이 막힌 격판(25)이 배치됨에 따라, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 조립, 수리 또는 사용 시에 히터부(20)를 향하여 떨어질 수 있는 이물질(예를 들어 볼트, 너트)를 막는 안전망의 기능을 할 수 있다.
히터부(20)는 적어도 하나의 히터(22)를 포함하고 외부공기의 온도를 상승시켜 상대습도 및 절대습도를 낮추는 가열부(21)를 포함할 수 있다.
히터(22)는 도 3에서 도시된 바와 같이 나선형의 날개가 부착된 기둥형상 일 수 있다. 히터(22)에 형성된 나선형 날개에 의해 가열부(21)를 통과하는 외부공기와의 접촉면적이 더욱 넓어 지게 되며, 접촉하는 외부공기의 비율이 증가하여 히터부(20)의 온도 상승 효율이 높아질 수 있다.
제1필터부(40)는 제1필터(41)를 포함할 수 있고, 제1필터(41)는 3차원 구조의 필터일 수 있다. 3차원 구조의 필터는 두께가 얇을 수 있고 다수의 힌지부를 갖춘 접혀진 형태로 배치될 수 있다. 필터의 얇은 두께로 인해 외부공기의 통기성을 향상시켜 압력손실을 줄일 수 있고, 협소한 공간에 배치가 가능할 수 있다. 그리고, 접혀진 형태로 배치됨에 따라, 외부 공기와 접촉되는 표면적 및 필터와의 접촉횟수를 늘릴 수 있어 유해가스 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
제1필터(41)의 힌지부는 격판(25)의 구멍 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 격판(25)의 구멍과 나란하도록 힌지부가 형성될 수 있고, 이에 따라 제1필터(41)를 통과한 공기의 흐름이 격판(25)의 구멍 부분과 대응되도록 일부 제한되어 격판(25)에 형성된 구멍을 통해 외부 공기가 더욱 용이하게 히터(22)와 접촉하도록 할 수 있다.
또한, 제1필터(41)에는 이온교환수지 활성탄이 충진될 수 있고, 이로 인해 필터를 장시간 사용할 수 있다.
제3필터부(60)는 제3필터(61)를 포함할 수 있다. 그리고 제3필터(61)는 울파(ULPA)필터를 포함할 수 있다.
제3필터(61)는 제1필터(41)와 유사하게, 두께가 얇을 수 있고, 얇은 두께로 형성되고 다수의 힌지부를 갖춘 접혀진 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 외부공기의 통기성을 향상시켜 압력손실을 줄일 수 있고, 협소한 공간 배치가 가능할 수 있다. 그리고, 접혀진 형태로 배치되어 외부 공기와의 접촉 면적 및 접촉횟수가 늘어나 초미세입자 제거 효율이 향상될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 히터부를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 히터부(20)는 가열부(21), 히터(22), 히터 연결단자(23), 제1온도센서(29) 및 에어 피팅(air fiting) (27)을 포함할 수 있다. 또한, 가열부(21)는 히터(22), 히터 연결단자(23), 제1온도센서(29) 및 에어 피팅(air fiting) (27)을 포함할 수 있다.
히터(22)는 히터 연결 단자(23)를 통하여 연결되어 외부 공기를 가열할 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 복수개가 나란하게 가열부에 배치될 수 있으나, 히터(22)의 배치가 이에 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 층을 나누어 엇갈리게 배치될 수 있다.
가열부는 팬 필터 유닛부(10)의 구동 중에 부압을 감지하는 편압 스위치(differential Pressure Switch) (미도시) 와 연결된 에어 피팅(air fitting) (27)을 포함할 수 있다.
에어 피팅(air fitting) (27)은 편압 스위치(differential Pressure Switch)와 연결되며, 편압스위치를 통해 팬 필터 유닛부(10)의 팬(12)이 구동 중 일 때 히터부(20)내에 생기는 부압(negative pressure)을 감지할 수 있다. 감지된 부압을 통하여 온습도제어기(80) 또는 메인 컨트롤러(85)는 팬(12)이 작동 중 일 때만 히터부(20)의 히터(22)에 전류가 흐르도록 할 수 있고, 팬(12)이 동작하지 않을 때 히터(22)가 오동작면서 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 에어 피팅(air fitting) (27)을 통해 연결된 편압 스위치(differential Pressure Switch)를 이용하여, 팬 필터 유닛부(10)의 동작을 감지할 수 있고, 온습도제어기(80) 또는 메인 컨트롤러(85)는 팬(12)의 일정 회전 수 이하에서는 가열부(21)를 동작 시키지 않도록 할 수 있다.
