KR102373773B1 - 케미컬 내압용기 - Google Patents

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KR102373773B1
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KR1020210137948A
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임광신
박준호
김성철
김연화
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엔비스아나(주)
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 등의 오염도를 검사하기 위한 분석기에 공급되는 케미컬 및 DIW 등의 공정 화학 물질을 취급하기 용이한 케미컬 내압용기에 관한 것으로서, 구체적으로는, 반응성이 강한 화학 물질로부터 공정 오염을 피하기 위해 금속 원소에 의한 오염 발생이 적은 불소 재질을 이용하되, 높은 압력에서 파손, 변형, 가스 유출 등의 문제가 없고 구조적으로 안전성이 향상된 케미컬 내압용기를 제공한다.

Description

케미컬 내압용기{Chemical pressure container}
본 발명은 공기, 케미컬 가스, 액체 및 반도체 기판 등의 오염도를 검사하기 위해 케미컬 및 DIW 등의 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 별도로 저장 보관하여 분석기 또는 웨이퍼 등에 제공하며, 상기 저장액의 보관 전 또는 후에 용기 내부를 신속하게 세척/희석하여 오염 발생을 줄이고 고순도의 저장액을 원활하게 이송할 수 있도록 구성된 케미컬 내압용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 금속 오염원이 거의 없는 재질의 용기와 덮개로 구성되어 퍼지 가스 등에 의해 용기 내부의 압력이 변해도 밀봉상태를 유지할 수 있도록 설계된 케미컬 내압용기에 관한 것이다.
일반적인 반도체 웨이퍼 제조 공정에는 다양한 공정이 있으며, 각 공정마다 반도체 장비 또는 웨이퍼 표면에 대한 금속성 이물질 검사를 진행하고 그 금속 함유량을 측정하여 웨이퍼 등의 금속 이물질 오염도를 분석한다.
특히 반도체 소자의 제조시에 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 제조 및 반도체 소자 제조 과정 중에 실리콘 웨이퍼의 표면 및 내부에 포함된 철, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 이물질에 의한 오염으로 인하여 그 성능에 크게 영향을 받는다. 즉, 이러한 금속 이물질이 반도체 제조공정 과정에서 미량이라도 존재하는 경우, 그 특성에 매우 큰 영향을 미치게 되며, 심한 경우 반도체 장치가 전체적으로 제기능을 수행할 수 없을 정도가 되어 반도체 장치 자체가 파기되어야 하므로 전체 반도체 장치의 수율을 저하시키는 등의 문제가 일어날 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 특성을 높이는 데에는 이물질의 함유량을 가능한한 낮게 억제하는 것이 중요하며, 이러한 이물질양을 억제하는 전제로서 이물질 농도를 정확하게 측정 및 분석하는 것이 반드시 필요하다.
이러한 측정 또는 분석을 위하여 분석장치 등에는 ICP-MS 등과 같은 분석기 뿐만 아니라 내부에 액상의 시료 또는 케미컬, DIW 등의 저장액을 저장 보관하고 공정에 따라 필요시 분석기 또는 웨이퍼 측으로 제공하는 용기가 필요한데, 상기 용기 내부의 압력 환경을 견딜 수 있으면서도 오염 등의 부가적인 문제를 유발하지 않아야 한다.
