KR102231250B1 - 케미컬 회수용 응축모듈 및 이를 구비한 케미컬 회수 시스템 - Google Patents

케미컬 회수용 응축모듈 및 이를 구비한 케미컬 회수 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 회수하기 위한 케미컬 회수용 응축모듈로서, 제1 내부공간을 가지며, 케미컬을 주입받는 주입구를 상부에 구비하고 케미컬을 배출하는 배출구를 하단부에 구비한 통형상의 케이스; 상기 케이스의 외측면의 적어도 일부를 감싸는 자켓; 상기 제1 내부공간을 상하 방향으로 통과하며 내부에 냉각유체가 흐르는 냉각유체 배관;을 포함하고, 상기 자켓의 내측면과 이 자켓이 둘러싸는 케이스의 외측면 사이에 제2 내부공간이 형성되며, 상기 냉각유체 배관과 상기 제2 내부공간이 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈이 제공된다.

Description

케미컬 회수용 응축모듈 및 이를 구비한 케미컬 회수 시스템 {Condensation module for recovering chemical and chemical recovery system with the same}
본 발명은 케미컬 회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬의 회수율을 높일 수 있는 케미컬 회수용 응축모듈 및 이를 구비한 케미컬 회수 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조공정에는 증착, 식각, 세정 등의 공정을 수행하기 위해 다양한 종류의 케미컬이 사용되는데, 비용 절감과 환경오염 방지를 위해, 사용된 케미컬을 그대로 배출하지 않고 회수하여 재사용하고 있다.
케미컬을 회수하기 위해 일반적으로 기체 케미컬을 응축하여 액화시킨 후 액체 케미컬을 회수용기에 저장하여 회수하는 방법이 사용되는데, 응축 장치나 회수용기의 구조나 배치에 따라 케미컬 회수 효율이 달라진다.
특허문헌1: 한국 공개특허 제2018-0002955호 (2018년 01월 09일 공개) 특허문헌2: 한국 공개특허 제2014-0138186호 (2014년 12월 03일 공개)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각유체와 케미컬의 열교환 효율을 높여서 케미컬 회수 효율을 향상시킬 수 있는 응축모듈 및 이를 구비한 케미컬 회수 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 회수하기 위한 케미컬 회수용 응축모듈로서, 제1 내부공간을 가지며, 케미컬을 주입받는 주입구를 상부에 구비하고 케미컬을 배출하는 배출구를 하단부에 구비한 통형상의 케이스; 상기 케이스의 외측면의 적어도 일부를 감싸는 자켓; 상기 제1 내부공간을 상하 방향으로 통과하며 내부에 냉각유체가 흐르는 냉각유체 배관;을 포함하고, 상기 자켓의 내측면과 이 자켓이 둘러싸는 케이스의 외측면 사이에 제2 내부공간이 형성되며, 상기 냉각유체 배관과 상기 제2 내부공간이 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 회수하기 위한 케미컬 회수 시스템으로서, 상술한 구성의 케미컬 회수용 응축모듈; 상기 응축모듈의 배출구의 하류측에 배치되며 액화된 케미컬을 저장하는 회수용기; 및 상기 회수용기의 측면과 하부면의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 제3 내부공간을 가지며 제3 내부공간에 상기 냉각유체를 공급하여 상기 회수용기 내의 케미컬을 냉각시키는 냉각모듈(40);을 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 회수 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 냉각유체가 응축모듈의 내부 공간과 외측의 자켓 공간을 흐르도록 하여 냉각유체와 케미컬과의 열교환 면적을 증대시켜 케미컬 회수 효율을 향상시키는 이점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 응축모듈에서 케미컬이 나선형 공간을 따라 나선형 경로로 이송되므로 상대적으로 긴 경로동안 냉각유체와 열교환할 수 있고, 이 때 나선형 공간을 흐르는 케미컬이 이 공간을 둘러싸는 4면으로부터 냉각되므로 열교환 면적이 더욱 증대되어 종래 열교환기에 비해 냉각 속도가 더 빠르고 케미컬 회수 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 회수 시스템의 블록도,
도2는 일 실시예에 따른 케미컬 회수 시스템을 설명하기 위한 도면,
도3은 일 실시예에 따른 응축모듈의 단면도,
도4는 일 실시예에 따른 냉각블록의 사시도,
도5는 일 실시예에 따른 응축모듈의 일부를 확대한 도면,
도6은 대안적 실시예에 따른 케미컬 회수 시스템을 설명하기 위한 도면,
도7은 대안적 실시예에 따른 회수용기를 설명하기 위한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 회수 시스템의 블록도이다.
