KR101218002B1 - 칠러 일체형 파우더 포집 장치 - Google Patents

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류재빈
최정오
김병채
류재현
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류재현
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Abstract

개시된 본 발명에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치는, 본체 케이스(100)와, 본체 케이스(100) 내부에 설치되는 파우더 트랩(200), 칠러유닛(300), 제어유닛을 포함한다. 본체 케이스(100)는 높이 방향으로 제1구획판(150) 및 제2구획판(160)이 설치되어 내부가 상부 영역과 중반부 영역 및 하부 영역으로 구분되며, 상기 중반부 영역의 일측면 및 타측면에는 배기가스 유입포트(125)와 배기가스 유출포트(135)가 각각 형성된다. 파우더 트랩(200)은 상기 본체 케이스(100)의 중반부 영역에 설치되며, 측면에 상기 배기가스 유입포트(125)와 가스 유입관(510)에 의해 연결되는 배기가스 유입구(210) 및 상기 배기가스 유출포트(135)와 가스 유출관(520)에 의해 연결되는 배기가스 유출구(220)가 형성되며, 상면에 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)가 형성된다. 칠러유닛(300)은 상기 본체 케이스(100)의 하부 영역에 설치되며, 냉매가 저장되는 냉매탱크(330)와, 상기 냉매탱크(330)로 유입되는 냉매를 냉각시키는 냉각 시스템과, 상기 냉매탱크(330)의 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)와 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)에 의해 연결되어 냉매를 상기 파우더 트랩(200)에 공급하고 회수하는 펌프(350)를 포함한다. 제어유닛은 상기 본체 케이스(100)의 상부 영역에 설치되어 상기 냉매를 설정된 온도로 공급하도록 제어하는 콘트롤러(410)를 포함한다.

Description

칠러 일체형 파우더 포집 장치{Apparatus for powder accumulating with chiller}
본 발명은 칠러 일체형 파우더 포집 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 또는 LCD의 제조공정을 마치고 잔여가스를 배출한 후 반도체 장비의 진공 상태을 유지하기 위해 진공과정에서 반도체 장비에 남아 있는 잔여가스의 특정성분이나 잔여가스에 포함된 불순물 등을 포집하는 파우더 트랩과 이 파우더 트랩을 원하는 온도로 조절하는 칠러를 일체로 구비하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 파우더 트랩(Powder Trap) 또는 콜드 트랩(Cold Trap)이란 유체의 경로상에 저온의 고체면을 두어 고체면과 유체사이의 증기압이나 용해도의 차이에 의해 특정 불순물을 포획, 제거하는 장치를 의미한다.
한편, 반도체 또는 LCD 제조에 사용되는 장비에서 공정을 마친 가스나 공정 생성물은 배기장치를 통해 스크러버에 연결되어 외부로 배출되며 이 가스에는 여러 불순물이 포함되어 있다. 제조공정에서 불가피하게 배출되는 불순물은 미세 분말상의 입자 형태를 가지는데 이러한 불순물이 진공배관에 연결된 진공펌프에 유입될 경우 제거하기가 거의 불가능하고 진공펌프의 수명을 크게 단축시키며 또한 작업 환경 오염 등의 측면에서 문제를 발생시킨다.
따라서, 진공펌프로 유입되기 전단에 파우더 트랩을 설치하여 배기가스에 포함되어 있는 이들 불순물을 포획, 제거함으로써 진공설비를 보호하게 된다. 파우더 트랩의 불순물 포집 효율이 좋지 않을 경우 이러한 불순물은 다시 진공펌프로 유입되어 진공펌프의 성능을 나쁘게 하기 때문에, 파우더 트랩의 불순물 포집 효율을 높이는 것이 매우 중요하며 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
기존에는 파우더 트랩 내부의 구조를 적절하게 변경함으로서 불순물 포집 효율을 높이는 방법이 소개되고 있다. 그러나 파우더 트랩 내부의 구조를 변경하는 것은 여러 사항들 예를 들어, 가스흐름의 변동 및 역류, 필터수단 등에서의 눈막힘에 의한 압력손실 감소 등으로 인해 포집 효율이 현저하게 좋아지기에는 한계가 있다.
한편 반응가스는 일정 온도 이하가 되면 응고되어 분말을 형성하게 되는데, 이러한 점을 이용하여 파우더 트랩 내부에 냉각수(PCW)를 흐르는 냉매관을 설치함으로써 포집 효율을 높이고자 하는 방식이 개발되었는데, 이러한 예로는 대한민국 공개특허 제10-2006-0079307호(반도체 챔버용 스크류 타입의 파우더트랩장치), 대한민국 공개특허 제10-2004-0037809호(반도체 제조 공정에 사용되는 파우더 트랩 장치) 등이 있다.