통상적으로 산업용 압력용기는 내부 압력에서 높은 강성을 유지하기 위하여 가압공정에 견딜 수 있는 Fe, Ni, Al, Cu, Cr 등의 금속 또는 금속 합금이 사용된다. 그러나 반도체 공정 및 오염 분석에서 사용되는 케미컬은 화학 반응성이 매우 크기 때문에 장치 또는 공정 용기 등에서 추가적인 금속 또는 금속 합금 부식을 일으킬 수 있으며, 이는 반도체 장비 또는 웨이퍼 표면 오염을 확인하기 위한 분석용 시료에 배경오염물질이 부가되어 분석 결과값을 신뢰할 수 없는 문제를 발생시킨다. 이러한 배경오염을 예방하기 위해 기존의 내압용기는 내부에 내화학성 재질로 라이닝 처리를 하여 이용되기도 하나, 이 경우 라이닝 형성 및 유지 관리를 위한 부담이 상승하고 주변 케미컬 퓸 등에 의한 외부 부식에 따른 오염 및 내구성 저하 등의 문제점을 피하기 어려웠다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안한 것으로, 내부식성, 내화학성 특성의 불소 수지 재질로 내압력 및 밀폐력이 우수한 구조의 케미컬 내압 용기를 형성하여 반응성이 높은 케미컬 또는 DIW 등 다양한 공정 화학 물질에 의한 오염/손상을 줄이고, 시료의 오염을 방지하여 분석률을 높이도록 하는 케미컬 내압 용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 측정 및 분석을 위한 내부 저장액의 보관 전 또는 후에 용기 내부를 신속하게 세척/희석하여 오염 발생을 줄이고 고순도의 저장액을 원활하게 이송하는 케미컬 내압용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기는, 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하기 위한 저장액을 저장하고 이송하는 케미컬 내압용기로서, 시료 또는 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 수용하기 위한 내부공간을 제공하는 용기본체부; 및 상기 용기본체부를 덮어 상기 내부공간을 폐쇄하는 커버부; 상기 커버부 또는 용기본체부에 구비되어 저장액을 상기 용기본체부의 내부공간으로 도입하는 출입부재; 상기 커버부와 용기본체부를 상호 결합하여 고정하는 고정부재;를 포함하여 구성되며, 상기 용기본체부 및 커버부는 상기 저장액에 대한 내화학성 또는 내부식성을 갖도록 불소 수지로 형성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서, 상기 출입부재는, 시료 또는 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 상기 용기본체부의 내부공간으로 공급하는 제1 라인; 및 상기 용기본체부의 내부공간으로 불활성 기체를 공급하는 제2 라인;을 포함하며, 상기 용기본체부의 내부공간에 저장된 저장액은 상기 불활성 기체에 의한 내부 압력에 의하여 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공되거나 내압용기의 외부로 배출되는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서, 상기 출입부재는, 상기 용기본체부의 내부공간에 저장된 저장액을 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하기 위한 딥튜브를 더 포함하되, 상기 딥튜브의 일단은 상기 저장액에 침지 상태로 배치된 구조로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서, 상기 용기본체부는, 상기 불활성 기체에 의한 내부 압력을 견디기 위한 구조로서, 상기 커버부에 의해서 폐쇄되는 부분의 면적이 내부공간의 단면적보다 작게 형성되어 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서, 상기 용기본체부는, 내부 공간의 세정을 위하여 상기 저장액을 배출하는 배출부를 저부에 구비하거나 상부 일측에 오버플로 배출부를 구비하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기는, 상기 커버부와 상기 용기본체부 사이에 구비된 홈에 안착되어 밀봉 기능을 수행하는 실링부재를 더 포함하되, 상기 실링부재는 불소수지 재질로 형성되며 사각단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서, 상기 고정부재는 PEEK(Polyether ether ketone) 재질로 이루어진 볼트-너트 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서, 상기 너트는 상기 용기본체부의 외벽에 형성된 내입홈에 삽입배치되는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 유체 이송 방법은, 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하기 위한 저장액을 저장하고 이송하는 케미컬 내압용기의 유체 이송 방법으로서, 시료 또는 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 제1라인을 통해 케미컬 내압용기의 내부공간으로 도입하여 보관하는 저장액 보관 단계; 및 제 2라인을 통해 불활성 가스를 케미컬 내압용기의 내부공간으로 제공하여 상기 저장액을 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하거나 내압용기의 외부로 배출하는 이송단계;를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 유체 이송 방법에서, 상기 이송단계는, 상기 용기본체부의 내부공간에 저장된 저장액을 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하기 위한 딥튜브의 일단이 상기 저장액에 침지 상태로 배치되어 수행되는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 유체 이송 방법은, 상기 저장액 보관 단계의 전이나 이송단계의 후에, 상기 케미컬 내압용기를 세정하기 위한 세정단계를 더 포함하되, 상기 세정단계는, 케미컬 내압용기의 저부에 구비된 배출부를 통하여 잔류 저장액 또는 세척액을 배출하는 배출단계; 또는, 잔류 저장액 또는 세척액을 희석시키며 케미컬 내압용기의 상부에 구비된 오버플로 배출부를 통하여 배출하는 오버플로 배출단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명의 의한 케미컬 내압용기는 금속 오염이 거의 없는 불소 수지 재질로 제작되어 케미컬, DIW 등의 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 내부 압력 환경에서도 안정적으로 보관하며 배경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 내화학성, 내부식성이 뛰어나나 연질 특성으로 내압용기 사용이 부적합한 불소 수지를 이용하되 내압을 견딜 수 있는 구조로 형성하여, 기존의 금속 또는 금속 합금의 내압 용기에서 발생했던 배경 오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 측정 및 분석을 위한 내부 저장액의 보관 전 또는 후에 용기 내부를 신속하게 세척/희석하여 오염 발생을 줄이고, 고순도의 저장액을 원활하게 이송함으로써, 분석기기의 신뢰도, 사용성 등을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 전체적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 커버부 및 출입부재를 나타낸 도면이다.
