KR102072824B1

KR102072824B1 - 플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템

Info

Publication number: KR102072824B1
Application number: KR1020190136209A
Authority: KR
Inventors: 조경상
Original assignee: 조경상
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-02-04
Also published as: KR20190126030A

Abstract

플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템에 관한 것으로, 인터록 구조를 갖는 외부 인터록관, 상기 인터록 관의 내부에 습식을 방지하도록 제1 및 제2 벨로즈를 포함하는 2중 구조로 마련되는 내부 벨로즈관, 상기 내부 벨로즈관의 외면에 설치되고 상기 외부 인터록관 내부를 이동하는 가스를 히팅하는 히터 및 상기 내부 벨로즈관 내부에 마련되고 라이너 기능을 하는 인터록관을 포함하는 구성을 마련하여, 플렉시블 파이프의 내면 또는 외면에 코팅층을 형성하여 보온 및 누기 성능을 개선하고, 파우더가 침전되는 것을 방지할 수 있다.

Description

플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템{FLEXIBLE PIPE AND EXHAUST HEATING SYSTEM WITH THE SAME}

본 발명은 플렉시블 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조 설비의 구성요소 사이에서 진공 라인 연결에 사용되는 플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정은 실리콘 웨이퍼 상에 산화 공정, 확산 공정, 사진 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 증착 공정, 금속배선 공정 등의 여러 공정을 반복적으로 수행하는 일련의 과정을 일컫는다. 이들 각 공정을 수행하는 반도체 제조 설비의 대부분은 공정 진행 중에 먼지 입자와 같은 이물질에 의하여 반도체 소자의 특성이 나빠지거나 수율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 고진공 상태를 유지하고 있다.

이와 같이 진공환경이 필요한 대부분의 반도체 제조설비에는 진공환경을 만들어주기 위한 진공장치가 설치되는데, 진공장치는 크게 진공펌프, 진공 라인, 배기 라인으로 구성된다.

진공 라인의 일 측은 진공환경이 필요한 반도체 제조설비에 연결되고, 타측은 진공펌프에 연결되며, 진공펌프의 일 측에는 배기 라인이 연결된다.

이에 따라, 진공펌프의 작동으로 반도체 설비의 내부를 진공으로 유지하고, 반도체 제조설비 내부에서 공정이 진행된 후의 부산물은 진공 라인을 통해 진공펌프로 흡입되어 배기 라인을 통해 배출된다.

여기서, 진공장치의 진공 라인은 진공환경이 필요한 반도체 제조설비와 진공펌프를 연결하는 것으로서, 반도체 제조설비의 배관이 복잡하거나, 반도체 제조설비와 진공장치의 설치 위치에 따라 진공장치의 진공 라인이 수평 혹은 수직으로만 연결될 수 없어 유연성이 요구되는 일부분에는 파이프 대신 신축성 및 유연성을 갖는 벨로즈를 사용한다

통상의 벨로즈는 양측단에 각각 플랜지가 결합되어 있어, 플랜지를 통해 배기라인, 진공펌프, 반도체 공정 챔버 등에 연결 설치할 수 있다

즉, 반도체 및 디스플레이의 식각(Etching), 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), Metal, 확산 공정에서는 챔버, 퍼 라인(Fore Line), 배기 라인 등에 다량의 고체, 융축성 부산물이 생성되는데, 이런 물질들이 진공배관 내부에 쌓이게 되면 장비의 성능 저하, 생산 수율의 감소, 증축 물질의 백 스트림(Back Stream)에 의한 입자원(Particle Source) 및 챔버 내부 오염 등을 유발시킬 수 있다.

상기 CVD에 이은 식각 공정은 평면 디스플레이 또는 반도체 제조에 있어서 반도체 또는 절연체의 특성을 나타내는 여러 층의 얇은 막을 매우 정교하게 형성하고, 식각을 통해 반도체인 스위치 패턴을 집적해서 만드는 가장 기본적인 공정이다.

위 반응을 유도하기 위해, 챔버(Chamber)에 공급되는 각종 공정가스는 소량만 사용되고, 대부분이 배기관을 통해 배출된다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0469608호(2013년 10월 23일 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1075170호(2011년 10월 19일 공고)

한편, 배기관을 통해 배출하는 과정에서 각종 공정가스는 서로 반응하여 파우더를 형성시킨다.

