KR100498078B1 - 이중 밸브식 벌크 컨테이너를 갖춘 벌크 가스용 내장형정화기 - Google Patents

이중 밸브식 벌크 컨테이너를 갖춘 벌크 가스용 내장형정화기 Download PDF

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Abstract

기상 생성물 이송 장치는, 유입 포트 및 유출 포트를 구비한 수평 컨테이너와, 상기 컨테이너 내측의 긴 중공 튜브와, 상기 튜브 내측의 정화 매체와, 유입 포트로의 유체의 이송을 제어하게 되어 있는 유입 제어 수단과, 상기 유출 포트로부터 기상 생성물의 이송을 제어하게 되어 있는 유출 제어 수단을 포함한다. 상기 긴 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구 및 제2 개구 사이의 내부 축을 갖는다. 상기 제1 개구는 유출 포트와 유체 연통하고, 제2 개구는 상기 컨테이너 내의 증기 공간과 유체 연통한다. 제2 개구에 인접한 내부 축의 일부는 컨테이너의 수평 종축에 대해 0°를 초과하는 각도를 형성한다. 유입 및 유출 제어 수단 각각은 단일 포트 밸브인 것이 바람직하다.

Description

이중 밸브식 벌크 컨테이너를 갖춘 벌크 가스용 내장형 정화기{BULK GAS BUILT-IN PURIFIER WITH DUAL VALVE BULK CONTAINER}
본 발명은 화학 물질 이송 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 반도체 제조 및 처리와 같이 전자 산업에 사용하기에 충분히 순수한 정화된 기상 생성물을 이송하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 그러한 용례로 한정되지 않으며, 압축 가스 또는 액화 가스의 실린더 또는 탱크로부터의 고순도 가스를 사용하는 상업적인 공정과 같은 다른 용도를 포함할 수 있다.
반도체 제조업자는 반도체 소자 제조 시의 결점을 회피하도록 생산 공정에 고순도 가스 및 화학 물질을 요구한다. 통상의 처리 단계는 초기의 웨이퍼 준비를 위한 세정 용매의 사용, 습식 에칭 및 화학 증착 등을 포함한다. 임의의 한 단계에서 매우 미세한 양의 불순물이 존재하면 웨이퍼가 오염될 수 있는데, 이는 반도체 소자의 수율의 감소 또는 칩을 폐기해야 하는 상황을 야기할 수 있다.
반도체 배선폭(feature size)이 계속적으로 작아짐에 따라, 반도체 소자를 제조하는 데 사용되는 가스 및 화학 물질의 필요한 순도에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 수율을 높이기 위한 수단으로서, 반도체 제조 설비(fabs)는 통상적으로 0.02 미크론 미만의 입자 규격과 1 ppb(part per billion) 이하 정도의 금속 규격을 충족시키는 공정 가스를 필요로 한다. 산업 표준은 반도체 배선폭이 계속적으로 감소함에 따라 미래에 보다 엄격하게 될 것으로 예상된다.
전자 등급의 공정 가스는 실린더 또는 탱크로 반도체 제조업자에 공급되어 왔다. 그러나, 순도와 관련한 규격이 보다 엄격해짐에 따라, 반도체 처리를 위한 충분한 순도의 가스를 공급하는 것이 보다 어렵게 되었다. 내면을 연마 및 베이킹함으로써 실린더 또는 컨테이너를 특수하게 제작하더라도 충분한 순도를 얻지 못했다. 그러므로, 오염물을 제거하고 이송 시의 가스의 순도를 상승시키도록 사용 시점에 정화기가 종종 채용되어 왔다.
많은 종래 기술의 시스템은 외부 정화기를 이용하여 가스가 벌크 컨테이너를 빠져나간 후에 가스를 정화시킨다. 이러한 방법의 단점은 벌크 가스 컨테이너와 외부 정화기 사이의 배관이 이러한 시스템에서 보호되지 않는다는 것이다. 추가로, 외부 정화기는 상당한 가스 압력을 견딜 것이 요구되므로, 외부 정화기는 매우 고가로 될 수 있다.
일부의 가스는 "Y" 실린더와 같은 대형의 수평 액화 가스 실린더에서 공급된다. 예로는 HCl, Cl2 및 SF6이 포함된다. 대형의 외부 정화기는 이들 가스를 이용하는 공정의 순도 요구치를 지속적이고 신뢰성 있게 충족시킬 것이 요구된다. 고가인 것 외에도, 이들 정화기는 설비의 레이아웃에서 큰 공간을 필요로 한다.