도 3은 내부 압력을 견딜 수 있는 구조로 설계된 케미컬 내압용기의 용기본체부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 딥튜브가 구비된 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 실링구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 고정부재에 의한 결합상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 고정부재의 세부구조를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은, 웨이퍼 등의 오염도를 검사하기 위해 시료 또는 케미컬, DIW(deionized water, 정제수) 등의 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 내부에 저장 보관하여 분석기 또는 웨이퍼 등에 제공하는 케미컬 내압용기에 관한 것으로서, 반도체 공정 및 세척 등에 사용되는 반응성이 매우 강한 공정 화학 물질로부터 공정 오염을 피하기 위해 금속 원소에 의한 오염원이 없는 불소 재질의 케미컬 내압용기를 제공한다. 상기 케미컬 내압용기는 측정장치 또는 분석장치, 공정처리장치 등에 장치의 내부 구성 모듈로 이용될 수 있다.
상기 케미컬 내압용기를 이용하면 분석기 등에 공급되는 DIW 등의 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 케미컬 내압용기에서 안정적으로 보관하여 분석기 등에 공급할 수 있다. 즉, 분석기 등에 제공되는 공정 화학 물질의 이송 과정에서 추가적인 배경오염이 부가되지 않도록 공정 경로상에 케미컬 내압용기를 설치하여 상기 공정 화학 물질을 안정적으로 분석기 등에 제공하며, 내압용기의 이용 전 또는 후에 원활하게 반복 희석/세척하여 고순도의 공정 화학 물질을 저장하거나 제공할 수 있다.
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기를 설명하기 위한 각 도면에 대하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 전체적인 구조를 외형적으로 설명하는 사시도로서, 본 발명의 케미컬 내압용기는 분석장비의 내부 공간 등에 구비되어 내부에 저장액을 안정적으로 보관하며 필요에 따라 분석기 등의 다른 구성에 제공하는 기능을 기본적으로 수행한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 커버부 및 출입부재를 나타낸 도면으로서, 도 2(a)는 케미컬 내압용기의 상부를 사시도로 도시한 것이고, 도 2(b)는 평면도로 도시한 것이다. 각각의 출입부재에 시료 또는 케미컬, DIW 등의 유동을 위한 배관라인이 연결될 수 있다.
도 3은 내부 압력을 견딜 수 있는 구조로 설계된 케미컬 내압용기의 용기본체부를 단면도를 나타낸 것으로서, 도 2(b)에 표시된 A-A기준으로 단면도를 도시함으로써 용기본체부에 구비된 고정부재의 내입홈 및 오버플로 배출부, 센서장착부 등의 예시적인 세부구조를 함께 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 딥튜브가 구비된 사용상태도로서, 도 2(b)에 표시된 A-A기준으로 단면도를 도시함으로써 내압용기의 내부 구조 및 딥튜브의 결합 배치관계를 함께 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 실링구조를 도시한 도면으로서, 도 5(a)는 용기본체부 및 커버부 사이에 실링부재를 배치하여 가압 결합한 구조를 단면도 나타낸 것이고, 도 5(b)는 실링부재의 상하부 구조를 설명하기 위하여 평면도로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 고정부재에 의한 결합상태를 나타낸 단면도으로서, 고정부재의 세부 배치구조 및 결합관계를 설명하기 위하여 도 6(a)는 도 6(b)의 C-C 기준 평면 단면도로 나타낸 것이고 도 6(b)는 도 6(a)의 B-B 기준 수직 단면도로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기에서 고정부재의 세부구조를 도시한 도면으로서 외부 사시도 및 수직 단면도로 함께 나타낸 것이다.
본 발명의 구성 및 구조에 관하여 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 의한 케미컬 내압 용기(100)는, 도 1 내지 6 등에 도시된 바와 같이, 크게, 커버부(10), 출입부재(20), 용기본체부(30), 고정부재(40)를 포함하여 구성된다.
