KR100291687B1 - 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제작설비상에 설치하는 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치에 관한 것으로, 종래의 밸브는 그 흐름의 제어에 있어서, 벨로우즈 등의 기구적인 개폐 방식을 채택하고 있어 폐기가스 내에 포함된 분진 등에 의해 밸브가 제기능을 다하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 예시도면 도 3 내지 도 5 에서와 같이, 반응가스의 파이프 상에 설치되는 제어파이프(20)를 위시하여 이 제어파이프(20)에 독립되게 분할된 고압가스실(28)을 마련하고, 이 고압가스실(28)에서 분출된 가스가 오목한 형상의 환형곡면부(22)를 따라 흐르도록 함으로써, 일종의 가스식 체크밸브 역할을 하게 하고 이러한 체크밸브를 통해 제어파이프(20)에서 반응가스의 흐름을 제어하도록 한 것이다.

따라서, 반응가스 내의 잔류물질과 벨로우즈 등을 통한 기존의 기계적 개폐방식으로 인한 밸브의 손상이 방지되므로, 생산공정의 중단과 밸브의 수리 교체작업 등의 감소 또는 그 기간을 연장시킬 수 있으므로 생산성이 증대되는 효과를 얻도록 한 것이다.

Description

폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치

본 발명은 기체의 이동경로를 제어하는 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈 등의 기구적인 개폐방식을 배제하는 대신, 가스의 기압으로 반응가스의 흐름을 제어하는 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치에 관한 것이다.

제품의 생산 중에 폐기가스가 배출되는 공정들 중 반도체 제작공정을 예로 들면, 웨이퍼 처리공정에서는 챔버내의 웨이퍼에 다종의 반응가스를 공급하여 화학반응시켜 웨이퍼 상면에 산화막 처리를 한다.

이때, 챔버내에서는 웨이퍼의 산화막 성장에 관여하면서 유독가스, 수분, 잔류가스와 분진형태의 산화규소 등의 잔류물질이 형성된다.

특히, 반도체 제조공정에서는 다종의 반응가스를 사용하게되는데, 상기 가스들은 대개가 매우 독성이 강해서 인체에 치명적이고, 또한 다른 가스나 공기와 혼합되면 폭발할 수도 있어서 공정후 폐기가스 정화장치를 통해 무해한 가스로 배출되고 있다.

예시도면 도 1 은 반도체 공정라인의 다이어그램을 보인 것으로, 보통 웨이퍼를 다량으로 처리하기 위해 다수의 챔버(1)가 구비되고, 각 챔버(1)에는 반응가스 흡입라인과 클린가스 흡입라인이 연결되며, 챔버(1)의 배출라인에는 진공펌프(2)가 설치된다.

또한, 진공펌프(2)의 배출라인에는 반응가스 소각 정화용 스크러버(3)와, 잔류 반응가스와 클린가스의 혼합가스를 소각 정화하기 위한 스크러버(4)가 밸브(5)를 매개로 하여 연결된다.

예시도면 도 2 는 이러한 종래의 밸브 구조를 보인 것으로, 입구와 출구가 수직으로 형성된 금속경통(6)과, 상기 금속경통(6) 하부에 스프링케이스(7)가 리턴스프링(8)으로 탄지되어 입구와 배출구를 동시에 개폐시키도록 장착된 벨로우즈부(9)와, 상기한 벨로우즈부(9)의 개폐제어가 공압으로 이루어지도록 에어의 공급배출을 위해 장착된 에어밸브(10) 및, 체결수단인 클램프와 보울트 등으로 구성되어 있다.

따라서, 반도체 웨이퍼를 다수의 챔버내에 안치한 다음 진공펌프의 부압으로 반응가스를 챔버안으로 흡입하게 하여 반도체 웨이퍼에 적용시킨 후, 반응가스의 배출라인에 해당하는 밸브에 공압을 가하여 벨로우즈부(9)를 밀어 입구와 배출구를 개방시켜서 공정후의 반응가스를 스크러버내(3)로 배출파이프를 통해 유입되게 한 다음 스크러버(3)에서 반응가스를 소각시켜 정화하게 한다.

이어서 챔버내에 잔류하고 있는 잔여 반응가스를 처리하기 위해 진공펌프(2)의 부압으로 클린가스를 상기와 같은 방식으로 하여 챔버안으로 빨아 들인 후에, 타측의 밸브를 공압으로 개방하여 클린가스와 혼합된 잔여 반응가스를 스크러버로 (3)배출시켜 소각처리하게 된다.

상술된 바와 같이, 반도체 제작공정 등 다종의 반응가스가 사용되는 공정에는 이러한 다종 가스의 유입이나 배출 등의 흐름을 제어하기 위한 밸브가 사용되고 있다.

그러나, 종래의 밸브는 그 흐름의 제어에 있어서, 밸로우즈와 같은 기구적인 개폐 방식을 체택하고 있어 폐기가스 내에 포함된 분진 등에 의해 밸브가 폐쇄되는 문제점이 있었다.

