KR19990029405A

KR19990029405A - 라인 구멍으로부터의 액체 적하 방지 장치

Info

Publication number: KR19990029405A
Application number: KR1019980035814A
Authority: KR
Inventors: 빌리발트 피르커; 프란쯔 숨니취
Original assignee: 프란츠 숨니치; 세즈 세미콘덕터-에큅먼트 쥬비회르 퓌어 디 할브라이테르페르티궁 아게
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 1999-04-26
Also published as: AT407385B; KR100493254B1; EP0906888A1; JP3437773B2; JPH11179265A; US6056208A; TW440539B; EP0906888B1; ATA157897A; DE59800986D1

Abstract

라인(2)의 출구 구멍(6)으로부터 액체의 떨어짐을 방지하기 위해서, 적하 흡출 수단(drip suction means)(1)이 라인(2) 단부에 설치된다. 적하 흡출 수단(1)은 챔버(3)의 구조로 라인(2)의 단부를 둘러싸는 하우징(4)을 포함한다. 챔버(3)는 구멍(7)을 통해 라인(2)의 안쪽으로 연결되어 부압(negative pressure)이 라인(2)을 통한 액체 흐름이 차단된 후 출구 구멍(6)의 영역에 남아있는 액체 잔류물을 흡수하도록 라인(5)을 통해 인가된다. 회로는 예를 들어 부압이 챔버(3)에 인가되어, 라인(2)을 통한 액체 흐름이 라인(2)에 설치된 차단 부재에 의해 중단되는 경우, 적하 흡출 수단(1)을 활성화시키는 것만 제공된다.

Description

라인 구멍으로부터의 액체 적하 방지 장치

본 발명은 라인 구멍으로부터의 액체의 적하를 방지용 장치에 관한 것이다.

발명이 적용되는 분야는 예를 들어 반도체 웨이퍼의 제작시에 이들 웨이퍼에 처리액이 가해지는 엘루션(elution) 장치내의 라인이다. 이들 엘루션 장치는, EP 444 714 B 호에 설명된 것과 같은, 에칭 장치에 일례로 사용된다.

적하가 방지되는 라인은 또한 일례로 음료 사업에서의 충전 시스템에서의 라인이 있다.

적하의 문제를 해결하기 위한 방안으로, 라인으로부터의 액체의 일정 체적 흐름과 일정 흐름 속도에 악영향을 미치지 않는 방법과 액체 흐름이 (상당한)시간 지연 없이 온 오프로 변화되어야 한다는 것을 고려해야한다. 예를 들어 차단 부재가 폐쇄될 때, 적하없이 라인으로부터 발생되는 액체 칼럼(column)을 분리하는 것이 목적이다. 반도체 공학 분야에서 반도체 웨이퍼(실리콘 웨이퍼)의 표면상에 각각의 작은 물방울은 난잡한 공정 결과를 야기시키기 때문에 적하는 바람직하지 않다. 따라서, 예로 에칭산(etching acid)의 적하는 원치않는 에칭 결과를 만들게 될 수 있다. 음료 산업에서 음료 적하는 음료로 채워진 드럼이 지저분하게 되기(쥬스는 보통 점착성이있다) 때문에 미관상 좋지 않게 되어 바람직하지 못하다.

상기 문제를 해결하기 위해서 현재 다양한 방안들이 고안되고 있다. 소량의 액체를 석백(suck back) 차단하는 밸브가 종종 사용된다. 이들 밸브는(소위 석-백 밸브라 불린다) 1/4 인치 호스(안쪽 직경이 대략 5mm, 단면이 약 0.2mm²)에 대해 약 10cm의 액체 칼럼, 즉 약 2ml의 액체를 흡수한다. 1/4 인치 호스에 대한 2.5 l/min의 체적 흐름에서 흐름 속도는 약 2 m/sec이다. 실리콘 웨이퍼가 점점 커져가고 있기 때문에(현재 직경 300 mm에 이른다) 체적 흐름이 처리를 위해서 커져야 할 필요가 있다. 현재 6 l/min에 이르는 체적 흐름이 요구된다. 1/4 인치 호스에 대해서는 대략 5 m/sec의 흐름 속도가 요구된다 ; 상기 항목은 문제점(라인에서의 높은 압력 손실, 차단동안 액체 칼럼의 흐름이 대부분 지연된다)을 수반한다. 이를 방지하기 위해서, 직경이 큰 호스(3/8 인치 호스)가 사용된다. 직경이 큰 호스는 흐름 속도를 다시 원래의 2 m/sec로 낮춘다. 3/8인치 호스에 대해(내부 직경은 대략 8 mm, 단면적은 약 0.5 cm²) 석-백 밸브의 석백(sucked back) 체적은 4cm의 석-백 높이 이상에만 해당한다. 이는 석-백 밸브의 사용에 상관없이, 작은 석-백 높이로 큰 라인 단면과 함께 반복적으로 원치않는 적하 현상을 야기시킨다. 특히 표면 장력에 기인하여 액체 칼럼의 바닥 단부상에 형성되는 매니커스(maniscus)가 기울어지는 경우, 공기 방울이 상부로 이동되고 액체가 라인의 단부로부터 떨어진다.