상기 커버부(10)는 개방된 용기 본체의 상단부를 막고 케미컬 내압 용기의 밀폐력을 유지시키는 덮개다.
상기 출입부재(20)는 유체가 이동하고 제어될 수 있도록 구성되는 하나 이상의 포트이며, 필요와 목적에 따라 포트의 수를 변경하는 것도 가능하다.
상기 용기본체부(30)는 케미컬, DIW 등의 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 저장할 수 있는 내부 공간이 구비되는 내압 용기이며, 내화학성?내부식성을 가진 불소 재질로 제작된다. 상기 용기 본체부는 본 발명의 도면에서 원통 형상으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고정부재(40)는 용기본체부와 커버부를 고정하여 높은 압력에 견딜 수 있도록 지지하는 고정수단으로서, 바람직하게는, 볼트-너트 구조일 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 금속 오염원 발생이 적고 내부압력을 충족할 수 있는 재질로 볼트 및 너트를 제작하여 고정하였다.
다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압 용기에 있어서, 상기 커버부와 출입부재의 구체적인 형상에 대해 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 상기 커버부(10)는 용기본체부 상부에 위치되어 케미컬 내압용기가 밀폐상태를 유지하도록 하는 덮개이며, 도 2에 도시된 것과 같이 내압용기의 용기본체부 상부의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며 강성을 확보할 수 있도록 소정의 두께를 가진 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 커버부(10)의 외각에는 고정부재가 위치되는 안착홈이 하나 이상 형성되며, 밀폐 효율을 고려하여 사용자가 고정부재 및 안착홈의 개수를 임의로 조절하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압 용기에 있어서, 상기 커버부(10)는 케미컬, DIW 공급, 분석기 또는 기타 설비 공급, 불활성 공급 등의 관로와 연결하기 위해 오염 가능성이 낮은 불소 수지로 제작되었다. 이러한 불소 수지의 예로 PTFE (Polytetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkoxy), FEP (Fluorinated ethylene propylene), ECTFE(Ethylene Chlor Trifluoro Ethylene) 등이 있고, 바람직하게는, 재료의 수급, 가공성 등의 측면에서 PTFE (Polytetrafluoroethylene)가 좋다.
본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압 용기에 있어서, 상기 출입부재(20)는 상기 커버부(10)에서 용기본체부와 연통되어 유체가 이송/배출될 수 있도록 하나 이상 구비되는 포트를 지칭하며, 커버부와 일체 형성되어 영구적으로 고정되거나 커버부와 조립결합되어 탈착식으로 고정되는 구조 등을 채용할 수 있다.
상기 출입부재(20)는 케미컬, DIW 등의 액체를 이송하는 포트와, 상기 액체를 용기본체부 밖으로 배출하기 위해 압력원(기체)을 제공하는 포트, 퍼지 조작을 실행하는데 요구되는 밸브 및 기타 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 밸브는 수동형 밸브를 이용할 수도 있으나, 공압식, 유압식, 전자식 등의 자동형 밸브를 사용하며, 제어부에 의하여 해당 공정에 부합되게 개폐제어되거나 유량제어되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에서 상기 출입부재(20)는 케미컬 또는/및 DIW등의 공정 화학 물질이 공급되는 제1 라인(21), 퍼지 조작을 위한 불활성 기체가 공급되는 제2 라인(22), 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 설비 등과 연결되는 제3 라인(23)을 구분하여 사용할 수 있으며, 그 밖의 공정 화학 물질을 이송하고 제어하기 위한 출입부재가 포함될 수도 있다.
상기 출입부재는 내화학성, 내부식성 소재로 제작되는 것이 좋으며, 바람직하게 불소 수지를 사용할 수 있다.