즉, 상술된 바와 같이 가스의 흐름을 제어하기 위한 수단으로 공압을 이용한 벨로우즈 등이 사용되는데, 이러한 벨로우즈 등의 기구에 슬러지가 형성되어 밸브가 손상되는 경우가 잦아 공정이 중단되는 등 생산공정 상에 많은 문제점이 발생되었던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 기구적인 개폐방식을 배제하는 대신, 가스의 기압으로 반응가스의 흐름을 제어하는 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 반응가스의 파이프 상에 설치되는 제어파이프를 위시하여 이 제어파이프에 독립되게 분할된 고압가스실을 마련하고, 이 고압가스실에서 분출된 가스가 오목한 형상의 환형곡면부를 따라 흐르도록 함으로써, 일종의 가스식 체크밸브 역할을 하게 하고 이러한 체크밸브를 통해 제어파이프에서 반응가스의 흐름을 제어하도록 한 것이다.

따라서, 반응가스 내의 잔류물질과 벨로우즈 등을 통한 기존의 기계적 개폐방식으로 인한 밸브의 손상이 방지되므로, 생산공정의 중단과 번거로운 밸브의 수리 교체 등의 시기를 연장시키는 만큼 생산성이 증대되는 효과를 얻게되는 것이다.

도 1 은 반도체 공정라인을 나타낸 다이어그램,

도 2 (가)는 종래 밸브를 나타낸 외관 설명도,

(나)는 종래 밸브의 구조를 나타낸 도 2 (가)의 A부 분해 사시도,

도 3 은 본 발명에 따른 양방향 가스유도장치를 나타낸 외관 사시도,

도 4 는 도 3 의 A-A선 단면 설명도,

도 5 는 본 발명에 따른 양방향 가스유도장치의 적용 실시예를 나타낸 설명도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

20 - 제어파이프, 22 - 환형곡면부,

24 - 벤튜리 곡면, 26 - 가이드 곡면,

28 - 고압가스실, 30 - 가스분출홈,

32 - 공간부.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면과 함께 그 구성과 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 다종의 반응가스가 흐르는 파이프 상에 설치되도록 제어파이프(20)를 마련하되, 이 제어파이프(20)의 중앙에 오목한 환형곡면부(22)를 형성하여 그 중앙이 벤튜리곡면(24)을 이루게 하고, 그 양측이 가이드곡면(26)을 이루게 하며, 상기 환형곡면부(22)의 외측에는 분할된 고압가스실(28)을 마련하고, 이 고압가스실(28)에서의 분출가스가 상기 가이드곡면(26)을 따라 흐르도록 상기 가이드 곡면(26)의 끝단이 고압가스실(28)과 가스분출홈(30)으로 연결되어진 구조인 양방향 가스유도장치이다.

여기서, 상기 가이드 곡면(26)과 제어파이프(20)의 경계에는 상기 제어파이프(20)의 내면과 자연스럽게 경사지게 이어져 제어파이프(20)의 공간을 확장시키는 공간부(32)가 형성된 것을 특징으로 한다.

예시도면 도 3 은 본 발명에 따른 양방향 가스유도장치를 나타낸 외관 설명도이고, 예시도면 도 4 는 본 발명에 따른 양방향 가스유도장치를 나타낸 단면 설명도로서, 본 발명은 가스의 기압으로 반응가스의 흐름을 제어하도록 하여 기존의 벨로우즈 등 기구적인 개폐방식을 배제하였다.

이를 위한 본 발명은 가스의 압력으로 어느 일방향의 가스흐름을 제어하는, 즉 체크밸브의 역할을 하는 일종의 가스커튼이 반응가스의 파이프 상에 형성되도록 한 것이다.

이러한 가스커튼은 좌우 양방향을 사용자의 임의대로 조정할 수 있도록 되어 있으며, 이를 위해 분할되어 독립된 고압가스실(28)과 이 고압가스실(28)로 부터 분출된 가스가 어느 일방향의 가스흐름을 제어하도록 환형곡면부(22) 등이 형성되어 있다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 양방향 가스유도장치가 반응가스가 흐르는 파이프 상에 설치되기 위하여 양방향 가스유도장치의 본체를 구성하는 제어파이프(20)가 마련되고, 이 제어파이프(20)의 중앙에 오목한 형상의 환형곡면부(22)가 형성되어 있다.

환형곡면부(22)는 중앙의 벤튜리 곡면(24)과 양단의 가이드 곡면(26)으로 이루어져 있으며, 중앙의 벤튜리 곡면(24)은 고압가스실(28)에서 분출되는 가스의 흐름속도를 증가시키고 이 가스흐름의 반대측에서의 가스 유입을 방지하는 역할을 하게된다.

가이드 곡면(26)은 고압가스실(28)에서의 분출가스가 환형곡면부(22)를 따라 급속히 분출되도록 고압가스실(28)에서의 가스유도를 담당하게 되며, 가이드 곡면(26)의 단부와 제어파이프(20)의 경계에는 벤튜리 효과를 증가시키기 위하여 제어파이프(20)의 내면과 자연스럽게 이어지는 경사면으로 제어파이프(20)의 내부공간을 확장시키는 공간부(32)가 형성되어 있다.

