KR100840976B1 - 기판 처리 장치에 사용되는 고온 폐수 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치에 사용되는 고온 폐수 처리 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 기판 또는 유리 기판의 처리 공정을 수행하는 장치로부터 배출되는 고온 폐수는 제1 배관, 열 교환기 및 제2 배관을 통하여 온도가 낮추어진다. 상기 제1 배관을 통해 상기 열 교환기 내부로 유입된 고온 폐수는 상기 열 교환기 내부로 공급되는 냉각수와 혼합되면서 그 온도가 낮추어지며, 이어서 상기 제2 배관을 통해 배출된다. 상기 열 교환기는 상기 고온 폐수가 유입되는 열 교환 튜브와 상기 냉각수를 상기 열 교환 튜브로 공급하는 냉각수 공급부를 포함한다. 따라서, 상기 고온 폐수의 안전한 배출이 이루어질 수 있다.

Description

기판 처리 장치에 사용되는 고온 폐수 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING HIGH TEMPERATURE WASTE WATER USED IN SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 폐수 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 열 교환기의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 열 교환기의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 20 : 지지부재
30 : 제1 냉각수 공급 배관 32 : 제1 유량 제어 밸브
40 : 메인 배관 100 : 고온 폐수 처리 장치
110 : 제1 배관 112 : 안전 밸브
114 : 제1 체크 밸브 120 : 제1 열 교환기
122 : 열 교환 튜브 122a : 상류측 튜브
122b : 하류측 튜브 124 : 냉각수 공급부
124a : 제2 냉각수 공급 배관 124b : 노즐
126 : 냉각핀 128 : 제2 유량 제어 밸브
130 : 제2 배관 132 : 방향 제어 밸브
134 : 제2 체크 밸브 140 : 밸브 제어부
150 : 회수 배관 152 : 제2 열 교환기
154 : 제3 체크 밸브
본 발명은 고온 폐수 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 또는 유리 기판의 처리를 위한 장치에서 배출되는 고온 폐수를 처리하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 장치 또는 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치 등과 같은 평판 디스플레이 장치는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판 또는 유리 기판 등에 대하여 다양한 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조될 수 있다.
예를 들면, 반도체 기판 또는 유리 기판과 같은 대상 기판에 대하여 막 형성 공정, 패터닝 공정, 세정 공정 등과 같은 단위 공정들이 수행됨으로써 상기 기판 상에는 목적하는 전기적 또는 광학적 특성들을 갖는 회로 패턴들이 형성될 수 있으며, 이들 단위 공정들은 목적하는 장치를 위해 제공되는 특정 레시피에 따라 클린룸 내에 위치되는 다양한 공정 설비들에 의해 수행될 수 있다.
상기 막 형성 공정은 대상 기판 상에 소스 물질을 제공하여 이들을 물리적 화학적으로 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 원자층 증착, 등과 같은 다양한 방법들이 적용될 수 있다. 상기 패터닝 공정은 상기 막 형성 공정에 의해 형성된 막을 목적하는 패턴들로 형성하기 위하여 수행되며, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 세정 공정 등과 같은 단위 공정들을 포함할 수 있다.
상기 포토리소그래피 공정은 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 포토레지스트 코팅 공정, 상기 포토레지스트 막을 경화시키기 위한 베이크 공정, 상기 경화된 포토레지스트 막 상에 레티클 패턴들을 전사하기 위한 노광 공정, 상기 전사된 레티클 패턴들을 형성화하기 위한 현상 공정, 상기 형상화된 포토레지스트 패턴들을 세정하기 위한 세정 공정 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 단위 공정들을 수행함에 있어서, 기판의 온도는 주요한 공정 제어 변수들 중의 하나이다. 상기 기판의 온도는 다양한 방법으로 제어될 수 있으며, 기판의 온도를 균일하게 제어하기 위하여 다양한 방법들이 연구되고 있다. 예를 들면, 반도체 기판은 전기 저항 열선을 포함하는 히터 상에 배치될 수 있으며, 상기 히터의 온도는 냉각수의 공급에 의해 제어될 수 있다. 즉, 상기 기판을 처리하기 위한 온도로 히터를 가열한 후 고온의 히터는 상기 냉각수의 공급에 의해 냉각될 수 있다.