이러한 파우더가 배관에 침전되기 시작하면, 배기관 내에 배압(back pressure)이 상승함에 따라, 원활한 배기 활동을 방해하고(clogging), 진공펌프에 불필요한 부하를 작용시켜 PM(Preventive Maintenance) 주기를 단축시키며, 최악의 경우 공정 중 펌프가 멈추거나 이상 작동으로 인해 기판 재료로 사용하는 실리콘 웨이퍼나 유리를 오염시켜 막대한 손실을 가져오는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 배기관 내부에 고온의 질소 가스(hot N₂)를 투입하는 방법, 내부 히터(inner heater)를 적용하는 방법, 플렉시블 히터(flexible heater)를 적용하는 방법 등 다양한 방안이 시도되고 있으나, 이러한 방법들을 적용하더라도 파우더의 침전을 지연시키는 효과만 가능할 뿐, 파우더의 침전을 완벽하게 방지하기에는 한계가 있었다.

예를 들어, 도 1은 종래기술에 따른 진공장치의 구성도이다.

반도체 제조 공정은 프로세스 챔버(1)에서 반응가스나 공정가스를 사용하는 형태로 진행되고, 소정의 공정이 완료된 후 잔류하는 가스나 반응 부산물, 예를 들면 파우더 등은 배기라인(2)을 통해서 배출된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 진공 펌프(3)와 스크러버(4) 사이에 상온의 비활성 기체인 질소를 약 200℃ 내지 400℃의 고온으로 가열하여 배기라인(2)에 공급하는 질소 공급 장치(5)가 장착된다.

이와 같이 고온의 질소 가스를 공급하는 방법은 반응가스 내 수분이 증발됨에 따라 파우더의 형성을 방지하고, 배관 내부에서 유체의 흐름을 원활하게 하여 파우더의 침전 현상을 방지한다.

그러나 상기한 고온의 질소 가스 공급 방법은 질소 가스를 가열하는 히터 등의 장치가 진공 펌프 후단에 장착됨에 따라, 배관 전체에 균일한 온도를 유지하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 고온의 질소 가스를 짧은 구간 안에서 가열하기 위해, 에너지 소비량이 급격하게 증가하는 문제점이 있었다.

상기 내부 히터 적용 방법은 고온의 질소 가스 공급장치가 장착되는 위치에 히터를 장착해서 진공 펌프에서 유출되는 가스의 열에너지를 상승시켜 파우더의 생성 및 침전을 방지한다.

그러나 상기한 내부 히터 적용 방법은 내부 히터의 적용 구간이 짧아 배관 내 온도를 균일하게 유지하는 것이 불가능하고, 히터가 배기가스에 직접 노출됨에 따라 히터를 감싸는 금속재가 부식되면서 화재 발생 위험이 증가하는 문제점이 있었다.

상기 플렉시블 히터 적용 방법은 진공 펌프부터 스크러버 구간 전체를 MI(Mineral Insulated) 히터가 삽입된 3중 구조인 플렉시블 히터로 연결한다.

