KR102209540B1 - 밸브 세정장치 - Google Patents

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KR102209540B1
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fluid
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vortex
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채석주
이정현
김건용
김태현
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씨에스이(주)
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Abstract

반도체 공정에 사용되는 반응 화학물질의 공급을 제어하는 밸브의 세정을 위해 밸브에 연결되고 유체가 통과하는 밸브 연결관 내부에 설치되어 유체흐름을 와류로 변형시키는 와류 발생부재 및, 밸브 연결관에 연결되어 밸브 내부로 초음파를 발생시키는 초음파 발생모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 세정장치가 개시된다.

Description

밸브 세정장치{AN APPARATUS FOR CLEANING VALVE}
본 발명은 밸브 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조공정 중에서 화학물질의 공급을 제어하는 밸브를 교체 전에 세정하기 위한 밸브 세정장치 에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자를 제조하는데 사용하는 장비 중에 밀폐된 공정 챔버를 사용하는 증착장비나 식각장비는 반응 화학물질을 사용한다. 이러한 반응 화학물질은 탱크로부터 공정 챔버로 유입되어 소정의 온도 및 압력 하에서 반응함으로써 공정 챔버 내에 로딩된 반도체기판 상에 절연체 막 또는 도전체 막과 같은 물질 막을 증착하거나, 이미 증착된 물질 막을 원하는 형태로 식각한다. 특히, 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 매우 미세한 패턴을 형성하기 위하여 습식 식각공정이 사용되고 있다.
이처럼, 반도체 제조공정에 사용되는 반응 화학물질을 반도체 제조공정별로 공급하기 위하여 복잡한 반응 화학물질 공급라인이 구비되며, 반응 화학물질 공급라인별도 공급량을 조절하고, 공급 여부를 제어하기 위한 밸브가 설치된다.
상기와 같은 밸브는 오랜 시간 사용시 내부에 이물질이 누적되거나, 반복 사용으로 인한 기밀의 신뢰성 등을 감안하여 주기적으로 새것으로 교환해주어야 한다.
그래야만, 고순도의 반응 화학물질을 반도체 제조공정 즉, 공정 챔버로 안정되게 공급할 수 있다.
그런데, 교체할 새로운 밸브의 경우에도 제조과정, 보관 또는 운반과정 등 다양한 경로에서 이물질이 내부에 존재할 수 있다. 이처럼 새롭게 교체되는 밸브가 오염된 상태로 교환될 경우, 반도체 제조공정으로 공급되는 반응 화학물일이 오염된 상태로 공급되어 반도체 공정에 치명적인 문제를 일으킬 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0048914호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 새롭게 교체할 밸브의 내부를 용이하게 세정 할 수 있는 밸브 세정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 밸브 세정장치는, 반도체 공정에 사용되는 반응 화학물질의 공급을 제어하는 밸브의 세정을 위해, 상기 밸브에 연결되고 유체가 통과하는 밸브 연결관 내부에 설치되어, 유체흐름을 와류로 변형시키는 와류 발생부재; 및 상기 밸브 연결관에 연결되어, 상기 밸브 내부로 초음파를 발생시키는 초음파 발생 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 밸브의 내부의 파티클 등의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 와류 발생부재의 하류에 위치하도록 상기 초음파 발생모듈에 연결되며, 상기 밸브 연결관으로 공급되는 유체로 버블을 발생시켜 공급하는 버블 발생모듈을 더 포함하는 것이 좋다.
이로써, 밸브를 세정하기 위한 유체에 버블을 발생시켜서 공급함으로써, 버블의 폭발력으로 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 와류 발생부재는 파이프의 형상을 가지며, 양단으로 개방된 중공과 외주에 나선형으로 연속 형성되는 와류 발생홈을 가지는 것이 좋다.
이로써, 밸브의 입구에서 세정을 위한 유체를 사이클론 와류형태로 변형시킴으로써, 밸브 내부에서의 이물질 제거효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 초음파 발생모듈은, 상기 밸브연결관에 연결되는 제1연결모듈; 및 상기 제1연결모듈에 설치되며, 상기 와류 발생부재 및 상기 밸브연결관 내부를 통과하여 상기 밸브의 내부로 초음파를 발생시키는 초음파 발생부재;를 포함하는 것이 좋다.