추가로, 실린더와 정화기 사이의 배관은 가스에 수분이 존재하는 경우 유수분 부식으로 인한 열화로부터 보호되지 않는다. 이것은 배관 시스템의 고압 부분이 부식에 가장 취약하기 때문에 특히 심각한데, 그 이유는 수분의 분압이 분배 시스템의 그 부분에서 가장 크기 때문이다.
이러한 문제를 해결하기 위한 시도로, 탱크내 정화기를 사용하는 다양한 접근이 이루어졌다. 미국 특허 제1,821,549호(Horner 등)에 개시된 바와 같이 고압 실린더에 의한 압축 가스 또는 액화 가스로부터 오염물을 제거하도록 설계된 탱크내 정화기가 오래 전에 공지되어 있지만, 문제는 여전히 존재하며 이들 종래 기술의 탱크 내 정화기는 전자 산업의 현재 또는 미래의 순도 요구치를 만족시키지 못한다.
미국 특허 제5,409,526호(Zheng 등)는 수직 가스 실린더로부터 이송된 가스를 정화하기 위한 장치를 개시하고 있다. Zheng 등의 특허에 교시된 내장형 정화기는 수직 실린더에 대하여 잘 동작한다. 그러나, 이러한 직선형 튜브 정화기는 수평의 액화 가스 실린더에는 사용될 수 없는데, 그 이유는 튜브가 액면 아래에 침지되어 생성물 회수 중에 예측할 수 없는 잠재적인 악영향이 발생되기 때문이다.
또한, 실린더를 충전 및 배기시키기 위하여 단일의 이중 포트 밸브를 사용하는 Zheng 등의 특허에 개시된 밸브에는 단점이 존재한다. 밸브는 단일의 외부 접속부를 이용하며, 2방향 전환 밸브는 외부 접속부로부터 (a) 실린더 충전 포트 또는 (b) 가스 회수 포트로의 흐름과 연통한다. 한 가지 단점은 고객 또는 사용자가 이중 포트 밸브를 가져야 한다는 것이다. 비용적인 면 이외에도, 이들 밸브의 입수 가능성은 때때로 제한된다.
미국 특허 제5,980,599호(Chris 등)는 이동 가능한 정화기 본체를 이용하는 탱크 내 정화기를 개시하고 있다. 이러한 정화기의 구조도 수직 실린더로 그 용도가 제한되며, 정화기는 Zheng 등의 내장형 정화기에 대하여 전술한 바와 같이 수평 액화 가스 실린더와 유사한 단점을 갖는다.
정화된 기상 생성물, 특히 반도체 소자의 제조에 사용될 수 있는 기상 생성물을 내장 정화기를 갖춘 수평 컨테이너로부터 이송하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 요망된다.
반도체 제조 공정을 위한 요구치와 같은 엄격한 순도 요구치를 충족시키는 정화된 기상 생성물을 내장형 정화기를 갖춘 수평 컨테이너로부터 이송하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것도 요망된다.
유체로 컨테이너를 충전하고 기상 생성물을 회수하기 위한 단일 포트 밸브를 이용하는 수평 컨테이너로부터 반도체 제조 공정과 같은 전자 산업에 사용하기 위한 고순도 기상 생성물을 이송하는 보다 신뢰성 있는 장치 및 방법을 제공하는 것도 요망된다.
종래 기술의 단점 및 어려움을 극복하여 보다 양호하고 보다 유리한 결과를 제공하는 고순도 기상 생성물을 이송하는 장치 및 방법을 제공하는 것도 또한 요망된다.
본 발명은 정화된 가스 생성물을 이송하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 장치 및 방법의 여러 실시예 및 변형예가 있다.
상기 장치의 제1 실시예는 5개의 요소를 포함한다. 제1 요소는 공급 유체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 수평한 컨테이너이다. 이 컨테이너는 실질적으로 수평한 종축과, 하나 이상의 내벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 하나 이상의 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 유체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비한다. 상기 개방된 실내 공간의 적어도 일부는 증기 공간이다. 제2 요소는 상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브이다. 이 긴 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제2 개구 사이의 내부 축을 갖는다. 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통한다. 상기 제2 개구에 인접한 내부 축의 일부는 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 0°를 초과하는 각도를 형성한다. 제3 요소는 상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 적어도 일부에 배치되는 정화 매체이다. 제4 요소는 상기 유입 포트와 유체 연통하며 상기 유입 포트로의 상기 유체의 이송을 제어하게 되어 있는 유입 제어 수단이다. 제5 요소는 상기 유출 포트와 유체 연통하며 상기 유출 포트로부터의 상기 기상 생성물의 이송을 제어하게 되어 있는 유출 제어 수단이다.
