KR102039550B1 - 우회유로를 갖는 질소가스 파워 이젝션장치 - Google Patents

우회유로를 갖는 질소가스 파워 이젝션장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우회유로를 갖는 질소가스 파워 이젝션장치에 관한 것으로, 벤츄리 효과와 고압의 분사효과를 복합적으로 적용하여 반응부산물 가스에 대한 질소가스의 분사와 혼합이 원활하게 이루어지도록 하면서도 반응부산물 가스가 과다 유입되는 경우에도 정체나 역류 없이 원활한 흐름을 유지할 수 있도록 한 것이다.

Description

우회유로를 갖는 질소가스 파워 이젝션장치{NITROGEN GAS POWER EJECTING DEVICE WITH BYPASS PASSAGE}
본 발명은 반도체 및 LCD 제조장비에 관한 것으로, 특히 벤츄리 효과와 고압의 분사효과를 복합적으로 적용하여 반응부산물 가스에 대한 질소가스의 분사와 혼합이 원활하게 이루어지도록 하면서도 반응부산물 가스가 과다 유입되는 경우에도 정체나 역류 없이 원활한 흐름을 유지할 수 있도록 한 질소가스 파워 이젝션장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어지며, 전 공정이라 함은 각종 프로세스 챔버(Chamber)내에서 웨이퍼(Wafer)상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 이른바, 반도체 칩(Chip)을 제조하는 공정을 말하고, 후 공정이라 함은 상기 전 공정에서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.
이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 프로세스 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유하는 반응부산물 가스가 다량으로 발생한다.
따라서 반도체 제조장비에는 프로세스 챔버를 진공상태로 만들어 주는 진공펌프의 후단에 상기 프로세스 챔버에서 배출되는 반응부산물 가스를 정화시킨 후 대기로 방출하는 스크루버(Scrubber)를 설치한다.
하지만, 프로세스 챔버로부터 발생된 유독성 반응부산물 가스가 프로세스 챔버의 유출측 진공배관, 진공펌프의 유출측 배기배관, 스크루버의 유출측 배기배관, 메인덕트 등을 순차적으로 따라 흐르는 과정에서 쉽게 고형화되어 누적되어 막힘현상이 발생하곤 하였다.
따라서 이처럼 반응부산물 가스가 고형화되어 막힘현상이 발생하던 문제를 해소하기 위한 방편으로 배관의 일정 구간 전체를 히터로 감싸서 배관 내에 온도를 따뜻하게 유지하는 재킷 히터(Jacket Heater)방식이 보편적으로 사용되었다. 그러나 이같은 재킷 히터방식은 배관의 많은 부분을 히터로 감싸야하기 때문에 설치비용이 높음에도 불구하고 사용전력에 비해 효율이 높지 않은 문제가 있었다.
한편, 이같은 재킷 히터방식을 개선하기 위해 반응부산물 가스가 흐르는 배관 내부에 고온의 질소가스를 분사하는 방식의 질소 공급장치가 개발되었으며, 본 출원인은 여기서 한 단계 더 나아가 벤츄리 효과와 고압의 분사효과를 복합적으로 적용한 시너지작용에 의해 썩션현상(Suction Phenomenon)을 극대화함으로써 막힘현상 없이 반응부산물 가스에 대한 질소가스의 분사와 혼합이 원활하게 이루어지도록 한 '질소가스 파워 이젝터장치'를 개발하였다.(한국등록특허 제1206536호(2012.11.23))
하지만, 이같은 종래기술에 의한 질소가스 이젝터장치의 경우 반응부산물 가스에 대한 질소가스의 분사와 혼합이 매우 원활하게 이루어진다는 장점에도 불구하고 반응부산물 가스가 과다 유입되는 경우에는 중간에 벤츄리 효과를 위해 형성시킨 협소부가 병목구간으로 작용하여 반응부산물 가스가 정체되고 역류하면서 원활한 흐름에 방해를 받는 문제가 발생하였다.
또한, 연결배관의 내부에 내경을 점차 줄여주었다가 원상태로 점차 넓혀주어 중간에 협소부를 갖도록 한 벤츄리 구간을 형성하는데도 제조상의 어려움이 있었다.
