KR101046617B1 - 배기용 히팅 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 공정 설비의 챔버에서 배기 덕트로 기체를 배기하는 통로로 구성되는 파이프를 충분한 고온으로 가열할 수 있고 유지 관리가 용이한 구조로 개선한 배기용 히팅 파이프를 개시하며, 상기 배기용 히팅 파이프는, 반도체 공정에 이용된 기체를 배기하는 설비의 배기구와 배기 덕트의 유입구 사이에 연결되면서 가열 상태로 유입되는 상기 기체가 이송되는 통로를 제공하는 금속 재질의 배관; 상기 배관의 양단에 각각 결합되며 둘 중 하나는 상기 설비의 상기 배기구와 결합되고 나머지 하나는 상기 배기 덕트의 유입구에 결합되며 테프론 관체의 양단에 플랜지 링이 결합된 구성을 갖는 테프론 일체형 플랜지들; 상기 테프론 일체형 플랜지들 사이의 상기 배관의 외면에 밀착되도록 스프링 형태로 권취되는 열선인 미네랄 인슐레이티드 케이블(Mineral insulated cable); 파이버 글래스 피복(Fiber glass cloth) 또는 실리카 피복(Silica cloth) 중 어느 하나의 재질을 갖는 케이스, 세라믹 울(Ceramic wool)이나 파이버 글래스(Fiber glass) 중 하나 이상을 포함하는 상기 케이스 내의 단열재 및 상기 케이스를 여닫는 지퍼를 포함하는 재킷; 및 상기 재킷 내에 상기 열선에 인접되게 설치되는 온도 센서;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기용 히팅 파이프{Exhaust heating pipe}

본 발명은 배기용 히팅 파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 공정 설비의 챔버에서 배기 덕트로 기체를 배기하는 통로로 구성되는 파이프를 충분한 고온으로 가열할 수 있고 유지 관리가 용이한 구조로 개선한 배기용 히팅 파이프에 관한 것이다.

통상 반도체 공정은 각종 반도체 제품을 제조하기 위하여 산화, 증착 및 식각 등 다양한 단위 공정들을 포함한다.

반도체 공정을 수행하는 설비는 많은 종류의 물질을 공급받고 해당 공정을 수행한 후 잔류하는 물질들과 공정 중 반응에 따라 발생되는 부산물을 배기한다.

이와 같이 배기되는 기체는 고온 상태에서 기화된 형태로 존재한다. 상술한 배기 작용은 퍼지 가스 또는 펌핑에 의하여 실시되며, 대개의 경우 배기되는 기체는 스크러버(Scrubber)를 거쳐서 배기 덕트(Exhaust duct)를 통해 배출된다.

관련하여, 스크러버의 배기구와 배기 덕트의 유입구 간에는 배기 배관이 구비되며, 해당 배기 배관은 배기되는 기체의 침적을 방지하기 위하여 통상적으로 고온 가열된다.

종래 기술에 따른 배기 배관의 일 예를 설명하면, 종래의 배기 배관은 내부에 구성되는 열선이 단선되거나 파손되는 경우 열선만 교체할 수 없는 구조를 갖는다. 즉, 열선만 교체하여 배관을 재사용하는 것이 보장되지 않기 때문에 열선이 손상되는 경우 전체를 교체해야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 배관은 통상 합성수지 재질로 이루어지므로, 재질의 특성상 일정 온도 이상으로는 열을 가할 수 없고 가열될 수도 없다.

그리고, 종래의 배관에 히팅을 위하여 설치되는 열선은 테프론형 열선으로 제작된다. 그러므로 열선의 내구성과 안정성이 현저히 떨어지며 재질의 특성상 150℃ 이상으로 승온시키는데 한계가 있고 그 이상 승온시키는 경우 수명이 현저히 줄어드는 문제점이 있다.

그러므로, 스크러버에서 배기되는 기체는 충분한 온도로 가열되지 못한 배관을 통하여 스크러버의 배기구에서 배기 덕트의 유입구로 이송되며, 배기 기체는 이송되는 과정에서 온도가 낮아진다. 대체로 스크러버의 배기구에서 배기되는 기체는 65℃ 내지 70℃ 정도의 온도 상태이며 이송 과정에서 온도가 점차 낮아져서 배기 덕트의 유입구에 도달하면 30℃ 내지 40℃ 정도의 온도 상태가 된다.

이와 같이 이송 과정에서 배기 기체의 온도가 낮아지면 기상으로 포함된 부산물이 수분이나 파우더로 응고되고 해당 응고물이 배관 내에 침적될 수 있다. 상술한 침적은 배관의 불량 뿐만 아니라 배관이 폐쇄되는 문제점을 유발시킬 수 있으며 반도체 공정상 불량을 유발하는 주요한 요인으로 작용하는 문제점이 있다.