도면을 참조하면, 케미컬을 반도체 제조용 반응챔버(10)에 공급하는 구성을 도시하였다. 본 발명이 속하는 당업계에서 반응챔버(10)에 공급되는 각종 반응가스를 통상적으로 "케미컬"로 칭한다. 따라서 이하의 설명에서는 반도체 제조에 사용되는 임의의 반응가스를 "케미컬"이라고 부르기로 한다. 본 명세서 '케미컬'은 액체 케미컬 또는 기체 케미컬이라고 특별히 한정하여 부르지 않는 한 액체 상태와 기체 상태를 모두 포함하는 의미로 사용된다.
케미컬은 공급경로(L1)를 통해 반응챔버(10)로 공급되고, 반응챔버(10)에서 배출되는 케미컬은 회수경로(L2)를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 응축모듈(20)로 공급된다. 응축모듈(20)은 케미컬을 냉각 및 응축하여 액화시킨다. 액화된 케미컬은 케미컬 유입 배관(L3)을 통해 회수용기(30)에 이송되어 저장되고 회수된다.
일 실시예에서 회수용기(30)는 용기내 액체의 양을 측정할 수 있는 센서(도시 생략)를 포함한다. 센서는 예컨대 액위 센서(level sensor) 등으로 구현될 수 있으며, 센서의 종류나 센싱 방식에 따라 회수용기(30)의 내부나 외부에 설치될 수 있다. 센서의 센싱 결과에 따라 회수용기(30)의 교체 시점을 알 수 있으며, 예컨대 회수용기(30)에 케미컬이 소정 높이까지 채워지면 센서가 이를 감지하여 제어부(도시 생략)로 전달하고, 제어부는 회수용기(30)의 액체 저장량 또는 회수용기 교체 시점 등의 정보를 사용자에게 알릴 수 있다.
회수용기(30) 내의 압력을 제어하기 위해 회수용기(30) 내의 기체를 배출하는 가스배출 배관(L4)이 설치된다. 가스배출 배관(L4)의 후단에는 진공펌프(도시 생략) 및/또는 스크러버(도시 생략) 등의 장치가 설치되어 배출 가스를 처리하고 외부로 배출할 수 있다.
케미컬의 압력, 유량, 온도 등은 증착 두께나 분포에 큰 영향을 미친다. 따라서 케미컬의 상태를 최대한 일정하게 유지시키기 위해 일부 실시예의 경우 반응챔버(10)에서 증착 등의 공정을 수행하는 시간 이외에는 케미컬을 우회경로(L12)를 통해 우회시켜서 반응챔버(10)로 공급할 케미컬의 압력, 유량 등의 상태를 일정하게 유지시키며, 이 때 우회경로(L12)를 통해 우회하는 케미컬도 본 발명에 따른 응축모듈(20)로 공급되어 회수될 수 있다.
한편 도1에는 공급경로(L1), 우회경로(L12), 회수경로(L2) 등에 밸브를 표시하지 않았지만 상술한 것과 같이 케미컬을 반응챔버(10)로 공급하거나 우회경로(L12)로 우회시키기 위해 하나 이상의 개폐밸브가 설치될 수 있으며 가스배출 배관(L4)에도 배출가스의 유량 제어를 위해 하나 이상의 밸브가 설치될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
이제 도2와 도3을 참조하여 일 실시예에 따른 응축모듈(20)을 설명하기로 한다.
도2는 일 실시예에 따른 케미컬 회수 시스템의 응축모듈(20)과 회수용기(30)를 도시하였고 도3은 응축모듈(20)의 단면도를 개략적으로 도시하였다.