다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압 용기에 있어서, 상기 용기본체부(30)의 구체적인 형상에 대해 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 용기본체부(30)에는 저장조(31), 용기 상단부(32), 용기 하단부(33), 배출부(34), 오버플로 배출부(35), 센서장착부(36) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 케미컬, DIW 등을 포함하는 저장액을 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 기타 설비로 공급하기 전 또는 후의 단계에서 설비 내부 경로 및 저장조 등에서 금속 오염원 및 잔류 케미컬 등을 제거하거나 희석하는 공정과, 내압용기에 제공되어 보관된 시료 등의 고순도의 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 분석기 등에 공급하기 위한 목적으로 본 발명의 케미컬 내압용기의 상부에 정제된 고순도 질소(PN2) 가스를 제공하여 퍼지 기능을 수행하여 저장액을 분석기 등에 공급하는 공정과, 저장액을 드레인 하는 공정 등을 포함하고 있다. 이때 PN2 가스가 내압용기에 주입되면 내압용기 내부의 압력이 높아지므로 내압을 견딜 수 있도록 설계되어야 하는데 불소 재질 자체는 연질특성 때문에 내압 용기로 사용되기에 다소 어려움이 있으므로 이에 관한 기술적 수단이 필요하다.
본 발명은 불소 재질이 연질 특성 때문에 내압용기로 사용이 적합하지 않은 문제를 고려하여 도 3과 같이 상단 입구가 그 개방면적이 감소되는 구조로 테이퍼진 형태로 형성하여 내압력의 영향을 감소시켰다. 즉, 커버부와 조립되는 내압용기 상단부 부분의 단면적을 작게 하여, 용기 내의 압력에 의해서 발생되는 팽창 반발력을 지지하는 부담을 감소시킬 수 있는 결합구조를 형성할 수 있다.
상기 일실시예를 이용하여 구체적으로 설명하면, 상기 용기본체부(30)에서 저장조(31)는 압력에 견딜 수 있도록 원통 형상을 가지며 케미컬, DIW, 기타 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 저장할 수 있도록 내부 공간이 구비한다. 그리고 상기 저장조의 상부인 용기 상단부(32)은 내압력의 영향을 감소시키기 위하여 커버부와 맞닿는 상부로 갈수록 내벽이 경사지면서 개방면적이 좁아지는 구조를 가지고 있다.
상기와 같은 구조로 설계된 불소 수지의 케미컬 내압용기는 기존의 금속 또는 금속 합금을 이용하지 않고도 내부 압력을 견딜 수 있는 강성구조를 형성할 수 있다.
상기 용기 본체의 재료가 되는 불소 수지는 PTFE (Polytetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkoxy), FEP (Fluorinated ethylene propylene), ECTFE(Ethylene Chlor Trifluoro Ethylene), ETFE (polyethylenetetrafluoroethylene), PVDF (Polyvinylidene fluoride), PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene) 등이 있으며, 바람직하게 PTFE (Polytetrafluoroethylene)를 이용하는 것이 좋다.
상기 용기 하단부(33)은 저장액, 이물질 등의 수집이 용이하도록 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형태를 가지는 것이 바람직하며, 상기 용기 하단부(33)의 저부에 케미컬, DIW 등을 포함하는 저장액, 이물질 등을 배출하기 위한 배출부(34)가 구비될 수 있다.
상기 오버플로 배출부(35)는 상기 저장조의 상단 일측에 위치되어 별도의 튜브 등의 배출유로와 연결될 수 있다. 저장조를 세정하거나 저장액의 희석이 필요한 경우에 상기 오버플로 배출부를 통해 저장액, 세정액 등을 범람 배출시킬 수 있으며, 주로 세척 등의 비분석공정 진행 중에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 측정 또는 분석 공정 중에도 희석처리 등을 위하여 이용할 수 있다.
상기 센서장착부(36)는 저장조 내측의 액체량, 온도 등을 감지하기 위한 센서를 적어도 하나 이상 장착하기 위한 구성이다. 예를 들어, 상기 센서장착부(36)는 수두를 파악하기 위한 수두 센서를 포함할 수 있으며, 도면상 하단 일측에 도시되어 있으나, 센서의 종류 및 편의에 따라 위치를 변경하거나 추가하여 장착할 수 있다. 상기 수두 센서는 금속 또는 비금속 부유식 센서, 불연속식 또는 연속식 초음파 액위 센서, 연속식 또는 불연속식 열 센서, 전기 용량 및/또는 전도도계 액위 센서, RF계 액위 센서, 및 기타 유사한 내부 액위 센서, 또는 컨테이너 상에 또는 화학 물질 이송 라인 주위에 배치된 외부 센서, 예컨대 스케일, 하중계, 외부 초음파 또는 열 센서, 및 저액위를 검출하기 위한 기타 유사 수단을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시에 따른 케미컬 내압용기는 딥튜브(25)를 통해 용기본체부 내에 저장된, 케미컬, DIW 등을 포함하는 저장액을 분석기, 또는 스캔장비, 외부 장비로 이송할 수 있다.