이와 같은 침적 현상에 따른 배관 불량이나 폐쇄, 그리고 공정 불량을 해결하기 위해서 종래에는 배관 전체를 주기적으로 교체하는 것이 유일한 방법이었다. 일반적으로 스크러버와 배기 덕트 간에 설치된 배관은 6개월 이하의 수명을 갖는다.

따라서, 반도체 공정을 수행하고 고온으로 배기되는 기체를 이송하는 종래의 배관은 이송 과정 중에 발생하는 온도 변화에 의한, 내부 침적에 따른 배관 불량 및 배관 폐쇄가 발생하여서 주기적인 교체가 필요하다. 그러므로 종래의 배관을 이용하는 반도체 설비는 유지를 위해 많은 비용과 시간이 소요되므로 경제적인 손실이 발생되고 설비의 가동률이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 반도체 공정 후 배기되는 기체를 충분한 고온으로 가열할 수 있어 이송되는 기체에 기상으로 포함된 부산물이 침적되는 현상을 방지할 수 있는 배기용 히팅 파이프를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 지퍼 구조를 갖는 재킷으로 내부 부품을 커버하여서 열선에 고장이 발생되는 경우 열선만을 교체하기 용이한 배기용 히팅 파이프를 제공함을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프는, 반도체 공정에 이용된 기체를 배기하는 설비의 배기구와 배기 덕트의 유입구 사이에 연결되면서 가열 상태로 유입되는 상기 기체가 이송되는 통로를 제공하는 금속 재질의 배관; 상기 배관의 양단에 각각 결합되며 둘 중 하나는 상기 설비의 상기 배기구와 결합되고 나머지 하나는 상기 배기 덕트의 유입구에 결합되며 테프론 관체의 양단에 플랜지 링이 결합된 구성을 갖는 테프론 일체형 플랜지들; 상기 테프론 일체형 플랜지들 사이의 상기 배관의 외면에 밀착되도록 스프링 형태로 권취되는 열선인 미네랄 인슐레이티드 케이블(Mineral insulated cable); 파이버 글래스 피복(Fiber glass cloth) 또는 실리카 피복(Silica cloth) 중 어느 하나의 재질을 갖는 케이스, 세라믹 울(Ceramic wool)이나 파이버 글래스(Fiber glass) 중 하나 이상을 포함하는 상기 케이스 내의 단열재 및 상기 케이스를 여닫는 지퍼를 포함하는 재킷; 및 상기 재킷 내에 상기 열선에 인접되게 설치되는 온도 센서;를 구비함을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 배관은 주름관 또는 곡관형으로 형성되며, 스테인레스 재질로 이루어질 수 있다.

삭제

삭제

삭제

따라서, 본 발명에 의하면, 반도체 공정을 수행한 설비의 챔버에서 배기되는 기체에 포함된 기상의 부산물이 침적되는 현상을 방지할 수 있어서 침적에 의한 배관의 손상이나 폐쇄 및 공정 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 배기용 히팅 파이프의 열선이 단선이나 파손되는 경우 재킷을 개방하여 열선을 손쉽게 교체할 수 있다. 그러므로, 유지 관리에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있으며 설비의 가동률을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 실시예를 구성하기 위하여 열선을 권취한 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 도 1에 구성되는 재킷에 대한 개략도,
도 4는 도 1의 실시예가 유연한 상태로 설치될 수 있음을 예시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프의 다른 실시예를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프가 반도체 공정에 설치되는 일 예를 예시한 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프는 배관(10), 테프론 일체형 플랜지들(12), 열선(14), 온도 센서(16) 및 재킷(18)을 포함한다.

배관(10)은 반도체 공정에 이용된 기체를 배기하는 설비의 배기구와 배기 덕트의 유입구 사이에 연결되면서 가열 상태로 유입되는 기체가 이송되는 통로를 제공하며 열전도성 및 내구성이 우수한 금속 재질로 구성된다.

본 발명에 따른 배관(10)은 설치상의 편의를 위해 유연성을 갖는 주름관으로 구성되거나 곡형 관으로 구성될 수 있다. 여기서, 배관(10)은 바람직하게 열전도도가 좋고 우수한 내구성, 내열성 및 내식성을 갖는 스테인레스 재질로 제작될 수 있으며, 보다 바람직하게는 JIS 규격 서스(SUS) 316L 계열의 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배관(100)은 200℃ 내지 300℃ 범위로 가열된 상태를 원활히 유지하여서 고온으로 배기 가스를 이송하는 환경에 매우 적합할 수 있다.

