KR20220112094A - 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법 - Google Patents
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Abstract
가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법에 관해 개시되어 있다. 일 예시에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 는 일정한 농도의 반응 가스를 공급하는 가스 공급부 및 상기 가스 공급부로부터 공급된 상기 반응 가스를 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부를 포함하며, 가스 공급부는, 고체 형태의 반응 물질을 수용하는 반응기, 상기 반응 물질을 기체 형태의 상기 반응 가스로 변환시키기 위해 상기 반응 물질에 열을 인가하는 히터, 상기 반응기에 소정의 펌핑 압력을 인가하는 가스 펌프 및 상기 반응 가스를 상기 공정부로 배출시키는 가스 배출부를 포함할 수 있다.
Description
개시된 실시예들은 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
일반적인 화학 내지 물리적 반응을 위한 공정 장치는 소정의 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함할 수 있다. 공정부에 공급되는 가스는 일정한 농도를 유지해야 한다. 이를 위해 가스 공급부는 일정한 농도의 가스가 수용된 가스 실린더 형태로 마련될 수 있다. 가스 실린더 형태의 가스 공급부는 상대적으로 큰 체적을 차지할 수 있다. 이로 인해, 제작 편의성 및 수용 편의성에 문제점이 발생될 수 있다.
이에 따라 일정한 농도의 반응 가스를 공급하면서도, 상대적으로 작은 체적을 구비할 수 있는 가스 공급부에 대한 필요성이 대두되어 왔다.
일정한 농도의 반응 가스를 공급할 수 있는 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법을 제공한다.
가스 공급부의 체적이 감소된 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법을 제공한다.
일 측면(aspect)에 따르면, 가스 공급부를 포함하는 공정 장치는 일정한 농도의 반응 가스를 공급하는 가스 공급부 및 상기 가스 공급부로부터 공급된 상기 반응 가스를 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부를 포함하며, 상기 가스 공급부는, 고체 형태의 반응 물질을 수용하는 반응기, 상기 반응 물질을 기체 형태의 상기 반응 가스로 변환시키기 위해 상기 반응 물질에 열을 인가하는 히터, 상기 반응기에 소정의 펌핑 압력을 인가하는 가스 펌프 및 상기 반응 가스를 상기 공정부로 배출시키는 가스 배출부를 포함할 수 있다.
상기 반응 물질은 고체 형태 또는 액체 형태의 휘발성 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스의 농도를 측정하는 농도 측정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 펌프의 펌핑 압력을 제어하는 제어부;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 농도 측정부로부터 수신된 상기 반응 가스의 농도 변화에 따라 상기 펌핑 압력을 조절할 수 있다.
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스를 상기 공정부로 이동시키기위한 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부;를 더 포함할 수 있다.
상기 캐리어 가스는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 캐리어 가스의 공급을 차단 및 해제하는 제1 개폐 밸브 및 상기 제1 개폐 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 반응기에는 상기 가스 펌프로부터 공급되는 펌핑 가스가 유입되는 펌핑 가스 유입부 및 펌핑 가스가 배출되는 펌핑 가스 배출부가 배치될 수 있다.
상기 펌핑 가스 배출부는 상기 반응기의 하부면으로부터 제1 높이에 배치되고, 상기 히터는 상기 반응기의 하부면으로부터 제2 높이에 배치되며, 상기 제1 높이가 상기 제2 높이를 초과할 수 있다.
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스와 혼합되는 소정의 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부;를 더 포함할 수 있다.
상기 공정 가스는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 공정 가스의 공급을 차단 및 해제하는 제2 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법은 반응기 내부에 고체 형태의 반응 물질을 배치하는 단계, 상기 반응 물질에 열을 인가하여 반응 가스를 생성하는 단계, 상기 반응기 내부에 캐리어 가스를 공급하는 단계, 가스 펌프를 작동시켜 상기 반응기 내부에 펌핑 압력을 인가하는 단계 및 상기 반응 가스를 공정부로 전달하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 반응 가스의 농도를 측정하는 단계 및 상기 반응 가스의 농도 변화에 따라 상기 펌핑 압력을 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스와 혼합되어 상기 공정부로 전달되는 공정 가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반응 물질은 고체 형태 또는 액체 형태의 휘발성 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 캐리어 가스는 질소, 산소, 공기 중 어느 하나일 수 있다.
