KR100668392B1 - 액체 이송 시스템 - Google Patents

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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

이송될 액체는 제1 초과 압력(P1)으로 유지된 컨테이너(3A, 3B)로부터 소정의 중간 압력(P2)(P2>P1)로 유지되는 중간 저장 탱크(11)로 이송된다. 각각 이송 압력(P3)(P3>P2) 또는 충전 압력(P4)(P4<P2)로 가압될 수 있는 작은 용적의 여러 개의 이송 컨테이너(12A, 12B)가 상기 저장 탱크의 하류에 평행하게 연결된다.
본 발명은 마이크로 전자 산업에 사용하기 위한 초순수 화학 물질의 이송에 적용된다.

Description

액체 이송 시스템{LIQUID DELIVERY SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 초순수 액체의 이송 시스템의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 일부의 바람직한 실시예를 도시한 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
3A, 3B : 공급 드럼(컨테이너)
4, 20 : 유지 수단
7, 8, 15A, 15B : 여과 수단(필터)
11 : 중간 저장 탱크
12A, 12B : 이송 컨테이너
14 : 이송 라인
21A, 21B : 제어 수단
본 발명은 액체 이송 시스템에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은 특히 마이크로 전자 산업에 사용하도록 의도된 초순수 화학 물질의 이송에 관한 것이다.
본원 명세서에 있어서의 압력은 상대 압력이다.
마이크로 전자 산업에 있어서 소형화를 향한 급속한 진전은 집적 회로의 제조에 다양한 상(相)으로 사용되는 화학 물질의 순도와 중요한 관련이 있다. 과산화수소, 암모니아수 및 플루오르화수소산과 같은 화학 물질의 경우에, 양이온 함량을 1 ppb(part per billion) 이하로 하고, 크기가 0.2 마이크로미터인 입자의 함량을 리터당 500 입자 이하로 정하는 것이 이제 일반적인 것이 되었다.
예컨대, 세정 공정에 사용되는 소위 초순수 액체 화학 물질이 중앙 이송 시스템에 의하여 특정 소비량을 초과하여 공급된다. 이러한 이송 시스템은 다음과 같은 기능을 갖는다.
- 생성물을 공급자 생성물 공급원 또는 공급 용기로부터 생성물의 미립자 사양(particulate specification)을 향상시키는 여과 스테이지를 통하여 저장 탱크로 회수하고, 가능하게는 이온 특성을 여전히 유지하면서 생성물의 미립자 사양을 향상시키도록 여과 스테이지를 통하여 재순환시키는 기능.
- 생성물의 미립자 사양을 향상시킬 목적으로 생성물을 저장 탱크로부터 여과 스테이지를 거쳐서 사용자 네트워크로 이송하는 기능.
생성물을 저장 탱크로부터 이송하는 여러 수단이 공지되어 있다. 이러한 수단은 펌프, 압력 또는 진공, 또는 이들 수단의 임의의 조합 중 하나를 이용한다(예컨대 미국 특허 제5,330,072호, 제5,417,346호, 제5,772,447호 참조)
이러한 수단은 다음과 같은 단점을 갖는다.
펌프에 의한 이송은 펌프의 압력 변동과 관련된 입자를 발생시키므로, 펌프의 신뢰성 문제가 제기된다.
압력 및 진공 이송은, 진공 시스템의 요구되는 순도 레벨에 적합한 유일한 밸브인 다이아프램 밸브에 대한 비호환성과 관련된 신뢰성 문제가 제기된다.