실시예로서, 배관(10)은 일정한 길이를 갖는 주름관(10a)과 주름관(10a)의 양단에 구비되는 플랜지(10b)로 이루어진다. 여기에서, 주름관(10a)과 그 양단의 플랜지(10b)는 일체로 형성되거나 용접과 같은 결합 방법을 통해 결합된 것일 수 있으며, 도 1의 실시예는 일체로 형성된 것을 나타낸다.

한편, 테프론 일체형 플랜지들(12)은 배관(10) 양단의 플랜지(10b)와 볼트로 조립되어 결합된다.

테프론 일체형 플랜지들(12)은 테프론 관체(12b)를 구비하며 테프론 관체(12b)의 양단에 플랜지 링들(12a, 12c)이 결합된 구성을 가지며, 100㎜ 이상의 길이를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

여기서, 테프론 관체(12b)는 고온에 대한 우수한 내열성을 가지며 재질의 특성상 열 전달을 차단하는 단열 기능을 제공한다. 그리고, 플랜지 링(12a, 12c)은 견고한 금속 재질(바람직하게는, 스테인레스 재질)로 구성되며 주연부에 볼트 결합을 위한 다수의 체결공이 형성된 구성을 갖는다.

테프론 일체형 플랜지들(12)의 일측 플랜지 링(12c)은 배관(10) 측의 플랜지(10b)와 볼트로 조립되며 그 타측 플랜지 링(12a)은 설비들의 배기구 또는 유입구 측과 볼트로 결합된다.

상술한 구성에 의하여, 가열된 배관(10)의 열이 테프론 일체형 플랜지(12)의 테프론 관체(12b)에 의해 그 열전달이 차단되므로 고온의 열이 주변 설비나 배기 덕트로 전달되는 것이 차단될 수 있다.

결국, 테프론 일체형 프랜지들(12)은 열 전달에 의하여 설비의 배기구 또는 배기 덕트의 유입구가 변형되는 것을 방지하는 역할을 한다. 특히, 열에 취약한, 주로 합성수지 재질로 이루어지는 배기 덕트의 유입구의 변형이 방지되도록 할 수 있다.

그리고, 열선(14)은 도 2와 같이 배관(10)의 외주면을 따라서 일방향으로 회전되면서 상호 간에 일정한 이격 폭을 갖도록 감겨서, 즉 스프링 형상으로 권취되어서 조립된다. 본 발명에 적용되는 열선(14)은 바람직하게, 미네랄 인슐레이티드 케이블(Mineral insulated cable)로 구성된다.

열선(14)은 통상 2㎜ 내지 5㎜ 정도의 직경을 갖는 것이 이용될 수 있으나 히팅 온도 등의 조건에 따라 다양한 직경의 것이 선택될 수 있다.

그리고, 열선(14)은 외피가 스테인레스 재질(바람직하게는 JIS 규격 서스(SUS)316 계열)로 이루어지고 내부에 산화마그네슘(MgO) 보빈을 넣어서 압축하여 제작될 수 있다. 열선(14)은 SUS316 계열 재질의 외피를 가짐으로써 온도, 압력 및 부식에 강한 특성을 갖는다.

본 발명에 따른 실시예로 구성되는 열선(14)은 재질 및 구조의 특성상 특고온에 대한 내열성을 가지고 내압성과 더불어 방폭형으로 제작되며 보전 주기가 길고 고온 유지 능력이 좋으며 곡률 반경이 겹쳐도 단선이 발생되지 않는 특성을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 열선(14)은 장시간의 수명이 보장될 수 있고 200℃ 내지 300℃ 범위의 고온에서 적합하게 사용할 수 있다.

그리고, 열선(14)이 스프링 형상으로 설치되는 배관(10)의 외주면에는 온도 제어를 위한 온도 센서(16)가 열선(14)에 인접하게 설치된다.

물론, 열선(14)과 온도 센서(16)는 배관(10) 내를 통해 이송되는 기체가 침적되는 것을 방지하기 위한 적절한 온도 조건을 형성하기 위해 그 설치되는 밀도가 적합하게 조정될 수 있다.

한편, 재킷(18)은 도 3과 같이 지퍼(19)를 구비하며, 지퍼(19)는 바람직하게 배관(10)의 길이 방향으로 구비되어서 여닫을 수 있는 기능을 제공한다.

즉, 도 1의 실시예는 도 2와 같이 열선(14)을 배관(10)에 감아서 스프링 형상으로 권취, 조립한 후, 도 3의 재킷(18)으로 그 상부를 덮은 후, 지퍼(19)로 잠금으로써, 도 1의 실시예가 구성될 수 있다.