본 발명의 장치의 제1 실시예에 대한 여러 변형이 있다. 한가지 변형에서, 기상 생성물은 반도체 소자의 제조에 사용된다. 다른 변형에서, 상기 유체는 압축 가스, 액화 압축 가스 및 초임계 유체로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 또 다른 변형에서, 상기 정화 매체는 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 흡착제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한층 이상 구비한다. 또 다른 변형에서, 상기 각도는 약 45°이다. 다른 변형에서, 유입 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비하며, 상기 유출 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비한다.
장치의 선택적인 실시예도 존재한다. 이들 실시예 중 여러 개는 본 발명의 장치의 제1 실시예와 유사하지만 추가의 요소 또는 특징을 포함한다. 예컨대, 본 발명의 장치의 제2 실시예는 상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터를 포함한다. 본 발명의 장치의 제3 실시예는 상기 제1 개구에 인접하여 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터를 포함한다.
제4 실시예는 반도체 소자의 제조에 사용되는 정화된 기상 생성물의 이송을 위한 장치이다. 이 실시예의 장치는 7개의 요소를 포함한다. 제1 요소는 실질적으로 수평한 액면을 갖는 공급 액체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 원통형 형상의 실질적으로 수평한 컨테이너이다. 이 컨테이너는 실질적으로 수평한 종축과, 내벽과, 외벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 액체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비한다. 상기 개방된 실내 공간의 적어도 일부는 상기 액면 위의 증기 공간이다. 제2 요소는 상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브이다. 이 긴 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구를 구비한다. 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통한다. 상기 제1 개구에 인접한 상기 튜브의 제1 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축과 실질적으로 평행하다. 상기 제1 개구로부터 멀리 있는 상기 튜브의 제2 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 0°를 초과하는 각도를 형성한다. 제3 요소는 상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 적어도 일부에 배치되는 정화 매체이다. 이 정화 매체는 하나 이상의 촉매와, 하나 이상의 흡착제와, 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한 층 이상 구비한다. 제4 요소는 상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터이다. 제5 요소는 상기 제1 개구에 인접하여 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터이다. 제6 요소는 상기 유입 포트와 유체 연통하며 상기 유입 포트로의 상기 공급 액체의 이송을 제어하게 되어 있는 제1 단일 포트 밸브이다. 제7 요소는 상기 유출 포트와 유체 연통하며 상기 유출 포트로부터의 상기 기상 생성물의 이송을 제어하게 되어 있는 제2 단일 포트 밸브이다.
본 발명의 장치의 제5 실시예는 제4 실시예와 유사하지만, 상기 컨테이너의 상기 외벽 및/또는 상기 제1 및 제2의 단일 포트 밸브 중 하나 이상의 외면에 시각적으로 관찰 가능한 표시를 더 포함한다. 상기 표시는 예정된 원하는 위치에서 상기 컨테이너의 원하는 위치를 나타내는 것이다. 상기 컨테이너가 대략 상기 예정된 원하는 위치에 배치될 때 상기 제2 개구는 상기 증기 공간에 위치된다. 바람직하게는, 상기 원하는 위치는 상기 액면과 상기 제2 개구 사이에서 얻을 수 있는 최대 수직 거리에서 또는 여기에 실질적으로 근접한 곳에서 상기 제2 개구와 상기 실질적으로 수평한 액면 사이의 수직 거리를 제공한다.
본 발명의 장치와 마찬가지로, 정화된 기상 생성물의 이송을 위한 방법도 다양한 실시예 및 변형이 있다. 본 발명의 방법의 제1 실시예는 많은 단계를 포함한다. 제1 단계는 공급 유체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 수평한 컨테이너를 제공하는 것이다. 이 컨테이너는 실질적으로 수평한 종축과, 하나 이상의 내벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 하나 이상의 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 유체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비한다. 상기 개방된 실내 공간의 적어도 일부는 증기 공간이다. 제2 단계는 상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브를 제공하는 것이다. 상기 긴 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제2 개구 사이의 내부 축을 갖는다. 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통한다. 상기 제2 개구에 인접한 내부 축의 일부는 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 0°를 초과하는 각도를 형성한다. 제3 단계는 상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 적어도 일부에 배치되는 정화 매체를 제공하는 것이다. 제4 단계는 상기 유체의 스트림을 상기 유입 포트로 도입하는 것이다. 제5 단계는 상기 정화된 기상 생성물의 스트림을 상기 유출 포트로부터 회수하는 것이다.