한국등록특허 제1206536호(2012.11.23.)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 벤츄리 효과와 고압의 분사효과를 복합적으로 적용하여 반응부산물 가스에 대한 질소가스의 분사와 혼합이 원활하게 이루어지도록 하면서도 반응부산물 가스가 과다 유입되는 경우에도 정체나 역류 없이 원활한 흐름을 유지할 수 있도록 한 질소가스 파워 이젝션장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 질소가스 파워 이젝션장치는, 반도체 제조 시 발생되는 반응부산물 가스로 인한 배관의 막힘현상을 방지하기 위하여 반응부산물 가스가 이송되는 이송배관에 연결되어 고온으로 가열된 질소가스를 분사하는 질소가스 파워 이젝션장치로서, 반응부산물 가스가 유입되는 후단부 입구와, 유입된 반응부산물 가스가 유출되는 선단부 출구를 가지며 상기 이송배관에 연결되는 연결배관; 상기 연결배관 내부 중심부를 따라 상기 연결배관의 내주면과 이격되게 설치되며, 반응부산물 가스의 흐름방향을 따라 내경이 점차 줄어드는 축소부, 상기 축소부에 의해 내경이 줄어든 상태를 유지하는 병목부, 내경이 점차 늘어나는 확대부로 이루어져서, 내측으로는 반응부산물 가스의 메인유로를 형성하며, 외측으로는 연결배관과의 사이 공간으로 반응부산물 가스의 우회유로를 형성하는 벤츄리관; 상기 연결배관의 내부 중심축선상에 설치되어 상기 반응부산물 가스에 비해 고온, 고압의 질소가스를 상기 벤츄리관의 축소부를 향해 분사하는 분사노즐; 상기 우회유로에 설치되되 상기 벤츄리관의 축소부 및 확대부를 회피하여 상기 우회유로 중 가장 넓은 단면적을 갖는 병목부 외측에 설치되어 평상시 닫힌 상태로 반응부산물 가스의 흐름을 차단하고 있다가 반응부산물 가스의 흐름으로 인해 일정 이상의 압력을 받으면 열리면서 상기 우회유로를 통해 흐르는 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 개폐도어를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결배관의 내주면에는 유로를 점진적으로 좁히면서 전방을 향해 경사진 형태로 돌출되어 선단부가 상기 벤츄리관의 축소부 입구에 인입되되 상기 축소부의 내주면과 이격을 두고 인입되는 경사 인입관이 구비되어, 상기 경사 인입관의 선단부와 상기 축소부 내주면 사이의 이격공간이 상기 우회유로의 입구가 되며, 상기 연결배관의 내부를 흐르는 반응부산물 가스가 상기 벤츄리관에 유입될 때 상기 벤츄리관의 선단면으로 인한 저항을 최소화할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 연결배관은 후단부로부터 선단부에 이르기까지 제1배관, 제2배관 및 제3배관의 결합으로 이루어지고, 상기 제2배관의 내부에서 제3배관의 내부에 이르기까지 상기 벤츄리관이 설치되며, 상기 경사 인입관은 상기 제1배관의 선단부 내주면으로부터 형성되고 전방 외측으로 돌출되어 상기 제1배관과 제2배관의 결합시 상기 제2배관의 후단부 내부에 위치한 상기 벤츄리관의 축소부 입구로 인입되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 연결배관은 후단부로부터 선단부에 이르기까지 제1배관, 제2배관 및 제3배관의 결합으로 이루어지고, 상기 제2배관의 내부에서 제3배관의 내부에 이르기까지 상기 벤츄리관이 설치되며, 상기 제2배관과 제3배관 사이에서 상기 제2배관의 선단부 플랜지의 전면에 결합되며, 제1중심홀에 의해 상기 벤츄리관의 병목부를 중심으로 끼워져서 상기 우회유로를 가로질러 차단하되 좌편과 우편에는 각각 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 제1개구부를 갖는 제1디스크를 구비하며, 상기 개폐도어는 상기 제1디스크의 전면에서 좌우 한 쌍으로 여닫이 가능하게 설치되어 상기 제1개구부를 개폐할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1디스크의 전면에는 상기 제1중심홀을 중심으로 서로 동심원을 이루면서 이격을 두고 전방 돌출된 내부 돌출관과 외부 돌출관이 형성되고, 상기 내부 돌출관의 외주면과 외부 돌출관의 내주면 사이에 형성된 공간에는, 상기 내부 돌출관을 중심으로 상측과 하측에 수직하게 힌지축이 설치되고, 상기 개폐도어가 상기 힌지축을 중심으로 좌편과 우편에서 반월판형으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 개폐도어는 상기 힌지축에 설치된 토션스프링의 