그런데 이러한 파우더 트랩의 경우 트랩 내부에 PCW가 순환하는 냉매관이 설치되는데, 상온의 PCW가 파우더 트랩 내부를 통과하는 가스와의 열교환에 따른 온도증가 때문에 냉매의 냉각효율이 낮아져 가스의 불순물 포집 효율이 낮은 문제점이 있다. 반도체 라인에서 장치 사용에 필요한 CDA(clean dry air)나 PCW(purity cooling water)를 직접 공급받을 수 있는데, 유량과 압력은 충분히 공급받을 수 있는데 반하여, 온도는 상온 20℃±5℃로 한정된 온도로만 받을 수 있다. 왜냐하면, 라인 내부에 설치된 많은 공정장비에 똑같이 공급해야하는데 특정 장비에만 온도를 낮추어서 공급해줄 수 없기 때문이다. CDA는 공급만 해주지, 공급해준 CDA를 회수하는 리턴라인은 없으므로, 따라서 공급, 회수 라인이 설치되어 있는 상온의 PCW로 파우더 트랩 내부를 냉각하게 되는데, 이는 전술한 바와 같이 냉각효율이 떨어져 결국 파우더 포집효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 파우더 트랩에 온도, 압력 등이 제어된 저온의 냉매를 공급하여 파우더 포집 효율을 높이고, 이러한 저온 냉매를 공급하는 칠러유닛을 파우더 트랩과 일체로 결합된 칠러 일체형 파우더 포집 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 구조를 컴팩트하고 구성요소를 효율적으로 배치하여 장치의 소형화를 이룰 수 있으며, 또한 유지보수를 용이하고 편리하게 하도록 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치는, 높이 방향으로 제1구획판(150) 및 제2구획판(160)이 설치되어 내부가 상부 영역과 중반부 영역 및 하부 영역으로 구분되며, 상기 중반부 영역의 일측면 및 타측면에는 배기가스 유입포트(125)와 배기가스 유출포트(135)가 각각 형성되는 본체 케이스(100); 상기 본체 케이스(100)의 중반부 영역에 설치되며, 측면에 상기 배기가스 유입포트(125)와 가스 유입관(510)에 의해 연결되는 배기가스 유입구(210) 및 상기 배기가스 유출포트(135)와 가스 유출관(520)에 의해 연결되는 배기가스 유출구(220)가 형성되며, 상면에 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)가 형성되는 파우더 트랩(200); 상기 본체 케이스(100)의 하부 영역에 설치되며, 냉매가 저장되는 냉매탱크(330)와, 상기 냉매탱크(330)로 유입되는 냉매를 냉각시키는 냉각 시스템과, 상기 냉매탱크(330)의 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)와 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)에 의해 연결되어 냉매를 상기 파우더 트랩(200)에 공급하고 회수하는 펌프(350)를 포함하는 칠러유닛(300); 및, 상기 본체 케이스(100)의 상부 영역에 설치되어 상기 냉매를 설정된 온도로 공급하도록 제어하는 콘트롤러(410)를 포함하는 제어유닛을 포함한다.
한편, 상기 가스 유입관(510) 및 가스 유출관(520)의 경로상에는 유입가스 온도센서(212) 및 유출가스 온도센서(222)가 각각 설치되고, 상기 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)의 경로상에는 유입냉매 온도센서(242) 및 유출냉매 온도센서(252)가 각각 설치되며, 상기 콘트롤러(410)는 상기 센서들로부터 수신되는 정보를 이용하여 파우더 트랩(200) 내부로 유입되는 냉매의 온도를 제어한다.
또한, 상기 냉매 유입관(540)의 경로상에는 냉매 압력센서(250)가 설치되고, 상기 냉매 유입관(540) 또는 냉매 유출관(550)의 경로상에는 냉매 유량센서(260)가 설치되며, 상기 콘트롤러(410)는 상기 냉매 압력센서(250)와 냉매 유량센서(260)로부터 수신되는 정보를 이용하여 파우더 트랩(200) 내부로 유입되는 냉매의 온도와 압력 및 유량을 제어한다.
