KR20010032694A - 액체 방출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체를 수용하는 용기(1) 및 상기 용기의 용적응 축소시키는 모빌 요소(2)를 포함하는 액체 방출 장치에 관한 것이다. 본 발명은 미진의 형성 및 그로 인한 액체의 오염에 대한 우려없이 단위 시간당 매우 일정한 용적의 액체를 방출하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 용기(1)의 내벽에 모빌 요소가 벨로우즈(5)에 의해 액밀식으로 연결된다.

Description

액체 방출 장치{DEVICE FOR DISCHARGING A LIQUID}

이러한 형태의 장치는 예컨대, DE 42 19 161 A에서, 피스톤의 이동에 의해 체적이 변화되는 용기 또는 중공형 공간이 실린더 형상으로 내부에 매입된 펌프의 형태로 공지되어 있다. 상기 피스톤은 시일에 의해 실린더 벽면에 대해 밀봉된다. 시일과 실린더 내벽 간의 마찰력에 의해 닳아진 미진이, 방출되어질 액체의 오염을 초래한다. 따라서 이러한 형태의 장치는 극히 순수한 매질을 요하는 칩 제조 분야의 처리 또는 세척과정에서 사용되는 화학물질 또는 다른 액체 등과 같이 극히 순수한 액체를 방출하는데는 부적합하다.

US 33 18 257, WO 96/10 534 A1, 및 US 48 86 189로부터, 액체 용기를 밀폐시키고 용기의 체적을 변화시키기 위한 격벽(diaphragm)이 제공되고, 기계적 혹은 유압적인 구동 수단에 의해 격벽의 위치가 변경되는 펌프 구성이 공지되어 있다. 이들 장치로는 액체를 균일하고 또한 파동없이 배출하는 것이 가능한데, 이는 이들 장치가 용기 체적을 균일하고 파동없는 방식으로 변화시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 이들 장치는 특정 시간 간격에 걸쳐서 단위 시간당 일정한 부피로 균일하게 방출함이 불가능하지 않다.

FR 13 82 439로부터, 벨로우즈가 액체를 수용하는 용기를 구성하는 장치가 공지되어 있다. 이 구성의 한 가지 단점은 벨로우즈/용기 체적에 변화가 생길 때 벨로우즈 내에 발생하는 압력이 벨로우즈 상에 넓은 작용면을 형성하여, 따라서 이동 모션이 균일한 경우라도 상기 체적 및 이에 따른 펌핑되는 액체의 배출량이 이동의 전범위에 걸쳐 균일하거나 일정하지 못하다.

본 발명은 액체를 수용하는 용기를 포함하고 상기 용기의 체적을 축소시키는 모빌 요소를 더 포함하는 액체 방출 장치에 관한 것이다.

본 발명은 단일 도면을 이용하는 바람직한 예시적 실시예에 대하여 하기에서 보다 상세히 설명된다.

따라서 본 발명의 목적은 간단하게 구성된, 작동 도중 미진(particle)의 형성을 방지하고 따라서 방출될 액체의 오염을 방지하며, 방출 기간에 걸쳐 단위 시간당 일정한 부피로 액체를 방출하는 것을 가능하게 하는 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의, 액체를 수용하는 용기를 포함하고 상기 용기의 용적을 감소시키기 위한 모빌 요소를 더 포함하는 액체 방출 장치에 따라 달성된다. 여기서, 상기 모빌 요소는 용기 내에서 비접촉식으로 이동 가능하고 액밀(liquid-tight)식으로 용기의 내벽에 연결되며, 상기 모빌 요소와 상기 용기의 내벽 간의 연결 장치는 벨로우즈이고, 용기로부터 이격되게 위치된 내부 공간은 하우징과 더불어 외부에 대해 밀폐된 공간을 형성하고, 상기 공간은 벨로우즈의 내부 공간 내에서 모빌 요소에 연결되는 구동 장치용 스핀들을 포함한다.