상기 딥튜브(25)는 그 일측이 용기 본체 하단으로 연장되어 영구적 혹은 탈착식으로 부착되는 금속 또는 비금속의 튜브로서, 딥튜브의 타측은 분석기에 연결되는 라인과 연결되거나, 혹은 웨이퍼 스캔장비, 별도의 기타 설비 관로에 합류하여 유동될 수도 있다. 상기 딥튜브의 길이는 특별히 한정하지 않으나, 저장조 내부 액체의 도입유동이 원활하도록 저장조(31)의 저장액에 충분히 진입되어 배치될 필요가 있으며, 딥튜브의 일측이 용기본체부의 바닥부 또는 배출부(34)와 이격된 위치 또는 높이의 정도를 조절함으로써 저장액의 이송에 잔류 오염물, 이물질 등의 혼입을 제한할 수 있는 장점을 가진다.
즉, 본 발명은 용기본체부의 저부에 구비된 배출부(34)를 단독으로 이용하여 또는 공용하여 상기 저장액 등을 분석기 등에 이송하는 구조로 형성할 수도 있으나, 앞선 설명처럼, 잔류 오염물, 이물질 등의 혼입을 제한할 수 있도록 딥튜브를 이용한 이송 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 케미컬 내압용기 내부에 저장된 공정 화학 물질을 상기 딥튜브로 이동시키기 위해서는, 외부 탱크와 연결된 출입부재에서 퍼지 공정을 위한 불활성 가스가 필요하다. 상기 불활성 가스는 질소, 탄산가스, 아르곤가스 등을 사용할 수 있으며, 이외에도 해당 케미컬 등에 비활성인 다른 기체도 가능하다.
불활성 가스가 용기본체부에 공급되면서 내압용기의 압력이 높아지고, 내압용기 상단부에 밀집된 불활성 가스가 하부의 저장액을 밀게 되면서 내압용기에 저장된 저장액이 딥튜브로 인입되어 유동하게 된다. 상기 딥튜브로 인입되어 유동되는 저장액의 유량은, 저장조 내부로 공급되는 불활성 가스의 퍼지량, 시간 등을 조절하여 내압을 적절히 제어함으로써 조절할 수 있고, 이러한 내압 조절에 의하여 필요한 유량만큼 분석기나 기타 설비로 저장액을 이송할 수 있다. 한편, 용기본체부 하단에 잔류한 액체는 배출부(34)를 통해 배출시킨다.
이렇게 불활성 가스를 이용한 저장액의 이송 구조는, 저장액을 직접 접촉하여 저장액의 유동을 유발하는 펌프 유동 방식에 비하여 저장액의 오염 가능성 감소, 유동 개시 지연 감소, 케미컬 등에 의한 펌프 훼손 제한 등의 장점을 가진다.
상기 딥튜브를 이용하여 유체를 외부로 이송하는 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 외부 구성과 연결된 제1 라인(21)을 통해 시료 또는 케미컬 또는 DIW 등의 공정 화학 물질이 용기 본체(30)로 이송되어 본 발명의 용기 본체에 저장액으로서 저장된다.
이때 센서장착부(36)에 포함된 액위 센서를 통해 액위 레벨을 체크하여 용기본체부에 적정 액위가 충족되었을 때 퍼지 공정이 요구되는 신호가 퍼지 제어기 및/또는 작동자에게 전송된다. 용기 본체 내에 오염물질, 케미컬, DIW 등을 포함한 저장액이 충분이 찼을 때 불활성 가스를 이송, 제어하는 제2 라인(22)에서 불활성 가스(PN2)를 도입하여 퍼지 공정을 수행한다. 용기본체부 내부가 충분히 가압되면 불활성 가스(PN2)가 저장액을 딥튜브(25)를 통해 제3라인(23)의 출구로 밀어냄으로써 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 설비 등으로 이송된다. 분석기 및/또는 외부 설비로 저장액을 충분히 이송한 후, 용기 본체에 남은 잔류 저장액은 하단의 배출부(34)을 통해 배출된다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에서 용기본체부(30) 또는 이송 라인 등에 남아있는 각종 오염물질, 케미컬 등의 세척 과정은 다음과 같다. 외부 구성과 연결된 출입부재를 통하여DIW 등의 세척액이 용기본체부(30)로 이송된다. 세척액의 액면 높이가 충분할 때 세척액 공급을 중단하고 체류시키거나 배출부(34)을 통해 세척액을 배출하고, 이러한 과정을 반복 수행하여 용기본체부 및 이송 라인 등을 세척할 수 있다.