상기 공정 가스는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일정한 농도의 반응 가스를 공급할 수 있는 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법을 제공할 수 있다. 가스 공급부의 체적이 감소되어 제작 편의성 및 수용 편의성이 확보된 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 개략도이다.
도 2은 일 실시예에 따른 가스 공급부의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 반응기의 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 반응기의 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법의 흐름도이다.
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 시간에 따른 반응 가스의 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 2와 비교예 2에 따른 시간에 따른 반응 가스의 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2은 일 실시예에 따른 가스 공급부의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 반응기의 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 반응기의 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법의 흐름도이다.
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 시간에 따른 반응 가스의 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 2와 비교예 2에 따른 시간에 따른 반응 가스의 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 실시예들에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치 및 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
이하에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 창의적 사상을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 나타내려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
또한, 본 발명에서 설명하는 공정은 반드시 순서대로 적용됨을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1단계와 제2단계가 기재되어 있는 경우, 반드시 제1단계가 제2단계보다 먼저 수행되어야 하는 것은 아님을 이해할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치(1)는 일정한 농도의 반응 가스(G1)를 공급하는 가스 공급부(10) 및 가스 공급부(10)로부터 공급된 반응 가스(G1)를 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부(20)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 가스 공급부(10)는 고체 형태의 반응 물질(M)을 이용하여 기체 형태의 반응 가스(G1)를 공급할 수 있다.
공정부(20)는 가스 공급부(10)로부터 반응 가스(G1)를 공급받아 물리적, 화학적 공정을 수행할 수 있는 임의의 장치이다. 일 예로서, 공정부(20)는 식각 공정, 증착 공정 등과 같이 일정한 농도의 반응 가스(G1)를 공급받아 반도체 생산 공정 또는 디스플레이 생산 공정을 수행하는 생산 장치에 사용될 수 있다. 또한, 공정부(20)는 오염 물질 제거와 같이 일정한 농도의 반응 가스(G1)를 공급받아 오염 물질의 제거 정도를 확인하는 실험 장치에 사용될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 공정부(20)는 일정한 농도의 반응 가스(G1)를 공급받아 후속 공정을 수행할 수 있는 임의의 장치에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 일정한 농도를 구비하는 기체 형태의 반응 가스(G1)를 공정부(20)에 연속적으로 공급하기 위해, 가스 공급부에는 일정한 농도를 구비하는 기체 형태의 반응 가스(G1)가 수용될 수 있다. 이 경우, 가스 공급부에 수용되는 반응 가스(G1)의 형태가 기체 형태이므로, 가스 공급부(10)의 체적이 급격하게 증가할 수 있다. 일 실시예에 따른 가스 공급부(10)에 수용되는 반응 물질(M)은 고체 형태이므로, 가스 공급부(10)의 전체 체적을 감소시킬 수 있다. 반면, 고체 형태의 반응 물질(M)을 기체 형태의 반응 가스(G1)로 변환하는 과정에서 가스 공급부(10)로부터 배출되는 반응 가스(G1)의 농도가 일정하지 않을 수 있다, 이하에서는 고체 형태의 반응 물질(M)을 기체 형태의 반응 가스(G1)로 변환시키고, 가스 공급부(10)로부터 배출되는 반응 가스(G1)의 농도를 일정하게 유지하는 기술적 특징에 대해 보다 구체적으로 서술한다.
도 2은 일 실시예에 따른 가스 공급부의 개략도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 반응기의 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 반응기의 개략도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 가스 공급부(10)는 고체 형태의 반응 물질(M)을 수용하는 반응기(100), 반응 물질(M)에 열을 인가하는 히터(110), 반응 가스(G1)를 공정부(20)로 배출시키는 가스 배출부(130), 캐리어 가스 공급부(200), 반응기(100)에 소정의 펌핑 압력을 인가하는 가스 펌프(300), 공정 가스 공급부(400), 제어부(500) 및 농도 측정부(600)를 포함할 수 있다.
