KR20170004749A - 이중 진공 배관의 플랜지 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 진공 배관의 플랜지는 내측중공을 형성하는 이너배관에 고정되는 이너플랜지; 상기 이너배관과 진공챔버를 형성하는 아우터배관에 고정되는 아우터플랜지; 상기 이너플랜지에 형성되고 상기 이너배관의 내측중공과 연통되는 이너플랜지중공; 및 상기 아우터플랜지에 형성되고 상기 아우터배관의 진공챔버와 연통되는 아우터플랜지중공; 을 포함한다.

Description

이중 진공 배관의 플랜지{Flange of dual concentric vacuum pipe}

본 발명은 이중 진공 배관의 플랜지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플랜지에도 진공을 형성시켜 열전도율을 저감시키는 이중 진공 배관의 플랜지에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 성막공정, 사진 식각공정, 불순물 주입공정 및 금속공정 등에 의해 제조되고, 이러한 반도체 장치의 제조를 위한 단위공정들은 주로 진공상태의 챔버(chamber)에서 수행된다.

반도체 제조설비에서 사용된 공정가스는 펌프에 의해 배기라인으로 배기되고, 상기 공정가스는 유독성, 부식성, 강폭발성 및 발화성이 높은 가스들이고, 반도체 소자를 생산하는 공정 중에는 독성 가스를 배출하는 공정이 많다. 예를 들면, 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정, 이온주입(ion implantation) 공정, 식각 공정, 확산 공정 등에 사용되는 SiH4, SiH2, NO, AsH3, PH3, NH3, N2O, SiH2Cl2 등의 가스들이 사용되는데, 공정을 거치고 배출되는 가스들은 여러 종류의 독성 물질을 함유하고 있다. 이런 독성 가스는 인체에 해로울 뿐만 아니라 가연성과 부식성도 있어 화재 등의 사고를 유발하기도 한다.

또한, 이런 독성 가스가 대기로 방출되면 심각한 환경오염을 유발하기 때문에, 대기 중으로 가스가 방출되기 전에 여과 장치에서 정화하는 공정을 거치게 된다.

특히 화학 증착공정에서 배출되는 가스는 다량의 염화암모늄을 포함하고, 이 염화암모늄은 상온에서도 응고되는 성질을 가지고 있다. 그래서 화학 증착장비의 내부에서는 고온으로 인해 기상으로 존재하지만 배관을 경유하는 과정에서 온도 강하로 인해 응고되고, 배관에 또는 진공펌프 내부 등에 파우더 형태로 퇴적된다.

상기 공정가스의 파우더는 배관을 부식시킬 뿐만 아니라 퇴적량이 많아질 경우, 배관을 폐쇄하여 시스템을 다운시키는 원인이 된다.

한국 공개특허 10-2004-0003334

본 발명은 플랜지에도 진공을 형성시킬 수 있는 구조의 이중 진공 배관의 플랜지를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 진공 배관의 플랜지는 내측중공을 형성하는 이너배관에 고정되는 이너플랜지; 상기 이너배관과 진공챔버를 형성하는 아우터배관에 고정되는 아우터플랜지; 상기 이너플랜지에 형성되고 상기 이너배관의 내측중공과 연통되는 이너플랜지중공; 및 상기 아우터플랜지에 형성되고 상기 아우터배관의 진공챔버와 연통되는 아우터플랜지중공; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이너플랜지와 상기 이너배관의 접촉면은 용접부를 형성할 수있다.

또한, 상기 이너플랜지 및 상기 아우터플랜지는 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 아우터플랜지에는 용접돌기가 돌출되게 형성되어 상기 아우터배관과 용접될 수 있다.