재킷(18)은 세라믹 울(Ceramic wool)이나 파이버 글래스(Fiber glass) 중 하나 이상을 포함하는 단열재(도시되지 않음)와 유리 섬유 피복(Fiber glass cloth) 또는 실리카 피복(Silica cloth) 중 어느 하나의 재질을 갖는 케이스(도시되지 않음)를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예는 열전도성과 내구성이 뛰어난 배관(10)과 스프링 형상으로 권취된 열선(14) 및 유연한 재질의 재킷(18)으로 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프는 배관(10)을 주름관이나 곡관형의 것을 채용한 경우 도 4와 같이 굴절된 형상을 가질 수 있어서 다양한 환경에 적의 대응하여 설치될 수 있다.

한편, 본 발명은 배기용 히팅 파이프를 구성함에 있어서 도 1 내지 도 4에 개시된 실시예와 다르게 배관(20)을 도 5와 같이 구성할 수도 있으며, 배관(20)과 테프론 일체형 플랜지들(12) 간의 접합은 용접으로 이루어질 수 있다. 도 5에서 동일한 부품은 동일 부호로 표시하였으며 동일 부품에 대한 중복 설명은 생략한다.

여기서는, 배관(20)은 주름관(20a)의 양단에 도 1의 플랜지(10b) 대신 테프론 일체형 플랜지들(12)의 플랜지 링(12c)과 접하는 직경을 갖는 링형 테두리(20b)가 구성될 수 있다. 물론, 링형 테두리(20b)도 도 1 내지 도 4의 실시예와 같이 주름관(20a)과 일체형으로 형성되거나 용접으로 결합될 수 있다.

상술한 도 1 내지 도 5와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예는 도 6과 같이 스크러버(2)와 배기 덕트(4) 사이에 배기용 히팅 파이프(6)로 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명이 구성됨으로써 고온으로 배기되는 기체에 대응하여 배기용 히팅 파이프(6)가 설치될 수 있고, 바람직하게는 배기용 히팅 파이프(6)가 200℃ 내지 300℃ 범위의 온도를 유지하여 침적 현상의 발생을 억제하고 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프(6)는 내부에 이송되는 기체의 온도가 크게 변화없이 이송될 수 있도록 고온으로 가열되기 때문에 온도 변화에 따른 침적이 내부에 발생되는 것을 원활히 방지할 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프(6)는 배기 기체에 포함된 기화 상태의 부산물의 침적에 따른 배관 불량이나 배관 폐쇄 또는 공정 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프(6)는 열선(14)이 단선이나 파손되는 경우 재킷(18)을 열고 열선(14)을 손쉽게 교체할 수 있다. 이때, 열선(14)을 감긴 역방향으로 풀어서 떼어낸 다음, 다시 새로운 열선(14)을 권취하여 교체할 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 배기용 히팅 파이프(6)는 고장이 발생되는 경우 종래와 같이 배기용 히팅 파이프 전체를 교체할 필요없이 손상이 발생된 열선만을 손쉽게 교체할 수 있기 때문에 유지 관리에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있으며 설비의 가동률을 향상시킬 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

2 : 스크러버 4 : 배기 덕트
6 : 배기용 히팅 파이프 10, 20 : 배관
12 : 테프론 일체형 플랜지 14 : 열선
16 : 온도 센서 18 : 재킷
19 : 지퍼

Claims (5)

1. 반도체 공정에 이용된 기체를 배기하는 설비의 배기구와 배기 덕트의 유입구 사이에 연결되면서 가열 상태로 유입되는 상기 기체가 이송되는 통로를 제공하는 금속 재질의 배관;
   상기 배관의 양단에 각각 결합되며 둘 중 하나는 상기 설비의 상기 배기구와 결합되고 나머지 하나는 상기 배기 덕트의 유입구에 결합되며 테프론 관체의 양단에 플랜지 링이 결합된 구성을 갖는 테프론 일체형 플랜지들;
   상기 테프론 일체형 플랜지들 사이의 상기 배관의 외면에 밀착되도록 스프링 형태로 권취되는 열선인 미네랄 인슐레이티드 케이블(Mineral insulated cable);
   파이버 글래스 피복(Fiber glass cloth) 또는 실리카 피복(Silica cloth) 중 어느 하나의 재질을 갖는 케이스, 세라믹 울(Ceramic wool)이나 파이버 글래스(Fiber glass) 중 하나 이상을 포함하는 상기 케이스 내의 단열재 및 상기 케이스를 여닫는 지퍼를 포함하는 재킷; 및
   상기 재킷 내에 상기 열선에 인접되게 설치되는 온도 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기용 히팅 파이프.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 배관은 주름관 또는 곡관형으로 형성되며,
   스테인레스 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기용 히팅 파이프.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images