이러한 상기 플렉시블 히터 적용 방법은 배관 내부에 파우더가 침전되면, 배압이 상승하면서 펌프단의 토출 온도가 순식간에 500℃ 이상으로 상승하는 경우, 히터가 아예 작동하지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 배관 내부에 파우더가 침전되는 것을 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인터록 구조가 적용된 배기 라인의 누설을 최소화하고, 보온 및 누기 성능을 향상시킬 수 있는 플렉시블 파이프를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 배기 가스를 히팅해서 배관 내부에 파우더의 침전을 방지할 수 있는 플렉시블 파이프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 플렉시블 파이프를 이용해서 배기라인의 누기를 방지하고 배관 내부의 파우더 침전을 방지하는 플렉시블 파이프가 적용되는 배기 히팅 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플렉시블 파이프는 인터록 구조를 갖는 외부 인터록관, 상기 인터록 관의 내부에 습식을 방지하도록 제1 및 제2 벨로즈를 포함하는 2중 구조로 마련되는 내부 벨로즈관, 상기 내부 벨로즈관의 외면에 설치되고 상기 외부 인터록관 내부를 이동하는 가스를 히팅하는 히터 및 상기 내부 벨로즈관 내부에 마련되고 라이너 기능을 하는 인터록관을 포함하여 4중 구조로 마련되며, 상기 외부 인터록관의 외부에는 누기를 차단하고 파우더의 침전을 방지하는 코팅층이 형성되며, 상기 제1 및 제2 벨로즈 사이에는 가열 공정시 기화 및 팽창해서 내부 공간에 일정한 압력이 작용하도록 압력 공간을 형성하는 액체가 투입되어 상기 압력 공간의 압력 및 온도 변화에 기초해서 상기 내부 벨로즈관의 누기 발생 여부의 감지가 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플렉시블 파이프가 적용되는 배기 히팅 시스템은 내부를 이동하는 가스를 미리 설정된 온도로 히팅하는 플렉시블 파이프를 포함하고, 상기 플렉시블 파이프의 외면에는 상기 플렉시블 파이프 내부를 이동하는 가스의 누기를 차단하며, 파우더의 침전을 방지하는 코팅층이 형성되고, 상기 플렉시블 파이프에 적용되는 내부 벨로즈관은 습식을 방지하도록 제1 및 제2 벨로즈를 포함하는 2중 구조로 마련되며, 상기 제1 및 제2 벨로즈 사이에는 가열 공정시 기화 및 팽창해서 내부 공간에 일정한 압력이 작용하도록 압력 공간을 형성하는 액체가 투입되어 상기 압력 공간의 압력 및 온도 변화에 기초해서 상기 내부 벨로즈관의 누기 발생 여부의 감지가 가능한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템에 의하면, 플렉시블 파이프의 내면 또는 외면에 코팅층을 형성하여 보온 및 누기 성능을 개선하고, 파우더가 침전되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

즉, 본 발명에 의하면, 세라믹 재질의 코팅제를 이용해서 인터록관의 내면에 코팅층을 형성함으로써, 플렉시블 파이프 내면의 표면마찰계수를 줄여 가스의 원활한 이동이 가능하게 하고, 약 40℃ 내지 80℃의 보온 효과를 통해 파우더 침전을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 세라믹 재질의 코팅층을 형성함에 따라, 열 차단을 통해 플렉시블 파이프 외면의 온도를 낮추고, 플렉시블 파이프에 내열성, 부식 저항성, 마모 저항성, 전기 절연 등의 특성을 부여할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 외부 인터록관의 외부에 코팅층을 형성해서 누기를 방지하고, 보온 성능을 개선해서 외부 온도를 약 60℃ 미만으로 유지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래기술에 따른 진공장치의 구성도,
도 2는 종래기술에 따른 진공장치에 적용되는 배기라인의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉시블 파이프가 적용되는 배기 히팅 시스템의 구성도,
도 4는 플렉시블 파이프의 구성도,
도 5는 플렉시블 파이프의 부분 확대 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플렉시블 파이프의 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 플렉시블 파이프의 단면도,
도 8은 도 7에 도시된 A 부분의 확대도,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플렉시블 파이프의 부분확대 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 실시 예에서는 반도체 제조설비의 진공장치에 적용되는 플렉시블 파이프 및 그가 적용되는 배기 히팅 시스템을 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체나 LCD 등 다양한 제품 생산 공정에서 발생하는 반응 가스를 배출하는 배기라인에 적용되도록 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.

먼저, 도 2를 참조하여 반도체 제조 설비에 적용되는 종래기술에 따른 진공장치의 구성을 설명한다.

도 2는 종래기술에 따른 진공장치의 구성도이다.

반도체 제조 설비에 적용되는 종래기술에 따른 진공장치(1)는 제조사별 특징에 따라 진공펌프(3)의 출력단과 스크러버(4) 사이를 연결하는 배기라인(2)의 길이 및 형상이 상이하다.

예를 들어, 배기라인(2)은 길이가 약 2m 정도이고, 일직선 상으로 구성될 수 있다.

반면, 배기라인(2)은 LCD나 반도체 제조공정에서 여러 펌프 조합으로 인해 길이가 약 4 내지 8m 이상으로 길어지고, 도 2에 도시된 바와 같이 중앙부에 '∩' 형상으로 절곡되는 절곡부(6)가 마련되어 심한 굴곡을 갖도록 구성될 수도 있다.