또한, 상기 이너플랜지 및 상기 아우터플랜지에는 개스킷이 설치되도록 오목하게 형성된 개스킷홈이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 이중 진공 배관의 플랜지는 플랜지에 형성된 아우터플랜지중공이 이중배관에 형성된 진공챔버와 연결되게 형성되고, 이를 통해 플랜지에서도 단열을 실시할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 플랜지에 형성된 아우터플랜지중공이 배관부의 진공챔버와 연통되어 형성되기 때문에, 하나의 진공펌프를 통해서 플랜지 및 배관부의 진공을 동시에 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

그래서, 본 발명은 공정가스의 열손실을 최소화하여 파우더가 생성되는 것을 억제하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공 배관의 설치구조가 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이중 진공 배관의 길이 방향 단면도이다.
도 3은 도 2의 이중 진공 배관의 플랜지의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 개스킷의 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 진공 배관의 설치구조가 도시된 구성도이고, 도 3은 도 2의 이중 진공 배관의 플랜지의 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 개스킷의 단면도이다.

도면을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 진공 배관(100)은 반도체 설비의 공정챔버(10)와 펌프(20) 사이, 및/또는 펌프(20)와 스크러버(30) 사이에 설치될 수 있다.

반도체를 생산하는 공정 또는 이와 유사한 시스템에서는 유독성의 공정가스를 사용하여 제품을 생산하고 있다.

상기 공정가스는 고온에서는 기체 상태로 유지되지만, 상기 공정챔버(10)에서 배기되어 이동되는 과정에서 열을 빼앗길 수 있고, 이 과정에서 공정가스가 고체화되어 파우더 형태로 퇴적된다.

본 실시예에 따른 이중 진공 배관(100)은 내부에 진공을 형성시켜 단열을통해 열전달을 최소화시키고, 이를 통해 배관 내부에 상기 파우더의 생성을 억제한다.

특히 본 실시예에 따른 이중 진공 배관(100)은 배관을 연결하는 플랜지(200)에도 진공을 형성시켜 단열을 극대화시킨다.

상기 이중 진공 배관(100)은 가스가 유동되는 배관부(101)와, 상기 배관부(101)를 연결하는 플랜지(200)로 구성된다.

유체가 유동되는 배관들은 무한대로 길게 형성시킬 수 없기 때문에, 배관을 연결을 위한 이음장치로 플랜지가 배치되어야 한다.

본 실시예에 따른 플랜지(200)는 내부에 진공을 형성시켜 단열성능을 극대화하고, 공정가스가 유출되는 것을 차단할 수 있는 구조로 제작된다.

상기 배관부(101)는 공정가스가 유동되는 이너배관(110)과, 상기 이너배관(110)의 외측에 배치되고, 상기 이너배관(110)과 소정간격 이격되어 배치되는 아우터배관(120)으로 구성된다.

여기서 상기 이너배관(110) 및 아우터배관(120) 사이에는 진공챔버(125)가 형성되고, 상기 이너배관(110) 내부에는 내측중공(115)이 형성되며, 상기 내측중공(115)을 통해 공정가스가 유동된다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상기 플랜지(200)를 기준으로 좌측에 배치된 이너배관(110) 및 아우터배관(120)을 제 1 이너배관(111) 및 제 1 아우터배관(121)으로 정의하고, 우측에 배치된 이너배관(110) 및 아우터배관(120)을 제 2 이너배관(112) 및 제 2 아우터배관(122)으로 정의한다.

상기 플랜지(200)는 제 1, 2 이너배관(110) 및 제 1, 2 아우터배관(120)을 연결하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 실시예에서는 상기 플랜지(200)를 2개의 부품으로 제작한 후, 체결볼트 또는 클램프와 같은 고정수단을 통해 결합시킨다. 이에 대하여는 후술한다.

본 실시예에서는 좌측에 배치된 플랜지(200)를 제 1 플랜지(201)로 정의하고, 우측에 배치된 플랜지(200)를 제 2 플랜지(202)로 정의한다.

상기 제 1, 2 플랜지(201)(202)는 대칭되게 형성되어 마주보게 결합된다. 상기 제 1, 2 플랜지(201)(202)는 동일한 구성이기 때문에, 이하에서는 하나의 구성에 대해서만 설명한다.