한편, 상기 파우더 트랩(200)은 상기 제2구획판(160)과 접촉하도록 설치되는 지지판(270)에 지지되게 설치되며, 상기 제2구획판(160)에는 가이드레일(162)이 형성되고, 상기 지지판(270)의 저면에는 상기 가이드레일(162)을 따라 이동하는 슬라이딩 레일(272)이 형성된다.
한편, 상기 냉각시스템은 압축기(312), 응축기(314), 증발기(316), 팽창변(318)을 포함하며 상기 중반부 영역의 전방에 배치되고, 상기 냉매탱크(330)는 상기 중반부 영역의 후방에 배치되며, 상기 펌프(350)는 상기 중반부 영역의 측방에 배치된다.
또한, 상기 냉매탱크(330)는 상기 본체 케이스(100)의 후면과 대면하는 측면의 상부에 냉매를 주입시키기 위한 냉매 주입구(312)가 관 형식으로 돌출 형성되며, 그 측부에 높이 방향으로 냉매 수위 표시관(334)이 형성되고, 상기 본체 케이스(100)의 후면에는 냉매 주입구(312)과 관통하는 관통구(146)가 형성되고, 상기 냉매 수위 표시관(334)에 대응되는 장홈(147)이 형성되어 외부에서도 육안으로 냉매의 수위를 볼 수 있도록 되어 있으며, 또한, 본체 케이스(100)의 후면에는 상기 냉각 시스템의 응축기(314)와 PCW 유입관(147) 및 PCW 유출관(148)에 의해 연결된 PCW 유입포트(144) 및 PCW 유출포트(145)가 형성된다.
한편, 본체 케이스(100)의 일측면 상단부에는 상기 콘트롤러(410)의 제어에 의해 작동하며, 위험 단계에 따라 적어도 서로 다른 3개의 색깔을 표시하도록 하는 알람봉(170)이 설치된다.
본 발명에 의하면, 파우더 트랩에 온도, 압력 등이 제어된 저온의 냉매를 공급함으로써 파우더 트랩의 불순물 포집 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 파우더 트랩에 저온의 냉매를 공급하는 칠러 유닛을 파우더 트랩과 하나의 본체 케이스 내에 일체로 설치함으로써, 장치의 소형화를 구현할 수 있고 본 장치가 설치되는 반도체 라인에서의 공간활용이 극대화되며, 또한 냉매의 냉각 제어가 용이한 효과가 있다. 또한, 본체 케이스의 중간 영역의 일면만을 개패하고 파우더 트랩을 슬라이딩 이동가능하게 하며 연결관들의 착탈을 손쉽게 하여 파우더 트랩 내부에 적재된 불순물을 제거하게 되므로, 파우더 트랩의 유지보수를 용이하게 할 수 있으며 결국 생산성 향상의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 전면 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 후면 사시도,
도 3은 도 1에서 본체 케이스의 전면, 좌우측면, 후면을 제거한 상태의 도면,
도 4는 도 2에서 본체 케이스의 전면, 좌우측면, 후면을 제거한 상태의 도면,
도 5는 본체 케이스의 전면이 제거된 상태의 정면도,
도 6은 본체 케이스의 좌측면이 제거된 상태의 좌측면도,
도 7는 본체 케이스의 우측면이 제거된 상태의 우측면도,
도 8은 본체 케이스의 후면이 제거된 상태의 배면도,
도 9는 도 2의 후면 사시도에서 중반부 영역의 후면을 제거한 상태에서 파우더 트랩을 후방으로 이동시킨 상태를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 계통도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치를 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치는 반도체 또는 LCD 제조 공정에서 배기가스의 배출 경로상에 설치된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 전면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 후면 사시도이고, 도 3은 도 1에서 본체 케이스의 전면, 좌우측면, 후면 및 상면을 제거한 상태의 도면이고, 도 4는 도 2에서 본체 케이스의 전면, 좌우측면, 후면 및 상면을 제거한 상태의 도면이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치는, 본체 케이스(100), 본체 케이스(100) 내부를 3개의 영역 즉, 상부 영역과 중반부 영역 및 하부 영역으로 구분시키는 제1구획판(150)과 제2구획판(160), 상부 영역에 설치되어 장치의 각 구성요소들을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 제어유닛, 중반부 영역에 설치되는 파우더 트랩(300), 하부 영역에 설치되는 칠러유닛(400)을 포함한다.