탄성력에 의해 닫히는 방향으로 회전하려는 경향을 갖다가 반응부산물 가스에 의해 일정 이상의 압력을 받으면 전방으로 밀리면서 상기 토션스프링의 탄성력에 반하여 열리는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2배관과 제3배관 사이에서 위치하고 중앙부에 형성된 제2중심홀에 의해 상기 벤츄리관을 중심으로 끼워져서 상기 우회유로를 가로질러 차단하되 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 복수의 제2개구부를 갖는 제2디스크를 구비하며, 상기 제2디스크의 후면 둘레부를 따라 후방으로 돌출되어 상기 제1디스크의 전면과 대면하는 스페이스 돌부가 형성되어, 상기 스페이스 돌부에 의해 둘러싸인 내측으로 상기 개폐도어가 여닫이 동작을 할 수 있는 공간이 형성되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1디스크, 제2디스크, 힌지축 및 한 쌍의 개폐도어는 하나의 모듈을 이루어 상기 제2배관과 제3배관 사이에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 벤츄리관은 병목부와 확대부가 분리된 상태로 마련되며 제2배관과 제3배관이 상기 제1디스크와 제2디스크에 의해 결합될 때 함께 결합되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 질소가스 파워 이젝션장치는, 연결배관과 벤츄리관의 사이에 우회유로를 형성하되 우회유로를 개폐하는 개폐도어를 벤츄리관의 선단부에 설치하지 않고 가장 넓은 단면적을 확보할 수 있는 벤츄리관의 병목부 외측으로 설치하도록 한 구성에 의해 개폐도어 설치로 인해 우회유로 입구가 축소되는 문제와 반응부산물 가스의 흐름이 간섭받는 문제를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 연결배관 내주면으로부터 벤츄리관의 축소부 입구에 인입되도록 한 경사 인입관을 새롭게 도입함으로써 반응부산물 가스의 흐름이 벤츄리관의 선단면으로 인해 간섭받는 문제를 최소화하고 원활한 흐름을 유지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 분해사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 후면측 분해사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 단면사시도
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 동작을 설명하기 위한 일련의 참조도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 질소가스 파워 이젝션장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
<실시예>
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 후면측 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 단면사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치는, 연결배관(110), 분사노즐(120), 벤츄리관(130), 개폐도어(144a,144b)가 포함된 제1디스크 어셈블리(140), 제2디스크 어셈블리(150), 질소가스 주입관(160)을 포함하여 이루어진다.
이같은 본 발명의 구성에서 주목할 점은 연결배관(110)과 벤츄리관(130)의 사이에 우회유로(AA)를 형성하되 우회유로(AA)를 개폐하는 개폐도어(144a,144b)를 벤츄리관(130)의 선단부에 설치하지 않고 가장 넓은 단면적을 확보할 수 있는 벤츄리관(130)의 병목부(131) 외측으로 설치하도록 한 구성과, 연결배관(110) 내부유로(111a) 내주면으로부터 벤츄리관(130)의 축소부(132) 입구에 인입되도록 한 경사 인입관(111b)을 새롭게 마련한 구성에 있다. 이로써, 벤츄리관(130)의 선단부에 개폐도어를 설치할 때 우회유로 중 가장 좁은 단면적을 갖는 입구가 더 축소되는 치명적인 문제로 인해 충분한 양의 반응부산물 가스를 우회유로 쪽으로 우회시키지 못하는 단점을 완전히 해소할 수 있으며, 반응부산물 가스의 흐름이 벤츄리관(130)의 선단면으로 인해 간섭받는 문제까지도 최소화하여 원활한 흐름을 지속적으로 유지할 수 있는 것이다.
이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치에 대해 상세히 설명한다.