본 발명의 한가지 특징은 벨로우즈의 사용에 있으므로, 방출될 액체가 수용되어 있는 용기의 내부 공간이 외부는 물론 모빌 요소에 대해서 까지도 확실히 그리고 신뢰성있게 밀폐됨과 동시에 상기 용기의 체적을 축소시키고 액체에 대한 방출 압력을 발생시키기 위한 상기 요소의 이동성이 제한되지 않는다. 예컨대 펌프를 이용하는 종래의 방출 장치에 비해 본 발명에 따른 장치는 모빌 요소와 용기의 내표면 간에 어떠한 시일도 요구되지 않는다는 본질적인 장점을 갖는다. 따라서, 모빌 요소와 용기의 벽면 간에 마찰력이 발생하지 아니하고, 이로써 용기에 담겨진 방출되기 전의 액체를 오염시킬 수 있는 어떠한 미진도 형성될 수 없게 된다. 또한, 어떠한 불균일한 마찰력도 발생하지 않는다는 점에 의해 방출될 액체에 작용하는 압력이 실질적으로 더욱 균일하다. 이로써 실질적으로 보다 균일하고 파동이 없는 방식으로 액체가 방출되게 된다.

본 발명에 따른 장치는 또한 용기의 체적에 상관없이, 즉 펌핑 과정의 시작과 끝에 상관없이 모빌 요소와 용기의 내벽을 연결하기 위해 벨로우즈를 사용하면, 격벽 펌프와는 달리, 상기 용기의 체적이 모빌 요소의 이동과 전체의 펌핑 과정에 걸친 상기 요소의 구동 용적에 대하여 선형적 관계를 가지므로, 단위 시간당 일정한 부피를 펌핑하는 것이 항상 가능하다는 점에서 격벽 펌프에 비해 현격한 장점을 갖는다.

비록 이동 중의 모빌 요소가 용기의 내표면과 물리적으로 접촉할 수도 있으나, 용기 내에서의 모빌 요소의 비접촉 이동은 이미 언급된 바와 같이 확실히 마모를 방지할 수 있으므로 특히 유리하다.

모빌 요소는 하기와 같은 특징을 갖는 벨로우즈 내에서 구동 장치에 연결된다. 벨로우즈는 용기의 내측이 외부에 대해 완전히 밀폐되게 하므로, 방출될 액체로부터 구동 요소를 보호하기 위해 어떠한 장치도 필요하지 않다. 모빌 요소와 용기의 내벽 사이에 밀봉 요소를 보유하는 종래의 장치에서는 밀봉 요소가 손상을 입지 않았을 때라도 액체가 밀봉 요소로 스며드는 것을 확실히 막을 수 없다. 본 발명에 따른 장치는 이와 같은 이유로 발생하는 특히 활성이 매우 강하거나 부식성을 갖는 액체의 경우의 문제점과 누설을 확실히 방지한다. 따라서, 구동 장치가 구조상 보다 간단하고 보다 저렴한 부품으로 제작될 수 있다.

상기 구동 장치로는 모빌 로드(mobile rod), 바람직하게는 서보-액시스(servo-axis) 또는 스핀들이 포함되는데, 상기 로드, 서보-액시스 또는 스핀들은 매우 간단히 구성될 수 있음과 아울러 이동 범위에 걸쳐서 매우 일정한 속도의 매우 균일한 선형 이동이 가능하게 함으로써 액체가 단위 시간당 매우 일정한 부피로 방출되게 한다. 모터가 상기 로드, 서보-액시스, 또는 스핀들을 구동하고, 이동시키거나 회전시킨다.