이로써, 밸브 내부에서 직접 초음파를 발생시켜서 이물질의 분리효과를 극대화하고, 특히 세정 유체의 와류와 버블의 폭발력과 합쳐져서 이물질의 제거를 확실하게 할 수 있다.
또한, 상기 제1연결모듈은, 일단에 상기 밸브연결관이 연결되는 제1결합부와, 타단에 상기 초음파 발생부재가 결합되는 제2결합부 및 상기 제1 및 제2결합부 사이에 형성되는 유로를 가지는 제1연결모듈 본체; 및 상기 제1연결모듈 본체에 직교하도록 연결되며, 상기 유로에 연통되는 연결유로를 가지고, 단부에 상기 버블 발생모듈에 연결되는 유체 공급관이 결합되는 관 결합부를 가지는 분기 접속부;를 포함한다.
이로써, 유체의 흐름을 방해하지 않으면서도, 초음파 발생부재를 와류 발생부재를 통과시켜 밸브 내부로 연장되게 설치하여 모듈화할 수 있다.
또한, 상기 버블 발생장치는, 상기 초음파 발생모듈에 연결되어 유체를 공급하는 유체 공급관; 상기 유체 공급관 상에 설치되고, 상기 유체를 통과시키는 유로가 형성되는 제2연결모듈; 및 상기 제2연결모듈의 유로로 버블을 발생시켜 공급하도록 연결되는 버블 발생부재;를 포함하는 것이 좋다.
이로써, 밸브의 세정을 위해 공급되는 유체의 이동 경로상의 상류에서 버블을 발생시켜 공급함으로써, 밸브의 내부에서 버블이 미세하게 폭발하여 세정효과를 높이도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2연결모듈은, 양단에 각각 상기 유체 공급관이 결합되는 제1 및 제2결합부를 가지는 제2연결모듈 본체; 상기 제2연결모듈 본체의 유로에 연통되게 분기되는 버블 공급용 분기부;를 포함하고, 상기 버블 공급용 분기부에 상기 버블 발생부재가 결합되는 것이 좋다.
이로써, 버블을 유체 이송경로에 직교하는 방향으로 공급하여 줌으로써, 버블을 더욱 폭발시켜 공급할 수 있고, 유체에 효과적으로 혼합되도록 하여 밸브의 세정효과를 높일 수 있다.
본 발명의 밸브 세정장치에 따르면, 밸브의 내부를 세정하기 위한 유체를 공급함에 있어서, 유체 내부로 버블을 발생시켜서 공급하고, 유체의 흐름을 나선형 즉, 사이클론 형태로 유도함으로써, 밸브 내부의 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 밸브의 내부까지 초음파 발생부재를 연장 설치한 상태로, 초음파를 발생시킴으로써, 밸브 내부의 유체통로에서 직접적으로 초음파를 제공할 수 있게 되어, 초음파에 의한 이물질의 분리효과를 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 세정장치를 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브 세정장치의 측면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 밸브 세정장치의 정면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 와류 발생부재를 나타내 보인 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 버블 발생 노즐을 나타내 보인 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 밸브 세정장치를 자세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밸브 세정장치는, 세정할 밸브(10)에 연결되는 밸브 연결관(100)에 연결되어 상기 밸브(10)로 공급되는 유체의 흐름을 나선형으로 변화시키는 와류 발생부재(200), 상기 밸브 연결관(100)에 연결되는 초음파 발생모듈(300), 상기 초음파 발생모듈(300)로 공급되는 유체에 버블을 발생시키는 버블 발생모듈(400)을 구비한다.
상기 밸브(10)는 밸브 몸체(11)와, 상기 밸브 몸체(11)에 연결되며 유체통로(13a)를 가지는 유로 몸체(13)를 가진다. 상기 유로 몸체(13)의 유체통로(13a)의 선단과 후단 각각에는 밸브 연결관(110,120)이 결합되는 상류 및 하류 연결부(13b)(13c)가 형성된다.
