KR20170026804A - 반도체 공정의 기화용 가열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 생산공정에서 사용되는 가스캐비닛(gas cabinet) 또는 용기내에 잔존하는 액체나 고체화합물을 기화시키기 위한 가열장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치는 온수저장부와 온수를 가열하는 온도조절장치 및 온수순환펌프가 구비되는 항온조, 온수저장부로부터 온수가 공급되는 공급관, 공급관에 일단이 연결되어 공급된 온수가 순환되는 순환관이 내측으로 구비되는 히팅자켓 및 순환관을 따라 순환된 온수가 온수저장부로 복귀되도록 연결되는 배수관을 포함한다.

Description

반도체 공정의 기화용 가열장치 {Heating apparatus for vaporizing}
본 발명은 반도체 생산공정에서 사용되는 가스캐비닛(gas cabinet) 또는 용기내에 잔존하는 액체나 고체화합물을 기화시키기 위한 가열장치에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 화학물질이 반도체를 생산하는 공정에서 여러 용도로 사용되고 있다.
반도체 생산공정은 회로설계, 마스크제작, 노광(lithography), 식각(etch), 확산(diffusion), 박막(thin film), 세정, 연마, 조립 및 시험으로 크게 그 과정을 나누어 볼 수 있으며, 각각의 단계에서 다양하게 진행되는 공정에 따라 화학약품이 액체 또는 기체, 고체의 형태로 반응에 활용된다.
다양한 공정중에는 용기에 수용되어 있는 암모니아(NH3)와 같은 액화물질을 용기의 온도를 높여줌으로 기화시켜 제거하거나 유동시키는 작업이 포함된다.
또한, 박막이 형성되는 반도체의 제조공정에서는 고체화합물이 수용된 용기 또는 배관을 외부에서 가열해줌으로써 반응성분이 기화되도록 하는 작업을 수행하게 된다.
종래에는 기화시키고자 하는 물질이 수용되어 있는 용기 또는 배관의 외부둘레를 히팅코일(heating coil)로 둘러 감은 후 통전시켜 전류의 흐름과 함께 발생되는 열을 활용하는 방법이 두루 사용되었다.
대한민국등록특허 제10-1495668호 '다중 열선이 구비된 히팅자켓'에는 2개 이상의 열선이 일체화되도록 구비하여 서로 다른 용도로 활용하거나 어느 하나의 열선에 문제가 생겼을 경우에 다른 열선을 사용할 수 있도록 할 수 있는 다중 열선이 구비된 히팅자켓이 게시되어 있다.
그러나 전류의 흐름으로 발열되는 히팅코일 또는 열선을 활용하여 가열을 하는 방식은 폭발성이 있는 물질 또는 온도변화에 민감하게 반응하는 물질의 기화에 활용하기에는 위험이 있었고, 의도하지 않은 화학적 반응을 초래하기도 하였다.
뿐만 아니라, 히팅코일 또는 열선을 감싸는 재질의 선택에 있어 열전도율의 고려와 함께 전류를 잘 통하지 못하는 절연체를 사용하여야만 한다는 제약이 따랐다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 액화물질 또는 고체화합물을 기화시키기 위하여 용기의 외측둘레를 가열함에 있어, 온수를 이용하여 용기의 둘레를 가열함으로 폭발이나 발화의 위험을 줄인 기화용 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치는 온수저장부와 온수를 가열하는 온도조절장치 및 온수순환펌프가 구비되는 항온조, 온수저장부로부터 온수가 공급되는 공급관, 공급관에 일단이 연결되어 공급된 온수가 순환되는 순환관이 내측으로 구비되는 히팅자켓 및 순환관을 따라 순환된 온수가 온수저장부로 복귀되도록 연결되는 배수관을 포함한다.
바람직하게는, 히팅자켓은 가스캐비닛 또는 용기의 외측둘레를 감싸 덮을 수 있도록 형성된다.