즉, 종래기술에 따른 진공장치(1)는 벨로즈로 마련되고 중앙부에 절곡부(6)가 형성된 배기라인(2)에서 진공 펌프(4) 토출단 측에 고온의 질소를 공급하는 질소 공급장치(5) 및 배기압 감소모듈(Exhaust pressure Reduction Module)를 설치하고, 절곡부(6)에 히팅 재킷(7)을 설치해서 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래기술에 따른 진공장치(1)는 배기관 상에 히팅 재킷(7)과 질소 공급장치(5)를 적용하는 조합형으로 마련됨에 따라, 누기 포인트(Leak Point)가 증가하여 제품 시공시 및 관리작업시 관리 포인트 수가 늘어난다.

그리고 종래기술에 따른 진공장치(1)는 가스 누기로 인한 환경 오염을 발생시킬 우려가 있고, 연결부위 및 접촉면에서 열손실이 발생하며, 벨로즈와 플랜지에 부산물(By Product)이 축적될 수도 있다.

또한, 종래기술에 따른 진공장치(1)는 히팅 재킷(7)의 특성상 균일한 열 분포가 어렵고, 순차시공으로 인해 시공작업에 소요되는 시간이 길며, 재킷과 열선 손상시 누전이나 단선이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 배기라인의 길이가 길거나 굴곡이 심한 경우에도 상기한 문제점들을 해소할 수 있도록, 배관 내부의 파우더 침전을 방지하는 배기 히팅 시스템(10)을 적용한다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배기 히팅 시스템의 구성을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉시블 파이프가 적용되는 배기 히팅 시스템의 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 플렉시블 파이프의 구성도이며, 도 5는 플렉시블 파이프의 부분 확대단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉시블 파이프가 적용되는 배기 히팅 시스템(10)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 겹쳐지는 복수 관으로 구성되는 플렉시블 파이프(20)로 마련되어 진공 펌프(3)와 스크러버(4) 사이를 연결하고, 플렉시블 파이프(20)의 내면에는 코팅층(70)이 형성된다.

본 실시 예에서는 플렉시블 파이프(20)에 질소를 공급하는 방식을 적용하지 않음에 따라, 도 2에 도시된 반도체 제조설비에서 질소 공급장치(5)는 제거되는 것이 바람직하다.

상세하게 설명하면, 플렉시블 파이프(20)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외부 벨로즈관(30), 외부 벨로즈관(30)의 내부에 2중 구조로 마련되는 내부 벨로즈관(40), 내부 벨로즈관(40) 내부에 마련되고 라이너 기능을 하는 인터록관(50) 및 내부 벨로즈관(40)의 외면에 설치되어 인터록관(50) 내부를 이동하는 가스를 히팅하는 히터(60)를 포함하는 4중 구조로 마련될 수 있다.

외부 벨로즈관(30)의 외부에는 보온재(80)가 설치될 수 있다. 보온재(80)는 내피(81)와 외피(82) 및 내피(81)와 외피(82) 사이에 설치되는 보온부재(83)를 포함할 수 있다.

외부 벨로즈관(30)과 내부 벨로즈관(40)은 각각 금속 재질의 재료를 이용해서 제조되고, 산과 골을 갖는 주름관 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 외부 벨로즈관(30)과 내부 벨로즈관(40)의 양단에는 각각 한 쌍의 플랜지가 용접에 의해 결합될 수 있다.

그리고 내부 벨로즈관(40)은 반도체 제조공정에서 발생하는 습식(wet corrosion)을 방지하기 위해 2중 구조로 마련된다.

예를 들어, 내부 벨로즈관(40)은 산과 골을 갖는 주름진 관 형상으로 형성되는 제1 벨로즈(41) 및 산(31)과 골(32)을 갖는 주름진 관 형상으로 형성되고 제1 벨로즈(41)의 내부에 마련되는 제2 벨로즈(42)를 포함할 수 있다.

제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42)는 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 재질이나 합성수지 재질의 재료로 제조된 외부 파이프 내부에 내부 파이프를 삽입하여 결합한 상태에서 하이드로 포밍(hydro-forming) 공정을 통해 산과 골을 갖는 주름진 관 형상으로 성형될 수 있다.

제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42) 사이에는 오일이 투입되고, 성형 작업이 완료된 이중 벨로즈의 가열 공정에서 상기 내부 파이프의 외면에 도포된 오일이 기화 및 팽창하면서 압력이 발생하여 일정 압력이 작용하는 압력 공간(S)이 형성될 수 있다.