바람직하게는 구동 장치 전체가 바람직하게는 용기의 외벽에 부착된 하우징으로 둘러싸이고, 상기 하우징과 벨로우즈의 내부 공간이 외부에 대해 밀폐된 공간을 형성한다. 이러한 설계는 제작과 유지에 대한 구조의 측면에서 단순할 뿐아니라, 화학 시설 특히 반도체 칩을 처리하고 제작하는 시설에서 발견되는 화학적으로 활성이 강한 환경으로부터 외부 공간을 확실히 보호한다. 외부적인 인자로부터 상기 구동부를 보다 확실히 보호하기 위해 구동 장치용 하우징과 벨로우즈에 의해 형성된 공간이, 활성이 강한 증기가 상기 공간으로 도입되는 것을 확실하게 방지하기 위해 과압(overpressure)을 추가로 가질 수 있는 불활성, 중성 가스로 충진된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 예를 들어, 벨로우즈 또는 벨로우즈와 모빌 요소 간의 연결지점 또는 용기 벽면이 새는 경우, 용기로부터 방출될 액체가 하우징과 벨로우즈 사이에 형성된 공간으로 전달되는지 여부를 검지하는 센서가 상기 공간 내에 배열된다. 이 경우, 상기 센서를 벨로우즈에 근접하게 배치하는 것이 유리하다. 그러나, 외부로부터 상기 공간으로 가스가 스며드는지를 검지할 수 있는 센서가 대안적으로 또는 부가적으로 상기 공간 내에 제공되는 것도 가능하다.

벨로우즈를 제작하는 재료는 방출되는 액체의 영향을 받지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 특히 캐리어 스트림 내의 액체를 안내하기 위해 사용하기에 적합하다. 이런 경우, 액체가 매우 균일하게 캐리어 스트림으로 도입되는 것이 매우 중요하다.

본 발명에 따른 장치는 반도체 기판을 처리하는 시설에 유용하게 사용될 수 있다. 이것은 극히 순수한 액체가 사용되어야 한다는 점과, 예컨대 종래 장치의 용기의 내벽과 모빌 요소 사이의 시일의 이동에 의한 마모의 결과로 발생될 수 있는 임의의 오염이 방지되어야 하기에 그러하다. 이러한 장점은 방출 기간 동안 단위 시간당의 균일한 부피의 액체와 연계할 때 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 장치가 반도체 칩의 제조 도중 반도체 기판의 처리에 관련하여 사용될 때, 방출될 액체는 바람직하게는 증류수 스트림으로 공급되는 불화수소산이고, 이들 모두가 반도체 기판의 헹굼 및 세척을 위한 처리 탱크로 도입된다. 이 경우, 벨로우즈의 재료로서 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEE)이 특히 적합하다.

상기 도면은 방출될 액체, 예컨대 불화수소산용 용기(1)를 도시한다. 도시된 예시적 실시예에서는 상기 용기가 원통형이다. 이 경우 원통형 용기(1)의 안지름보다 작은 지름을 갖는 플레이트인 모빌 요소(2)가 연결편(3)을 통해 구동 장치(4)에 연결된다.

벨로우즈(5)가 그 일측면을 모빌 요소(2)로 향하고 타측면을 용기(1)의 측벽(6)의 내면으로 향하여 액밀식으로 연결되어 모빌 요소(2)의 외부 둘레에 배치된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 모빌 요소(2)와 벨로우즈(5)가 통합되거나 단일체로 된다. 따라서, 모빌 요소(2)와 벨로우즈(5)가 모두 예컨대 하나의 PTEE 작업편으로부터 제작되고, 벨로우즈는 커트(cut)와 노치(notch)가 외부 및 벨로우즈의 영역의 내부로부터 오프셋되어 이로써 벨로우즈의 기능이 발휘되는 방식으로 형성된다.

방출 밸브(8)를 갖는 방출 개구(7) 및 흡입 밸브(10)를 갖는 흡입 개구(9)가 모빌 요소(2)에 대향하는 용기(1)의 내벽(11)에 제공된다. 안전 또는 과부하 연결구나 밸브(12) 및 분출 연결부나 밸브(13)가 실린더의 측벽에 배치된다.

구동 장치(4) 전체를 둘러싸는 하우징(15)이 모빌 요소(2)가 구동되는 측벽(6)에 대한 외측으로부터 부착된다. 모빌 요소(2)와 벨로우즈(5)에 의해 형성된 내부 공간과 더불어 상기 하우징(15)이 외부에 대해 밀폐된 공유 공간을 구성한다. 그러나, 이 공간은 입구 밸부(16)에 의해 외부 공간과 제어 가능하게 소통된다.