상기 연결배관(110)은 반응부산물 가스가 유입되는 후단부 입구와, 유입된 반응부산물 가스가 유출되는 선단부 출구를 가지며 그 각각에 플랜지(111c,113c)들을 구비하여 이송배관 중간에 연결되도록 한다. 상기 연결배관(110)은 후단부로부터 선단부에 이르기까지 제1배관(111), 제2배관(112) 및 제3배관(113)의 결합으로 이루어진다.
상기 제1배관(111)의 내부유로(111a)에는 분사노즐(120)이 설치되고 외부에는 상기 분사노즐(120)과 벽체를 통해 연통되는 질소가스 주입관(160)이 설치된다. 상기 제1배관(111)의 선단부 내주면에는 유로를 점진적으로 좁히면서 전방을 향해 경사진 형태로 돌출된 경사 인입관(111b)이 구비된다. 상기 경사 인입관(111b)은 제1배관(111)의 선단부 내주면에서 형성되기 시작하여 그 선단부가 벤츄리관(130)의 축소부(132) 입구에 인입되되 상기 축소부(132)의 내주면과 이격을 두고 인입된다. 이로써 상기 경사 인입관(111b)의 선단부와 상기 벤츄리관(130)의 축소부(132) 내주면 사이의 이격공간이 우회유로(AA)의 입구(AB)가 된다. 이같은 형태의 우회유로 입구(AB에는 개폐도어나 그 부속물과 같이 반응부산물 가스의 흐름을 헤치는 것들이 설치되지 않기 때문에 주어진 조건에서 최대한 넓은 단면적을 확보할 수 있게 된다. 또한, 경사 인입관(111b)의 선단부가 벤츄리관(130)의 축소부(132) 내부에 이미 인입된 상태에 있으므로 연결배관(110)의 내부를 흐르는 반응부산물 가스가 벤츄리관(130)으로 유입되는 초기에 벤츄리관(130)의 선단면과 충돌하면서 받는 저항을 받지 않아 역류나 와류가 발생하는 문제가 없으며, 반응부산물 가스가 벤츄리관(130)을 통해 충분히 흐르지 못하는 경우에만 상기 우회유로(AA)의 입구를 통해 유입되도록 제어되는 것이다.
상기 제2배관(112)과 제3배관(113)의 내부에는 벤츄리관(130)이 설치된다. 여기서 상기 제2배관(112)과 제3배관(113)이 별도의 개체로 분할되어 결합되도록 한 구성에 따라 상기 벤츄리관(130)의 경우에도 병목부(131)로부터 확대부(133)가 별개의 개체로 분할되어 결합되도록 구성된다. 상기 제2배관(112)과 제3배관(113) 사이에는 제1디스크 어셈블리(140)와 제2디스크 어셈블리(150)가 하나의 모듈을 이루면서 설치된다. 이때 제2배관(112)의 선단부 플랜지(112c)에 제1디스크 어셈블리(140)의 제1디스크(141)가 대면하여 결합되어 고정되고 제1디스크(141)에 제2디스크(151)이 대면하여 결합되어 고정되며 이들 사이에는 각각 오링(149)이 개입된다. 도 4에서 확인할 수 있는 것처럼 벤츄리관(130)의 확대부(133)가 위치하는 제3배관(113)은 벤츄리관(130)의 축소부(132) 및 병목부(131)가 위치하는 제2배관(112)에 비해 더 넓은 내경을 갖는 것으로 구비되어 벤츄리관(130)의 확대부(133)를 축소부(132)에 비해 넓은 것으로 설치할 수 있도록 한다.
이처럼 상기 연결배관(110)이 제1배관(111), 제2배관(112), 제3배관(113)으로 분할된 구성에 따라 벤츄리관(130)과 제1디스크 어셈블리(140) 및 제2디스크 어셈블리(150)의 설치는 물론 전체적인 조립이 용이해진다.