상기 플랜지(200)는 제 1, 2 이너배관(111)(112)에 고정되는 이너플랜지(210)와, 상기 제 1, 2 아우터배관(121)(122)에 고정되는 아우터플랜지(220)와, 상기 이너플랜지(210)에 형성되고 상기 제 1, 2 이너배관(111)(112)의 내측중공과 연통되는 이너플랜지중공(211)과, 상기 아우터플랜지(220)에 형성되고 상기 제 1, 2 아우터배관(121)(122)의 진공챔버(125)와 연통되는 아우터플랜지중공(212)을 포함한다.

상기 이너플랜지(210)는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 상기 이너배관(110)이 결합되어 고정된다. 이너플랜지(210)의 내부는 이너플랜지중공(211)을 형성하며, 상기 이너플랜지중공(211)은 상기 이너배관(110)의 내부 중공과 연결되고, 공정가스를 유동시킨다.

이 경우 이너플랜지(210)의 가장자리 일측과 이너배관(110)의 접촉면은 용접으로 결합되어 용접부(224)를 형성할 수 있다. 용접부(224)는 공정가스가 진공챔버(125)로 누설되는 것을 방지하여, 진공챔버(125)의 진공도를 유지시킨다.

상기 아우터플랜지(220)는 상기 이너플랜지(210)의 바깥쪽에 위치되고, 상기 이너플랜지(210)와의 사이에 상기 아우터플랜지중공(212)을 형성시킨다.

상기 아우터플랜지(220)에는 상기 아우터배관(120)이 고정된다. 상기 아우터배관(120) 및 아우터플랜지(220)는 용접되어 고정될 수 있다. 이 경우, 아우터플랜지(220)에는 아우터배관(120)과 용접이 용이하게 되도록 용접돌기(222)가 돌출되게 형성될 수 있다. 용접돌기(222)는 나이프엣지로 가공될 수도 있다. 용접돌기(222)가 형성됨에 따라 아우터배관(120)과 아우터플랜지(222)가 용이하게 서로 용접될 수 있다.

아우터플랜지(220)가 용접돌기(222)와 용접되어 밀폐되고, 이너플렌지(210)가 이너배관(110)과 용접부(224)를 형성하여 밀폐됨에 따라, 이너배관(110)과 아우터배관(120)의 내부에 형성된 진공챔버(125)의 진공도가 높게 유지될 수 있게 된다.

상기 제 1, 2 플랜지(201)(202) 사이에는 개스킷(205)이 배치된다. 상기 개스킷(205)은 서로 마주하는 제 1, 2 플랜지(201, 202)들 사이에 배치되고, 아우터플렌지중공(212)에 대응되게 통기홀(H)이 형성될 수 있다.

개스킷(205)는 상기 공정가스가 제 1, 2 플렌지(201, 202)의 틈새를 통해아우터플랜지중공(212)으로 누설되는 것을 방지한다. 또한, 상기 개스킷(205)은 외부 공기가 상기 아우터플랜지중공(212) 내부로 유입되는 것을 차단한다.

상기 개스킷(205)은 내부식성이 높은 테프론 재질로 형성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 금속(metal), 불소고무(fluorocarbon rubber) 또는 고분자화합물 재질의 오링(O-ring)으로 실시될 수 있다.

상기 개스킷(205)은 탄성재질로 형성될 수 있고, 상기 제 1, 2 플랜지(201)(202)의 조립 시, 압축되면서 상기 제 1, 2 플랜지(201)(202) 사이를 밀폐시킨다.

본 실시예에서, 상기 이너플랜지(210) 또는 상기 아우터플랜지(220) 중 적어도 어느 하나에는 상기 개스킷(205)이 설치되도록 오목하게 형성된 개스킷홈(207)이 형성된다. 개스킷홈(207)은 다단 굴곡된 나이프엣지로 형성될 수 있다.

상기 개스킷홈(207)은 공정가스의 유동방향으로 형성되어, 상기 개스킷홈(207) 사이에 개스킷(205)이 설치될 수 있다. 공정가스는 길이방향으로 배치된 개스킷(205) 및 개스킷홈(207) 사이를 통해야만 진공챔버(125) 또는 아우터플랜지중공(212)로 누설될 수 있다.