상기 구동 장치는 모터(17), 부정 기어부(planetary gearing)(18), 및 연결편(3)을 거쳐 모빌 요소(2)에 연결되는 리얼 스핀들(real spindle)(20)을 구동하는 벨트 구동부(19)를 갖는다.

방출될 액체가 빠져 나갈때 벨로우즈(5) 내부의 누설을 검지하는 유체 또는 가스 센서(21)가, 벨로우즈(5)와 모빌 요소(2)에 의해 형성된 공간 내부에 배열된다.

본 발명에 따른 장치는 다음과 같이 작동한다.

스핀들(20)이 벨로우즈(5)를 접으면, 모빌 요소(2)가 우측에서 좌측으로이동하게 되고(도면은 본 발명의 단면도만을 도시하고 있다), 방출될 액체가 흡입 밸브(10) 및 흡입 개구(9)를 통해 용기(1) 내로 흡입된다. 용기(1) 내에 수용된 액체를 방출하기 위해, 스핀들(20)이 밸로우즈(5)의 팽창 방향에 반대 방향으로 움직이게 되고, 이로써 모빌 요소(2)가 화살표(22)로 지시되는 이동 도중 현재 개방 상태인 방출 밸브(8) 및 방출 개구(7)를 통해 액체를 방출한다. 모빌 요소(2)는 매우 일정한 속도로 긴 시간 동안 스핀들(20)과 함께 이동할 수 있으므로, 방출 기간에 걸친 단위 시간당 방출 용적이 매우 균일하고 일정하게 유지된다. 앞뒤로 이동하는 모빌 요소(2)는 어떠한 마찰력도 발생시키지 않고, 모빌 요소(2)가 용기(1)의 내면과 접촉하지 않으므로 미진을 생성시키지 않는다. 용기(1)의 내부 공간은 벨로우즈(5)에 의해 외부에 대해 밀폐되고, 이로써 미진이 형성됨없이 모빌 요소(2)의 선형 운동이 가능하게 된다.

본 발명은 하나의 바람직한 예시적 실시예를 이용하여 기술되었다. 그러나 당업자라면 본 발명의 사상을 포함하는 다양한 실시예와 변형예를 사용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 부착 장치가 상기 예시적 실시예에 도시된 것과 달리 구현될 수도 있다. 용기(1)가 사각형이거나, 방출될 액체의 흡입 및 방출 개구가 용기(1)의 외측 둘레 상에 배열될 수도 있다.

Claims (11)

1. 액체 방출 장치에 있어서,

   상기 액체를 수용하는 용기(1)를 포함하고, 상기 용기의 체적을 축소시키기 위한 모빌 요소(2)를 더 포함하며, 그리고

   상기 모빌 요소(2)는, 상기 용기 내에서 비접촉식으로 이동 가능하고, 액체에 대해 밀봉된 상기 용기(1)의 내벽에 연결되며, 상기 모빌 요소(2)와 상기 용기(1)의 내벽 간의 연결구는 벨로우즈(5)이고, 상기 용기(1)로부터 이격 배치된 상기 벨로우즈(5)의 내부 공간이, 하우징(15)과 더불어, 외부에 대해 밀폐되고 상기 벨로우즈(5)의 상기 내부 공간 내에서 상기 모빌 요소(2)에 연결된 구동 장치로서의 스핀들을 포함하는 하나의 공간을 형성하는 액체 방출 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스핀들을 구동하기 위한 모터(17)가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 모터가 상기 밀폐 공간 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐 공간에 가스가 충진되는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 가스가 과압을 받는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벨로우즈의 내부에 누설 센서(21)가 배열되는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벨로우즈(5)가, 방출되는 상기 액체로부터 영향을 받지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 방출 장치가, 상기 방출될 액체를 캐리어 스트림으로 안내하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 방출 장치가, 반도체 기판을 처리하기 위한 설비 내에서 사용되는 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출될 액체가 불화수소산인 것을 특징으로 하는 액체 방출 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벨로우즈가 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.