본 발명의 방법의 제1 실시예에 대해 여러 변형이 있다. 한 변형에서, 기상 생성물은 반도체 소자의 제조에 사용된다. 다른 변형에서, 유체는 압축 가스, 액화 압축 가스 및 초임계 유체로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 또 다른 변형에서, 상기 정화 매체는 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 흡착제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한층 이상 구비한다. 또 다른 변형에서, 상기 각도는 약 45°이다. 또 다른 변형에서, 상기 유입 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비하며, 상기 유출 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비한다.
본 발명의 방법의 여러 선택적인 실시예도 있다. 이들 실시예 중 여러 개는 제1 실시예의 방법과 유사하지만 하나 이상의 추가의 단계를 포함한다. 예컨대, 본 발명의 방법의 제2 실시예는 상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터를 제공하는 추가의 단계를 포함한다. 본 발명의 방법의 제3 실시예는 상기 제1 개구에 인접하고 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터를 제공하는 추가의 단계를 포함한다.
본 발명의 방법의 제4 실시예에서, 기상 생성물은 반도체 소자의 제조에 사용되고, 이 방법은 많은 단계를 포함한다. 제1 단계는 실질적으로 수평한 액면을 갖는 공급 액체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 원통형 형상의 실질적으로 수평한 컨테이너를 제공하는 것이다. 상기 컨테이너는 실질적으로 수평한 종축과, 내벽과, 외벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 액체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비한다. 상기 개방된 실내 공간의 적어도 일부는 상기 액면 위의 증기 공간이다. 제2 단계는 상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브를 제공하는 것이다. 상기 긴 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제2 개구 사이의 내부 축을 구비한다. 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통한다. 상기 제1 개구에 인접한 상기 튜브의 제1 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축과 실질적으로 평행하다. 상기 제1 개구로부터 멀리 있는 상기 튜브의 제2 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 0°를 초과하는 각도를 형성한다. 제3 단계는 상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 적어도 일부에 배치되는 정화 매체를 제공하는 것이다. 상기 정화 매체는 하나 이상의 촉매와, 하나 이상의 흡착제와, 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 제4 단계는 상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터를 제공하는 것이다. 제5 단계는 상기 제1 개구에 인접하여 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터를 제공하는 것이다. 제6 단계는 상기 공급 액체의 스트림을 상기 유입 포트로 도입하는 것이다. 공급 유체는 기상, 액상, 2상 유체 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 제7 단계는 상기 정화된 기상 생성물의 스트림을 상기 유출 포트로부터 회수하는 것이다.
본 발명의 방법의 제5 실시예는 제4 실시예와 유사하지만 추가의 단계를 포함한다. 상기 추가의 단계는 상기 컨테이너의 상기 외벽 및/또는 상기 제1 및 제2의 단일 포트 밸브 중 하나 이상의 외면에 시각적으로 관찰 가능한 표시를 제공하는 것이다. 상기 표시는 예정된 원하는 위치에서 상기 컨테이너의 원하는 위치를 나타내는 것이다. 상기 컨테이너가 대략 상기 예정된 원하는 위치에 배치될 때 상기 제2 개구는 상기 증기 공간에 위치된다. 바람직하게는, 상기 원하는 위치는 상기 액면과 상기 제2 개구 사이에서 얻을 수 있는 최대 수직 거리에서 또는 여기에 실질적으로 근접한 곳에서 상기 제2 개구와 상기 실질적으로 수평한 액면 사이의 수직 거리를 제공한다.
첨부 도면을 참고로 하는 예를 통하여 본 발명을 설명한다.