가열부(21)는 제1온도센서(29)를 포함할 수 있다. 제1온도센서(29)는 가열부(21)의 온도를 감지할 수 있고, 감지된 가열부(21) 내의 온도는 온습도 제어기와 메인 컨트롤러에서 감시되며, 이에 따라 가열부(21) 및 히터부(20)가 과열되지 않도록 할 수 있다. 메인 컨트롤러는 미리 설정된 일정 온도 이상으로 과열되면 히터(22)에 흐르는 전류를 차단하여 히터(22) 과열에 따른 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 다양한 히터의 형태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 히터는 복수의 변곡부를 가지는 히터(22)를 포함할 수 있다.
히터(22)는 (a)에 도시된 바와 같이 G 형일 수 있고, (b)에 도시된 바와 같이 N 형일 수 있으며, (c)에 도시된 바와 같이 W 형일 수 있다.
히터(22)는 복수의 변곡부를 가짐에 따라, 제한적인 공간을 가진 가열부(21) 내에 효율적인 배치가 가능하고, 가열부(21)를 통과하는 외부공기와 히터(22)가 닿는 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 히터부(20)의 온도 상승효율을 증가시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛의 제어 흐름을 나타내기 위한 제어 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)은 제어공간(90)에 배치된 제2온도센서(91) 및 습도 센서(92)를 통하여 측정된 온도 및 습도를 통하여 히터부(20)의 온도 및 습도 제어의 동작을 제어하는 온습도제어기(80) 및 온습도제어기의(80) 동작을 제어하는 메인 컨트롤러(85)를 더 포함할 수 있다.
메인 컨트롤러(85)와 온습도제어기(80)는 서로 통신으로 연결될 수 있다. 그리고, 메인컨트롤러(85)는 온습도제어기(80)로 입력되는 모든 값을 감시하고, 온습도제어기(80)로 온도 제어 명령과 습도 제어 명령을 보낼 수 있다.
온습도제어기(80) 및 메인 컨트롤러(85)는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 외부에 배치될 수 있고, 또는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 일부분에 일체형으로 결합되어 배치될 수 있다. 예를 들어 온습도제어기(80) 및 메인컨트롤러(85)는 팬 필터 유닛부(10)의 상부 또는 측면에 일체형으로 결합되어 배치될 수 있다.
또한, 온습도제어기(80)와 메인 컨트롤러(85)는 일체형일 수 있고 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 온습도제어기(80)는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)에 일체형으로 결합되면서 메인 컨트롤러(85)는 히터 통합형 팬 필터 유닛(100) 외부에 배치될 수 있고, 반대로 메인 컨트롤러(85)가 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)에 일체형으로 결합되고, 온습도제어기(80)가 히터 통합형 팬 필터 유닛(100) 외부에 배치될 수 있다.
그리고, 온습도제어기(80)는 온도제어와 습도제어를 선택하여 각각의 모드에 따라 히터부(20)의 온도 및 습도를 제어할 수 있다.
히터부(20)는 전술한 바와 같이, 제1온도센서(29), 가열부(21), 및 에어 피팅(air fitting) (27)을 통해 연결된 편압 스위치(28)를 포함할 수 있다.
제1온도센서(29)는 히터부(20) 또는 가열부(21)에 포함될 수 있고, 히터부(20) 및 가열부(21)의 온도 값을 측정할 수 있다. 제1온도센서(29)에서 측정된 온도 값은 온습도제어기(80)로 송신되고(S202), 온습도제어기(80)는 제1온도센서(29)에서 측정된 온도 값을 감시하고 메인 컨트롤러(85)의 제어를 통해 측정된 온도 값이 미리 정해진 일정 온도 이상인 경우, 가열부(21)의 작동을 제어하여 가열부(21)의 작동을 정지시킬 수 있다(S206). 따라서, 가열부(21) 및 히터부(20)의 온도를 감시하여 히터(22)의 오작동 시 신속하게 대처하여 사고를 방지할 수 있다.