본체 케이스(100)는 육면체 형상을 가지며, 본체 케이스(100)의 전면(110)의 상부에는 콘트롤러와 신호교환 가능하게 연결되는 터치 입력식 제어패널(112), 전원을 온오프 시키는 전원 on/off 스위치(114), 비상시 전원을 강제로 차단하는 비상 스위치(115) 등이 설치되고, 전면(110)의 중반부 일측에는 전면 도어핸들(117)이 설치되며, 전면(110)의 하부에는 PCW 압력을 측정하는 PCW 압력센서 및 냉각시스템의 냉각냉매의 압력을 측정하는 냉각냉매 압력센서와 신호교환 가능하게 연결되어 이들의 상태를 표시하는 PCW 압력 게이지, 냉매 고압력 게이지, 냉매 저압력 게이지 등 각종 압력 게이지(118)가 설치된다. 본체 케이스(100)의 저면에는 장치의 이동을 위한 바퀴(152)가 설치된다.
본체 케이스(100)의 우측면(130) 상부 및 하부에는 복수개의 루버(121a, 121b)가 형성되고, 중반부 및 하부에는 측면 커버 손잡이(122a, 122b)가 형성되며, 중반부에는 장치 내에서 불순물이 제거된 배기가스가 유출되는 배기가스 유출포트(135)가 설치된다. 본체 케이스(100)의 좌측면은 우측면(130)가 거의 동일한 구조를 가지게 되는데, 즉 좌측면의 상부 및 하부에는 복수 개의 루버가 형성되고, 중반부 및 하부에는 측면 손잡이가 형성되며, 중반부에는 장치 내로 배기가스가 유입되는 배기가스 유입포트(125, 도5 및 도6 참조)가 설치된다. 이 배기가스 유입포트(125)를 통해 배기가스가 장치 내부로 유입되게 되고, 상기 배기가스 유출포트(135)를 통해 불순물이 제거된 배기가스가 외부로 유출하게 된다. 한편, 본체 케이스(100)의 우측면(130) 상부에는 알람봉(170)이 설치된다. 알람봉(170)은 콘트롤러에 의해 제어를 받아 장치에 다양한 문제가 있을 경우 시각적으로 위험을 알리는 역할을 하게 되는데, 높이 순으로 3가지 이상의 색깔 예를 들어, 빨강, 노랑, 녹색 등이 설치되어, 장치에 심각한 위험이 발생하는 경우는 빨강색 등이 표시되고, 심각한 정도는 아니나 문제가 있어 보수를 요하는 경우 노랑색 등이 표시되고, 정상 동작을 할 경우 녹색 등이 표시되게 된다. 예를 들어 PCW가 일정압력 이상으로 공급이 안되는 경우, 냉각시스템의 압축기의 압력에 이상이 있는 경우, PCW나 냉매가 배관에서 새는 경우, 펌트가 과부하인 경우, 히터 이상동작으로 냉매탱크가 과온 되는 경우 등은 빨강색 등이 표시되고, 냉매탱크의 수위가 낮을때 등의 경우 노랑색 등이 표시되도록 할 수 있다. 물론 냉매탱크의 수위가 매우 낮을때는 빨강색 등이 표시되도록 할 수 있다. 콘트롤러는 알람봉을 동작하는 동시에 장치의 작동을 멈추도록 할 수 있다.
그리고, 본체 케이스(100)의 후면(140) 상부에는 에어 배기팬(141)과 메인 전원의 누전차단기(142)가 설치되고, 중반부에는 후면 손잡이(142)가 형성된다. 그리고, 후면(140)의 하부에는 외부로부터 PCW를 공급하고 배출하는 PCW 유입포트(144) 및 PCW 유출포트(145)와, 냉매탱크(330)의 드레인구와 연결되는 냉매 드레인포트(148)와, 냉매탱크(330)의 냉매 주입구(330)가 노출되도록 하는 관통구(146)와, 냉매탱크(330)의 냉매 수위 표시관(334)과 대응되는 위치에 형성되어 외부에서 냉매 수위 표시관(334)을 볼 수 있도록 하는 장홈(147)이 형성된다. PCW 유입포트(144) 및 PCW 유출포트(145)에는 밸브가 각각 설치된다.
도 5 내지 도 8은 도 3 및 도 4의 본체 케이스(100)에서의 정면도, 좌측면도, 우측면도 및 배면도를 나타낸 것이다. 이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 장치의 각 구성요소를 상세하게 설명하도록 한다.
참고로 본체 케이스(100)의 제1구획판(150)의 위쪽 영역 즉, 상부 영역에는 제어유닛의 구성요소인 콘트롤러 등이 설치된 인쇄회로기판, 신호전달을 위한 각종 전선 등이 설치되는데, 도 3 및 도 4에서는 이들 구성요소가 삭제되었다.