종래의 압력 이송 시스템은 통상적으로 설비의 1일 소비량에 대응하는 큰 개별 용적을 갖는 2개 이상의 저장 탱크를 이용한다. 통상적으로, 탱크의 최소 용적은 200ℓ이다. 이로 인하여 큰 캐비넷 치수가 필요하며, 탱크는 약 4bar의 이송 압력 또는 진공을 견딜 수 있어야만 한다. 이를 위하여, 부식성 생성물의 경우에, 사용된 물질은 폴리에틸렌(PE), 퍼플루오로알콕시(PFA), 폴리비닐리덴 플루오르화물(PVDF) 형태의 합성수지로 제조된 내부 쉘과, 유리 섬유 또는 스테인리스 강으로 제조된 외부 보강물로 구성된다. 이 탱크 구조는 조립 공정이 완전히 제어되지 않은 경우에 이온 오염물을 발생시킬 수 있고 용적이 큰 탱크의 경우에 가압 또는 진공과 관련된 안전 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제를 해결할 수 있는 액체 이송 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 비교적 제조하기 쉽고, 액체의 오염 위험을 최소화하며, 최적의 안전성을 갖는 소형 이송 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은,
이송될 액체를 수용하며, 오버헤드를 소정의 제1 압력(P1)보다 낮은 과압으로 유지하는 유지 수단을 구비하는 공급 컨테이너와,
오버헤드를 소정의 중간 압력(P2; P2>P1)로 유지하는 유지 수단을 구비하는 중간 저장 탱크와,
액체를 공급 컨테이너로부터 중간 저장 탱크로 이송하는 이송 수단과,
중간 저장 탱크보다 훨씬 작은 용적을 가지며, 중간 저장 탱크의 액체 출구의 상류와 액체를 사용자 네트워크로 이송하는 라인의 하류에서 평행하게 연결되는 2개 이상의 이송 컨테이너와,
각 컨테이너에 이송 압력(P3; P3>P2) 또는 충전 압력(P4; P4<P2)을 개별적으로 인가하는 제어 수단
을 포함하는 액체 이송 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 이송 시스템은 다음의 특징 중 하나 또는 그 이상을 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 조합으로 취할 수 있다.
- 이송 시스템은 평행하게 연결된 3개의 이송 컨테이너를 포함한다.
- 상기 운반 수단과 이송 라인 중 하나 이상에는 액체를 여과하는 여과 수단이 마련된다.
- 상기 유지 수단과 제어 수단은 압력 조정 수단을 갖는 불활성 가스, 특히 질소 공급원을 포함한다.
- 이송 시스템은 액체를 이송 라인으로부터 저장 탱크의 입구로 재순환시키기 위한 라인을 포함한다.
- 이송 시스템은 액체를 사용자 네트워크로부터 저장 탱크의 입구로 재순환시키기 위한 라인을 포함한다.
각 이송 컨테이너는 하단부가 T형의 공급 및 배출 파이프에 의하여 차단되고 상단부가 가압 가스용 입구를 갖춘 스토퍼에 의하여 차단되는 수직 파이프 섹션으로 구성된다.
압력 P1은 대략 100mb와 동일하고, 압력 P2는 대략 100mb 내지 500mb 사이에 있고, 압력 P3는 대략 500mb 내지 6bar 사이에 있다.
저장 탱크의 용적은 200ℓ 내지 5000ℓ 사이에 있고, 각 이송 컨테이너의 용적은 1ℓ 내지 50ℓ 사이에 있다.
본 발명의 주제는 초순수 액체, 특히 이산화과물, 암모니아수 또는 하이드로풀루오르산의 이송을 위한 이송 시스템에 관한 것이다.
첨부 도면을 참고로 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 이송 시스템은 초순수 액체를 사용자 네트워크(100)로 이송하기 위한 것이다. 이송 시스템은 상류 공급부(1)와 하류 이송부(2)로 구성된다.
상류 공급부는 상류 단부로부터 하류 단부에 이르기까지 다음과 같은 부분을 포함한다.
평행하게 배치되어 연속적으로 사용되는 2개의 공급 컨테이너 또는 드럼(3A, 3B)으로서, 이러한 각각의 드럼은 이송될 액체를 수용하지만 매우 낮은 소망의 입자 함량을 갖지 않는 것인 드럼과,
상기 두 드럼을 통상적으로 50 내지 100mb 사이의 소정의 압력 P1 이하의 약간의 가스 과압으로 유지하는 유지 수단(4)으로서, 질소 공급부(104)와, 환기부(105) 그리고 공급부(104) 또는 환기부(105)에 드럼(3A, 3B)의 오버헤드를 연결시키기에 적합한 조정기(106)를 포함하며, 상업적으로 이용 가능한 것인 유지 장치와,
순환 펌프(5)와,
하류에 위치된 필터가 건조되는 것을 방지하도록 설계된 가스 제거 장치(6)와,
제1 여과 수단(7)과,
제2 여과 수단(8)과,
액체를 드럼(3A, 3B)으로 재순환시키도록 2개의 여과 수단(7, 8) 사이에 밸브를 구비한 탭 오프 라인(9; tab-off line)
을 포함한다.
도면에는 제2 여과 수단(8)의 하류가 또한 도시되어 있으며, 이송된 액체를 분석할 수 있도록 샘플링용 캔(10)이 사용될 수 있다.