여기서, 상기 밸브 연결관(100)은 밸브(10)의 상류 연결부(13a)에 연결되는 상류측 연결관(110)과, 하류 연결부(13b)에 연결되는 하류측 연결관(120)을 구비한다.
상기 와류 발생부재(200)는 상류측 연결관(110)의 내부에 설치된다. 도 5를 참조하면, 와류 발생부재(200)는 파이프 형상을 갖는 와류 발생부재 몸체(210)의 양단으로 관통되는 중공(220)과, 와류 발생부재 몸체(210)의 외주에 나선형으로 형성되는 와류 발생홈(230)을 가진다. 와류 발생부재 몸체(210)의 외경은 상류측 밸브 연결관(110)의 내경에 대응되는 크기를 가지며, 상류측 밸브연결관(110)의 내부에 고정 설치된다. 이러한 와류 발생부재(200)는 밸브(10)의 유체 통로(13a)를 세정하기 위한 유체의 흐름을 밸브(10)의 입구 직전에서 와류 즉, 나선형으로 형성시켜 주도록 배치됨으로써, 밸브(10) 내부의 세정효과를 극대화할 수 있다.
상기 초음파 발생모듈(300)은 상기 상류측 밸브연결관(110)에 연결되는 제1연결모듈(310)과, 상기 제1연결모듈(310)에 설치되는 초음파 발생부재(320)를 구비한다.
상기 제1연결모듈(310)은 상류측 밸브연결관(110)과 직렬로 연결되는 제1연결모듈 본체(311)와, 상기 제1연결모듈 본체(311)에 직교하도록 연결되는 분기 접속부(313)를 구비한다.
제1연결모듈 본체(311)는 일단에 상류측 밸브연결관(110)이 연결되는 제1결합부(311a)와, 타단에 초음파 발생부재(320)가 결합되는 제2결합부(311b)를 가진다. 제1 및 제2결합부(311a,311b), 사이에는 유로(311c)가 형성된다.
상기 분기 접속부(313)는 제1연결모듈 본체(311)에 직교하도록 연결되며, 바람직하게는 일체로 형성되는 것이 좋다. 분기접속부(313)는 외측 단부에서 상기 유로(313c)를 연결하는 연결유로(313a)를 가진다. 상기 연결유로(313a)의 입구 쪽에는 버블 발생모듈(400)의 유체 공급관(130)이 결합되는 관 결합부(313b)가 형성된다. 상기 연결유로(313a)을 통해 유입되는 유체는 제1연결모듈 본체(311)의 유로(313c)로 유입되면서 이동경로가 90도 각도로 변화하게 됨으로써, 충돌로 인한 와류가 강하게 발생될 수 있다.
상기 초음파 발생부재(320)는 제1연결모듈 본체(311)의 제2결합부(311b)를 통해 유로(311c)를 통과하도록 결합된다. 이러한 초음파 발생부재(320)는 제1연결모듈 본체(311)의 외부로 노출되어 외부의 전원을 공급받는 단자부(321)와, 단자부(321)에 연결되어 상기 제2결합부(311c)에 기밀을 유지하도록 결합되는 고정부(323)와, 고정부(323)에서 봉 형상으로 연장되어 상기 유로(311c)를 통과하여 밸브(10)의 내부까지 연장되는 초음파 발생부 몸체(325)를 구비한다. 고정부(323)와 초음파 발생부 몸체(325) 사이에는 실링링이 결합되는 실링링 결합홈이 형성된다. 초음파 발생부 몸체(325)는 유로(311c)의 내부를 통과하는 몸체부(325a)와, 몸체부(325a)에서 작은 외경으로 연장되어 상기 와류 발생부재(200)를 통과하여 밸브(10) 내부까지 연장되는 헤드부(325b)를 가진다. 