도면을 참조하면, 응축모듈(20)은 케이스(210), 케이스의 일부를 감싸는 자켓(220), 케이스 내부에 배치되는 냉각모듈(230), 및 케이스(210)의 내부와 외부에 배치되는 냉각유체 배관들(252,253)을 포함할 수 있다.
케이스(210)는 내부에 제1 내부공간(215,217)을 갖는 원통의 통형상으로 형성되며 케이스(210)의 상부와 하부에 각각 주입구(211)와 배출구(212)가 형성된다. 주입구(211)는 회수경로(L2) 및/또는 우회경로(L12)에 연결되어 주입구(211)를 통해 케미컬이 케이스(210) 내부로 공급될 수 있다. 배출구(212)는 케미컬 유입 배관(L3)에 연결되며 배출구(212)를 통해 케미컬이 회수용기(30)로 공급된다.
자켓(220)은 케이스(210)의 외측면의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성되며, 케이스(210)와 자켓(220) 사이에 제2 내부공간(221)이 형성된다. 즉 자켓(220)의 내측면과 이 자켓이 둘러싸는 케이스(210)의 외측면 사이에 밀폐된 공간이 형성된다.
케이스(210)와 자켓(220)은 예를 들어 스테인리스 스틸(SUS) 또는 열전달율이 좋은 임의의 금속이나 합금으로 제작될 수 있다.
냉각유체 배관(252,253)은 냉각유체가 흐르는 배관으로, 냉각유체는 냉각수, 냉매 등 케미컬을 냉각하여 응축시킬 수 있는 임의의 유체이다. 냉각유체 배관 중 제1 배관(252)은 케이스(10)의 내부 공간을 상하 방향으로 통과하도록 배치되며 제1 배관(252)의 일 단부는 냉각유체 주입구(251)로서 냉각유체가 유입되는 포트이고, 타 단부는 제2 배관(253)과 연결된다. 제2 배관(253)은 케이스(210)의 외부에 배치되며, 제2 배관(253)의 일 단부는 제1 배관(252)과 연결되고 타 단부는 케이스(210)와 자켓(220) 사이의 제2 내부공간(221)에 연결된다. 이에 따라, 냉각유체 배관(252,253)과 제2 내부공간(221)이 연통하게 되며, 냉각유체 배관(252)의 주입구(251)로 유입된 냉각유체는 제1 배관(252), 제2 배관(253), 및 제2 내부공간(221)을 순차적으로 통과한 후 자켓(220)에 형성된 배출구(255)를 통해 외부로 배출된다.
이 때 도시한 실시예와 같이 냉각유체가 케이스(210)의 제1 내부공간에서 상방향으로 흐르고 제2 내부공간(221)에서도 상방향으로 흐르도록 구성할 수 있지만 주입구(251)와 배출구(255)의 위치를 변경하거나 배관과의 연결 위치를 변경하여 냉각유체의 흐름 방향을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 대안적 실시예에서, 냉각유체가 케이스(210) 내부 및 제2 내부공간(221)에서 각각 상방향에서 하방향으로 흐르도록 하거나, 또는 케이스(210) 내부에서 상방향으로 흐르고 제2 내부공간(221)에서는 하방향으로 흐르도록 구성할 수도 있다. 그리고 다른 대안적 실시예에서는, 냉각유체가 제2 내부공간(221)에 먼저 유입되도록 구성하여 냉각유체가 제2 내부공간(221)을 통과한 후 냉각유체 배관(252)를 통과하도록 구성할 수도 있다.
일 실시예에서 응축모듈(20)은 케이스(210)의 내부에 냉각블록(230)을 더 포함한다. 도4는 일 실시예에 따른 냉각블록(230)의 개략적인 사시도이다. 도3과 도4를 참조하면, 냉각블록(30)은 예컨대 원기둥 형상의 본제(231) 및 이 본체(231)의 외주면을 따라 형성된 나선형의 냉각핀(233)으로 구성될 수 있다. 냉각핀(233)은 냉각블록 본체(231)의 외주면에서 방사상 외측 방향으로 돌출 형성되되 본체(231)의 상단에서 하단에 이르기까지 끊김없이 연속적으로 이어져 형성되어 있다. 냉각블록의 본체(231)과 냉각핀(233)이 서로 별개로 제작된 후 결합될 수 있지만, 바람직하게는 냉각블록의 본체(231)와 냉각핀(233)이 스테인리스 스틸(SUS)이나 임의의 금속 또는 합금으로 일체로 제조된다.