이송부(2)는 상류 단부로부터 하류 단부에 이르기까지 중간 저장 탱크(11)와, 평행하게 연결된 2개의 이송 컨테이너(12A, 12B)를 구비하며, 이들 이송 컨테이너는 중간 저장 탱크(11)로부터 액체를 빼내도록 상류측에서 딥 파이프(13; dip pipe)에 연결되고 액체를 이송하도록 하류측에서 라인(14)에 연결된다.
이송 라인(14)은 평행하게 연결되는 2개의 여과 수단(15A, 15B)와, 샘플링 및 분석용 캔(16)을 포함하며, 사용자 네트워크(100)에서 종결된다.
여과 수단(15A, 15B)의 하류에서 라인(14)으로부터 분기된 라인(17)으로 인하여 액체가 중간 저장 탱크(11)의 입구로 재순환될 수 있으며, 다른 라인(18)으로 인하여 과잉의 액체가 사용자 네트워크(100)로부터 동일한 위치로 재순환될 수 있다.
도 1에는 다음과 같은 여러 부속품이 또한 도시되어 있다.
- 시스템의 세척에 사용되는 여러 개의 탈이온수 공급원(19).
- 중간 저장 탱크(11)의 오버헤드에 질소를 조절 공급하기 위한 유지 수단(20)과, 컨테이너(12A, 12B)에 질소를 조절 공급하기 위한 공급원(21A, 21B)과,
- 탭 오프 라인(17)의 하류에서 라인(14)으로부터 분기된 입자 카운터(22).
- 후술하는 조작을 실행할 수 있게 하는 복수의 밸브.
물론, 설비는 복수의 측정 부재 및 제어 부재를 더 포함하며, 이들 부재는 그 자체로 공지되어 있는 것으로 도면을 복잡하게 하지 않도록 도시 생략하였다.
예로서, 드럼(3A, 3B)은 100 내지 20,000ℓ의 용적을 가질 수 있으며, 약간의 섬유 보강 PE, PFA, PVDF로 제조된 중간 저장 탱크(11)는 200ℓ 내지 5000ℓ의 용적을 가질 수 있으며, 컨테이너(12A, 12B)는 전술한 것보다 훨씬 작은, 통상적으로 1 내지 50ℓ의 용적을 가질 수 있다.
제1 여과 수단(7)은 0.2㎛로 여과하는 다이아프램 미세 여과 부재이고, 제2 여과 수단(8)은 0.1㎛로 여과하며, 여과 수단(15A, 15B)는 0.05㎛ 이하로 여과한다.
도 2에 도시된 특히 바람직한 일실시예에 있어서, 각 이송 컨테이너(12A, 12B)는 비보강 PE, PFA 또는 PVDF로 제조된 파이프(23)의 섹션으로 구성되고, 그 두께는 이송 압력을 견디도록 설계된다. 이 파이프는 수직으로 위치되어 있으며, 그 상단부는 관련 질소 공급원(21A 또는 21B)에 연결된 스토퍼(24)에 의하여 차단되어 있고, 그 하단부는 T형의 공급 및 배출 파이프(26)가 연결되는 제2 스토퍼(25)에 의하여 차단된다. 상기 T형의 공급 및 배출 파이프의 2개의 수평 분기부는 상류측에서 자체가 딥 파이프(13)에 연결된 라인(27)에 연결되어 있고, 하류측에서 자체가 라인(14)에 연결된 라인(28)에 각각 연결되어 있다.
이러한 실시예는 비용이 저렴하고 매우 신뢰성이 있으며, 500mb보다 작은 압력(P2)을 견디기만 하면 되는 중간 저장 탱크(11)에 동일하게 적용된다.
추가로, 이송부(2)의 전체 크기는 특히 작다.
조작 시에, 드럼(3A, 3B)의 오버헤드는 유지 수단(4)에 의하여 100mb보다 작은 압력으로, 약간 과압으로 유지되어 있다. 펌프(5)에 의하여 펌핑된 액체는 여과 수단(7, 8)을 통과하고, 일부 액체는 라인(9)을 통하여 재순환될 수 있다. 순환되지 않은 액체는 제2 딥 파이프(29; dip pipe)를 거쳐서 중간 저장 탱크(11)로 유입되고, 상기 파이프는 저장 탱크에 소스 액체(source liquid)를 공급한다.
이러한 탱크의 오버헤드는 유지 수단(20)에 의하여 500mb보다 작은 소정의 압력(P2)으로 일정하게 유지된다.