본체 케이스(100) 내부의 제1구획판(150)과 제2구획판(160)의 사이 영역 즉, 중반부 영역에는 본체 케이스(100) 내부로 유입되는 배기가스에서 불순물을 제거하여 배출시키는 파우더 트랩(200)이 설치된다. 파우더 트랩(200)은 원통형상을 가지며 일측 상부에 배기가스 유입구(210)가 형성되고, 타측 하부에 배기가스 유출구(220)가 형성된다. 배기가스 유입구(210)는 본체 케이스(100)의 좌측면에 형성된 배기가스 유입포트(125)와 연결된 가스 유입관(510)과 연결되고, 배기가스 유출구(220)는 본체 케이스(100)의 우측면에 형성된 배기가스 유출포트(135)와 연결된가스 유출관(520)과 연결된다. 가스 유입관(510) 경로상에는 파우더 트랩(200)으로 유입되는 배기가스의 온도를 감지하는 유입가스 온도센서(212)가 설치되고, 가스 유출관(520) 경로상에는 파우더 트랩(200)을 빠져나와 외부로 유출되는 배기가스의 온도를 감지하는 유출가스 온도센서(222)가 설치된다. 그리고, 가스 유입관(510) 및 가스 유출관(520)은 유연한 재질의 주름관으로 형성된다. 파우더 트랩(200)의 상면에는 냉매 유입구(240)와 냉매 유출구(250)가 나란히 형성되어, 냉매 유입구(240)를 통해 냉매가 유입되어 파우더 트랩을 순환한 후 냉매 유출구(250)를 통해 빠져나가게 된다.
파우더 트랩(200)의 내부는 배기가스와 냉매의 순환 경로가 각각 독립적으로 존재하게 되는데, 배기가스의 냉각 효율을 높이기 위해 배기가스 및 냉매의 순환 경로는 다양하게 존재할 수 있다. 본 발명에서 파우터 트랩(200)의 내부 구조는 어느 특정의 구조에 한정되지 않는다.
한편, 파우더 트랩(200)은 지지판(270)에 지지되도록 설치되고, 지지판(270)은 제2구획판과 접촉하여 슬라이딩 가능하게 이동하게 되는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
본체 케이스(100)의 하부에는 파우더 트랩을 냉각시키기 위한 칠러유닛(300)이 설치된다. 구체적으로 압축기(312), 응축기(314), 증발기(316), 팽창변(318)을 포함하여 파우더 트랩(200) 내부로 유입되는 냉매를 냉각시키는 냉각시스템이 전방에 설치되고, 냉매가 저장되는 냉매탱크(330)가 후방에 설치되며, 냉매를 이송시키는 펌프(350)가 좌측에 설치된다. 이렇게 칠러유닛(300)의 각 구성요소들이 본체 케이스(100)의 하부 영역에 밀집되고 효율적으로 배치되므로, 장치 전체의 규모가 콤팩트해져 장치의 소형화를 이룰 수 있는 이점이 있다.
압축기(312), 응축기(314), 증발기(316), 팽창변(318)을 포함하는 냉각시스템의 구성 및 작동 원리는 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 사항이므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 한편, 응축기(314)에는 본체 케이스(100)의 후면에 형성된 PCW 유입포트(144) 및 PCW 유출포트(145)와 각각 연결되는 PCW 유입관(147) 및 PCW 유출관(148)이 연결된다. 이를 통해 응축기(314)로 PCW가 유입 순환하게 되어, 응축기를 통과하는 냉각냉매(파우더 트랩을 순환하는 냉매와 다름)를 응축시키게 된다.
냉매탱크(330)는 본체 케이스(100)의 하부 영역 후방에 배치되며, 그 안에 냉매가 저장된다. 냉매탱크(330) 상부에는 냉매탱크 내부로 냉매를 주입시키기 위한 냉매 주입구(312)가 관 형식으로 돌출 형성되며, 길이 방향으로 냉매를 육안으로 관찰할 수 있는 냉매 수위 표시관(334)이 형성된다. 이에 대응되는 본체 케이스(100)의 후면(140)에는 냉매 주입구(312)가 관통하는 관통구(146)가 형성되고, 또한 상기 냉매 수위 표시관(334)에 대응되는 장홈(147)이 형성되어 외부에서도 육안으로 냉매의 수위를 볼 수 있도록 되어 있다. 한편, 냉매탱크(330)에는 저장된 냉매의 수위를 감지하는 냉매 수위 센서(336)와, 내부의 냉매를 미세하게 온도조절 하기 위한 히터(338)와, 히터의 온도를 감지하는 히터과열 감지센서(339)가 설치된다.