상기 히터의 냉각에 사용된 고온의 폐수는 폐수 배관을 통해 배출될 수 있다. 그러나, 고온 폐수의 배출시 발생되는 수증기로 인해 배관들의 내부 압력이 증 가될 수 있으며, 상기 압력 증가는 상기 폐수 또는 수증기의 역류를 야기시킬 수 있다. 즉, 상기 고온 고압의 폐수의 배출 배관과 연결된 다른 장치들에 고온의 폐수 또는 수증기가 유입될 수 있으며, 이에 따라 장치의 오염, 부식 등과 같은 문제점들이 발생될 수 있다.
또한, 상기 고온의 폐수의 급격한 비등(boiling)에 의해 발생되는 수증기에 의해 배관 내부의 압력 변화가 크게 발생될 수 있으며, 상기 압력 변화에 의한 충격파로 인하여 시스템 안정성이 크게 저하될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온의 폐수를 안전하게 처리할 수 있는 고온 폐수 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고온 폐수 처리 장치는, 기판 처리 장치에서 사용된 고온의 폐수를 배출하기 위한 제1 배관과, 상기 제1 배관과 연결되어 상기 고온 폐수가 유입되는 열 교환 튜브와 상기 열 교환 튜브의 내부로 상기 고온 폐수의 온도를 낮추기 위한 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함하는 열 교환기와, 상기 열 교환기와 연결되어 상기 열 교환기에서 낮아진 온도를 갖는 폐수를 배출하기 위한 제2 배관을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 열 교환 튜브는 서로 연결된 상류측 튜브와 하류측 튜브를 포함할 수 있으며, 상기 하류측 튜브는 상기 상류측 튜브보다 단면적이 크게 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각수 공급부는 상기 열 교환 튜브의 하류측 튜브 내부로 연장하는 냉각수 공급 배관과, 상기 냉각수 공급 배관의 단부에 연결되어 상기 열 교환 튜브 내부로 상기 냉각수를 공급하는 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 노즐은 상기 열 교환 튜브 내부로 상기 냉각수를 공급하기 위한 다수의 분사구를 갖는 샤워 노즐일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 열 교환 튜브의 상류측 튜브의 단부는 상기 하류측 튜브의 중심축과 동일한 축 방향으로 상기 하류측 튜브의 내부로 연장할 수 있으며, 상기 냉각수 공급부는 상기 하류측 튜브에 연결되어 상기 상류측 튜브의 단부와 상기 하류측 튜브 사이로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 열 교환 튜브의 상류측 튜브는 상기 하류측 튜브에 수직 방향으로 연결될 수 있으며, 상기 냉각수 공급부는 상기 하류측 튜브의 중심축과 동일한 축 방향으로 상기 하류측 튜브의 단부에 연결된 냉각수 공급 배관 및 상기 냉각수 공급 배관의 단부에 설치되어 상기 하류측 튜브 내부로 상기 냉각수를 공급하는 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 열 교환 튜브의 외측면에는 다수의 냉각핀들이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치에는 상기 기판 처리 장 치의 온도를 조절하기 위한 냉각수를 제공하는 제1 냉각수 공급 배관 및 상기 기판 처리 장치로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 제1 유량 제어 밸브가 연결되어 있으며, 상기 냉각수 공급부는 상기 열 교환 튜브와 연결된 제2 냉각수 공급 배관 및 상기 열 교환 튜브로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 제2 유량 제어 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 유량 제어 밸브의 동작은 상기 제1 유량 제어 밸브의 동작에 연동하도록 밸브 제어부에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 배관에는 상기 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온 폐수의 압력에 따라 개폐되는 안전 밸브가 추가적으로 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 배관에는 상기 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온 폐수의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브가 추가적으로 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 배관에는 상기 온도가 낮추어진 폐수의 재사용을 위해 상기 폐수를 회수하기 위한 회수 배관이 연결될 수 있으며, 상기 회수 배관에는 상기 회수 배관으로 통해 회수되는 폐수의 온도를 조절하기 위한 제2 열 교환기가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 열 교환기의 상류측에는 상기 폐수의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브가 추가적으로 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 배관으로부터 상기 회수 배관이 분 기되는 지점에는 상기 폐수의 방향을 제어하는 방향 제어 밸브가 설치될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온 폐수 및 수증기의 역류를 방지할 수 있으며, 이에 따라 상기 기판 처리 장치의 오염을 방지할 수 있다. 또한, 상기 고온 폐수 및 수증기의 역류에 의한 온도 제어 불량 및 이에 따른 공정 사고를 방지할 수 있다. 더 나아가, 상기 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온 폐수의 일부 또는 전부를 회수 가능하도록 함으로써 상기 기판 처리 장치에 사용되는 냉각수의 양을 줄일 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 폐수 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 고온 폐수 처리 장치(100)는 반도체 기판 또는 유리 기판에 대한 고온 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치에 사용될 수 있다. 예를 들면, 반도체 기판 또는 유리 기판과 같은 대상 기판(10)은 다양한 가열 방식의 부재들을 이용하여 가열될 수 있으며, 고온 상태의 기판(10)에 대하여 막 형성, 식각, 베이크 등의 공정들이 수행될 수 있다.