즉, 제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42) 사이에 투입된 오일은 가열되면 약 800배 이상의 부피로 팽창함에 따라, 제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42) 간극이 팽창되면서 압력 공간(S)이 형성된다.

이와 같이 형성된 압력 공간(S) 내부에는 기체 상태로 변화한 오일에 의해 일정한 압력이 작용한다.

그래서 제1 벨로즈(41)의 각 산 양측벽과 제2 벨로즈(42)의 각 산 양측벽 사이에는 압력 공간(S)이 형성되고, 이와 같이 형성된 압력 공간(S)에 의해 제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42)가 서로 분리될 수 있다.

여기서, 이중 벨로즈의 유연성을 확보하면서 제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42) 사이의 누기를 감지하기 위한 압력 공간(S)을 확보하기 위해, 제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42)는 각각 피치(pitch)를 최소화하고, 각 산의 개수를 극대화하도록 성형되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 오일에 뿐만 아니라, 상온에서는 액체 상태이고, 성형 공정 이후의 가열 공정에서 기체로 변화하는 다양한 종류의 액체를 투입하도록 변경될 수 있다.

그리고 상기 투입 액체는 제1 벨로즈(41)와 제2 벨로즈(42) 사이에 소량이 투입되거나, 제2 벨로즈(42)의 외면 전체 또는 일부에 도포될 수도 있다.

본 발명은 내부 벨로즈관을 구성하는 제1 및 제2 벨로즈 사이에 압력 공간을 형성하고, 압력 공간 내부의 압력과 온도 변화에 기초해서 내부 벨로즈관의 손상이나 파손으로 인한 누기를 감지할 수 있다.

즉, 본 발명은 이중 벨로즈 성형시 제1 및 제2 벨로즈 사이에 오일을 투입하고, 성형된 이중 벨로즈의 가열 공정에 의해 내부 벨로즈관 내부에 압력 공간을 형성할 수 있다.

그리고 본 발명은 사용 환경에서 압력 공간의 압력과 온도 변화에 기초해서 누기 발생 여부를 정확하게 감지할 수 있다.

인터록관(50)은 띠 형상의 금속 판재를 특정한 형상으로 벤딩하여 성형하고, 성형된 띠 형상의 금속 판재를 축을 기준으로 나선형으로 회전시키며 상호 연결하는 방식으로 제조된다.

여기서, 성형된 금속판재를 상호 연결하는 것을 인터록킹(interlocking)이라고 일컬어진다.

이와 같이 구성되는 인터록관(50)은 고온 고압의 가스를 배출하는 배기라인과 같이 악조건에 설치됨에 따라, 진동에 파손되지 않도록 유연성을 가져야 하고, 공진에 의해 파손되지 않으며, 배기가스가 새지 않도록 틈새가 없어야 하며, 열에 노출되어도 경화되지 않아야 하고, 외부의 충격에 의해 쉽게 파손되지 않도록 다양한 응력에 저항성을 가져야 하며, 노화에 의해 쉽게 파손되지 않도록 형성되어야 한다.

따라서, 본 실시 예에서는 4중 구조를 갖는 플렉시블 호스로 구성되어 진공 펌프(3)와 스크러버(4) 사이를 연결하고, 진공 펌프(3)와 스크러버(4)의 배치 상태에 따라 직선 형상 또는 굴곡진 형상으로 형성될 수 있다.

히터(60)는 미네랄 절연(mineral insulated) 층이 형성된 히팅 케이블로 마련되고, 내부 벨로즈관(40)의 외면에 일정 간격으로 감겨서 설치될 수 있다.

이러한 히터(60)는 전원을 공급받아 플렉시블 파이프(20)를 히팅함으로써, 플렉시블 파이프(20)를 통해 이동하는 배기가스를 미리 설정된 설정온도, 예컨대 약 180℃로 가열할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 진공 펌프부터 스크러버 구간 전체를 4중 구조인 플렉시블 파이프로 연결해서 배기관 전체를 균일한 온도로 유지하고, 히터가 배기가스에 직접 노출되지 않도록 설치함에 따라 화재의 위험성이 없으며, 열손실이 작아 질소 공급 방법, 내부 히터 적용 방법 등 타 공법에 비해 가장 에너지 손실이 적은 장점이 있다.