상기 분사노즐(120)은 연결배관(110) 중 제1배관(111)의 내부 중심축선상에 설치되어 상기 벤츄리관(130)의 협소부를 향하여 고온 고압의 질소가스를 분사하는 역할을 한다. 상기 분사노즐(120)은 연결배관(110)의 벽체로부터 연결배관(110)의 중심축선상에 이르는 제1부위(121)와 이후 상기 연결배관(110)의 중심축선을 따라 연장되어 벤츄리관(130) 인근까지 이르는 제2부위(122)로 이루어지며, 제2부위(122) 중 질소가스가 분사되는 끝단에는 관경이 협소하게 줄어들었다가 확대되는 구간(121a)이 마련되어 질소가스가 확산 형태로 분사되도록 한다. 이처럼 질소가스를 벤츄리관(130)의 협소부를 향해 그 인근에서 분사하는 분사노즐(120)이 구비되면 다른 구간에 비해 상대적으로 유로가 좁아지는 협소부가 병목구간으로 흐름이 정체되거나 역류하는 현상을 1차적으로 억제할 수 있게 된다. 상기 분사노즐(120)의 분사압력은 5 내지 10(kgf/cmㅂ) 정도면 적당하며, 이 정도 분사압력은 이송용 가스로 질소가스를 공급하는 외부장치에서 통상적으로 구현할 수 있는 수준이다.
상기 벤츄리관(130)은 상기 연결배관(110) 중 제2배관(112)과 제3배관(113)에 걸쳐 그 내부에 설치된다. 상기 벤츄리관(130)은 연결배관(110) 내부 중심부를 따라 상기 연결배관(110) 내주면과 이격되게 설치되며, 반응부산물 가스의 흐름방향을 따라 내경이 점차 줄어드는 축소부(132), 상기 축소부(132)에 의해 내경이 줄어든 상태를 유지하는 병목부(131), 내경이 점차 늘어나는 확대부(133)로 이루어진다. 이로써 상기 벤츄리관(130)은 내측으로는 도면부호 132a, 131a, 133a로 순차 도시된 유로들로 이루어진 반응부산물 가스의 메인유로를 형성하며, 외측으로는 연결배관(110)과의 이격된 사이 공간으로 반응부산물 가스의 우회유로(AA)를 형성하게 된다. 상기 벤츄리관(130)은 축소부(132)와 병목부(131)가 일체로 형성되고 확대부(133)는 분리된 상태로 마련되어 제2배관(112)과 제3배관(113)이 상기 제1디스크 어셈블리(140) 및 제2디스크 어셈블리(150)를 사이에 두고 결합될 때 함께 결합되도록 한다.
이처럼 벤츄리관(130)이 설치되면 알려진 것처럼 연결배관(110) 내부를 흐르는 반응부산물 가스의 유속이 병목부(131)를 지나면서 그 주변보다 압력이 낮아진다. 이에 따라 주변의 가스 혹은 공기를 빨아들이는 썩션현상이 발생하며, 이같은 썩션현상이 일어나면 상기 분사노즐(120)로부터 분사되는 질소가스를 빨아들이는 효과에 의해 질소가스 분사능력이 비약적으로 향상되고 반응부산물 가스와 질소가스의 혼합이 원활하게 이루어진다.
상기 제1디스크 어셈블리(140)는 제1디스크(141), 힌지축(144c), 한 쌍의 개폐도어(144a,144b)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1디스크(141)는 상기 제2배관(112)과 제3배관(113) 사이에서 상기 제2배관(112)의 선단부 플랜지(112c)의 전면에 결합되며, 제1중심홀(141a)에 의해 벤츄리관(130)의 병목부(131)를 중심으로 끼워져서 상기 우회유로(AA)를 가로질러 차단하되 좌편과 우편에는 각각 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 제1개구부(141b)를 갖는다. 상기 제1디스크(141)의 전면에는 상기 제1중심홀(141a)을 중심으로 서로 동심원을 이루면서 이격을 두고 전방 돌출된 내부 돌출관(143)과 외부 돌출관(142)이 형성된다.
상기 힌지축(144c)은 내부 돌출관(143)의 외주면과 외부 돌출관(142)의 내주면 사이에 형성된 공간에서, 내부 돌출관(143)을 중심으로 상측과 하측에 각각 수직하게 설치된다. 이같은 힌지축(144c)을 중심으로 회전 가능하도록 반월판형의 개폐도어(144a,144b) 한 쌍이 좌편과 우편에 각각 설치되는 것이다.