반응기(100)는 반응 물질(M)을 수용하고, 고체 형태의 반응 물질(M)이용하여 기체 형태의 반응 가스(G1)를 생성하기 위한 공간을 제공할 수 있는 수용부이다. 일 예로서, 반응기(100)에 수용되는 고체 형태의 반응 물질(M)은 히터(110)로부터 열을 인가받아 기화할 수 있는 임의의 물질일 수 있다. 일 예시에 따른 반응 물질(M)은 기화에 용이하도록 분말 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어 반응 물질(M)은 분말 형태의 파라포름알데히드(paraformaldehyde), 고체상, 액체상 휘발성 물질 중 어느 하나일 수 있다. 반응기(100)의 상부에는 반응 가스(G1)가 배출될 수 있는 가스 배출부(130)가 배치될 수 있다. 또한, 반응기(100)의 측부에는 후술하게 될 가스 펌프(300)로부터 펌핑 가스가 유입 및 배출될 수 있는 펌핑 가스 유입부(310) 및 펌핑 가스 배출부(320)가 배치될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 가스 배출부(130), 펌핑 가스 유입부(310) 및 펌핑 가스 배출부(320)의 배치는 반응 가스(G1) 및 펌핑 가스의 종류에 따라 상이하게 배치될 수도 있다.
히터(110)는 반응 물질(M)에 열을 인가하여 반응 가스(G1)로 변화시키기 위한 가열원이다. 일 예로서, 히터(110)는 반응기(100)의 하부에 배치될 수 있으며, 반응 물질(M)은 히터(110)의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들어 히터(110)는 상부에 배치된 반응 물질(M)에 균일하게 열을 인가할 수 있는 핫플레이트일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 반응 물질(M)에 열을 인가할 수 있는 임의의 가열 장치가 배치될 수도 있다. 일 예시에 따른 히터(110)는 후술하게 될 제어부(500)에 의해 가열 여부가 제어될 수 있다.
캐리어 가스 공급부(200)는 반응기로(100)부터 배출되는 반응 가스(G1)를 공정부(20)로 이동시키기위한 캐리어 가스(G2)를 공급할 수 있다. 일 예시에 따른 캐리어 가스(G2)는 반응 가스(G1)와 화학 반응을 하지 않는 불활성 기체를 포함할 수 있다. 예를 들어 캐리어 가스(G2)는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 반응기(100)의 상부에는 캐리어 가스(G2)가 유입될 수 있는 캐리어 가스 유입부 (210)가 배치될 수 있다. 캐리어 가스 공급부(200)와 캐리어 가스 유입부 (210) 사이에는 캐리어 가스(G2)의 공급을 차단 및 해제하는 제1 개폐 밸브(710)가 배치될 수 있다, 일 예시에 따른 제1 개폐 밸브(710)는 후술하게 될 제어부(500)에 의해 개폐 여부가 제어될 수 있다. 예를 들어 히터(110)를 이용하여 반응 물질(M)에 열을 인가하는 경우, 반응 가스(G1)의 농도가 소정의 목표 농도를 초과할 때까지 제1 개폐 밸브(710)는 차단되도록 제어될 수 있다. 반응 가스(G1)의 농도가 소정의 목표 농도를 초과한 이후, 제1 개폐 밸브(710)는 해제될 수 있다. 이때, 캐리어 가스(G2)가 반응기(100)의 내부로 유입될 수 있다.
가스 펌프(300)는 반응기(100)에 소정의 펌핑 압력을 인가할 수 있다. 일 예로서, 가스 펌프(300)는 반응기(100)에 소정의 펌핑 압력을 인가하여 반응기(100) 내부에 배치되는 반응 가스(G1)의 농도를 상대적으로 균일하게 조정할 수 있다. 일 예시에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 히터(110)는 반응기(100)의 하부에 배치되며, 고체 형태의 반응 물질(M)은 히터(110)로부터 열을 인가 받을 수 있다. 이에 따라 반응기(100)의 하부에서 감지되는 반응 가스(G1)의 농도가 반응기(100)의 상부에서 감지되는 반응 가스(G1)의 농도 보다 높을 수 있다. 이 경우, 가스 배출부(130)를 통해 배출되는 반응 가스(G1)의 농도가 일정하지 않을 수 있다.
일 예시에 따른 가스 펌프(300)는 반응기(100)의 상부 영역에 펌핑 압력을 인가하여 반응 가스(G1)를 순환시킬 수 있다. 이때, 반응 가스(G1)가 순환하는 상부 영역에서, 반응 가스(G1)의 농도는 상대적으로 균일할 수 있다. 예를 들어, 반응기(100)의 내부는 반응 가스의 농도 비균일 영역(A1)과 반응 가시의 농도 균일 영역(A2)으로 구별될 수 있다.