또한, 본 발명은 내부 벨로즈를 2중 구조로 구성함에 따라, 반도체 제조 공정에서 발생하는 공식(Pitting Corrosion)에 저항하도록 설계할 수 있으며, 인터록관에서 누기(leak)가 발생하더라도 내부 및 외부 벨로즈관에서 누기를 차단함에 따라, 안정성 측면에서도 다른 공법에 비해 우수한 장점을 가진다.

한편, 인터록킹 구조는 성형된 금속판재, 즉 인터록과 인터록 사이의 틈을 통해 누기가 발생하는 특성을 갖는다.

따라서 본 실시 예에서는 인터록관(50) 내면에 코팅층(70)을 형성해서 누기를 방지함과 동시에, 보온 효과를 얻을 수 있고, 표면 마찰계수를 낮춤으로써 가스의 원활한 이동이 가능하게 하며, 파우더의 침전을 방지한다.

코팅층(70)은 세라믹 재질을 이용해서 제조되는 액체 상태의 코팅제를 분사해서 미리 설정된 두께, 예컨대 약 0.1㎛ 내지 5㎜만큼 도포하고, 상온 내지 약 150℃의 온도에서 약 1분 내지 30분 동안의 가열 공정을 통해 경화될 수 있다.

상기 코팅제는 무기 또는 유기 및 무기 하이브리드의 규소(Si)계 복합화합물을 이용한 세라믹(ceramics) 재질로 마련될 수 있다.

여기서, 코팅층(70)을 경화하기 위한 가열 온도, 시간, 코팅층(70)의 두께는 플렉시블 파이프(20)의 규격에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

다만, 코팅층(70) 경화시 가열 온도와 시간은 플렉시블 파이프(20)의 표면 변색을 방지할 수 있도록 최소화되는 것이 바람직하다.

표 1은 일반적인 플렉시블 파이프와 본 발명에 따라 코팅층이 적용된 플렉시블 파이프의 누기 테스트 결과 테이블이다.

대비 제품1		대비 제품2		본 발명		조건
이동량	누기량	이동량	누기량	이동량	누기량	조건
12	1.985	2.5	0.369	0.5	0.095	@0.15bar, 2.0L/min/dm²
14	2.316	5	0.737	1.9	0.362	@0.30bar, 1.0L/min/dm²
15	2.485	6	0.885	3.1	0.591	@0.45bar, 0.1L/min/dm²

표 1에서 이동량의 단위는 L/mim이고, 누기량의 단위는 L/min/dm²이다.일반적으로, 진공 펌프(3)와 스크러버(4) 사이에는 대부분 음압이 형성된다.

따라서 표 1에 기재된 바와 같이, 0.15bar, 0.30bar, 0.45bar의 양압에서 누기량이 각각 분당 0.095L/min/d㎡, 0.362L/min/d㎡, 0.591 L/min/d㎡인 것은 실제 플렉시블 파이프에서 누기가 없는 것과 같은 효과라 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 플렉시블 파이프의 내면에 코팅층이 형성된 인터록관을 라이너(liner)로 사용하여 보온 및 누기 성능을 개선하고, 파우더가 침전되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은 세라믹 재질의 코팅제를 이용해서 코팅층을 형성함으로써, 플렉시블 파이프 내면의 표면마찰계수를 줄여 가스의 원활한 이동이 가능하게 하고, 약 40℃ 내지 80℃의 보온 효과를 통해 파우더 침전을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 세라믹 재질의 코팅층을 형성함에 따라, 열 차단을 통해 플렉시블 파이프 외면의 온도를 낮추고, 플렉시블 파이프에 내열성, 부식 저항성, 마모 저항성, 전기 절연 등의 특성을 부여할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 플렉시블 파이프(20)의 내면에 코팅층(70)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 코팅층을 플렉시블 파이프의 외면에 형성하도록 변경될 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 플렉시블 파이프의 누기를 방지하고, 외부 온도를 약 60℃ 미만으로 유지할 수 있다.

예를 들어, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플렉시블 파이프의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 플렉시블 파이프의 단면도이며, 도 8은 도 7에 도시된 A 부분의 확대도이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 플렉시블 파이프(120)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기의 실시 예에서 설명한 플렉시블 파이프(20)와 유사하게, 외부 인터록관(130)과 내부 벨로즈관(140), 인터록관(150) 및 히터(160)를 포함하는 4중 구조로 마련된다.