여기서, 상기 개스킷홈(207)이 나이프엣지로 형성되어 굴곡이 형성됨에 따라, 상기 개스킷(205)이 상기 개스킷홈(207)에 밀착되므로, 상기 공정가스가 개스킷(205)과 개스킷홈(207)이 형성한 복잡한 유로로 인해 누설이 억제되는 효과가 있다. 또한, 개스킷(205)의 밀착력을 향상시키고, 상기 진공을 보다 효과적으로 형성시킬 수 있다.

상기 제 1, 2 플랜지(201)(202)는 다양한 실시예에 따라 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 경우, 상기 제 1, 2 플랜지(201)(202)에는 관통홀(226)이 형성되어, 관통홀(226)에 체결된 체결볼트 등의 결합부재가 제 1, 2 플랜지(201)(202)를 견고하게 결합시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이너플랜지(210) 및 아우터플랜지(220)는 일체로 형성된다.

이때, 이너플랜지(210)와 아우터플랜지(220)의 사이에는 상술한 것과 같이 아우터플랜지중공(212)이 복수개 형성될 수 있다. 각 아우터플랜지중공(212)의 사이 간격은 일정한 간격(L2)으로 형성될 수 있다.

아우터플랜지중공(212)의 외측에는 관통홀(226)이 형성된다. 관통홀(226)은 제 1, 2 플랜지(201)(202)를 모두 관통하도록 형성될 수 있다. 관통홀(226)은 복수개 형성될 수 있고, 일정한 간격(L1)으로 형성될 수 있다. 관통홀(226)에는 체결볼트가 결합될 수 있고, 관통홀(226)을 관통한 체결볼트는 제 1, 2 플랜지(201)(202)를 서로 견고하게 고정시키게 된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개스킷(205)은 아우터플랜지중공(212)에 대응하는 통기홀(H)이 형성될 수 있다. 통기홀(H)은 복수개 형성될 수 있고, 일정한 간격(L3)을 두어 형성될 수 있다.

한편, 상기 아우터배관(120)은 진공펌프(40)와 연결되는 진공포트(140)가 설치된다. 그리고 상기 진공포트(140)에는 진공도를 측정할 수 있는 버큠게이지(142)가 연결된다.

그래서 상기 진공펌프(40)의 작동에 의해 상기 아우터플랜지중공(212) 및 진공챔버(125)의 공기가 흡입되어 진공을 형성시킨다.

상기 진공포트(140)는 소정거리마다 설치될 수 있고, 하나의 진공펌프(40)를 통해 다수개의 진공포트(140)에서 공기를 흡입하게 설치할 수도 있다.

또한, 상기 버큠게이지(142)에 센서를 부착하고, 진공도가 소정 값 이하인 경우, 무선 또는 유선으로 관리자에게 전송하게 할 있고, 음향 또는 광원을 작동시켜 관리자가 인식하게 할 수도 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 공정챔버 20 : 펌프
30 : 스크러버 100 : 이중 진공 배관

Claims (5)

1. 내측중공을 형성하는 이너배관에 고정되는 이너플랜지;
   상기 이너배관과 진공챔버를 형성하는 아우터배관에 고정되는 아우터플랜지;
   상기 이너플랜지에 형성되고 상기 이너배관의 내측중공과 연통되는 이너플랜지중공; 및
   상기 아우터플랜지에 형성되고 상기 아우터배관의 진공챔버와 연통되는 아우터플랜지중공;
   을 포함하는 이중 진공 배관의 플랜지.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이너플랜지와 상기 이너배관의 접촉면은 용접부를 형성하는 이중 진공 배관의 플랜지.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이너플랜지 및 상기 아우터플랜지는 일체로 형성되는 이중 진공 배관의 플랜지.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 아우터플랜지에는 용접돌기가 돌출되게 형성되어 상기 아우터배관과 용접되는 이중 진공 배관의 플랜지.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 이너플랜지 및 상기 아우터플랜지에는 개스킷이 설치되도록 오목하게 형성된 개스킷홈이 형성되는 이중 진공 배관의 플랜지.

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