일 실시예에서 냉각블록(230)은 본체(231)의 중심부에 형성된 관통구(232)를 더 포함한다. 관통구(232)는 냉각블록 본체(231)의 중심축을 따라 상하 방향으로 형성되며, 도3에 도시한 것처럼 냉각유체 배관(252)이 이 관통구(232)를 통과하도록 배치된다. 이 때 냉각유체 배관(252)의 외측면과 관통구(232)의 내측면이 밀착하여 접촉하도록 구성되어 냉각유체 배관(252)을 흐르는 냉각유체와 냉각블록(230) 사이를 흐르는 케미컬 사이에 열교환이 원활히 일어나도록 구성한다.
도3에 도시한 것처럼 냉각블록(230)은 케이스(210)의 내부 공간에 삽입되어 고정 설치된다. 바람직하게는, 냉각블록의 직경이 케이스(210)의 내경과 동일하도록 구성한다. 즉 냉각블록의 냉각핀(233)의 방사상 방향의 외주면(도5의 233c)이 케이스(210)의 내측면과 접촉하여 밀착하도록 구성하며, 이에 따라, 케이스(210)의 상부측 내부공간(215)으로 유입된 케미컬이 나선형 공간(216)을 통해 하방으로 이송된 후 케이스(210)의 하부측 내부공간(217)을 거쳐 배출구(212)로 배출된다. 여기서 "나선형 공간"(216)은 냉각블록의 냉각핀(233)과 케이스(210) 내측면 사이에 형성된 공간을 의미하며, 냉각블록(230)의 상단에서부터 하단에 이르기까지 연속적으로 연통된 유로임을 이해할 것이다.
이와 관련하여 도5는 일 실시예에 따른 응축모듈의 일부를 확대한 도면으로, 나선형 공간(216)의 임의의 단면 영역(A)을 나타내었다.
도면을 참조하면, 나선형 공간(216)의 단면 영역(A)은 4면에 의해 둘러싸여 있다. 즉 영역(A)이 이 영역의 위쪽의 냉각핀(233a)과 아래쪽의 냉각핀(233b), 그리고 냉각블록의 외측면(231a)과 케이스의 내측면(210a)에 의해 둘러싸여 있다. 이 때 영역(A)의 위쪽과 아래쪽 냉각핀(233a,233b)과 냉각블록의 외측면(231a)은 냉각블록(230)의 일부분으로서 일체로 형성되어 있어 냉각유체 배관(252)을 흐르는 냉각유체에 의해 냉각되고, 케이스의 내측면(210a)은 케이스(210)와 자켓(220) 사이의 제2 내부공간(221)을 흐르는 냉각유체에 의해 냉각되고 있다. 따라서 영역(A)을 흐르는 케미컬은 영역(A)의 4면, 즉 위쪽과 아래쪽 냉각핀(233a,233b) 및 냉각블록의 외측면(231a)과 케이스의 내측면(210a)과 접촉하며 빠른 시간에 냉각유체와 열교환하여 냉각되고 응축되어 액화할 수 있다.
한편 이러한 열교환 동작시 냉각블록의 냉각핀(233)에서 실질적인 열교환이 일어나도록 냉각핀(233)의 두께(d)를 적절하게 설계하는 것이 중요하다. 냉각핀(233)의 두께가 얇으면 나선형 공간(216)이 넓어지거나 나선형 공간(216)의 전체 경로가 길어지지만 냉각유체와 케미컬 사이의 열교환이 냉각핀(233)을 통해 일어나기가 힘들다. 그러나 냉각핀(233)이 너무 두꺼우면 나선형 공간(216)이 좁아지거나 나선형 공간(216)의 전체 경로가 짧아진다. 따라서 나선형 공간(216)의 전체 경로 길이와 단면 영역(A)의 크기를 고려하면서도 냉각유체와 케미컬 사이의 열교환이 냉각핀(233)에서도 일어나도록 냉각핀(233)의 두께를 적절히 두껍게 설계하는 것이 바람직하다.