바람직하게는, 히팅자켓은 다수개가 연결스트랩으로 연결되어 형성되고 고정스트랩으로 가스캐비닛 또는 용기의 외측둘레를 감싸 덮어 고정된다.
바람직하게는, 히팅자켓은 고무재질 또는 직물로 형성되는 내피층, 순환관을 감싸며 플렉서블 알루미늄 재질로 내피층의 외측에 형성되는 열전도층 및 열전도층의 외측에 고무재질로 형성되는 단열층을 포함한다.
바람직하게는, 항온조는 온수의 온도를 측정하는 온도측정센서를 포함한다.
바람직하게는, 공급관 및 배수관은 순환관과 오토커플러로 연결된다.
바람직하게는, 순환관은 내측으로 온수가 순환되는 단면의 형상이 타원형 또는 반원형으로 형성된다.
본 발명에 따르면 반도체 공정에서 액화물질 또는 고체화합물을 기화시키기 위하여 액화물질 또는 고체화합물이 수용되어 있는 용기 또는 배관을 가열하는데에 온수가 순환되는 관이 용기 또는 배관을 둘러 감싸며 열을 공급하도록 함으로, 폭발성이나 발화점이 낮은 물질의 기화에 있어서 발화원을 제공하지 않음으로 폭발이나 발화의 가능성을 현저하게 줄일 수가 있게 된다.
또한, 온수가 순환되는 관이 열전도 효율이 높은 재질인 히팅자켓의 내측에 구비되도록 하고, 가열하기 위한 용기 또는 배관의 바깥면을 감싸 덮어 열을 전달하게되므로 에너지의 손실이 적을 뿐만 아니라, 기존의 전류코일 방식의 히팅자켓과 비교하여 저렴한 제작비용으로 보다 큰 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치의 작동상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치에 구성되는 히팅자켓의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치에 구성된 히탕자켓 내부 순환관의 변형된 실시예를 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치는 하기 되는 것과 같이 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치의 작동상태를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바를 참고하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치는 온수가 저장되는 온수저장부와 온수의 온도를 측정하고 가열하는 온도조절장치 및 온수의 순환동력이 되는 온수순환펌프로 구성되는 항온조(100), 항온조(100)의 온수저장부로부터 온수가 공급되는 공급관(310) 및 항온조(100)의 온수저장부로 온수가 복귀하는 통로인 배수관(320), 공급관(310) 및 배수관(320)과 연결되어 공급관(310)으로부터 온수를 공급받고 배수관(320)으로 배출하게 되는 순환관(200) 및 순환관(200)을 내측에 수용하고 있는 히팅자켓(500)으로 그 구성을 크게 나눌 수 있다.
아래에서는 상기된 각각의 구성을 구체적으로 자세하게 설명한다.
항온조(100)는 내부에 온수를 저장할 수 있는 온수저장부와 온수저장부를 가열하여 온수의 온도를 높이는 온도조절장치 및 가열된 온수를 펌핑하여 배출하는 온수순환펌프가 구비되며, 바람직하게는 온수저장부에 온도센서가 구비된다.
기화시키기 위한 액화물질 또는 고체화합물의 기화점에 따라 온도를 설정하여 온수저장부에 저장된 온수를 가열하고 온도센서로 측정된 온도값에 대응하여 온도조절장치가 작동되도록 한다.
순환관(200)은 온수가 내측으로 유동될 수 있도록 형성되는 관(pipe)으로 관로가 동일한 간격으로 평면상에 고르게 분포될 수 있도록 등간격으로 반복하여 좌에서 우로, 우에서 좌로 굽어져 형성된다.
이러한 형상은 흡사 보일러의 순환관이 특정한 면에 고르게 분포하며 열을 전달 할 수 있도록 하는 형상과 동일하다.
순환관(200)은 후술될 히팅자켓(500)의 내측으로 수용되는 것으로 히팅자켓(500)의 구성과 함께 다시 한번 설명하도록 한다.