특히, 상기 기판(10)은 공정 챔버 내에 배치되는 고온의 히터 상에 위치될 수 있다. 예를 들면, 공정 챔버 내에서 상기 기판(10)을 지지하기 위한 지지부재(20), 예를 들면 진공척 또는 정전척의 내부에는 히팅 부재가 배치될 수 있다. 예를 들면, 전기 저항 열선과 같은 히팅 부재가 스테인리스 스틸 재질의 바디 내부에 구비될 수 있으며, 상기 바디 상에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질의 핫 플레이트가 구비될 수 있다. 상기 바디와 상기 핫 플레이트의 내부에는 냉각을 위한 냉각수가 제공되는 냉각 라인이 형성될 수 있다. 상기 냉각 라인은 제1 냉각수 공급 배관(30)과 연결되어 있으며, 또한 상기 지지부재(20)의 냉각에 사용된 고온 폐수를 배출하기 위한 제1 배관(110)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 냉각수 공급 배관(30)을 통해 공급된 냉각수에 의해 발생되는 열 교환을 통해 상기 기판 지지부재(20)의 온도를 낮출 수 있으며, 상기 열 교환에 의해 발생되는 고온 폐수는 상기 제1 배관(110)을 통해 배출될 수 있다.
상기 제1 배관(110)은 상기 고온 폐수의 온도를 낮추기 위한 제1 열 교환기(120)와 연결될 수 있으며, 상기 제1 열 교환기(120)에서 온도가 낮추어진 폐수는 상기 제1 열 교환기(120)와 연결된 제2 배관(130)을 통해 배출될 수 있다.
상기 제1 열 교환기(120)는 상기 제1 배관(110)과 연결된 열 교환 튜브(122)와 상기 열 교환 튜브(122)의 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(124)를 포함할 수 있다. 상기 고온 폐수는 상기 제1 배관(110)을 통해 상기 열 교환 튜브(122) 내부로 유입되며, 상기 열 교환 튜브(122) 내부에서 상기 냉각수와 혼합되며, 상기 혼합에 의해 고온 폐수의 온도가 낮추어 진다.
상기 열 교환 튜브(122)는 서로 연결된 상류측 튜브(122a)와 하류측 튜브(122b)를 포함할 수 있다. 상기 상류측 튜브(122a)와 하류측 튜브(122b)는 동일한 중심축을 가질 수 있다. 상기 하류측 튜브(122b)는 상기 상류측 튜브(122a)보다 큰 단면적을 가질 수 있다.
상기 냉각수 공급부(124)는 상기 열 교환 튜브(122)의 하류측 튜브(122b) 내부로 연장하는 제2 냉각수 공급 배관(124a)과, 상기 제2 냉각수 공급 배관(124a)의 단부에 연결되어 상기 열 교환 튜브(122)의 내부로 냉각수를 공급하는 노즐(124b)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 제2 냉각수 공급 배관(124a)은 상기 상류측 튜브(122a)와 인접하는 하류측 튜브(122b)의 측면 부위를 통해 하류측 튜브(122b) 내부로 연장하며, 상기 노즐(124b)은 상기 고온 폐수의 흐름 방향과 동일한 방향으로 냉각수를 공급하도록 배치될 수 있다. 상기 노즐(124b)로는 상기 하류측 튜브(122b) 내부로 상기 냉각수가 넓게 확산될 수 있도록 다수의 분사구를 갖는 샤워 노즐이 사용될 수 있다.