다시 도3을 참조하면, 나선형 공간(216)을 통과하며 액화된 케미컬 및 액화되지 않은 기체 상태의 케미컬은 케이스(210)의 하부측 내부공간(217)을 통해 배출구(212)로 배출되어 회수용기(30)로 유입된다. 이 때 액화된 케미컬이 케이스(210) 내부에 잔류하지 않고 회수용기(30)로 모두 배출되는 것이 바람직하며, 이를 위해 케이스(210)의 바닥면(218)을 배출구(212)를 향해 경사지게 형성하여 케미컬이 케이스(210) 바닥면에 남지 않고 모두 배출되도록 구성한다.
또한 냉각블록(230)의 냉각핀(233)의 표면에 액화된 케미컬이 냉각핀(233) 표면에 잔존하지 않고 냉각핀(233)을 따라 아래로 흘러내리도록 냉각블록을 설계한다. 예를 들어 냉각핀(233)의 나선형 형상의 기울기가 제1 소정 각도보다 작으면 냉각핀(233) 표면에 액화된 케미컬이 흘러내리지 않게 되고 제2 소정 각도보다 크면 케미컬의 유속이 지나치게 빨라져 냉각유체와의 열교환이 원활하지 않을 수 있다. 따라서 열교환 효율과 케미컬의 유속 등을 고려하여 냉각핀(233)의 나선형 형상의 기울기를 소정 각도 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 응축모듈(20)은 종래 열교환기나 응축기에 비해 열교환에 사용되지 않는 미사용 공간(dead space)을 제거하고 열교환 효율을 높여 케미컬의 회수율을 향상시키는 효과가 있다. 본 발명의 응축모듈(20)은 냉각유체 배관(252)이 케이스(210) 내부를 관통하고 케이스(210) 외부 표면에는 자켓(220)을 설치하여 냉각유체가 케이스(210)의 안쪽과 바깥쪽으로 모두 흐르도록 구성하여 케이스(210) 내부의 케미컬과의 열교환 면적을 증가시켰다.
더욱이 본 발명의 응축모듈(20)에서 케미컬이 나선형 공간(216)을 따라 나선형 경로로 이송되므로 상대적으로 긴 경로동안 냉각유체와 열교환할 수 있다. 또한 도5를 참조하여 설명한 것처럼 나선형 공간(216)을 흐르는 케미컬이 이 공간(216)을 둘러싸는 4면으로부터 냉각되므로 열교환 면적이 더욱 증대되어 냉각 속도가 상대적으로 더 빠르며, 종래의 판상형 열교환기나 나선형 배관으로 구성된 열교환기에 비해 케미컬 회수율을 더 높일 수 있다.
이제 도6과 도7을 참조하여 대안적 실시에에 따른 케미컬 회수 시스템을 설명한다.
도6은 대안적 실시예에 따른 케미컬 회수 시스템의 응축모듈(20)과 회수용기(30)를 나타낸다. 도시한 실시예에서 응축모듈(20)은 도2 내지 도5를 참조하여 설명한 응축모듈(20)과 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략한다.
도6의 실시예에서 응축모듈(20)에서 배출되는 케미컬이 응축모듈(20)의 아래에 설치된 회수용기(30)에 유입된다. 일 실시예의 케미컬 회수 시스템은 회수용기(30)의 측면과 하부면 중 적어도 일부를 둘러싸는 냉각모듈(40)을 더 포함한다. 냉각모듈(40)은 회수용기(30)의 측면과 하부면의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 제3 내부공간(45)을 갖는다.