본 발명은 단일 포트 밸브를 이용하여 도 1에 도시된 수평 실린더와 같은 수평 컨테이너(12)로부터 정화된 기상 생성물을 이송하기 위한 장치(10) 및 방법을 제공한다. 이것은 도 1에 도시된 바와 같이 수평 컨테이너를 채우기 위한 개별적인 밸브(36)와 정화된 기상 생성물을 회수하기 위한 개별적인 밸브(38)를 이용함으로써 수행된다. 본 발명은, 발명의 명칭이 "수평 액화 가스 실린더용 내장형 정화기(Built-in Purifier for Horizontal Liquified Gas Cylinder)"이고 본 출원의 우선권 주장의 기초가 된 미국 출원과 동시에 미국에서 출원된 미국 특허 출원 명세서(Air Products and Chemicals Inc의 도켓 번호 06174 USA)에서 논의된 내장형 정화기에 대한 개선을 포함하며, 상기 특허 출원인 본원 명세서에 참고로 인용되는 것이다. 밸브 구조와 밸브 유형의 차이(예컨대, 단일 포트 밸브 대 이중 포트 밸브 또는 그 외의 밸브 유형) 외에도, 두 발명 사이에는 다른 특유한 차이가 있는데, 당업자는 양 명세서의 도면과 설명을 검토함으로써 상기 차이를 이해할 것이다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 도시된 수평 실린더와 같은 수평 컨테이너(12)내측에 위치되어 있는 내장형 정화기 튜브(14)를 활용하고 있다. 정화 매체(15)는 촉매나 흡착제 계통, 또는 다수의 흡착제 및 촉매를 포함한 이들의 조합일 수 있다. 다수의 흡착제 또는 촉매가 사용되는 경우, 이들은 튜브 내에서 균일하게 혼합될 수도 있고, 복수의 상이한 정화 매체 층으로 적층될 수도 있다. 내장형 정화기는 용기 내의 유체가 압축 가스, 액화 압축 가스 또는 초임계 유체일 수 있도록 설계된다.
유체가 액화 압축 가스인 경우, 내장형 정화기 튜브(14)는 그것이 증기가 아닌 액체를 제거하는 사이펀(siphon)으로 작용하지 않도록 구성되어 있다. 이러한 사이펀 효과를 방지하기 위하여, 튜브는 그것의 입구가 액면(16) 위로 연장되도록 정향되어, 개방된 튜브 입구는 액면 위의 증기 공간(18)과만 연통한다. 바람직한 실시예에서, 튜브는 약 45°로 상방으로 벤딩되고 용기(12)의 내벽의 약 1인치 내에서 종결된다.
튜브(14)를 소정의 각도로 벤딩한 결과, 튜브는 적어도 두 부분을 포함한다. 예컨대, 튜브는 컨테이너의 수평 종축과 평행한 제1 부분과 컨테이너의 수평 종축과 각도를 이루는 제2 부분을 포함할 수 있으며, 상기 각도는 0°보다는 크고, 바람직하게는 약 45°이다.
튜브의 각 부분은 튜브의 각 부분의 중심선과 대응되는 "내부 축(internal axis)"의 둘레에서 실질적으로 대칭인 실질적으로 균일한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 당업자는 다른 구조도 가능하다는 것을 알 것이다. 예컨대, 튜브는 두 위치 이상에서 벤딩되어 세 부분 이상으로 될 수도 있다. 또한, 튜브는 실질적으로 균일할 필요도 없고 "내부 축"의 둘레에서 실질적으로 대칭일 필요도 없는데, 이 경우에 내부 축은, 튜브의 일단부로부터 튜브의 타단부로 연장되지만 단일의 중심선에 대응하지 않는 (오히려, 튜브 전체에 걸쳐 변경될 수 있는) 튜브 내측의 연속적인 가상선("축") 일 수 있다. 당업자는 컨테이너가 그것의 수평 종축 둘레에서 대칭인 균일한 형상을 가질 필요는 없다는 것도 인식하겠지만, 바람직한 실시예에서는 그러한 형상이 바람직하다.
정화기 튜브(14)의 주요 기능은 증기 공간(18)으로부터 생성 증기를 추출하고 액체가 가스 스트림으로 들어가는 것을 방지하는 것이다. 바람직한 실시예에서, 튜브는 유출 밸브(36)가 나사 결합되는 불 플러그(도시 생략)에 용접된다.
다시 도 1을 참조하면, 유체는 유입 포트를 통하여 컨테이너(12)의 일단부로 들어가고, 여기서 유체 흐름은 유입 밸브(38)에 의해 제어된다. 정화기 튜브(14)의 입구에 필터(30)가 배치되어 있다. 필터는 정화 매체(15)를 수용하는 장착 스크린과, 운반 및 취급 중에 액체의 스플래싱에 의해 정화 매체가 액체에 많이 또는 과도하게 노출되는 것을 방지하는 기초 제무기 패드로서 작용한다. 정화 매체를 떠나는 가스로부터 임의의 입자를 제거하도록 정화기 튜브의 출구에 제2 필터(32)가 마련된다. 정화된 기상 생성물은 컨테이너(12)의 유출 포트로부터 회수되고, 이 유출 포트로부터의 생성물 흐름은 유출 밸브(36)에 의해 제어된다.