몸체부(325a)는 유로(311c)보다 작은 외경을 가지며, 와류 발생부재(200)의 직전까지 연장된다. 헤드부(325b)는 몸체부(325a)보다 작은 외경으로 연장되어 와류 발생부재(200)의 중공(210)을 통과하여 밸브(10)의 내부의 유체통로(13a)의 내부까지 연장되도록 설치된다. 이러한 구성의 초음파 발생부재(320)는 단자부(321)를 통해 전원이 인가되면, 헤드부(325b)가 진동 구동하여 초음파를 발생시킨다. 발생된 초음파는 밸브(10)의 유체통로 상의 이물질, 스케일 등이 이탈되도록 하여 제거할 수 있다. 특히, 발생봉 연장부(325b)의 끝단이 밸브(10)의 내부까지 연장되어 위치되도록 설치됨으로써, 밸브(10)의 내부의 최단거리에서 초음파를 직접적으로 발생시킬 수 있게 된다. 따라서, 밸브(10)의 유체통로(13a) 상의 이물질을 더욱 효과적으로 분리하여 제거할 수 있게 된다. 특히, 와류 발생부재(200)를 통과하여 와류형태로 이동하는 유체의 흐름과, 근접거리에서 발생하는 초음파에 의해서 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
상기 버블 발생모듈(400)은 상기 초음파 발생모듈(300)로 공급되는 유체 즉, 밸브 세정을 위한 유체에 버블을 발생시키기 위한 것이다. 이러한 버블 발생모듈(400)은 초음파 발생모듈(300)에 연결되어 유체를 공급하는 유체 공급관(410), 유체 공급관(410) 상에 설치되는 제2연결모듈(420)과, 상기 제2연결모듈(420)에 결합되는 버블 발생부재(430)를 구비한다.
상기 제2연결모듈(420)은 양단에 각각 유체 공급관(410)이 결합되는 제1 및 제2결합부(421a,421b)를 가지는 제2연결모듈 본체(421)와, 제2연결모듈 본체(421)의 유로에 연통되게 분기되는 버블 공급용 분기부(423)를 가진다. 제2연결모듈 본체(421)에는 제1 및 제2결합부(421a,421b) 각각에 연통하는 유로(421c)가 형성되어, 유체 공급관(410)으로 통해 이동되는 유체가 통과한다.
상기 버블 공급용 분기부(423)는 유로(421c)에 직교하여 연통되는 버블 공급유로(423a)를 가지며, 외측 단부에는 버블 발생부재(430)가 결합되는 제3결합부(423b)가 형성된다.
상기 버블 공급부재(430)는 제3결합부(423b)에 결합되어 버블을 발생시키는 버블 발생노즐(431)과, 상기 버블 발생노즐(431)을 지지하는 노즐 홀더(433)를 구비한다. 상기 버블 발생노즐(431)은 도 6에 도시된 바와 같이, 선단에 다수의 버블 발생을 위한 미세공(431a)이 형성된다. 상기 버블 발생노즐(431)은 노즐 홀더(433)에 결합되어 지지되고, 노즐 홀더(433)에는 버블을 발생시키기 위한 가스가 공급되는 버블 가스 공급튜브(450)가 연결되는 튜브 연결부재(440)가 결합된다. 상기 가스 공급튜브(450)를 통해 공급되는 버블 발생용 가스는 질소 가스 또는 에어가 사용될 수 있다.
상기 구성에 의하면, 유체공급관(410)을 통해 초음파 발생모듈(300)로 공급되는 유체로 버블을 발생시겨 공급할 수 있다.