가스 함유 액체의 전송시에 발생되는 또다른 문제점은 석백 밸브의 사용에도 불구하고 적하로 낮은 액체 흐름으로 라인에 거품을 형성하는 결과를 만든다는 것이다.

EP 402 535 B1호는 밸브, 조절식 피스톤과 출구 구멍상에 다공성 삽입물을 갖춘 측정(metering) 장치를 공개했다.

공지된 장치에서 피스톤은 밸브가 폐쇄된 후에 출구 구멍으로부터 분리 이동되어, 출구 구멍의 영역에서 부압(negative pressure)을 형성하여 액체가 출구 구멍을 벗어나 적하되는 것을 방지한다.

DD 250 846 A3호는 액체 콘테이너의 드립-프리(drip-free) 밀폐를 위한 챔버 밸브를 공개 했고; 칼라 형태인 그의 챔버를 통해 액체 흐름이 측정된다. 밸브가 개방될 때 칼라가 압축되고(챔버의 공간이 안쪽으로 작아진다) 밸브가 폐쇄될 때 칼라가 펴진다(챔버의 공간이 안쪽으로 커진다). 챔버에서, 밸브가 폐쇄되는 경우(칼라가 펴진다) 그의 체적이 증가함에 따라 출구 구멍으로부터 액체를 석백하는 부압을 형성한다.

DD 250 846 A3호에 청구된 것과 같은 밸브에서 액체가 밸브 챔버 및/또는 출구 구멍 및 밸브 사이의 영역에 남게 된다. 그럼에도 불구하고 가스 형태의 액체는 상기 장치에서 적하된다.

본 발명의 목적은 높은 체적 흐름 및/또는 가스 함유 액체를 전송할 때 적하를 확실히 방지하는 장치를 이용가능하게 만드는 것이다.

본 목적은 독립항 제 1 항의 특징부를 갖춘 장치에 의해 달성된다.

발명의 실시예에 바람직하고 이로운 장점이 종속항의 과제이다.

본 발명은 앞서 말한 목적을 달성하고 라인으로부터, 특히 높은 체적 흐름에서 그리고 가스를 함유한 액체의 경우에 액체의 적하를 방지한다. 액체가 라인의 출구 구멍의 바로 앞에서 흡수되기 때문에, 액체는 라인의 구멍으로 더 이상 방출되지 (떨어지지) 않는다.

간단한 실시예중 하나로 출구 구멍에 챔버가 있어 부압이 주어진 시간동안 가해진다.

라인의 벽에 출구 구멍의 영역이 있는 경우 구멍을 통해 출구 구멍 부근에 제공된 챔버로 부압을 보급하는 작용하에서 액체가 흡수된다는 것이 장점이다.

부압 상태하에서 챔버 옆의 라인 단부 영역에서의 원치않는 액체 인출을 방지하기 위해서, 라인 단부의 챔버에서 라인을 통한 액체의 방출이 차단되는 경우(또는 바로 직전)에만 부압이 생성되며, 예를 들어, 차단 장치가 라인을 통해 액체 흐름을 중단하는 경우에만 챔버에 부압을 가함으로써 라인이 폐쇄된다.

부압을 경유하여 흡수된 액체는 챔버를 액체 순환으로 배치 또는 회전시킨다.

보다 상세한 설명은, 발명의 실시예의 이하 설명으로부터 발명의 특징 및 장점을 도면에 나타낸다.

도 1은 도 2에서의 B-B선을 따른, 본 발명의 장치 단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이고, 도 3은 발명에 청구된 장치의 회로의 예를 나타낸다.