2개의 이송 컨테이너(12A, 12B) 중 하나, 예컨대 컨테이너(12B)는 그것의 질소 공급원(21B)에 의하여 양의 값이나 제로값이지만 압력 P2보다는 작은 압력(P4)으로 유지되며, 그 컨테이너의 출구 밸브는 폐쇄되어 있는 반면에 입구 밸브는 개방되어 있다. 다른 컨테이너(12A)는 폐쇄된 입구 밸브와 개방된 출구 밸브를 포함하며, 질소 공급원(21A)에 의하여 P2보다는 크고 이송 압력과 동일한 압력 P3로 유지된다.
따라서, 컨테이너(12B)는 컨테이너(12A)가 이송에 사용되는 동안 충전된다. 컨테이너(12A)의 액체 수위가 소정의 임계치 이하로 떨어지는 경우, 두 컨테이너 내의 압력은 역전되고, 그들의 입구 밸브와 출구 밸브의 상태도 역전되어, 컨테이너(12A)는 컨테이너(12B)가 이송 라인(14)으로 비워지는 중에 충전된다.
따라서, 연속적으로 이송되는 액체는 여과 수단(15A, 15B) 중 하나 이상에서 최종 여과 단계를 겪으며, 그 다음에 라인(14)을 거쳐서 사용자 네트워크(100)로 보내진다.
선택적으로, 초순수 액체는 라인(14)으로부터 탭-오프 라인(17)을 통해서 및/또는 네트워크(100)로부터 라인(18)을 통해서 중간 저장 탱크(11)로 재순환될 수 있다.
변형예로서, 이송 컨테이너(12A, 12B)와 유사한 제3 이송 컨테이너가 예비 컨테이너로서 상기 컨테이너들과 평행하게 제공되게 접속될 수 있다.
본 발명에 따르면, 비교적 제조하기 쉽고, 액체를 오염시킬 수 있는 위험을 최소화하며, 최적의 안전성을 갖는 소형 이송 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 이송될 액체를 수용하며, 오버헤드를 소정의 제1 압력(P1)보다 낮은 과압으로 유지하는 유지 수단(4)을 구비하는 공급 컨테이너(3A, 3B)와,
    오버헤드를 소정의 중간 압력(P2; P2>P1)으로 유지하는 유지 수단(20)을 구비하는 중간 저장 탱크(11)와,
    액체를 공급 컨테이너로부터 중간 저장 탱크로 운반하는 운반 수단(5 내지 8)과,
    중간 저장 탱크보다 훨씬 작은 용적을 가지며, 중간 저장 탱크의 딥 파이프(13)의 상류와 액체를 사용자 네트워크(100)로 이송하는 라인(14)의 하류 사이에서 평행하게 연결되는 2개 이상의 이송 컨테이너(12A, 12B)와,
    각 컨테이너에 이송 압력(P3; P3>P2) 또는 충전 압력(P4; P4<P2)을 개별적으로 인가하는 제어 수단(21A, 21B)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 평행하게 연결된 3개의 이송 컨테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 운반 수단과 이송 라인 중 하나 이상에는 액체를 여과하는 여과 수단(7, 8, 15A, 15B)이 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유지 수단(4, 20)과 제어 수단(21A, 21B)은 압력 조정 수단을 갖춘 불활성 가스 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액체를 이송 라인(14)으로부터 중간 저장 탱크(11)의 입구로 재순환시키기 위한 라인(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액체를 사용자 네트워크(100)로부터 중간 저장 탱크(11)의 입구로 재순환시키기 위한 라인(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 이송 컨테이너(12A, 12B)는 하단부가 T형의 공급 및 배출 파이프(26)에 의하여 차단되고, 상단부가 가압 가스용 입구를 갖춘 스토퍼(24)에 의하여 차단되는 수직 파이프(23)의 섹션으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압력 P1은 100mb이고, 압력 P2는 100mb 내지 500mb 사이에 있고, 압력 P3는 500mb 내지 6bar 사이에 있는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간 저장 탱크(11)의 용적은 200ℓ 내지 5000ℓ 사이에 있고, 각 이송 컨테이너(12A, 12B)의 용적은 1ℓ 내지 50ℓ 사이에 있는 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이송될 액체는 과산화수소, 암모니아수 및 플루오르화수소산으로 구성된 군으로부터 선택된 초순수 액체인 것을 특징으로 하는 액체 이송 시스템.
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