냉각모듈(40)은 제3 내부공간(45)으로 냉각유체를 주입하는 주입구(41) 및 냉각유체를 배출하는 배출구(42)를 구비하며, 회수용기(30)를 냉각시키기 위해 제3 내부공간(45)에 냉각유체를 흐르게 할 수 있다. 이와 같이 회수용기(30)를 냉각함으로써, 회수용기(30)에 저장된 액체 케미컬의 일부가 다시 기화(재기화)하여 가스배출 배관(L4)으로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
이 때 바람직한 실시예에서, 냉각모듈(40)의 제3 내부공간(45)과 냉각유체 배관(252)이 연통하도록 구성한다. 예를 들어 도6에 도시한 것처럼, 냉각모듈(40)의 제3 내부공간(45)으로 공급된 냉각유체가 배출구(42)를 통해 배출된 후 냉각유체 주입구(251)을 통해 냉각유체 배관(252)으로 공급되며, 이에 따라 하나의 냉각유체로 제3 내부공간(45), 케이스(210)의 내부 공간(제1 내부공간), 및 자켓(220)과 케이스(210) 사이의 제2 내부 공간(221)을 모두 흐르게 하여 냉각유체와 케미컬 사이의 열교환을 극대화할 수 있다.
이 때 대안적 실시예에서 냉각유체가 통과하는 순서가 바뀔 수 있음은 물론이다. 예를 들어 냉각유체가 제3 내부공간(45), 제2 내부공간(221), 및 제1 내부공간(215,217)의 순서로 흐르도록 구성할 수도 있고 제1 내부공간, 제2 내부공간, 및 제3 내부공간의 순서로 흐르도록 구성할 수도 있으며 구체적 실시 형태에 따라 냉각유체의 통과 순서가 달라질 수 있음을 이해할 것이다.
도7은 대안적 실시예에 따른 회수용기(30)의 내부 구성을 나타낸다.
응축모듈(20)의 배출구(212)와 연통하는 케미컬 유입 배관(L3)이 회수용기(30)를 관통하여 내부까지 연장되어 있고, 회수용기(30)의 가스를 외부로 배출하는 가스배출 배관(L4)도 회수용기(30) 내부로 연장되어 뻗어있다.
이 때 회수용기(30) 내에서 케미컬 유입 배관(L3)과 가스배출 배관(L4) 사이에 기체의 흐름이 발생하기 때문에 회수용기(30)에 저장된 액체 케미컬의 표면에서 기화가 발생하여 케미컬의 일부가 다시 배관(L4)으로 배출되는 현상이 일어난다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 케미컬 유입 배관(L3)의 유입 포트(L31)가 가스배출 배관(L4)의 배출 포트(L41)를 향하지 않도록 구성한다. 예를 들어 도시한 것처럼 케미컬 유입 배관(L3)을 더 연장하여 유입 포트(L31)가 회수용기(30)의 내측면에 거의 인접하거나 또는 내측면에 접촉하도록 구성한다.
이렇게 구성할 경우 유입 포트(L31)와 배출 포트(L41) 사이에 기체 흐름이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 유입 포트(L31)를 통해 유입되는 액체 케미컬이 냉각모듈(40)에 의해 냉각되고 있는 회수용기(30)의 내부 벽면 가까이에서 떨어지거나 내부 벽면을 타고 흘러내리므로 케미컬의 재기화 현상을 방지할 수 있다.
또 다른 대안적 실시예에서 회수용기(30)의 내부에 형성된 하나 이상의 냉각핀(35)를 포함할 수 있다. 냉각핀(35)은 예컨대 회수용기(30)의 내측면이나 바닥면에서 회수용기 내부 공간을 향해 돌출 형성될 수 있다. 냉각핀(35)의 형상이나 크기, 두께는 특별히 한정되지 않으며 열전달 효율이 우수한 금속이나 합금 재질로 구성될 수 있다.