일 예로서, 반응기(100)에는 가스 펌프(300)로부터 공급되는 펌핑 가스가 유입되는 펌핑 가스 유입부(310) 및 펌핑 가스가 배출되는 펌핑 가스 배출부(320)가 배치될 수 있다. 이때, 펌핑 가스 배출부(320)는 반응기(100)의 하부면으로부터 제1 높이(H1)에 배치되고, 히터(110)는 상기 반응기의 하부면으로부터 제2 높이(H2)에 배치되며, 제1 높이(H1)가 제2 높이(H2)를 초과하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 펌핑 가스 배출부(320)가 배치되는 제1 높이(H1)까지의 영역에서는 반응 가스의 농도 비균일 영역(A1)이 형성될 수 있다. 즉, 반응 가스의 농도 비균일 영역(A1)에서는, 고체 형태의 반응 물질(M)이 열을 인가 받아 반응 가스(G1)로 변환됨으로써, 반응 가스(G1)의 농도가 위치에 따라 상이할 수 있다. 반면, 펌핑 가스 배출부(320)가 배치되는 제1 높이(H1)를 초과하는 영역에서는 반응 가스의 농도 균일 영역(A2)이 형성될 수 있다. 즉, 반응 가스의 농도 균일 영역(A1)에서는, 가스 펌프(300)에 의해 인가되는 펌핑 압력에 의해 반응 가스(G1)가 순환함으로써, 반응 가스(G1)의 농도가 위치에 따라 상대적으로 균일하게 유지될 수 있다. 따라서, 반응 가스의 농도 균일 영역(A2)에 배치된 가스 배출부(130)에는 일정한 농도의 반응 가스(G1)가 배출될 수 있다.
또한, 일 예시에 따르면, 가스 펌프(300)의 펌핑 압력은 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다. 일 예로서, 제어부(500)는 후술하게 될 농도 측정부(600)로부터 확인된 반응 가스(G1)의 농도를 수신한 후, 반응 가스(G1)의 농도 변화에 따라 펌핑 압력을 조잘할 수 있다. 예를 들어, 반응기(100)로부터 배출되는 반응 가스(G1)의 농도가 변화하는 경우, 제어부(500)는 펌핑 압력을 증가시켜, 반응 가스(G1)의 순환을 증가시킴으로써, 반응 가스(G1)의 농도를 일정하게 조정할 수 있다.
공정 가스 공급부(400)는 반응기로(100)부터 배출되는 반응 가스(G1)와 혼합되는 공정 가스(G3)를 추가적으로 공급할 수 있다. 일 예시에 따른 공정 가스(G3)는 반응 가스(G1)와 화학 반응을 하지 않는 불활성 기체 또는 공정부(20)에서 사용될 수 있는 임의의 다른 공정 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어 캐리어 가스(G2)는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 공정 가스(G3)는 반응기(100)의 외부에서 반응 가스(G1)와 혼합되도록 배치될 수 있다. 공정 가스 공급부(400)에는 공정 가스(G3)의 공급을 차단 및 해제하는 제2 개폐 밸브(720)가 배치될 수 있다, 일 예시에 따른 제2 개폐 밸브(720)는 후술하게 될 제어부(500)에 의해 개폐 여부가 제어될 수 있다.