상기 개폐도어(144a,144b)는 상기 힌지축(144c)을 중심으로 좌편과 우편에서 회전 가능하게 설치되며, 제1디스크(141)의 제1개구부(141b)를 차단하도록 닫힌 상태에서는 내부 돌출관(143)의 외주면과 외부 돌출관(142)의 내주면 사이에 형성된 공간(142a)에 완전히 인입되어 안착된 상태가 된다. 상기 개폐도어(144a,144b)는 힌지축(144c)에 설치된 토션스프링(미도시됨)의 탄성력에 의해 닫히는 방향으로 회전하려는 경향을 갖다가 반응부산물 가스에 의해 일정 이상의 압력을 받으면 전방으로 밀리면서 토션스프링의 탄성력에 반하여 열리도록 구성된다. 이로써, 상기 개폐도어(144a,144b)는 우회유로(AA) 중 벤츄리관(130)의 축소부(132) 및 확대부(133)를 회피하여 가장 넓은 단면적을 갖는 병목부(131) 외측에 설치되어 평상시 닫힌 상태로 제1디스크(141)의 제1개구부(141b)를 차단하고 있다가 반응부산물 가스의 흐름으로 인해 일정 이상의 압력을 받으면 자연스럽게 열리면서 제1디스크(141)의 제1개구부(141b)를 개방하여 반응부산물 가스의 흐름을 허용하게 된다.
상기 제2디스크 어셈블리(150)는 상기 제2배관(112)과 제3배관(113) 사이에서 위치하고 중앙부에 형성된 제2중심홀(151a)에 의해 상기 벤츄리관(130)을 중심으로 끼워져서 상기 우회유로(AA)를 가로질러 차단하되 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 복수의 제2개구부(151b)를 갖는 제2디스크(151)로 이루어진다. 그리고 상기 제2디스크(151)의 후면 둘레부를 따라 후방으로 돌출되어 제1디스크(141)의 전면과 대면하는 스페이스 돌부(152)가 형성된다. 이로써 도 4에 도시된 것처럼 스페이스 돌부(152)에 의해 둘러싸인 내측으로 개폐도어(144a,144b)가 여닫이 동작을 할 수 있는 공간이 형성된다.
여기서 전술된 제1디스크(141)와 제2디스크(151)가 서로 결합된 구성을 통하여 제1디스크 어셈블리(140)와 제2디스크 어셈블리(150)가 하나의 모듈을 이루게 된다. 그러면 상기 제2배관(112)과 제3배관(113) 사이에 제1디스크(141), 힌지축(144c), 한 쌍의 개폐도어(144a,144b) 및 제2디스크(151)를 하나하나 연결배관(110)에 설치할 필요 없이 전체 모듈 하나만 간단히 설치할 수 있다.
전술된 본 발명의 실시예에 의한 질소가스 파워 이젝션장치의 동작 및 작용을 살펴보면 다음과 같다.
도 6에 도시된 것처럼 평상시에는 반응부산물 가스가 연결배관(110) 내부에 설치된 벤츄리관(130)의 내부를 따라 형성된 메인유로를 통해서만 흐른다. 이때 우회유로(AA)에 설치된 개폐도어(144a,144b)는 제1디스크(141)의 제1개구부(141b)를 차단한 상태로 있다. 하지만 과다한 반응부산물 가스가 연결배관(110)으로 유입되어 폭이 좁은 벤츄리관(130)만으로는 완전히 소화하지 못하는 상황이 되면 도 7에 도시된 것처럼 반응부산물 가스의 상당 부분이 벤츄리관(130)의 외주면과 연결배관(110)의 내주면 사이로 마련된 우회유로 입구(AB를 통해 분기되어 우회유로(AA)를 따라 흐르게 된다. 이 과정에서 우회유로(AA)를 따라 흐르는 반응부산물 가스가 일정이상의 압력으로 개폐도어(144a,144b)에 작용하는 경우 개폐도어(144a,144b)는 제1디스크(141)의 제1개구부(141b)를 차단하지 못하고 개방한 상태를 유지하게 된다.(그리고 압력이 증가할수록 개방 상태는 더욱 확대된다.) 그러면 반응부산물 가스의 일부는 평상시와 마찬가지로 벤츄리관(130)의 내측으로 형성된 메인유로를 따라 흐르지만 반응부산물 가스의 다른 일부는 벤츄리관(130)의 외측으로 형성된 우회유로(AA)를 통해 흐르는 양상을 갖는다. 특히 본 발명의 경우 우회유로(AA)의 입구가 형성되는 벤츄리관(130)의 선단부에 개폐도어(144a,144b)를 설치하지 않고 이로부터 후측으로 충분히 치우친 병목부(131)에 설치함으로써 상대적으로 좁을 수밖에 없는 우회유로 입구를 최대한 넓게 확보한 구성에 의해 훨씬 많은 양의 반응부산물 가스를 우회시킬 수 있도록 하였다는 점에 주목할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110 : 연결배관 111b : 경사 인입관