이러한 벤튜리 곡면(24)과 공간부(32)에 의해 고압가스실(28)에서 분출된 가스는 급속한 속도로 환형곡면부(22)를 지나 일방향의 가스흐름만을 허용하는 가스커튼을 형성하게 되는 것이다.

한편, 고압가스실(28)은 이러한 환형곡면부(22)의 가이드 곡면(26)을 따라 가스가 분출되도록 과 각각 독립적으로 연결되어 있다.

고압가스실(28) 역시 제어파이프(20)를 둘러싸는 환형으로 제어파이프(20) 외측에 마련되어 있고, 제어파이프(20)에서 양방향의 가스흐름을 제어하기 위해 분할된 2 개의 고압가스실(28)이 형성되어 외부에서 공급되는 고압가스를 제어파이프(20)내로 분사하고 있는 것이다.

고압가스실(28)은 가스분출홈(30)으로 가이드 곡면(26)과 연결되어 있으며, 가스분출홈(30)은 가이드 곡면(26)과 자연스럽게 이어지도록 곡면으로 형성되어 고압가스실(28)에서의 분출가스가 가이드 곡면(26)을 따라 분출되도록 하였다.

따라서, 어느 하나의 고압가스실(28)에서 분출된 가스는 가이드 곡면(26)과 환형곡면부(22)를 지나 가스커튼을 형성하게 되며, 이러한 가스커튼은 사용자의 의도에 따라 방향을 제어할 수 있으므로 반응가스의 파이프 상에서 가스흐름을 제어할 수 있게 되는 것이다.

이를 본 발명의 양방향 가스유도장치가 적용된 실례를 나타낸 도 5 에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 5 (가)에 도시된 바와 같이 본 발명의 양방향 가스유도장치가 분기된 반응가스의 파이프 양측에 설치되어 있고, 분기된 파이프에서의 가스흐름을 좌측으로 제어하고자 한다면, 본 발명의 양방향 가스유도장치에서 우측 고압가스실(28)의 가스를 분출시켜 고압가스와 함께 반응가스를 좌측으로 이동되도록 제어하면 된다.

즉, 반응가스의 파이프 양측에 설치된 본 발명의 양방향 가스유도장치에서는 두 개 모두 우측 고압가스실(28)에서 가스가 분출되어 이 가스는 좌측으로 이동되므로 양측에 설치된 양방향 가스유도장치는 가스흐름을 좌측으로만 허용하는 체크밸브가 되어 있다.

여기에 분기된 지점에서 반응가스가 도입되어 좌측에 설치된 양방향 가스유도장치에 가스가 유입되면 양방향 가스유도장치에서 분출된 가스와 반응가스가 혼합되면서 반응가스는 좌측으로 흐르게 된다.

그러나, 반응가스가 분기된 파이프 상에서 우측으로 유입되려 한다면 우측에 설치된 양방향 가스유도장치에서 분출된 가스와는 반대방향이므로 분출된 가스가 가스커튼을 형성하게 되어 반응가스의 우측유입은 제지되는 것이다.

한편, 도 5 (나)와 같이 반응가스의 흐름을 우측으로 제어하고자 한다면, 양방향밸브의 좌측 고압가스실(28)을 개방하여 가스 흐름을 우측으로 하면 도 5 (가)에서와 같은 방식으로 반응가스의 흐름이 우측으로만 허용되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명은 반응가스의 파이프 상에 설치되는 제어파이프를 위시하여 독립되게 분할된 고압가스실을 마련하고 이 고압가스실에서 분출된 가스를 통해 제어파이프에서 반응가스의 흐름을 제어하도록 하였다.

따라서, 벨로우즈 등을 통한 기존의 기계적 개폐방식이 배제되며, 이로 인해 반응가스 내의 잔류물질 때문에 밸브가 손상되는 것이 방지되므로, 밸브의 손상으로 인한 생산공정의 중단과 밸브의 수리 교체 등이 감소되어 생산성이 증대되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 다종의 반응가스가 흐르는 파이프 상에 설치되도록 제어파이프(20)를 마련하고, 이 제어파이프(20)의 중앙에 오목한 환형곡면부(22)를 형성하여 그 중앙이 벤튜리 곡면(24)이 되고 양측이 가이드 곡면(26)이 되게 하는 한편, 상기 환형곡면부(22)의 외측에는 분할된 고압가스실(28)을 마련하고, 이 고압가스실(28)에서의 분출가스가 상기 가이드 곡면(26)을 따라 흐르도록 상기 가이드 곡면(26)의 끝단이 고압가스실(28)과 가스분출홈(30)으로 연결되어진 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 곡면(26)과 제어파이프(20)의 경계에는 상기 제어파이프(20)의 내면과 경사지게 이어져 제어파이프(20)의 공간을 확장시키는 공간부(32)가 형성된 것을 특징으로 하는 폐기가스 배출장치의 양방향 가스유도장치.