또한, 저장조(31)의 상부에 구비된 오버플로 배출부(35)를 이용하여 희석방식의 세정을 수행할 수도 있다. 즉, 오버플로 배출부(35)를 개방한 상태로 용기본체부(30)로 세정액을 소정의 유량 또는 시간, 주기로 도입하여 희석방식으로 용기본체부 또는 이송 라인의 세정을 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압 용기를 반도체 제조라인 등의 산업 공정 중간 경로에 분석기와 함께 연결하여 이용할 경우 해당 산업 공정에서 추출된 시료에 포함된 각종 오염물질, 케미컬 등을 분석하거나 해당 산업 공정에 사용되는 관로, 설비 등의 의한 각종 오염물질, 잔류 케미컬 등을 분석하는 작업이 현저하게 용이해지고 분석 전후의 세척작업이 용이해지며, 웨이퍼 제조 공정의 청정도 유지, 오염 분석 신뢰도 향상 등 개선된 효과를 가진다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기는 불순물 유입을 방지하고 높은 압력을 유지할 수 있도록 실링부재(45)가 구비된다. 상기 실링부재(45)는 탈착식으로 부착되는 커버부(10)와 용기본체부(30) 사이에 위치된 홈에 안착되어 케미컬 퓸이나 불활성 가스 등의 리크(leak)가 생기지 않도록 실링 역할을 수행한다.
상기 실링부재는, 도 5에 도시된 바와 같이, 사각단면 형상의 링부재를 사용할 수 있으며, 실링 기능을 높일 수 있도록 부가구조를 구비할 수도 있다. 예를 들어, 상기 실링부재는 상하 접촉면에 돌기(46)가 추가 형성된 구조로 구성할 수 있고, 가압상태에서 커버부와 용기본체부 사이에서 돌기 높이 만큼 압축되어 밀폐력이 향상되는 효과를 가진다.
상기 실링 부재는 고순도 불소수지 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 이 경우 제조공정상 금속 오염 가능성이 높은 일반적인 오링에 비해 오염도가 더욱 적은 장점이 있다.
다음으로 본 발명에 일실시예에 따른 케미컬 내압용기의 내부 결합구조에 관하여 도 6을 참조하여 설명한다.
본 발명에 의한 케미컬 내압용기는 불활성 가스에 의한 내부 저장액의 이송을 위하여 소정의 내압(예를 들어, 0 내지 0.5Mpa의 압력)을 견딜 수 있도록 설계되어야 하는데, 저장액의 케미컬 성분 등에 대한 부식 가능성을 제한하기 위하여 커버부 및 용기본체부를 불소 수지로 형성하는 경우에, 불소 수지 재질의 연질 특성 때문에 커버부 및 용기본체부의 견고한 결합을 위한 별도의 기술수단이 요구된다. 즉, 예를 들어, 용기본체부(30)에 볼트 고정을 위한 탭가공(tapping)을 할 경우 강성저하로 인하여 고정이 어렵고, 파손의 위험성이 있다.
이러한 문제점을 고려하여 본 발명에서는 내화학성, 내부식성을 가지며 금속 오염 발생이 적고, 내부 압력을 충분히 견딜 수 있는 인장 결합력을 제공하도록 PEEK(Polyether ether ketone) 재질의 볼트(41)와 너트(42)를 이용하여 커버부 및 용기본체부를 상호 결합하여 고정한다. 이러한 PEEK 재질의 고정부재는 커버부와 용기본체부에서 압력을 받을 때 변형이 발생되지 않으며, 견고하게 고정하는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예에서, 볼트 너트 체결을 위해 커버부 및 용기본체부 상단이 수평 방향으로 일부 확장된 플랜지 구조로 형성되어 볼트 및 너트로 고정될 수도 있으나, 바람직하게는, PEEK 재질의 너트(42)가 용기본체부의 외벽 내부에 일정 간격으로 형성된 내입홈(37)에 삽입되는 구조로 형성하여 구성할 수 있다.