120 : 분사노즐 130 : 벤츄리관
140 : 제1디스크 어셈블리 141 : 제1디스크
144a, 144b : 개폐도어 150 : 제2디스크 어셈블리

Claims (8)

  1. 반도체 제조 시 발생되는 반응부산물 가스로 인한 배관의 막힘현상을 방지하기 위하여 반응부산물 가스가 이송되는 이송배관에 반응부산물 가스에 비해 고온의 질소가스를 주입하는 질소가스 파워 이젝션장치로서,
    반응부산물 가스가 유입되는 후단부 입구와, 유입된 반응부산물 가스가 유출되는 선단부 출구를 가지며 상기 이송배관에 연결되는 연결배관;
    상기 연결배관 내부 중심부를 따라 상기 연결배관의 내주면과 이격되게 설치되며, 반응부산물 가스의 흐름방향을 따라 내경이 점차 줄어드는 축소부, 상기 축소부에 의해 내경이 줄어든 상태를 유지하는 병목부, 내경이 점차 늘어나는 확대부로 이루어져서, 내측으로는 반응부산물 가스의 메인유로를 형성하며, 외측으로는 연결배관과의 사이 공간으로 반응부산물 가스의 우회유로를 형성하는 벤츄리관;
    상기 연결배관의 내부 중심축선상에 설치되어 상기 반응부산물 가스에 비해 고온, 고압의 질소가스를 상기 벤츄리관의 축소부를 향해 분사하는 분사노즐;
    상기 우회유로에 설치되되 상기 벤츄리관의 축소부 및 확대부를 회피하여 상기 우회유로 중 가장 넓은 단면적을 갖는 병목부 외측에 설치되어 평상시 닫힌 상태로 반응부산물 가스의 흐름을 차단하고 있다가 반응부산물 가스의 흐름으로 인해 일정 이상의 압력을 받으면 열리면서 상기 우회유로를 통해 흐르는 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 개폐도어를 포함하며,
    상기 연결배관의 내주면에는 유로를 점진적으로 좁히면서 전방을 향해 경사진 형태로 돌출되어 선단부가 상기 벤츄리관의 축소부 입구에 인입되되 상기 축소부의 내주면과 이격을 두고 인입되는 경사 인입관이 구비되어, 상기 경사 인입관의 선단부와 상기 축소부 내주면 사이의 이격공간이 상기 우회유로의 입구가 되며, 상기 연결배관의 내부를 흐르는 반응부산물 가스가 상기 벤츄리관에 유입될 때 상기 벤츄리관의 선단면으로 인한 저항을 최소화할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결배관은 후단부로부터 선단부에 이르기까지 제1배관, 제2배관 및 제3배관의 결합으로 이루어지고, 상기 제2배관의 내부에서 제3배관의 내부에 이르기까지 상기 벤츄리관이 설치되며,
    상기 경사 인입관은 상기 제1배관의 선단부 내주면으로부터 형성되고 전방 외측으로 돌출되어 상기 제1배관과 제2배관의 결합시 상기 제2배관의 후단부 내부에 위치한 상기 벤츄리관의 축소부 입구로 인입되도록 한 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
  4. 반도체 제조 시 발생되는 반응부산물 가스로 인한 배관의 막힘현상을 방지하기 위하여 반응부산물 가스가 이송되는 이송배관에 반응부산물 가스에 비해 고온의 질소가스를 주입하는 질소가스 파워 이젝션장치로서,
    반응부산물 가스가 유입되는 후단부 입구와, 유입된 반응부산물 가스가 유출되는 선단부 출구를 가지며 상기 이송배관에 연결되는 연결배관;