다만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플렉시블 파이프에서 코팅층(170)은 외부 인터록관(130)의 외부에 형성되어 누기를 방지하고, 보온 효과를 제공해서 외부 온도를 약 60℃ 미만으로 유지할 수 있다.

본 실시 예에서 코팅층(170)은 상기 실시 예에서 설명한 코팅층(20)과 동일하게 마련되거나, 실리콘 고무(silicone rubber) 재질의 재료를 이용해서 제조될 수도 있다.

상기 실리콘 고무는 고중합도의 오르가노폴리실록산에 미분 실리카 등을 보강제로 혼화하여 가교시킨 고무 탄성체로서, 내후성, 전기적 특성, 내열성이 우수하여 -50℃ 내지 200℃의 범위에서 사용할 수 있으며, 가황 공정을 거친 가황 고무는 약 250℃에서 3일간 방치하여도 강도와 신장률의 변화를 10% 이내로 유지할 수 있고, 약 -45℃에서도 고무 탄성을 잃지 않는 특성이 있다.

여기서, 코팅층(170)은 플렉시블 파이프(20)의 길이 및 형상의 자유로은 변형이 가능하도록, 산과 골을 갖는 주름관 형상으로 제조될 수 있다.

그리고 본 실시 예에서는 플렉시블 파이프(120)의 최외측에 2중 구조의 외부 인터록관(130)을 적용하고, 중간에 배치되는 내부 벨로즈관(140)을 단일 구조를 적용할 수 있다.

물론, 본 발명은 외부 인터록관(130)과 내부 벨로즈관(140)을 각각 단일 구조 또는 복수 겹의 구조를 선택적으로 적용하도록 변경될 수 있다.

또, 내부 벨로즈관(140)은 내부에 압력 공간이 형성되는 2중 구조로 마련될 수도 있다.

또한, 본 발명은 인터록 관(30)을 제거하고, 3중 구조로 변경될 수도 있다.

이러한 플렉시블 파이프(20)의 일측에는 내부 벨로즈관(140)을 통한 배기가스의 누기를 감지하는 누기 감지부(21)와 플렉시블 파이프(20)의 내부 온도를 감지하는 온도 감지부(22)가 마련될 수 있다.

누기 감지부(21)는 외부 인터록관(130) 및 내부 벨로즈관(140) 사이 공간과 연결되고 내부 벨로즈관(140)을 통해 배기가스가 누기되는지를 감지한다.

이러한 누기 감지부(21)는 압력 변화를 감지하는 압력감지센서로 마련되거나, 배기가스와의 접촉에 의해 색상이 변화하는 리트머스 시험지나 용액을 이용해서 구성될 수 있다.

예를 들어, 플렉시블 파이프(20)의 외부 인터록관(130)과 내부 벨로즈관(140) 사이 공간의 압력은 반도체 제조설비의 진공 라인에 설치된 사용 환경에서 플렉시블 파이프(20) 내부를 따라 이동하는 배기가스의 열에 의해 약 2bar까지 상승한다.

따라서 본 발명은 압력감지센서를 이용해서 플렉시블 파이프의 누기 발생으로 인한 압력 변화를 감지하고, 감지 결과를 이용해서 누기 발생 여부를 검사할 수 있다.

온도 감지부(22)는 인터록관(150)과 접촉되도록 설치되고 인터록관(150)의 온도 변화를 감지하는 온도감지센서를 포함할 수 있다.

누기 감지부(21)와 온도 감지부(22)의 감지신호는 관리단말(도면 미도시)로 전달되고, 상기 관리단말은 누기 감지부(21)에서 감지된 압력 또는 색상 변화를 이용해서 누기 발생 여부를 판단할 수 있다.

그리고 상기 관리단말은 온도 감지부(22)에서 감지된 온도 변화를 이용해서 플렉시블 파이프(120) 내부의 파우더 침전 여부를 판단할 수 있다.

즉, 실제 진공장치에서 사용한 제품의 분석 결과, 배관의 내부에 파우더가 침전되면, 배관의 온도가 약 500℃ 이상으로 급격하게 상승한다.

반면, 배관의 온도가 낮아지면 내부에 침전되는 파우더의 양이 증가한다.

따라서 진공 펌프(3)와 연결되는 배관의 선단부는 약 500℃ 이상의 온도를 가짐에 따라, 침전되는 파우더의 양이 상대적으로 적다.