이와 같이 냉각핀(35)을 형성할 경우 냉각모듈(40)에 의해 냉각핀(35)도 냉각되므로 회수용기(30) 내부에 저장된 액체 케미컬을 지속적이고 효과적으로 냉각시킬 수 있어 케미컬이 재기화하는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 도면을 참조하여 본 발명의 케미컬 회수 시스템의 다양한 실시예 및 변형례를 설명하였다. 그러나 이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 반응챔버 20: 응축모듈
30: 회수용기 40: 냉각모듈
210: 케이스 220: 자켓
230: 냉각블록

Claims (10)

  1. 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 회수하기 위한 케미컬 회수용 응축모듈로서,
    제1 내부공간을 가지며, 케미컬을 주입받는 주입구(211)를 상부에 구비하고 케미컬을 배출하는 배출구(212)를 하단부에 구비한 통형상의 케이스(210);
    상기 케이스의 외측면의 적어도 일부를 감싸는 자켓(220);
    상기 제1 내부공간을 상하 방향으로 통과하며 내부에 냉각유체가 흐르는 냉각유체 배관(252); 및
    제1 내부공간 내에 상하방향으로 배치된 기둥 형상의 냉각블록(230);을 포함하고,
    상기 자켓(220)의 내측면과 이 자켓이 둘러싸는 케이스의 외측면 사이에 제2 내부공간(221)이 형성되며, 상기 냉각유체 배관과 상기 제2 내부공간이 연통하도록 구성되고,
    상기 냉각블록은, 이 냉각블록의 외주면을 따라 방사상 방향으로 돌출 형성되되 상단에서 하단까지 나선형으로 일체로 형성된 냉각핀(233)을 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각유체 배관으로 공급된 냉각유체가 제1 내부공간 내에서 상방향으로 흘러서 제1 내부공간에서 배출된 후 상기 제2 내부공간으로 유입되고 제2 내부공간 내에서 상방향으로 흘러서 제2 내부공간에서 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각핀의 방사상 방향의 외주면이 상기 케이스의 내측면과 접촉하여 밀착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각블록은 냉각블록의 중심축을 따라 상하 방향으로 형성된 관통구(232)를 포함하고, 상기 냉각유체 배관이 이 관통구를 통과하도록 배치되되 상기 관통구의 내측면과 냉각유체 배관의 외측면이 밀착하도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 내부공간으로 유입된 케미컬이 상기 냉각블록의 냉각핀 사이에 형성된 나선형 공간(216)을 통해 하방으로 이송되며,
    이 때 상기 나선형 공간(216)의 케미컬이 나선형 공간의 위쪽의 냉각핀(233a), 아래쪽의 냉각핀(233b), 냉각블록의 외측면(231a), 및 케이스의 내측면(210a)과 접촉하며 냉각됨으로써 케미컬의 적어도 일부가 응축하여 액화되는 것을 특징으로 하는 케미컬 회수용 응축모듈.
  7. 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 회수하기 위한 케미컬 회수 시스템으로서,
    제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 케미컬 회수용 응축모듈;
    상기 응축모듈의 배출구(212)의 하류측에 배치되며 액화된 케미컬을 저장하는 회수용기(30); 및
    상기 회수용기(30)의 측면과 하부면의 적어도 일부 표면을 둘러싸는 제3 내부공간을 가지며 제3 내부공간에 상기 냉각유체를 공급하여 상기 회수용기(30) 내의 케미컬을 냉각시키는 냉각모듈(40);을 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 회수 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각모듈의 제3 내부공간과 상기 냉각유체 배관이 연통하도록 구성되되, 상기 냉각모듈의 제3 내부공간으로 공급된 냉각유체가 제3 내부공간에서 배출된 후 상기 냉각유체 배관으로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 응축모듈의 배출구(212)와 연통하며 일단이 회수용기의 내부까지 연장되어 형성된 케미컬 유입 배관(L3); 및
    상기 회수용기 내의 가스를 외부로 배출하기 위해 일단이 회수용기의 내부에 위치하는 가스배출 배관(L4);을 더 포함하고,
    상기 케미컬 유입 배관(L3)의 유입 포트(L31)가 상기 회수용기의 내측면에 인접하게 배치되고 유입 포트(L31)의 출구 방향이 회수용기의 내측면을 향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 케미컬 회수 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 회수용기의 내측면에서 회수용기 내부 공간을 향해 돌출 형성된 하나 이상의 냉각핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케미컬 회수 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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