펌프(350)는 냉매탱크(330)와 냉매 연결관(252)에 의해 연결되고, 파우더 트랩(200)과 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)에 의해 연결된다. 도면 부호가 표시되지 않았으나 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(540)의 경로상에는 밸브가 각각 설치될 수 있다. 따라서, 펌프(350)에 의해 냉매탱크(330)에 저장되어 있는 냉매는 냉매 유입관(540)을 통해 파우더 트랩(200) 내부로 유입되고, 파우더 트랩(200)을 순환하여 냉매 유출관(550)을 통해 빠져나와 다시 냉매탱크(330)로 들어가는 과정을 거치게 된다. 한편, 상기 냉매 유입관(540)의 경로상에는 유입되는 냉매의 온도를 감지하는 유입냉매 온도센서(242)가 설치된다. 마찬가지로, 상기 냉매 유출관(550)의 경로상에는 유출되는 냉매의 온도를 감지하는 유출냉매 온도센서(252)가 설치된다. 또한, 냉매 유입관(540)의 경로상에는 냉매의 압력을 감지하는 냉매 압력센서(250)가 설치되고, 냉매 유출관(550)의 경로상에는 순환하는 냉매의 유량을 감지하는 냉매 유량센서(260)가 설치된다. 냉매 유량센서(260)는 냉매 유입관(540)의 경로상에 설치되어도 무방하다. 이들 센서는 콘트롤러(410, 도10 참조)와 모두 전기적으로 연결되며, 따라서 콘트롤러(410)는 유출입되는 냉매의 온도, 압력, 유량 등의 정보를 이용하여 파우더 포집 효율을 가장 높이도록 하는 적정 온도와 압력 및 유량이 파우더 트랩(200)으로 들어갈 수 있도록 조절하게 된다.
도 9는 도 2의 후면 사시도에서 중반부의 후면을 제거한 상태에서 파우더 트랩을 후방으로 이동시킨 상태를 나타낸 것이다.
전술한 바와 같이, 파우더 트랩(200)은 지지판(270)에 지지되도록 설치되고, 지지판(270)의 저면에는 슬라이딩 레일(272)이 설치된다. 그리고, 제2구획판(160)에는 가이드레일(162)이 형성된다. 지지판(270)의 슬라이딩 레일(272)과 제2구획판(160)의 가이드레일(162)은 서로 교합되며, 따라서, 지지판(270)은 제2구획판(160) 위로 슬라이딩 가능하게 이동하게 되고, 지지판(270) 위에 설치된 파우더 트랩(200) 역시 슬라이딩 가능하게 이동하게 된다. 파우더 트랩(200) 내부로 유입된 배기가스 내의 불순물(파우더)은 배기가스의 순환과 파우더 트랩(200) 내부에서 순환하는 냉매에 의한 냉각작용에 의해 파우더 트랩(200) 내부에 포집되는데, 이 포집된 불순물들을 정기적으로 제거해야 한다. 따라서, 도시된 바와 같이 지지판(270)을 후방으로 이동시켜 파우더 트랩을 손쉽게 청소할 수 있게 된다.
한편, 유지보수 작업을 위해 파우더 트랩(200)의 배기가스 유입구(210) 및 배기가스 유출구(220)에 연결된 가스 유입관(510) 및 가스 유출관(520)과, 파우더 트랩(200)의 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)에 연결된 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)을 각각 분리 및 연결해야 하는데, 이러한 분리 및 연결 작업의 간편화를 위해 본 발명에서는 파우더 트랩(200)의 배기가스 유입구(210) 및 배기가스 유출구(220)와, 가스 유입관(510) 및 가스 유출관(520)의 연결을 클램프(215,225))로 연결하였고, 파우더 트랩(200)의 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)와 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)의 연결을 원터치 피팅(545,555)으로 적용하였다. 따라서, 본 발명에 의하면 파우터 트랩의 유지보수를 매우 간편하고 빠르게 할 수 있어, 유지보수 작업의 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 동작을 설명하기 위한 장치 계통도이다. 이하 도 10을 참조하여 상기 구성을 갖는 칠러 일체형 파우더 포집 장치의 동작을 설명하기로 한다.