제어부(500)는 히터(110) 및 가스 펌프(300)의 작동을 제어하고, 제1 개폐 밸브 내지 제3 개폐 밸브(710, 720, 730)의 차단 시간 및 해제 시간을 제어할 수 있는 있는 제어 장치이다. 일 예로서, 제어부(500)는 가스 공급부(10)의 전반적인 기능 및 동작을 제어하는 프로세서, 가스 공급부(10)의 동작을 위한 프로그램과, 이에 필요한 데이터가 저장될 수 있는 메모리 및 입력부와 출력부를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
농도 측정부(600)는 반응기(100)로부터 배출되는 반응 가스(G1)의 농도를 측정한 후, 반응 가스(G1)의 농도 정보를 제어부(500)에 전달할 수 있는 측정 장치이다. 여기서, 반응 가스(G1)의 농도 정보는 가스 배출부(130)를 통과하는 전체 기체 중에서 반응 물질(M)로부터 기화된 기체 형태의 반응 가스(G1)의 농도 정보를 의미한다. 농도 측정부(600)에는 기체 형태의 반응 가스(G1)의 농도를 측정할 수 있는 임의의 측정 장비가 사용될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법의 흐름도이다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 일 예시에 따라 반응기(100) 내부에 고체 형태 또는 액체 형태의 휘발성 물질 중 하나 이상을 포함하는 반응 물질(M)을 배치할 수 있다.(S110) 예를 들어, 반응기(100)의 하부에는 히터(110)가 배치될 수 있으며, 반응 물질(M)은 히터(110)의 상부에 배치될 수 있다. 반응기(100)에 배치되는 고체 형태의 반응 물질(M)은 히터(110)로부터 열을 인가받아 기화할 수 있는 임의의 물질일 수 있다. 일 예시에 따른 반응 물질(M)은 기화에 용이하도록 분말 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어 반응 물질(M)은 분말 형태의 파라포름알데히드(paraformaldehyde)일 수 있다.
다음으로, 반응 물질(M)에 열을 인가하여 반응 가스(G1)를 생성할 수 있다.(S120) 예를 들어, 고체 형태의 반응 물질(M)에 히터(110)를 이용하여 열을 인가하는 경우, 고체 형태의 반응 물질(M)이 기화하여 기체 형태의 반응 가스(G1)가 생성될 수 있다. 이때, 반응 가스(G1)의 농도가 목표 농도를 초과하기 전까지 반응기(100)의 내부는 밀폐될 수 있다. 예를 들어, 캐리어가스 공급부(200)에 연결된 제1 개폐 밸브(710), 공정 가스 공급부(400)에 연결된 제2 개폐 밸브(720) 및 공정부(20)와 연결된 제3 개폐 밸브(730)는 모두 차단되도록 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
다음으로, 반응기(100) 내부에 캐리어 가스(G2)를 공급할 수 있다.(S130) 예를 들어, 반응 가스(G1)의 농도가 목표 농도를 초과하는 경우, 반응기(100)의 내부에 캐리어 가스(G2)를 공급할 수 있다. 일 예로서, 캐리어 가스 공급부(200)에 연결된 제1 개폐 밸브(710)는 제어부(500)에 의해 차단이 해제될 수 있으며, 이에 따라 캐리어 가스(G2)가 반응기(100) 내부로 공급될 수 있다. 일 예시에 따른 캐리어 가스(G2)는 반응 가스(G1)와 화학 반응을 하지 않는 불활성 기체를 포함할 수 있다. 예를 들어 캐리어 가스(G2)는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 가스 펌프(300)를 작동시켜 반응기(100) 내부에 펌핑 압력을 인가할 수 있다.(S140) 일 예로서, 히터(110)는 반응기(100)의 하부에 배치되며, 고체 형태의 반응 물질(M)은 히터(110)로부터 열을 인가 받을 수 있다. 이에 따라 반응기(100)의 하부에서 감지되는 반응 가스(G1)의 농도가 반응기(100)의 상부에서 감지되는 반응 가스(G1)의 농도 보다 높을 수 있다. 이 경우, 가스 배출부(130)를 통해 배출되는 반응 가스(G1)의 농도가 일정하지 않을 수 있다. 일 예시에 따른 가스 펌프(300)는 반응기(100)의 상부 영역에 펌핑 압력을 인가하여 반응 가스(G1)를 순환시킬 수 있다. 이에 따라, 반응 가스(G1)가 순환하는 상부 영역에서, 반응 가스(G1)의 농도는 상대적으로 일정하게 조절될 수 있다.
다음으로, 반응 가스(G1)의 농도를 측정할 수 있다.(S150) 일 예로서, 농도 측정부(600)는 반응기(100)로부터 배출되는 반응 가스(G1)의 농도를 측정할 수 있다. 여기서 농도 측정부(600)에 의해 측정되는 대상은 반응 물질(M)로부터 기화하여 생성된 반응 가스(G1)의 농도이다. 반응 가스(G1)의 농도가 목표 농도와 실질적으로 동일하게 유지되는 경우, 농도 측정부(600)는 제어부(500)에 반응 가스(G1)의 농도 정보를 전달할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 가스 펌프(300)의 펌핑 압력을 일정하게 유지하도록 가스 펌프(300)에 제어 신호를 송신할 수 있다. 또한, 반응기(100)로부터 배출되는 반응 가스(G1)는 공정부(20)로 전달될 수 있다.