바람직한 실시예에서, 컨테이너(12)는 원통형 용기이다. 그러나, 당업자는 컨테이너가 원통형 이외의 형상일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 컨테이너 및/또는 밸브(36, 38) 중 하나 이상은 조작자가 컨테이너를 적소에 바람직하게 배치할 수 있도록 어떤 종류의 마킹(예컨대, 채색, 화살표, 새김자국) 또는 그 외의 수단에 의해 표시될 수 있어서, 튜브 입구와 정화기 튜브(14)의 필터(30)는 튜브 입구가 액면(16) 위에 있도록 항상 확실하게 배향될 수 있다.
내장형 정화기는 증기 공간(18)으로부터 튜브(14)로 흡입된 불순물을 제거한다. 정화기는 단일 또는 복수의 불순물, 유입 유체에 존재할 수 있는 원치 않는 요소 또는 화합물, 또는 용기(12) 또는 충전 방법 및 장치에 의해 제공되는 불순물을 제거할 수 있다. 정화 매체(15)는 최종 수명(end life)을 갖지만, 그것의 조성과 특정 용례에 따라 재생되거나 교체될 수 있다.
정화 매체(15)는 가스 생성물로부터 불순물을 선택적으로 제거하는 재료이다. 정화 매체는 다양한 재료로 제조될 수도 있고, 가스 생성물과 제거하고자 하는 불순물에 따라 적층 또는 혼합에 의하여 복수의 재료 조립체로서 배치될 수도 있다. 정화 매체의 입자 크기도 기재 요구치 및 가스 생성물 용례에 따라 변경될 수 있다.
증기 공간(18)으로부터 회수된 증기가 스크린(30)을 통과한 후에, 증기는 프릿(frit; 도시 생략)을 통과하고 원치 않는 불순물의 제거를 위하여 정화 매체(15)에 들어가는데, 이 프릿은 스냅 링(도시 생략)에 의하여 유지되는 것이다. 증기 공간으로부터 회수된 증기는 낮은 ppm(part per million)의 농도로 불순물을 함유할 수 있으며, 이 농도는 정화 매체와 충돌한 후에 낮은 ppb 또는 감지되지 않는 수준으로 감소된다. 압축 요소(도시 생략)가 정화 매체에 약간의 기계적 힘을 가하여, 높은 유량 중의 유동화와, 운반 중의 정착을 최소화한다. 프릿은 정화 매체를 튜브(14)에 유지하는 기능을 한다.
정화 매체(15)를 통과한 후에, 증기는 정화 매체를 튜브의 유출 단부에 유지하는 제2 필터(32)와 충돌하며, 이 제2 필터는 연결부(42)를 통하여 가스 분배 시스템(도시 생략)에 이송하기 위한 유출 밸브(36)에 기상 생성물이 도달하기 전에 기상 생성물을 여과한다.
유출 밸브(36) 상류의 선택적인 체크 밸브(26)는 내장형 정화기를 통한 역류를 방지한다. 필요한 경우, 체크 밸브는 유출 밸브 조립체(19)에도 마련될 수 있다.
유출 밸브(36)에 대해 단일 포트 밸브를 사용함으로써, 튜브(14)의 크기는 이중 포트 밸브가 사용된 경우에 가능한 크기보다 커질 수 있다. 결과로서, 보다 많은 양의 정화 매체(15)가 튜브에 사용될 수 있다. 추가로, 튜브의 직경이 보다 커지면 튜브의 허용 캔티레버 모멘트가 증가되어, 정화 튜브는 보다 길어질 수 있다. 보다 큰 튜브 직경과 보다 긴 튜브 길이의 이중 영향으로 인하여, 현저하게 큰 베드 용적이 제공되므로, 정화 베드의 수명이 보다 길어진다.
본 명세서에서는 특정의 실시예를 참고로 본 발명을 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 예시된 세부 사항으로 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 청구범위의 균등물의 범위 내에서 세부 사항에 대해 다양한 변형이 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 정화된 기상 생성물, 특히 반도체 소자의 제조에 사용될 수 있는 기상 생성물을 내장 정화기를 갖춘 수평 컨테이너로부터 이송하기 위한 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 반도체 제조 공정을 위한 요구치와 같은 엄격한 순도 요구치를 충족시키는 정화된 기상 생성물을 내장 정화기를 갖춘 수평 컨테이너로부터 이송하기 위한 장치 및 방법도 제공된다.