연결관(300)은 항온조(100)의 온수저장부에 저장되었던 온수가 온수순환펌프의 펌핑작용으로 항온조(100)로부터 배출되는 온수를 순환관(200)으로 연결하는 공급관(310) 및 순환관(200)을 경유한 온수를 다시 항온조(100)의 온수저장부로 안내하는 배수관(320)으로 구성된다.
공급관(310) 및 배수관(320)은 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 그 길이가 정해지면 될 것이고, 작업환경 및 기화하고자 하는 액화물질 또는 고체화합물이 수용되어 있는 용기 또는 배관의 형태에 따라 당업자가 결정하면 될 것이다.
커플러(400)는 상술하였던 공급관(310) 및 배수관(320)과 순환관(200)을 결합하여주는 장치로 통상적으로 배관연결에 사용되는 공지기술을 이용하여 구성된다.
다만, 작업의 편의를 높이기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치의 커플러(400)는 퀵커플러(quick coupler) 또는 오토커플러(auto coupler)가 사용되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치에 구성되는 히팅자켓의 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치에 구성된 히탕자켓 내부 순환관의 변형된 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 4b에 도시된 바를 참고하여,
히팅자켓(500)은 일정한 두께을 지니고 편평하고 넓직한 상면과 하면을 갖도록 형성된다.
히팅자켓(500)은 기화시키기 위한 액화물질 또는 고체화합물이 수용되어 있는 용기, 가스캐비닛 또는 배관의 외측둘레를 충분히 감싸 덮을 수 있는 정도의 면적으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 히팅자켓(500)은 직사각형으로 형성되거나, 다수개의 히팅자켓(500)을 직렬 또는 병렬로 연결스트랩(510)으로 연결하여 구성되며, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 형상 및 연결 방법으로 구현될 수 있다.
기화하고자 하는 액화물질 또는 고체화합물을 수용하고 있는 용기, 가스캐비닛 또는 배관을 가스보틀(10)로 예시하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 가스보틀(10)의 외측둘레를 히팅자켓(500)이 감싸도록 하여 고정스트랩(520)으로 단단히 결속하여 고정한다.
또한, 히팅자켓(500)은 도 3에 도시된 바와 같이 다층구조로 적층되어 형성되고 가스보틀(10)의 외주연과 접하는 내피층(503), 순환관(200)이 내재되는 열전도층(502) 및 외측으로 형성되는 단열층(501)을 포함한다.
내피층(503)은 얇은 직물소재 또는 고무재질로 형성되어 가스보틀(10)의 외주연에 면접하게 되는 구성으로 가스보틀(10)에 손상을 입히지 않으면서 소정의 마찰력으로 히팅자켓(500)이 이동되지 못하도록 하는 효과를 갖는다.
열전도층(502)는 열전도율이 높고 휠 수 있는 성질을 지닌 재질로 구성되며 순환관(200)이 상술하였던 형상으로 열전도층(502)의 내측에서 고르게 분포하여 온수로부터 전도되는 열을 히팅자켓(500)의 평면에 고르게 전달할 수 있도록 한다.
단열층(501)은 외부로 열이 분산되는 것을 막아 열효율을 높이기 위해 구성되는 것으로 단열율이 높고 휠 수 있는 성질을 지닌 재질로 구성된다.
히팅자켓(500)을 형성하는 상기 내피층(503), 열전도층(502) 및 단열층(501)의 재질은 모두 자유롭게 휨변형이 가능하도록 하여 다양한 형상을 지닌 가스보틀(10)의 외측둘레를 둘러서 감쌀 수 있도록 한다.
연결스트랩(510) 및 고정스트랩(520)은 신축되는 재질로 구현되는 것이 바람직하며, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치에 구성되는 히팅자켓(500)의 크기에 비하여 큰 외경을 지닌 가스보틀(10)에도 적용될 수 있게 함이다.