다음으로, 반응 가스(G1)의 농도 변화에 따라 펌핑 압력을 조절할 수 있다.(S160) 일 예로서, 반응기(100)로부터 배출되는 반응 가스(G1)의 농도가 목표 농도와 상이하게 변화하는 경우, 농도 측정부(600)는 제어부(500)에 반응 가스(G1)의 농도 정보를 전달할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 가스 펌프(300)의 펌핑 압력을 일정하게 유지하도록 가스 펌프(300)에 제어 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 반응 가스(G1)의 농도가 일정하지 않은 경우, 제어부(500)는 가스 펌프(300)의 펌핑 압력이 증가되도록 가스 펌프(300)를 제어할 수 있다.
다음으로, 공정 가스(G3)를 공급할 수 있다.(S170) 일 예로서, 반응기(100)로부터 배출되는 반응 가스(G1)와 혼합되는 공정 가스(G3)를 추가적으로 공급할 수 있다. 일 예시에 따른 공정 가스(G3)는 반응 가스(G1)와 화학 반응을 하지 않는 불활성 기체 또는 공정부(20)에서 사용될 수 있는 임의의 다른 공정 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어 캐리어 가스(G2)는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 공정 가스 공급부(400)에는 공정 가스(G3)의 공급을 차단 및 해제하는 제2 개폐 밸브(720)가 배치될 수 있다, 공정 가스(G3)의 필요 여부에 따라 제어부(500)는 제2 개폐 밸브(720)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.
다음으로, 반응 가스(G1)를 공정부(20)에 전달할 수 있다.(S180) 일 예로서, 일정한 농도를 구비하는 반응 가스(G1)는 공정부(20)로 전달될 수 있다. 이에 다라 공정부(20)는 반응 가스(G1)를 이용하여 소정의 공정을 수행할 수 있다.
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 시간에 따른 반응 가스의 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
[실시예 1]
반응물질(M)로서, 파라포름알데히드(paraformaldehyde) 3g을 1리터(L) 의 체적을 구비하는 반응기(100) 내부에 배치하고, 히터(110)를 이용하여 40oC로 가열한다. 이때, 제1 개폐 밸브(710) 및 제3 개폐 밸브(730)는 모두 차단된 상태를 유지하며, 이에 따라 반응기(100) 내부는 밀폐된 상태를 유지한다. 이후, 제1 개폐 밸브(710)를 개방하여 캐리어 가스(G2)에 해당하는 질소(N2)를 20ml/min의 유량으로 공급한다. 가스 펌프(300)는 3L/min의 공기를 이용하여 반응기(100) 내부에 펌핑 압력을 인가한다.
[비교예 1]
가스 펌프(300)를 제외한 나머지 구성은 실시예 1과 동일하다.
도 6을 참조하면, 제1 개폐 밸브(710) 및 제3 개폐 밸브(730)는 모두 차단된 상태에서 실시예 1과 비교예 1에서 반응물질(M)이 기화된 반응가스(G1)인 포름알데히드 가스의 농도가 급격하게 상승함을 확인할 수 있다. 이후, 제1 개폐 밸브(710)가 개방되어 캐리어 가스(G2)가 공급됨에 따라 포름알데히드 가스의 농도가 저하된다. 이때, 가스 펌프(300)에 의해 반응기(100) 내부에 펌핑 압력이 인가되는 경우, 실시예 1에서는 500분 후, 26.3ppm의 농도로 포름알데히드 가스의 농도가 일정하게 유지되는 반면, 비교예 1에서는 2000분 후, 20.1ppm의 농도로 포름알데히드 가스의 농도가 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다. 즉, 가스 펌프(300)가 배치되지 않는 경우, 반응 가스의 농도가 일정하게 유지되기 위해 4배의 시간이 더 필요함을 확인할 수 있다.
도 7은 실시예 2와 비교예 2에 따른 시간에 따른 반응 가스의 농도 변화를 나타내는 그래프이다.