또한, 유체로 컨테이너를 충전하고 기상 생성물을 회수하기 위한 단일 포트 밸브를 이용하는 수평 컨테이너로부터 반도체 제조 공정과 같은 전자 산업에 사용하기 위한 고순도 기상 생성물을 이송하는 보다 신뢰성 있는 장치 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 개략적으로 도시하고 있는 도면이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 이송 장치
12 : 수평 컨테이너
14 : 정화기 튜브
15 : 정화 매체
18 : 증기 공간
26 : 체크 밸브
30 : 제1 필터
32 : 제2 필터
36 : 유출 밸브
38 : 유입 밸브

Claims (22)

  1. 공급 유체를 수용하도록 되어 있는 실질적으로 수평한 컨테이너로서, 실질적으로 수평한 종축과, 하나 이상의 내벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 이 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 하나 이상의 내벽과 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 상기 유체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비하며, 상기 개방된 실내 공간의 일부 또는 전부는 증기 공간인 것인 수평한 컨테이너와,
    상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브로서, 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제2 개구 사이의 내부 축(internal axis)을 갖고, 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통하며, 상기 제2 개구에 인접한 내부 축의 일부는 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 일정 각도를 이루는 것인 긴 중공 튜브와,
    상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 일부 또는 전부에 배치되는 정화 매체와,
    상기 유입 포트와 유체 연통하며 상기 유입 포트로의 상기 유체의 이송을 제어하게 되어 있는 유입 제어 수단과,
    상기 유출 포트와 유체 연통하며 상기 유출 포트로부터의 기상 생성물의 이송을 제어하게 되어 있는 유출 제어 수단
    을 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정화 매체는 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 흡착제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한층 이상 구비하는 것인 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체는 압축 가스, 액화 압축 가스 및 초임계 유체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 일정 각도는 약 45°인 것인 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터를 더 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 개구에 인접하고 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터를 더 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유입 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비하며, 상기 유출 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비하는 것인 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기상 생성물은 반도체 소자의 제조에 사용되는 것인 정화된 기상 생성물 이송 장치.
  9. 반도체 소자의 제조에 사용되는 정화된 기상 생성물 이송 장치로서,
    실질적으로 수평한 액면을 갖는 공급 액체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 원통형 형상의 실질적으로 수평한 컨테이너로서, 실질적으로 수평한 종축과, 내벽과, 외벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 액체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비하며, 상기 개방된 실내 공간의 일부 또는 전부는 상기 액면 위의 증기 공간인 것인 수평한 컨테이너와,
    상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브로서, 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구를 구비하며, 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통하며, 상기 제1 개구에 인접한 상기 튜브의 제1 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축과 실질적으로 평행하고, 상기 제1 개구로부터 멀리 있는 상기 튜브의 제2 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 일정 각도를 이루는 것인 긴 중공 튜브와,
    상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 일부 또는 전부에 배치되는 정화 매체로서, 하나 이상의 촉매와, 하나 이상의 흡착제와, 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한 층 이상 구비하는 것인 정화 매체와,
    상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터와,
    상기 제1 개구에 인접하여 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터와,
    상기 유입 포트와 유체 연통하며 상기 유입 포트로의 상기 공급 액체의 이송을 제어하게 되어 있는 제1 단일 포트 밸브와,
    상기 유출 포트와 유체 연통하며 상기 유출 포트로부터의 상기 기상 생성물의 이송을 제어하게 되어 있는 제2 단일 포트 밸브
    를 포함하는 기상 생성물 이송 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컨테이너의 상기 외벽 또는 상기 제1 및 제2의 단일 포트 밸브 중 하나 이상의 외면에 시각적으로 관찰 가능한 표시(index)를 더 포함하며, 상기 표시는 소정의 원하는 위치에서 상기 컨테이너의 원하는 위치를 나타내는 것이며, 이에 의해 상기 제2 개구는 상기 컨테이너가 대략 상기 소정의 원하는 위치에 배치될 때 상기 증기 공간에 위치되는 것인 기상 생성물 이송 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 원하는 위치는 상기 액면과 상기 제2 개구 사이에서 얻을 수 있는 최대 수직 거리에서 또는 여기에 실질적으로 근접한 곳에서 상기 제2 개구와 상기 실질적으로 수평한 액면 사이의 수직 거리를 제공하는 것인 기상 생성물 이송 장치.