냉매탱크(330)에 저장되어 있는 냉매는 펌프(350)에 의해서 순환하게 되는데, 냉매탱크(330) 유입단에 설치된 냉각 시스템의 증발기(316)를 거치면서 냉각되어 냉매탱크(330)로 유입된다. 즉, 냉매는 냉각 시스템의 증발기(316)를 통과하는 냉각냉매(냉각 시스템을 순환하는 냉매)와 열교환하면서 냉각되어 냉매탱크(330)로 유입되게 된다. 냉매탱크(330)의 냉매는 펌프(350)에 의해 냉매 유입관(540)을 거쳐 파우더 트랩(200) 내부로 유입되어 파우더 트랩(200) 내부를 순환하게 된다. 본 발명의 실시예에 의한 경우 파우터 트랩 내부로 유입되는 냉매의 온도는 대략 영하 10℃ 정도로 공급된다. 한편, 반도체 공정에서 배출되는 배기가스는 배기가스 유입구(210)를 통해 파우더 트랩(200) 내부로 유입되어 순환하게 되는데, 이때 150℃ 이상의 배기가스의 저온 냉매와의 열교환에 의해 급냉이 이루어지며 이로 인해 배기가스 내부의 불순물은 고체화되어 파우더 트랩(200) 내부로 포집되게 되고, 불순물이 제거된 배기가스는 배기가스 유출구(220)를 통해 외부로 빠져나가게 된다. 파우더 트랩(200) 내부를 순환한 냉매는 냉매 유입관(540)을 통해 빠져나오는데, 파우더 트랩을 순환하면서 온도가 올라간 냉매는 냉각 시스템의 증발기(316)를 거치면서 다시 냉각되어 냉매탱크(330)로 유입되게 된다. 콘트롤러(410)는 냉매 유입관(540)의 경로상에 설치된 유입냉매 온도센서(242)와 냉매 압력센서(250), 냉매 유출관(550)의 경로상에 설치된 유출냉매 온도센서(252)와 냉매 유량센서(260), 파우더 트랩(200)의 유출입단에 설치된 유입가스 온도센서(212)와 유출가스 온도센서(222)로부터 각각의 정보를 받아들이고 이를 이용하여, 파우더 트랩(200)에서 배기가스 내의 불순물을 가장 효과적으로 포집하기 위해 냉매가 설정된 온도, 압력, 유량을 가지고 파우더 트랩(200) 내부로 유입되도록 하기 위해 냉각 시스템, 냉각탱크에 설치된 히터, 펌프 등을 제어하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 칠러 일체형 파우더 포집 장치에 의하면 파우더 트랩에 온도, 압력 등이 제어된 저온의 냉매를 공급함으로써, 기존의 상온의 PCW 만을 파우더 트랩을 공급하는 방식에 비해, 월등한 파우더 포집 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 각종 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서 등을 필요한 위치에 배치하고 이러한 센서들로부터 정보를 받아, 파우더 트랩에 적절한 수준의 냉매를 공급할 수 있어 결국 포집 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 파우더 트랩에 냉매를 공급하는 칠러 유닛을 파우더 트랩과 하나의 본체 케이스 내에 일체로 설치하고, 본체 케이스를 3개의 영역으로 분할하여 상부 영역에는 제어유닛을, 중반부 영역에는 파우더 트랩을, 하부 영역에는 칠러유닛을 배치함으로써, 장치의 소형화를 이룰 수 있는 이점이 있다. 따라서, 본 장치가 설치되는 반도체 라인에서의 공간활용이 극대화되며, 또한 파우더 트랩 내부로 공급, 회수되는 냉매의 제어가 용이할 뿐만 아니라 냉각효율 및 포집효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본체 케이스의 중간 영역의 일면만을 개패하고 파우더 트랩을 슬라이딩 이동가능하게 하며 연결관들의 착탈을 손쉽게 하여 파우더 트랩 내부에 적재된 불순물을 제거하게 되므로, 파우더 트랩의 유지보수를 용이하게 할 수 있으며 결국 생산성 향상의 이점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100. 본체 케이스 110. 전면
130. 우측면 140. 후면
125. 배기가스 유입포트 135. 배기가스 유출포트
144. PCW 유입포트 145. PCW 유출포트
150. 제1구획판 160. 제2구획판
200. 파우더 트랩 210. 배기가스 유입구
220. 배기가스 유출구 240. 냉매 유입구
250. 냉매 유출구 212. 유입가스 온도센서
222. 유출가스 온도센서 242. 유입냉매 온도센서
252. 유출냉매 온도센서 270. 지지판
300. 칠러유닛 312. 압축기
314. 응축기 316. 증발기
318. 팽창변 330. 냉매탱크
350. 펌프 410. 콘트롤러

Claims (7)