상기 열 교환 튜브(122)의 외측면에는 열 교환 효율을 향상시키기 위하여 다수의 냉각핀들(126)이 설치될 수 있다. 도시된 바에 의하면, 상류측 튜브(122a)의 외측면에만 냉각핀들(126)이 설치되어 있으나, 냉각핀들(126)의 설치 위치는 본 발명의 범위를 한정하지는 않을 것이다.
한편, 상기 제1 냉각수 공급 배관(30)을 통해 상기 지지부재(20)로 공급된 냉각수의 온도는 상기 지지부재(20)의 내부에서 끓는점 이상으로 급격히 상승될 수 있으며, 상기 제1 배관(110)을 통해 고온의 폐수와 수증기가 배출될 수 있다. 상기 제1 배관(110) 내에는 상기 고온 폐수의 기화에 의해 높은 압력이 형성될 수 있으며, 이에 따라 간헐적이며 불안정한 고온 폐수 및 수증기의 흐름이 발생될 수 있다. 상기 지지부재(20)로 공급되는 냉각수로는 약 10 내지 20℃ 정도의 물이 사용될 수 있다. 예를 들면, 약 18℃의 물이 상기 냉각수로서 사용될 수 있다.
상기 고온 폐수 및 수증기의 간헐적인 흐름은 제1 배관(110) 내부에서 불규칙적인 압력 변화를 발생시킬 수 있으며, 상기 압력 변화에 따른 충격은 시스템 안정성을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다. 따라서, 상기 제1 배관(110)에는 상기와 같은 불규칙적인 압력 변화에 의한 충격을 완화시키기 위한 안전 밸브(112)가 설치될 수 있다. 상기 안전 밸브(112)는 상기 제1 배관(110) 내부의 압력 변화에 따라 개폐가 조절되므로 상기 기판 지지부재(20)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 배관(110)에는 상기 고온 폐수의 역류를 방지하기 위한 제1 체크 밸브(114)가 추가적으로 설치될 수 있다. 상기 제1 배관(110) 내에서 상기 고온 폐수가 상기 지지부재(20)로 역류하는 경우, 상기 고온 폐수의 역류는 상기 지지부재(20)의 안정성을 저하시킬 뿐만 아니라 상기 지지부재(20)의 냉각 효율을 저하시켜 기판(10)의 처리 공정을 불안정하게 하는 원인으로 작용할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 상기 제1 배관(110) 내의 압력 불안정 및 상기 고온 폐수의 역류는 상기 안전 밸브(112) 및 제1 체크 밸브(114)에 의해 충분히 억제 또는 방지되므로 시스템 안정성이 크게 향상될 수 있으며, 상기 고온 폐수를 안전하게 배출할 수 있다.
그러나, 상기 제1 배관(110)에 안전 밸브(112) 또는 제1 체크 밸브(114)가 단독으로 설치되는 경우에도 압력 불안정 및 고온 폐수의 역류를 만족할 만한 수준으로 충분히 억제할 수 있으므로, 상기 안전 밸브(112) 및 제1 체크 밸브(114)는 설계상의 요구에 따라 선택적으로 설치될 수 있다.
상기 제1 냉각수 공급 배관(30) 및 제2 냉각수 공급 배관(124a)은 냉각수가 제공되는 메인 배관(40)으로부터 분기될 수 있으며, 상기 제1 냉각수 공급 배관(30)에는 상기 지지부재(20)로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 제1 유량 제어 밸브(32)가 설치될 수 있고, 상기 제2 냉각수 공급 배관(124a)에는 상기 열 교환 튜브(122)로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 제2 유량 제어 밸브(128)가 설치될 수 있다.