  12. 공급 유체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 수평한 컨테이너를 제공하는 단계로서, 상기 컨테이너는 실질적으로 수평한 종축과, 하나 이상의 내벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 하나 이상의 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 유체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비하며, 상기 개방된 실내 공간의 일부 또는 전부는 증기 공간인 것인 제공 단계와,
    상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브를 제공하는 단계로서, 이 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제2 개구 사이의 내부 축을 갖고, 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통하며, 상기 제2 개구에 인접한 내부 축의 일부는 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 일정 각도를 이루는 것인 제공 단계와,
    상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 일부 또는 전부에 배치되는 정화 매체를 제공하는 단계와,
    상기 유체의 스트림을 상기 유입 포트로 도입하는 단계와,
    상기 유출 포트로부터 정화된 기상 생성물의 스트림을 회수하는 단계
    를 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 정화 매체는 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 흡착제 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한층 이상 구비하는 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 유체는 압축 가스, 액화 압축 가스 및 초임계 유체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 일정 각도는 약 45°인 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터를 제공하는 단계를 더 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 개구에 인접하고 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터를 제공하는 단계를 더 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 유입 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비하며, 상기 유출 제어 수단은 하나 이상의 단일 포트 밸브를 구비하는 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 기상 생성물은 반도체 소자의 제조에 사용되는 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  20. 반도체 소자의 제조에 사용되는 정화된 기상 생성물 이송 방법으로서,
    실질적으로 수평한 액면을 갖는 공급 액체를 수용하게 되어 있는 실질적으로 원통형 형상의 실질적으로 수평한 컨테이너를 제공하는 단계로서, 상기 컨테이너는 실질적으로 수평한 종축과, 내벽과, 외벽과, 제1 단부와, 제1 단부 반대쪽의 제2 단부와, 상기 제1 단부에 인접한 유출 포트와, 상기 유출 포트로부터 간격을 두고 있는 유입 포트와, 상기 내벽과 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 액체를 수용하는 개방된 실내 공간을 구비하며, 상기 개방된 실내 공간의 일부 또는 전부는 상기 액면 위의 증기 공간인 것인 단계와,
    상기 수평한 컨테이너의 상기 개방된 실내 공간에 배치되는 긴 중공 튜브를 제공하는 단계로서, 상기 중공 튜브는 제1 개구와, 제1 개구로부터 간격을 두고 있는 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제2 개구 사이의 내부 축을 갖고, 상기 제1 개구는 상기 유출 포트와 유체 연통하고, 상기 제2 개구는 상기 증기 공간과 유체 연통하며, 상기 제1 개구에 인접한 상기 튜브의 제1 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축과 실질적으로 평행하고, 상기 제1 개구로부터 멀리 있는 상기 튜브의 제2 부분은 상기 실질적으로 수평한 종축에 대해 일정 각도를 이루는 것인 단계와,
    상기 제1 개구와 제2 개구 사이에서 상기 긴 중공 튜브의 일부 또는 전부에 배치되는 정화 매체를 제공하는 단계로서, 이 정화 매체는 하나 이상의 촉매와, 하나 이상의 흡착제와, 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료의 층을 한 층 이상 구비하는 것인 단계와,
    상기 증기 공간 내에 배치되어 상기 제2 개구와 유체 연통하는 제1 필터를 제공하는 단계와,
    상기 제1 개구에 인접하여 상기 긴 중공 튜브와 유체 연통하는 제2 필터를 제공하는 단계와,
    상기 공급 액체의 스트림을 상기 유입 포트로 도입하는 단계와,
    상기 유출 포트로부터 정화된 기상 생성물의 스트림을 회수하는 단계
    를 포함하는 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 컨테이너의 상기 외벽 또는 상기 제1 및 제2의 단일 포트 밸브 중 하나 이상의 외면에 시각적으로 관찰 가능한 표시를 더 포함하며, 상기 표시는 소정의 원하는 위치에서 상기 컨테이너의 원하는 위치를 나타내는 것이며, 이에 의해 상기 제2 개구는 상기 컨테이너가 대략 상기 소정의 원하는 위치에 배치될 때 상기 증기 공간에 위치되는 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 원하는 위치는 상기 액면과 상기 제2 개구 사이에서 얻을 수 있는 최대 수직 거리에서 또는 여기에 실질적으로 근접한 곳에서 상기 제2 개구와 상기 실질적으로 수평한 액면 사이의 수직 거리를 제공하는 것인 정화된 기상 생성물 이송 방법.
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