따라서, 초음파 발생모듈(300)을 통해 공급되는 유체에는 버블발생모듈(400)에서 발생된 버블이 포함된 상태이고, 버블이 포함된 유체는 와류 발생부재(200)를 통과하면서 선회방향으로 유동하면서 밸브(10)를 통과하게 된다. 이처럼, 버블이 포함된 상태로 밸브(10) 내부로 공급되는 유체는 와류 발생부재(200)에 의해 와류로 급속하게 변하면서, 버블이 폭발하는 힘과 선회하는 와류에 의해서 파티클 등의 이물질이 효과적으로 제거될 수 있다. 또한, 밸브(10)의 내부에서 직접적으로 초음파를 발생시킴으로써 밸브(10)의 유체경로 내벽에 달라붙어 있는 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
특히, 초음파 발생부재(320)의 헤드부(325b)가 밸브(10)의 내부에 위치하도록 설치하여 초음파를 최근접거리에서 발생시키고, 밸브(10)의 유체통로의 입구 쪽에 와류 발생부재(200)를 순차적으로 설치함으로써, 밸브(10) 내부에서의 이물질의 제거 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 버블 발생모듈(400)은 와류 발생부재(200)보다 상류에 배치하여 와류 발생부재(200)로 통과하는 유체에 버블이 포함된 상태가 된다. 따라서, 와류 발생부재(200)를 통과하여 선회 유로로 변형된 유체에 포함된 버블은 더욱 미세하게 폭발하면서 밸브(10)의 내부의 파티클 등의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10..밸브 11..밸브 몸체
13..유로 몸체 100..밸브 연결관
110..상류측 밸브연결관 120..하류측 밸브연결관
200..와류 발생부재 300..초음파 발생모듈
310..제1연결모듈 320..초음파 발생부재
400..버블 발생모듈 410..유체 공급관

Claims (7)

  1. 반도체 공정에 사용되는 반응 화학물질의 공급을 제어하는 밸브의 세정을 위해, 상기 밸브에 연결되고 유체가 통과하는 밸브 연결관 내부에 설치되어, 유체흐름을 와류로 변형시키는 와류 발생부재; 및
    상기 밸브 연결관에 연결되어, 상기 밸브 내부로 초음파를 발생시키는 초음파 발생모듈; 및
    상기 와류 발생부재의 하류에 위치하도록 상기 초음파 발생모듈에 연결되며, 상기 밸브 연결관으로 공급되는 유체로 버블을 발생시켜 공급하는 버블 발생모듈;을 포함하고,
    상기 와류 발생부재는 파이프의 형상을 가지며, 양단으로 개방된 중공과, 외주에 나선형으로 연속 형성되는 와류 발생홈을 가지고,
    상기 초음파 발생모듈은,
    상기 밸브연결관에 연결되는 제1연결모듈; 및
    상기 제1연결모듈에 설치되며, 상기 와류 발생부재 및 상기 밸브연결관 내부를 통과하여 상기 밸브의 내부로 연장되어 상기 밸브 내부에서 초음파를 발생시키는 초음파 발생부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 세정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1연결모듈은,
    일단에 상기 밸브연결관이 연결되는 제1결합부와, 타단에 상기 초음파 발생부재가 결합되는 제2결합부 및 상기 제1 및 제2결합부 사이에 형성되는 유로를 가지는 제1연결모듈 본체; 및
    상기 제1연결모듈 본체에 직교하도록 연결되며, 상기 유로에 연통되는 연결유로를 가지고, 단부에 상기 버블 발생모듈에 연결되는 유체 공급관이 결합되는 관 결합부를 가지는 분기 접속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 세정장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 버블 발생장치는,
    상기 초음파 발생모듈에 연결되어 유체를 공급하는 유체 공급관;
    상기 유체 공급관 상에 설치되고, 상기 유체를 통과시키는 유로가 형성되는 제2연결모듈; 및
    상기 제2연결모듈의 유로로 버블을 발생시켜 공급하도록 연결되는 버블 발생부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 세정장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2연결모듈은,
    양단에 각각 상기 유체 공급관이 결합되는 제1 및 제2결합부를 가지는 제2연결모듈 본체;
    상기 제2연결모듈 본체의 유로에 연통되게 분기되는 버블 공급용 분기부;를 포함하고,
    상기 버블 공급용 분기부에 상기 버블 발생부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 밸브 세정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150048914A (ko) 2011-05-19 2015-05-07 후루카와 기카이 긴조쿠 가부시키가이샤 반도체 제조장치부품의 세정방법, 반도체 제조장치부품의 세정장치 및 기상성장장치
KR101846265B1 (ko) * 2016-12-21 2018-04-06 (주)보성 초음파를 이용한 배관의 플러싱 시스템

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