    상기 연결배관 내부 중심부를 따라 상기 연결배관의 내주면과 이격되게 설치되며, 반응부산물 가스의 흐름방향을 따라 내경이 점차 줄어드는 축소부, 상기 축소부에 의해 내경이 줄어든 상태를 유지하는 병목부, 내경이 점차 늘어나는 확대부로 이루어져서, 내측으로는 반응부산물 가스의 메인유로를 형성하며, 외측으로는 연결배관과의 사이 공간으로 반응부산물 가스의 우회유로를 형성하는 벤츄리관;
    상기 연결배관의 내부 중심축선상에 설치되어 상기 반응부산물 가스에 비해 고온, 고압의 질소가스를 상기 벤츄리관의 축소부를 향해 분사하는 분사노즐;
    상기 우회유로에 설치되되 상기 벤츄리관의 축소부 및 확대부를 회피하여 상기 우회유로 중 가장 넓은 단면적을 갖는 병목부 외측에 설치되어 평상시 닫힌 상태로 반응부산물 가스의 흐름을 차단하고 있다가 반응부산물 가스의 흐름으로 인해 일정 이상의 압력을 받으면 열리면서 상기 우회유로를 통해 흐르는 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 개폐도어를 포함하며,
    상기 연결배관은 후단부로부터 선단부에 이르기까지 제1배관, 제2배관 및 제3배관의 결합으로 이루어지고, 상기 제2배관의 내부에서 제3배관의 내부에 이르기까지 상기 벤츄리관이 설치되며,
    상기 제2배관과 제3배관 사이에서 상기 제2배관의 선단부 플랜지의 전면에 결합되며, 제1중심홀에 의해 상기 벤츄리관의 병목부를 중심으로 끼워져서 상기 우회유로를 가로질러 차단하되 좌편과 우편에는 각각 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 제1개구부를 갖는 제1디스크를 구비하며,
    상기 개폐도어는 상기 제1디스크의 전면에서 좌우 한 쌍으로 여닫이 가능하게 설치되어 상기 제1개구부를 개폐할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1디스크의 전면에는 상기 제1중심홀을 중심으로 서로 동심원을 이루면서 이격을 두고 전방 돌출된 내부 돌출관과 외부 돌출관이 형성되고,
    상기 내부 돌출관의 외주면과 외부 돌출관의 내주면 사이에 형성된 공간에는, 상기 내부 돌출관을 중심으로 상측과 하측에 수직하게 힌지축이 설치되고, 상기 개폐도어가 상기 힌지축을 중심으로 좌편과 우편에서 반월판형으로 회전 가능하게 설치되며,
    상기 개폐도어는 상기 힌지축에 설치된 토션스프링의 탄성력에 의해 닫히는 방향으로 회전하려는 경향을 갖다가 반응부산물 가스에 의해 일정 이상의 압력을 받으면 전방으로 밀리면서 상기 토션스프링의 탄성력에 반하여 열리는 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2배관과 제3배관 사이에서 위치하고 중앙부에 형성된 제2중심홀에 의해 상기 벤츄리관을 중심으로 끼워져서 상기 우회유로를 가로질러 차단하되 반응부산물 가스의 흐름을 허용하는 복수의 제2개구부를 갖는 제2디스크를 구비하며,
    상기 제2디스크의 후면 둘레부를 따라 후방으로 돌출되어 상기 제1디스크의 전면과 대면하는 스페이스 돌부가 형성되어, 상기 스페이스 돌부에 의해 둘러싸인 내측으로 상기 개폐도어가 여닫이 동작을 할 수 있는 공간이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1디스크, 제2디스크, 힌지축 및 한 쌍의 개폐도어는 하나의 모듈을 이루어 상기 제2배관과 제3배관 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 벤츄리관은 병목부와 확대부가 분리된 상태로 마련되며 제2배관과 제3배관이 상기 제1디스크와 제2디스크에 의해 결합될 때 함께 결합되도록 한 것을 특징으로 하는 질소가스 파워 이젝션장치.
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