편압 스위치(28)는 에어피팅(air fitting) (27)에 연결되고, 히터부(20)에 포함될 수 있다. 편압 스위치(28)는 팬 필터 유닛부(10)의 팬(12)이 구동 중일 때 히터부(20)내에 생기는 부압을 감지할 수 있다. 감지된 부압 값은 온습도제어기(80)로 전달될 수 있고(S204), 메인 컨트롤러(85)의 제어를 통해 팬(12)이 구동 중 일 때만 가열부(21)의 작동을 제어하여 가열부(21)의 작동을 정지시킬 수 있다(S206). 따라서, 팬(12)이 동작하지 않는 경우에도 가열부(21)가 작동하는 오동작 현상을 방지할 수 있다.
제어 공간(90)은 반도체 생산 설비가 있는 반도체 제조 공간 일 수 있다. 제어 공간(90)에는 제2온도센서(91) 및 습도 센서(92)가 배치되어 제어 공간(90)의 온도 값 및 습도 값을 측정할 수 있다.
제2온도센서(91)는 제어공간(90) 내의 온도 값을 측정할 수 있고, 측정된 온도 값을 온습도제어기(80)로 전송할 수 있다(S208). 온습도제어기(80)는 메인컨트롤러(85)의 제어를 통하여 제2온도센서(91)에서 측정된 온도 값을 통하여 제어공간(90)의 온도가 미리 정해진 일정 온도 값을 유지하도록 가열부(21)의 동작을 제어할 수 있다(S206).
습도센서(92)는 제어공간 내의 습도 값을 측정할 수 있고, 측정된 습도 값을 온습도제어기(80)로 전송할 수 있다(S210). 온습도 제어기(80)는 메인컨트롤러(85)의 제어를 통하여 습도센서(92)에서 측정된 습도 값을 통하여 제어공간(90)의 습도가 미리 정해진 일정 습도 값을 유지하도록 가열부(21)의 동작을 제어할 수 있다(S206).
또한, 제2온도센서(91)와 습도센서(92)가 측정한 제어공간(90) 내의 온도 값 및 습도 값을 온습도제어기(80)로 전송할 수 있고(S208, S210), 온습도제어기(80)는 메인 컨트롤러(85)의 제어를 통하여 측정된 온도 및 습도 값을 통하여 제어공간(90)의 온도 및 습도를 미리 정해진 일정 온도 및 습도 값을 동시에 유지하도록 가열부(21)의 동작을 제어할 수 있다(S206).
또한, 온습도제어기(80)는 온도제어 명령 값을 분당 차등을 두어 증가시키고, 습도제어 명령 값을 분당 차등을 두어 감소시킬 수 있다. 이로 인해 온도 또는 습도의 명령 값을 점차 증가 혹은 감소시켜 히터부(20)의 과열을 방지하고, 효율적인 온도와 습도제어를 할 수 있다. 예를 들어, 온습도제어기(80)는 히터부(20)의 온도 또는 습도를 분당 균등하게 변화시키도록 가열부(21)의 동작을 제어할 수 있다.
그리고, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)은 감지 모듈(86)을 포함할 수 있다. 감지 모듈(86)은 메인컨트롤러(85) 통신가능하도록 연결될 수 있다. 감지 모듈은 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 데이터를 모니터링 할 수 있고, 이러한 데이터의 기록을 저장하고, 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 이상(異常) 데이터에 따른 알람신호를 생성 및 저장하여 반도체 공정 설비의 중앙제어실 또는 중앙 컴퓨터 등의 외부기기에 이를 송신할 수 있다.
예를 들어, 감지 모듈(86)은 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 온도, 습도, 전류출력 값, 온도 변화량, 습도 변화량 등의 데이터를 모니터링 및 저장하고 온도, 습도, 전류출력 값, 온도 변화량, 습도 변화량 등의 데이터를 분석하여 해당 값이 이상이(異常) 있는 경우 알람신호를 생성하고 저장할 수 있다. 그리고, 저장된 알람 및 저장된 데이터를 반도체 공정 설비의 중앙제어실에 송신할 수 있다.