도 1 및 도 2는 (파이프)라인(2)의 출구 구멍을 나타낸다. 라인 단부상에 구멍(6)을 경유하여 라인(2)으로부터 액체가 방출된다. 라인(2)을 통해 흐르는 액체를 제어하기 위해, 석-백(suck-back) 밸브로써 예시된 1개 이상의 차단 장치(도 3 참조)가 있다. 라인의 단부(6)로부터 (가까운)거리에, 수단(1)이 라인(2)에 위치되어 라인(2)의 출구 구멍(6)으로부터 액체의 적하를 방지하는데 사용된다.

본 실시예에서 액체를 흡수하는 수단(1)이 라인(2) 주변에 위치되고, 라인(2) 부근 바깥측으로 연장되는 챔버(3)와 접하는 원통 모양의 하우징(4)으로 구성된다. 라인(5)은 부압을 생성할 수 있는 챔버(3)에 의해 하우징(4)에 연결된다. 이는 라인(5)이 부압원(negative pressure source)(도 3 참조)에 연결되기 때문에, 부압원을 통하는 라인(5)에서 차단 부재가 될 수 있다.

챔버(3)의 영역에서 라인(2)의 벽에는 다수의 관통 구멍(7)이 있다(대체로는 1개의 관통 구멍(7)이면 충분하다). 관통 구멍(7)이 바늘 구멍(perforation)으로 구성될 수 있어서, 직경이 매우 작을 수 있다. 라인(2)의 출구 구멍(6)으로부터 파이프라인(2)내 관통 구멍(7)이 있는 영역의 간격은 원하는 대로 짧게할 수 있다.

하우징(4) 내의 챔버(3)에 부압이 가해진 경우, 관통 구멍(7)의 영역내 라인(2)에서 액체 흐름이 중단된 후 남아있는 액체 잔류물이 챔버(3) 속으로 관통 구멍(7) 및 라인(5)을 통해 흡수된다. 이는 라인(2)의 출구 구멍(6)으로부터 액체의 적하를 방지한다.

예를 들어 에칭액이 반도체 웨이퍼에 가해지는 경우, 라인(2)의 단부상에 출구 구멍(6)으로부터 액체가 방출되는 것을 방지하기 위해, 부압이 필요한 경우에만 라인(5) 및 챔버(3)에 가해져, 관통 구멍(7) 및 챔버(3)를 통해 라인(5)으로 흡수되어 액체가 흐르는 경우에만 관통 라인(2)이 차단된다.

다른 방식으로 액체가 관통 라인(2)을 흐르는 경우 라인(2)의 벽내에 관통 구멍(7)이 차단하는 방식이 있을 수 있다. 이들 방식은 예를 들어 홀이 있고 라인(2)의 단부에 대해 감길 수 있는 슬리브 형태인, 차단 수단일 수 있다. 슬리브 안에 홀들이 관통 구멍(7)과 정렬되는 식으로 슬리브가 꼬이게 되는 경우, 챔버(3)내 부압은 액체 잔류물을 흡수하는 역할을 한다.

도 3은 필요한 곳에만 수단(1)을 활성화시키는 방법에 대한 회로의 예를 나타내며 부압을 챔버(3)에 가할 수 있다.

액체는 관통 라인(2)을 흐른다. 라인(8)은 2 지점으로 나뉘어진 압축 공기 라인이다. 동시에 라인(2)에서의 액체 흐름(9)의 차단과 챔버(3)에 부압의 적용이 이하에 확인될 것이다. 벤트리(Venturi) 노즐(12)을 경유하여, 압축 공기 라인(8)의 한 지점에서 압축 공기 흐름(11)으로 석션 흐름(10)이 처리되어 챔버(3)로 부압을 가한다. 즉시 라인(2)내 밸브(13)가 액체 흐름을 위해 차단된다. 이는 한 밸브로부터 쓰리-웨이(three-way) 밸브(15)를 갖춘 다른 하나로 조절 공기를 스위칭함으로써 압축 공기-제어 밸브로 행해진다. 액체 흐름을 위한 밸브(13)는 필요한 경우 석-백 밸브로 구성될 수 있다. 챔버(3)를 갖춘 수단(1)에서 나오는 매체의 흐름으로 가스 및 액체의 분리는 종래 방식으로, 예를 들어 미스트 수집기(16)에 의해 실시된다. 배출 공기는 방출(17)된다. 액체는 라인(18)을 경유하여 처리되거나 또는 라인(19)을 경유하여 액체 순환으로 다시 공급된다.