벨크로, 버튼고정등의 고정수단이 구비된 고정스트랩(520)에 의하여 히팅자켓(500)이 가스보틀(10)의 외측둘레에 충분히 결속될 수 있도록 고정하며 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 고정수단으로 구현될 수 있다.
상술되었던, 순환관(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 그 단면이 원형으로 형성된 관로를 지니고 형성되나, 다른 실시예로 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 그 단면이 반원형 또는 타원형으로 구현될 수 있다.
관로가 반원형으로 형성된 순환관(200)의 경우 반원을 이루는 방향이 가스보틀(10)과 반대방향을 향하도록 구성되며, 이는 온수로 데워진 순환관(200)이 가스보틀(10)을 향하는 방향으로 접하는 면적을 넓힘으로, 내측 관로로 유동되는 온수에서 전도되는 열을 가열하고자 하는 가스보틀(10)로 보다 효율적으로 전도시키기 위함이며, 단면이 타원형으로 구현되는 순환관(200)의 경우도 그 목적이 동일하다.
상기와 같은 구성에 근거하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정의 기화용 가열장치는 아래와 같이 작동된다.
반도체 공정에서 액화물질 또는 고체화합물이 수용되어 있는 용기, 가스캐비닛, 배관등의 외측둘레를 히팅자켓(500)으로 둘러 덮어서 감싼 상태로 고정스트랩(520)으로 고정한다.
공급관(310) 및 배수관(320)을 이용하여 항온조(100)와 히팅자켓(500)에 내재되는 순환관(200)을 커플러(400)를 통하여 연결한다.
항온조(100)의 온수저장조에 충분한 물을 공급하고 기화하고자 하는 액화물질 또는 고체화합물의 기화점에 따라 온도를 설정한후 온도조절장치 및 온수순환펌프를 가동한다.
설정된 온도로 가열된 온수가 연결관(300)을 통하여 히팅자켓(500)에 내재된 순환관(200)을 경유하며 순환하게 되며, 순환되는 온수로 가열된 용기, 가스캐비닛, 배관등의 내부 공간에 수용된 액화물질 또는 고체화합물이 기화되는 것이다.
항온조(100)의 온수저장부에 채워지는 액체는 온수로 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 액체로 대체되어 구현될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
10 : 가스보틀 100 : 항온조
200 : 순환관 300 : 연결관
310 : 공급관 320 : 배수관
400 : 커플러 500 : 히팅자켓
501 : 단열층 502 : 열전도층
503 : 내피층 510 : 연결스트랩
520 : 고정스트랩

Claims (7)

  1. 온수저장부와 온수를 가열하는 온도조절장치 및 온수순환펌프가 구비되는 항온조;
    상기 온수저장부로부터 온수가 공급되는 공급관;
    상기 공급관에 일단이 연결되어 공급된 온수가 순환되는 순환관이 내측으로 구비되는 히팅자켓; 및
    상기 순환관을 따라 순환된 온수가 상기 온수저장부로 복귀되도록 연결되는 배수관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅자켓은
    가스캐비닛 또는 용기의 외측둘레를 감싸 덮을 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히팅자켓은
    다수개가 연결스트랩으로 연결되어 형성되고 고정스트랩으로 가스캐비닛 또는 용기의 외측둘레를 감싸 덮어 고정되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히팅자켓은
    고무재질 또는 직물로 형성되는 내피층;
    상기 순환관을 감싸며 플렉서블 알루미늄 재질로 내피층의 외측에 형성되는 열전도층; 및
    상기 열전도층의 외측에 고무재질로 형성되는 단열층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 항온조는
    온수의 온도를 측정하는 온도측정센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공급관 및 배수관은
    상기 순환관과 오토커플러로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 순환관은
    내측으로 온수가 순환되는 단면의 형상이 타원형 또는 반원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 기화용 가열장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101997214B1 (ko) 2018-04-30 2019-10-01 주식회사 디오하베스트 열풍을 이용하여 가스실린더를 가열하는 히팅자켓을 포함하는 열풍공급시스템

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