감지 모듈(86)이 더 포함됨에 따라, 반도체 제조 공정상의 문제를 미리 파악하고 대처할 수 있고, 이에 따라 사용자가 반도체 설비의 성능, 상태를 측정하고 비교하여 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
전술한 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛(100)의 각 구성요소의 배치 순서는 사용자의 요구 또는 반도체 생산 시설의 환경에 따라서 바뀔 수 있다. 예를 들어 버퍼부(30)가 팬 필터 유닛부(10)의 상측에 배치되고 히터부(20)가 버퍼부(30)의 상측에 배치되고, 제1필터부(40), 제2필터부(50), 제3필터부(60)가 서로 직접 연통되도록 연속적으로 배치될 수 있다. 즉, 본 명세서에서 설명한 일 실시예에 따른 히터 통합형 팬 필터 유닛은 예시 적인 것으로, 본 발명에서는 각 구성요소의 배치 순서가 이러한 예시로 제한되는 것은 아니다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 모터와 팬을 포함하고, 상기 모터로 작동되는 상기 팬을 통하여 내부로 유입되는 외부공기를 디퓨져를 거쳐 급기구로 송풍하는 팬 필터 유닛(FFU)부;
    상기 팬 필터 유닛부의 상측 일부 또는 전부에 상기 팬 필터 유닛부와 연통되도록 배치되고, 적어도 하나의 히터를 포함하고 상기 외부공기의 온도를 상승시켜 습도를 낮추는 가열부, 및 내부의 부압을 감지하는 편압 스위치와 연결된 에어 피팅(air fitting)을 포함하는, 히터부;
    상기 히터부의 상측에 상기 히터부와 연통되도록 배치되고, 내부공간을 통해 상기 외부공기의 유입 시 저항을 감소시키는 버퍼부;
    상기 버퍼부 상측에 배치되고, 상기 외부공기의 유해물질를 제거하는 제1필터를 포함하는, 제1필터부;
    상기 제1필터부와 연통되도록 배치되고, 상기 제1필터보다 직경이 큰 유해물질을 제거하는 제2필터를 포함하는, 제2필터부; 및
    상기 팬 필터 유닛부의 하측에 배치되고, 상기 팬을 통해 상기 급기구로 송풍되는 공기의 미세 유해물질을 제거하는 제3필터를 포함하는, 제3필터부;를 포함하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터 통합형 팬 필터 유닛 외부의 제어공간에 배치된 제2온도센서 및 습도 센서를 통하여 측정된 온도 및 습도를 통하여 상기 가열부의 동작을 제어하는, 온습도제어기, 및
    상기 온습도제어기와 통신하고 상기 온습도제어기의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러를 더 포함하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온습도제어기는, 상기 제어공간의 온도가 미리 정해진 일정 온도 값을 유지하도록 상기 제2온도센서에서 측정된 온도 값을 통해 상기 가열부의 동작을 제어하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 온습도제어기는, 상기 제어공간의 습도가 미리 정해진 일정 습도 값을 유지하도록 상기 습도센서에서 측정된 습도 값을 통해 상기 가열부의 동작을 제어하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 온습도제어기는, 상기 제어공간의 온도 및 습도가 미리 정해진 일정 온도 값 및 습도 값을 동시에 유지하도록 상기 제2온도센서 및 습도센서에서 측정된 온도 및 습도 값을 통해 상기 가열부의 동작을 제어하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 히터부는 제1온도센서를 더 포함하고,
    상기 온습도제어기는, 메인컨트롤러의 제어를 통해 상기 제1온도센서에서 측정된 온도 값을 통해 상기 가열부의 이상 동작 시 상기 가열부의 작동을 정지시키는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 온습도제어기는, 메인컨트롤러의 제어를 통해 상기 편압 스위치에서 감지된 부압을 통하여, 상기 팬이 동작되지 않는 경우 또는 일정 회전 수 이하로 동작하는 경우에 상기 히터의 동작을 정지시키는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디퓨저는, 하나 이상의 구멍이 타공된 판상의 디퓨저인,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3필터는, ULPA 필터를 포함하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열부는 복수의 변곡부를 가지는 히터 및 나선형 날개가 부착된 기둥 형상의 히터를 적어도 하나 포함하는,
    히터 통합형 팬 필터 유닛.
  11. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 히터 통합형 팬 필터 유닛의 데이터를 모니터링 및 기록하고, 상기 데이터가 기준값을 벗어나는 경우 알람신호 생성 및 저장하는 감지 모듈을 더 포함하고,
    상기 감지 모듈은 상기 메인컨트롤러 및 상기 히터 통합형 팬 필터 유닛의 외부기기와 통신가능하도록 연결된, 히터 통합형 팬 필터 유닛.
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