발명의 또다른 실시예에서(도시되지 않음) 부압이 진공 펌프에 의해 생성될 수 있다. 이 경우에 석션 흐름이 자체 밸브를 경유하여 스위치된다. 동시에 액체 흐름이 차단되고 이 경우에 예를 들어 전기적으로 석션 흐름의 시작이 이루어진다.

액체 흐름과 석션 흐름의 스위칭이 동시에 이루어질 뿐만 아니라, 시간 간격, 예를 들어 수초간 시간을 맞추어 오프셋된다는 것이 양자 실시예에 적용된다. 챔버(3)를 경유하여 액체 흡출이 라인(2)을 거쳐 액체 흐름이 차단되기 전에 짧게 활성화되는 것이 바람직하다.

발명에서, 아래를 향하는 측면 석션에 의해 액체 칼럼의 메니스커스가 반복적으로 재형성되어, 메니스커스가 기울어 지더라도, 공기 방울이 위를 향해 형성되지 않아 액체가 적하되지 않는다.

요약하여, 발명의 일실시예를 이하 설명한다.

라인(2)의 입력 구멍(6)으로부터 액체의 적하를 방지하기 위해, 적하 흡출 수단(1)이 라인(2) 단부에 할당된다. 적하 흡출 수단(1)은 챔버(3) 형태로 라인(2)의 단부를 둘러싸는 하우징(4)을 포함한다. 챔버(3)는 구멍(7)을 통해 라인(2)의 안쪽으로 연결되어 부압이 라인(5)을 경유하여 라인(2)를 통해 액체 흐름이 차단된 후 출구 구멍(6)의 영역에 남아있는 액제 찌꺼기를 흡출한다. 제시된 회로는 적하 흡추 수단(1)을 단지 활성화시키는, 예를 들어 라인(2)을 통하는 액체 흐름이 라인(2)에 할당된 차단 부재에 의해 중단되는 경우, 챔버(3)에 부압을 가한다.

따라서 높은 체적 흐름 및/또는 가스 함유 액체를 전송할 때 적하를 확실히 방지하는 장치를 이용가능하다.

Claims

액체 흐름이 차단 부재(13)에 의해 중단되었을 때 라인(2)의 출구 구멍(6)으로부터 액체가 적하되는 것을 방지하는 장치로서,상기 출구 구멍(6) 영역에 남아있는 액체를 상기 출구 구멍(6)으로부터 흡출에 의해 게거하는 수단(1)이 상기 라인(2)의 출구 구멍(6) 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 1 항에 있어서, 부압이 가해질 수 있고 라인(2)의 출구 구멍(6) 영역에 역학적으로 연결되어 있는 챔버(3)가 상기 수단(1)에 구비된 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 1 항에 있어서, 챔버(3)가 라인(2)의 출구 구멍(6)의 정면에 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 부압을 가할수 있는 챔버(3)에 라인(2) 안쪽으로 1개 이상의 관통 구멍(7)이 연결된 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 챔버(3)가 라인(2)의 출구 구멍(6) 영역에 위치된 하우징(4)에 따라 접하는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 5 항에 있어서, 수단(12)과 통하는 라인(5)이 부압을 생성하고 하우징(4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 챔버(3) 및 하우징(4)이 라인(2) 부근에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 4 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 관통 구멍(7)이 라인(2)의 출구 구멍과 거리를 두고 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 4 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 다수의 관통 구멍(7)이 라인(2) 주변에 분포되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 라인(2)내 차단 부재(13)가 부압 수단(12)과 통하는 파이프라인(5)내의 차단 부재(14)에 역학적으로 연결되고 부압 라인(5)내에 위치된 차단 부재(14)가 라인(2)내 차단 부재(13)가 폐쇄되었을 때 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 6 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 부압을 생성하는 수단이 벤트리 노즐(12)을 구비한 수단인 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 6 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 라인(5)내 미스트 수집기(16)가 부압 수단(12)과 통하는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 12 항에 있어서, 미스트 수집기로부터 라인(18)을 경유하여 처리되는 액체가 배출되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 12 항에 있어서, 미스트 수집기로부터 라인(19)을 경유하여 처리되는 액체가 액체 회로로 순환되는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.
제 10 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 라인(2)내의 차단 부재(13)와 부압 수단(12)과 통하는 라인(5)내 차단 부재(14) 사이의 역학적 연결시에 시간 지연 부재가 있는 것을 특징으로 하는 액체 적하 방지 장치.