상기 제1 유량 제어 밸브(32)와 상기 제2 유량 제어 밸브(128)는 서로 연동될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 유량 제어 밸브(32)의 개방과 동시에 또는 기 설정된 시간 후, 예를 들면 수 초 후에 상기 제2 유량 제어 밸브(128)가 개방될 수 있다. 즉, 상기 제1 유량 제어 밸브(32)가 개방되어 상기 지지부재(20)의 냉각이 이루어지면, 상기 지지부재(20)를 통해 고온의 폐수가 배출되며, 상기 고온 폐수의 배출에 따라 제1 배관(110)의 안전 밸브(112)가 개방될 수 있으며, 이에 따라 상기 열 교환 튜브(122) 내부로 상기 고온 폐수가 유입된다. 또한, 제2 유량 제어 밸브(128)의 개방에 의해 상기 열 교환 튜브(122) 내부로 냉각수가 분사되며 이에 따라 효율적인 고온 폐수의 처리가 가능해진다.
상기 제1 유량 제어 밸브(32) 및 제2 유량 제어 밸브(128)의 동작은 밸브 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다. 상기 밸브 제어부(140)는 상기 제1 유량 제어 밸브(32) 및 제2 유량 제어 밸브(128)에 동작 신호들을 동시에 제공할 수도 있고, 상술한 바와 같이 기 설정된 시간차를 두고 각각 제공할 수도 있다.
상기 제2 배관(130)에는 상기 제1 열 교환기(120)에 의해 온도가 낮추어진 폐수를 회수하기 위한 회수 배관(150)이 연결될 수 있다. 상기 회수 배관(150)에는 상기 폐수를 냉각수로 재사용하기 위하여 상기 회수된 폐수의 온도를 조절하기 위한 제2 열 교환기(152)가 설치될 수 있다. 상기 제2 열 교환기(152)는 상기 회수된 폐수의 온도를 냉각수로 사용가능한 정도, 예를 들면, 약 18℃ 정도로 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 열 교환기(152)는 열 교환을 위한 열 교환 탱크를 포함할 수 있다. 상기 열 교환 탱크로는 상기 회수된 폐수의 온도를 충분히 낮추기 위한 냉매가 공급될 수 있으며, 상기 냉매로는 물, 암모니아, 플루오르화염화탄화수소계 냉매, 공비혼합 냉매, 염화메틸 등이 사용될 수 있다. 상기 회수 배관(150)은 상기 열 교환 탱크를 통해 연장할 수 있으며, 상기 열 교환 탱크 내부에 배치되는 상기 회수 배관(150)의 일부는 열 교환 효율을 향상시키기 위하여 지그재그 형태로 구성될 수 있다.
상기 회수 배관(150)을 통해 회수되어 상기 제2 열 교환기(152)에 의해 온도 가 조절된 폐수는 상기 메인 배관(40)으로 다시 제공될 수 있다. 즉, 상기 회수 배관(150)은 상기 제2 배관(130)으로부터 상기 메인 배관(40) 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
상기 제2 배관(130)과 회수 배관(150)이 연결되는 부위에는 상기 폐수의 방향을 제어하기 위한 방향 제어 밸브(132)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 회수 배관(150)은 상기 방향 제어 밸브(132)를 통하여 상기 제2 배관(130)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 배관(130)과 회수 배관(150) 사이에는 3-방향 밸브(3-way valve)가 설치될 수 있으며, 상기 폐수의 재사용 여부 및 재사용을 위한 폐수의 유량은 상기 방향 제어 밸브(132)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제2 배관(130)에는 상기 폐수가 상기 제1 열 교환기(120)로 역류하는 것을 방지하기 위한 제2 체크 밸브(134)가 설치될 수 있으며, 상기 제2 열 교환기(152)의 상류측 회수 배관(150)에는 상기 회수된 폐수가 제2 배관(130)으로 역류하는 것을 방지하기 위한 제3 체크 밸브(154)가 설치될 수 있다.
상기에서는 열 교환 탱크를 이용하는 제2 열 교환기(152)를 예시적으로 설명하였으나, 상기 회수된 폐수의 온도 조절은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 범위는 상기 제2 열 교환기(152) 자체가 갖는 구성에 의해 한정되지는 않을 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 열 교환기의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제1 열 교환기(220)는 제1 배관(110)과 제2 배관(130) 사 이에 연결될 수 있으며, 열 교환 튜브(222)와 냉각수 공급부를 포함할 수 있다.