반면, 스크러버(4)와 연결되는 배관의 후단부로 갈수록 온도가 약 150℃ 정도로 낮아짐에 따라, 침전되는 파우더의 양이 상대적으로 많아진다.

따라서 본 실시 예에서는 스크러버(3)와 인접한 후단부로 갈수록 파우더의 침전량이 증가함에 따라, 누기 감지부(21)와 온도 감지부(22)를 플렉시블 파이프(20)의 후단부 측에 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 플렉시블 파이프의 외면에 코팅층을 형성하고, 보온 및 누기 성능을 개선하고, 파우더가 침전되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기의 실시 예에서는 플렉시블 파이프가 외부 인터록관(130)과 내부 벨로즈관(140), 인터록관(150) 및 히터(160)를 포함하는 4중 구조로 마련되는 것을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플렉시블 파이프의 부분확대 단면도이다.

본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이, 인터록관(150)을 제거하고, 외부 인터록관(130)과 내부 벨로즈관(140) 및 히터(160)를 포함하는 3중 구조로 마련되도록 변경될 수도 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 플렉시블 파이프에 코팅층을 마련하여 보온 및 누기 성능을 개선하고, 파우더가 침전되는 것을 방지하는 기술에 적용된다.

1: 프로세스 챔버 2: 배기라인
3: 진공 펌프 4: 스크러버
5: 질소 공급장치 6: 절곡부
7: 히팅 재킷
10: 배기 히팅 시스템 20,120: 플렉시블 파이프
21: 누기 감지부 22: 온도 감지부
30: 외부 벨로즈관 40,140: 내부 벨로즈관
41,42: 제1,제2 벨로즈
50,150: 인터록관 60,160: 히터
70,170: 코팅층
80: 보온재 81: 내피
82: 외피 83: 보온부재
130: 외부 인터록관
S: 압력 공간

Claims

인터록 구조를 갖는 외부 인터록관,
상기 인터록 관의 내부에 습식을 방지하도록 제1 및 제2 벨로즈를 포함하는 2중 구조로 마련되는 내부 벨로즈관,
상기 내부 벨로즈관의 외면에 설치되고 상기 외부 인터록관 내부를 이동하는 가스를 히팅하는 히터 및
상기 내부 벨로즈관 내부에 마련되고 라이너 기능을 하는 인터록관을 포함하여 4중 구조로 마련되며,
상기 외부 인터록관의 외부에는 누기를 차단하고 파우더의 침전을 방지하는 코팅층이 형성되며,
상기 제1 및 제2 벨로즈 사이에는 가열 공정시 기화 및 팽창해서 내부 공간에 일정한 압력이 작용하도록 압력 공간을 형성하는 액체가 투입되어 상기 압력 공간의 압력 및 온도 변화에 기초해서 상기 내부 벨로즈관의 누기 발생 여부의 감지가 가능한 것을 특징으로 하는 플렉시블 파이프.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은 내후성 및 내열성을 갖는 실리콘 고무 재질의 재료를 이용해서 제조되고, 산과 골을 갖는 주름관으로 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 파이프.
제1항에 있어서,
상기 인터록관은 띠 형상의 금속 판재를 벤딩하여 성형된 띠 형상의 금속 판재를 축을 기준으로 나선형으로 회전시키며 상호 연결하는 인터록킹 방식으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 파이프.
제1항에 있어서,
상기 히터는 미네랄 절연층이 형성된 히팅 케이블로 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 파이프.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 구성으로 마련되어 내부를 이동하는 가스를 미리 설정된 온도로 히팅하는 플렉시블 파이프를 포함하고,
상기 플렉시블 파이프의 외면에는 상기 플렉시블 파이프 내부를 이동하는 가스의 누기를 차단하며, 파우더의 침전을 방지하는 코팅층이 형성되고,
상기 플렉시블 파이프에 적용되는 내부 벨로즈관은 습식을 방지하도록 제1 및 제2 벨로즈를 포함하는 2중 구조로 마련되며,
상기 제1 및 제2 벨로즈 사이에는 가열 공정시 기화 및 팽창해서 내부 공간에 일정한 압력이 작용하도록 압력 공간을 형성하는 액체가 투입되어 상기 압력 공간의 압력 및 온도 변화에 기초해서 상기 내부 벨로즈관의 누기 발생 여부의 감지가 가능한 것을 특징으로 하는 플렉시블 파이프가 적용되는 배기 히팅 시스템.