상기 너트부는 커버부 및 용기본체부를 관통하여 삽입된 볼트부와 체결됨으로써 커버부 및 용기본체부에 대한 견고한 결합구조를 형성하되, 이와 같이 내입홈(37)에 고정부재의 너트부가 내입 배치된 구조를 구비함으로써 용기본체부의 상부 개방부 또는 실링부재에 더욱 근접한 위치에서 고정 결합력을 제공할 수 있고 내입홈을 제외한 나머지 부분은 용기본체부의 강성을 향상시키는 효과를 제공한다.
본 발명의 상기 일실시예에서 고정부재가 6개로 도시되어 있으나, 이는 필요에 따라 적절히 늘이거나 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케미컬 내압용기는, 분석장비 등의 내부 구성으로 제공되어 안정적으로 결합될 수 있도록 결합요철부가 하부 또는 어느 일측면 등에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명의 케미컬 내압용기는 상기 결합요철부를 통하여 공간이 협소한 곳에서도 분석장비 등의 내부 구성으로 용이하게 조립결합될 수 있다.
상기 결합요철부의 세부 구조는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 위치 및 형상은 필요에 따라 변형하여 실시할 수 있으며, 별도의 체결구조를 추가로 구비하거나 대체하여 구비하는 것도 가능하다.
이 외에도 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산 또는 분할되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산 또는 분할된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 통상의 기술자가 이해하는 범위 안에서 결합된 형태로 실시될 수 있다. 또한, 방법의 단계는 단독으로 복수회 실시되거나 혹은 적어도 다른 어느 한 단계와 조합으로 복수회 수행되는 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 케미컬 내압용기
10 : 커버부
20 : 출입부재
21 : 제1 라인
22 : 제2 라인
23 : 제3 라인
30 : 용기본체부
31 : 저장조
32 : 용기 상단부
33 : 용기 하단부
34 : 배출부
35 : 오버플로 배출부
36 : 센서장착부
40 : 고정부재
45 : 실링부재
46 : 돌기

Claims (11)

  1. 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하기 위한 저장액을 저장하고 이송하는 케미컬 내압용기로서,
    시료 또는 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 수용하기 위한 내부공간을 제공하는 용기본체부; 및
    상기 용기본체부를 덮어 상기 내부공간을 폐쇄하는 커버부;
    상기 커버부 또는 용기본체부에 구비되어 저장액을 상기 용기본체부의 내부공간으로 도입하는 출입부재;
    상기 커버부와 용기본체부를 상호 결합하여 고정하는 고정부재;를 포함하여 구성되며,
    상기 용기본체부 및 커버부는 상기 저장액에 대한 내화학성 또는 내부식성을 갖도록 불소 수지로 형성되고,
    상기 고정부재는 PEEK(Polyether ether ketone) 재질로 이루어진 볼트-너트 구조이며,
    상기 고정부재의 너트는 상기 용기본체부의 외벽에 형성된 내입홈에 삽입배치된 구조인 것을 특징으로 하는 케미컬 내압용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출입부재는, 시료 또는 공정 화학 물질을 포함하는 저장액을 상기 용기본체부의 내부공간으로 공급하는 제1 라인; 및 상기 용기본체부의 내부공간으로 불활성 기체를 공급하는 제2 라인;을 포함하며,
    상기 용기본체부의 내부공간에 저장된 저장액은 상기 불활성 기체에 의한 내부 압력에 의하여 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공되거나 내압용기의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 케미컬 내압용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출입부재는, 상기 용기본체부의 내부공간에 저장된 저장액을 분석기 또는 웨이퍼 스캔장비, 외부 장치로 제공하기 위한 딥튜브를 더 포함하되, 상기 딥튜브의 일단은 상기 저장액에 침지 상태로 배치된 것을 특징으로 하는 케미컬 내압용기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 용기본체부는, 상기 불활성 기체에 의한 내부 압력을 견디기 위한 구조로서, 상기 커버부에 의해서 폐쇄되는 부분의 면적이 내부공간의 단면적보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 케미컬 내압용기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 용기본체부는, 내부 공간의 세정을 위하여 상기 저장액을 배출하는 배출부를 저부에 구비하거나 상부 일측에 오버플로 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 케미컬 내압용기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버부와 상기 용기본체부 사이에 구비된 홈에 안착되어 밀봉 기능을 수행하는 실링부재를 더 포함하되,
    상기 실링부재는 불소수지 재질로 형성되며 사각단면 형상을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 케미컬 내압용기.
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