상기 열 교환 튜브(222)는 상류측 튜브(222a)와 하류측 튜브(222b)를 포함할 수 있으며, 상기 냉각수 공급부는 상기 열 교환 튜브(222) 내부로 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급 배관(224)을 포함할 수 있다.
상기 열 교환 튜브(222)의 하류측 튜브(222b)는 상기 상류측 튜브(222a)보다 큰 단면적을 가질 수 있으며, 상기 상류측 튜브(222a)는 상기 하류측 튜브(222b)의 단부를 통해 하류측 튜브(222b)의 내부로 연장할 수 있다. 구체적으로, 상기 상류측 튜브(222a)와 하류측 튜브(222b)는 동일한 중심축을 가질 수 있으며, 상기 상류측 튜브(222a)는 상기 중심축 방향으로 상기 하류측 튜브(222b)의 단부를 통해 상기 하류측 튜브(222b)의 내부로 연장할 수 있다.
상기 제2 냉각수 공급 배관(224)은 상기 하류측 튜브(222b)의 중심축에 대하여 수직 방향으로 상기 하류측 튜브(222b)에 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제2 냉각수 공급 배관(224)은 상기 냉각수가 상기 상류측 튜브(222a)와 하류측 튜브(222b) 사이로 공급되도록 상기 하류측 배관(222b)의 단부 측면 부위에 연결될 수 있다.
상기 상류측 튜브(222a)의 외측면에는 열 교환 효율을 향상시키기 위한 다수의 냉각핀들(226)이 구비될 수 있다. 그러나, 상기 냉각핀들(226)은 열 교환 튜브(222)에 전체적으로 설치될 수도 있으며, 상기 냉각핀들(222)의 설치 위치에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 열 교환기의 또 다른 예를 설명하기 위한 개략적 인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제1 열 교환기(320)는 제1 배관(110)과 제2 배관(130) 사이에 연결될 수 있으며, 열 교환 튜브(322)와 냉각수 공급부(324)를 포함할 수 있다.
상기 열 교환 튜브(322)는 상류측 튜브(322a)와 하류측 튜브(322b)를 포함할 수 있으며, 상기 냉각수 공급부(324)는 상기 열 교환 튜브(322) 내부로 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급 배관(324a) 및 상기 제2 냉각수 공급 배관(324a)의 단부에 연결되어 상기 열 교환 튜브(322) 내부로 냉각수를 공급하는 노즐(324b)을 포함할 수 있다.
상기 열 교환 튜브(322)의 하류측 튜브(322b)는 상기 상류측 튜브(322a)보다 큰 단면적을 가질 수 있으며, 상기 상류측 튜브(322a)는 상기 하류측 튜브(322b)에 수직 방향으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 상류측 튜브(322a)는 상기 하류측 튜브(322b)의 단부 측면 부위에 연결될 수 있다.
상기 제2 냉각수 공급 배관(324a)은 상기 하류측 튜브(322b)의 중심축과 동일한 방향으로 상기 하류측 튜브(322b)의 단부에 연결될 수 있으며, 상기 하류측 튜브(322b)의 단부에는 상기 제2 냉각수 공급 배관(324a)과 연결되어 상기 하류측 튜브(322b) 내부로 냉각수를 공급하는 노즐(324b)이 설치될 수 있다. 상기 노즐(324b)로는 상기 하류측 튜브(322b) 내부로 공급되는 냉각수가 넓게 확산될 수 있도록 다수의 분사구를 갖는 샤워 노즐이 사용될 수 있다.