  1. 높이 방향으로 제1구획판(150) 및 제2구획판(160)이 설치되어 내부가 상부 영역과 중반부 영역 및 하부 영역으로 구분되며, 상기 중반부 영역의 일측면 및 타측면에는 배기가스 유입포트(125)와 배기가스 유출포트(135)가 각각 형성되는 본체 케이스(100);
    상기 본체 케이스(100)의 중반부 영역에 설치되며, 측면에 상기 배기가스 유입포트(125)와 가스 유입관(510)에 의해 연결되는 배기가스 유입구(210) 및 상기 배기가스 유출포트(135)와 가스 유출관(520)에 의해 연결되는 배기가스 유출구(220)가 형성되며, 상면에 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)가 형성되는 파우더 트랩(200);
    상기 본체 케이스(100)의 하부 영역에 설치되며, 냉매가 저장되는 냉매탱크(330)와, 상기 냉매탱크(330)로 유입되는 냉매를 냉각시키는 냉각 시스템과, 상기 냉매탱크(330)의 냉매 유입구(240) 및 냉매 유출구(250)와 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)에 의해 연결되어 냉매를 상기 파우더 트랩(200)에 공급하고 회수하는 펌프(350)를 포함하는 칠러유닛(300); 및,
    상기 본체 케이스(100)의 상부 영역에 설치되어 상기 냉매를 설정된 온도로 공급하도록 제어하는 콘트롤러(410)를 포함하는 제어유닛을 포함하며,
    상기 파우더 트랩(200)은 상기 제2구획판(160)과 접촉하도록 설치되는 지지판(270)에 지지되게 설치되며, 상기 제2구획판(160)에는 가이드레일(162)이 형성되고, 상기 지지판(270)의 저면에는 상기 가이드레일(162)을 따라 이동하는 슬라이딩 레일(272)이 형성되는 것을 특징으로 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유입관(510) 및 가스 유출관(520)의 경로상에는 유입가스 온도센서(212) 및 유출가스 온도센서(222)가 각각 설치되고, 상기 냉매 유입관(540) 및 냉매 유출관(550)의 경로상에는 유입냉매 온도센서(242) 및 유출냉매 온도센서(252)가 각각 설치되며,
    상기 콘트롤러(410)는 상기 센서들로부터 수신되는 정보를 이용하여 파우더 트랩(200) 내부로 유입되는 냉매의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉매 유입관(540)의 경로상에는 냉매 압력센서(250)가 설치되고, 상기 냉매 유입관(540) 또는 냉매 유출관(550)의 경로상에는 냉매 유량센서(260)가 설치되며,
    상기 콘트롤러(410)는 상기 냉매 압력센서(250)와 냉매 유량센서(260)로부터 수신되는 정보를 이용하여 파우더 트랩(200) 내부로 유입되는 냉매의 온도와 압력 및 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각시스템은 압축기(312), 응축기(314), 증발기(316), 팽창변(318)을 포함하며 상기 중반부 영역의 전방에 배치되고, 상기 냉매탱크(330)는 상기 중반부 영역의 후방에 배치되며, 상기 펌프(350)는 상기 중반부 영역의 측방에 배치되는 것을 특징으로 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉매탱크(330)는 상기 본체 케이스(100)의 후면과 대면하는 측면의 상부에 냉매를 주입시키기 위한 냉매 주입구(312)가 관 형식으로 돌출 형성되며, 그 측부에 높이 방향으로 냉매 수위 표시관(334)이 형성되고,
    상기 본체 케이스(100)의 후면에는 냉매 주입구(312)과 관통하는 관통구(146)가 형성되고, 상기 냉매 수위 표시관(334)에 대응되는 장홈(147)이 형성되어 외부에서도 육안으로 냉매의 수위를 볼 수 있도록 되어 있으며, 또한, 본체 케이스(100)의 후면에는 상기 냉각 시스템의 응축기(314)와 PCW 유입관(147) 및 PCW 유출관(148)에 의해 연결된 PCW 유입포트(144) 및 PCW 유출포트(145)가 형성되는 것을 특징으로 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    본체 케이스(100)의 일측면 상단부에는 상기 콘트롤러(410)의 제어에 의해 작동하며, 위험 단계에 따라 적어도 서로 다른 3개의 색깔을 표시하도록 하는 알람봉(170)이 설치되는 것을 특징으로 하는 칠러 일체형 파우더 포집 장치.
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