상기 상류측 튜브(322a)의 외측면에는 열 교환 효율을 향상시키기 위한 다수 의 냉각핀들(326)이 구비될 수 있다. 그러나, 상기 냉각핀들(326)은 열 교환 튜브(322)에 전체적으로 설치될 수도 있으며, 상기 냉각핀들(326)의 설치 위치에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 고온의 기판 지지부재로부터 배출되는 고온 폐수의 처리가 효율적으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 열 교환 튜브 내부에서 냉각수와 상기 고온 폐수가 혼합됨으로써 상기 고온 폐수의 온도를 충분히 낮출 수 있다. 또한, 안전 밸브 및 체크 밸브를 이용하여 고온 폐수 및 수증기의 역류를 방지할 수 있으며, 상기 고온 폐수의 급격한 비등(boiling)에 의하여 발생되는 수증기 및 압력 변화에 의한 충격파를 완화시킬 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 시스템 안정성이 크게 향상될 수 있으며, 고온 폐수 및 수증기의 역류에 의한 온도 제어 불량 및 공정 사고를 방지할 수 있다.
또한, 회수 배관을 통한 폐수의 회수 및 회수된 폐수의 온도 조절을 통하여 상기 폐수의 재사용이 가능하도록 하였으며, 이를 통해 냉각수 사용량을 크게 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 기판 처리 장치에서 사용된 고온의 폐수를 배출하기 위한 제1 배관;
    상기 제1 배관과 연결되어 상기 고온 폐수가 유입되는 열 교환 튜브와, 상기 열 교환 튜브의 내부로 상기 고온 폐수의 온도를 낮추기 위한 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 포함하는 열 교환기; 및
    상기 열 교환기와 연결되어 상기 열 교환기에서 낮아진 온도를 갖는 폐수를 배출하기 위한 제2 배관을 포함하는 고온 폐수 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 교환 튜브는 서로 연결된 상류측 튜브와 하류측 튜브를 포함하며, 상기 하류측 튜브는 상기 상류측 튜브보다 단면적이 큰 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각수 공급부는,
    상기 열 교환 튜브의 하류측 튜브 내부로 연장하는 냉각수 공급 배관; 및
    상기 냉각수 공급 배관의 단부에 연결되어 상기 열 교환 튜브 내부로 상기 냉각수를 공급하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 노즐은 상기 열 교환 튜브 내부로 상기 냉각수를 공급하기 위한 다수의 분사구를 갖는 샤워 노즐인 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 열 교환 튜브의 상류측 튜브의 단부는 상기 하류측 튜브의 중심축과 동일한 축 방향으로 상기 하류측 튜브의 내부로 연장하며, 상기 냉각수 공급부는 상기 하류측 튜브에 연결되어 상기 상류측 튜브의 단부와 상기 하류측 튜브 사이로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 열 교환 튜브의 상류측 튜브는 상기 하류측 튜브에 수직 방향으로 연결되며, 상기 냉각수 공급부는 상기 하류측 튜브의 중심축과 동일한 축 방향으로 상기 하류측 튜브의 단부에 연결된 냉각수 공급 배관 및 상기 냉각수 공급 배관의 단부에 설치되어 상기 하류측 튜브 내부로 상기 냉각수를 공급하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열 교환 튜브의 외측면에는 다수의 냉각핀들이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판 처리 장치에는 상기 기판 처리 장치의 온도를 조절하기 위한 냉각수를 제공하는 제1 냉각수 공급 배관 및 상기 기판 처리 장치로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 제1 유량 제어 밸브가 연결되어 있으며,
    상기 냉각수 공급부는 상기 열 교환 튜브와 연결된 제2 냉각수 공급 배관 및 상기 열 교환 튜브로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 제2 유량 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 유량 제어 밸브의 동작에 연동하도록 상기 제2 유량 제어 밸브의 동작을 제어하는 밸브 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 배관에 설치되어 상기 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온 폐수의 압력에 따라 개폐되는 안전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 배관에 설치되어 상기 기판 처리 장치로부터 배출되는 고온 폐수의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 배관과 연결되어 상기 온도가 낮추어진 폐수의 재사용을 위해 상기 폐수를 회수하기 위한 회수 배관; 및
    상기 회수 배관에 설치되어 상기 회수 배관으로 통해 회수되는 폐수의 온도를 조절하기 위한 제2 열 교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처 리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 열 교환기의 상류측에 설치되어 상기 폐수의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 폐수 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제2 배관으로부터 상기 회수 배관이 분기되는 지점에 설치되어 상기 폐수의 방향을 제어하는 방향 제어 밸브를 더 포함하는 고온 폐수 처리 장치.
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