[실시예 2]
반응물질(M)로서, 파라포름알데히드(paraformaldehyde) 3g을 1리터(L) 의 체적을 구비하는 반응기(100) 내부에 배치하고, 히터(110)를 이용하여 40oC로 가열한다. 이때, 제1 개폐 밸브(710) 및 제3 개폐 밸브(730)는 모두 차단된 상태를 유지하며, 이에 따라 반응기(100) 내부는 밀폐된 상태를 유지한다. 이후, 제1 개폐 밸브(710)를 개방하여 캐리어 가스(G2)에 해당하는 질소(N2)를 40ml/min의 유량으로 공급한다. 가스 펌프(300)는 3L/min의 공기를 이용하여 반응기(100) 내부에 펌핑 압력을 인가한다.
[비교예 2]
가스 펌프(300)를 제외한 나머지 구성은 실시예 2와 동일하다.
도 7을 참조하면, 제1 개폐 밸브(710) 및 제3 개폐 밸브(730)는 모두 차단된 상태에서 실시예 2과 비교예 2에서 반응물질(M)이 기화된 반응가스(G1)인 포름알데히드 가스의 농도가 급격하게 상승함을 확인할 수 있다. 이후, 제1 개폐 밸브(710)가 개방되어 캐리어 가스(G2)가 공급됨에 따라 포름알데히드 가스의 농도가 저하된다. 이때, 가스 펌프(300)에 의해 반응기(100) 내부에 펌핑 압력이 인가되는 경우, 실시예 2에서는 55분 후, 41.7ppm의 농도로 포름알데히드 가스의 농도가 일정하게 유지되는 반면, 비교예 2에서는 93분 후, 38.0ppm의 농도로 포름알데히드 가스의 농도가 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다. 즉, 가스 펌프(300)가 배치되지 않는 경우, 반응 가스의 농도가 일정하게 유지되기 위해 1.7배의 시간이 더 필요함을 확인할 수 있다. 더불어, 캐리어 가스(G2)의 유량이 늘어남에 따라 포름알데히드 가스의 농도가 일정하게 유지되는 시간이 실시예 1 및 비교예 1 보다 감축됨을 확인할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 앞서 설명한 가스 공급부를 포함하는 공정 장치과 가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동방법은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
1: 가스 공급부를 포함하는 공정 장치
10: 가스 공급부
20: 공정부
100: 반응기
110: 히터
130: 가스 배출부
200: 공급부
210: 캐리어 가스 유입부
300: 가스 펌프
310: 펌핑 가스 유입부
320: 펌핑 가스 배출부
400: 공정 가스 공급부
500: 제어부
600: 농도 측정부
10: 가스 공급부
20: 공정부
100: 반응기
110: 히터
130: 가스 배출부
200: 공급부
210: 캐리어 가스 유입부
300: 가스 펌프
310: 펌핑 가스 유입부
320: 펌핑 가스 배출부
400: 공정 가스 공급부
500: 제어부
600: 농도 측정부
Claims (18)
- 일정한 농도의 반응 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 가스 공급부로부터 공급된 상기 반응 가스를 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부;를 포함하는 가스 공급부를 포함하는 공정 장치에 관한 것으로서,
상기 가스 공급부는,
고체 형태의 반응 물질을 수용하는 반응기;
상기 반응 물질을 기체 형태의 상기 반응 가스로 변환시키기 위해 상기 반응 물질에 열을 인가하는 히터;
상기 반응기에 소정의 펌핑 압력을 인가하는 가스 펌프; 및
상기 반응 가스를 상기 공정부로 배출시키는 가스 배출부;를 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 반응 물질은 고체 형태 또는 액체 형태의 휘발성 물질 중 하나 이상을 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스의 농도를 측정하는 농도 측정부;를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 가스 펌프의 펌핑 압력을 제어하는 제어부;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 농도 측정부로부터 수신된 상기 반응 가스의 농도 변화에 따라 상기 펌핑 압력을 조절하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스를 상기 공정부로 이동시키기위한 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부;를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 캐리어 가스는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 캐리어 가스의 공급을 차단 및 해제하는 제1 개폐 밸브; 및
상기 제1 개폐 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반응기에는 상기 가스 펌프로부터 공급되는 펌핑 가스가 유입되는 펌핑 가스 유입부 및 펌핑 가스가 배출되는 펌핑 가스 배출부가 배치되는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 펌핑 가스 배출부는 상기 반응기의 하부면으로부터 제1 높이에 배치되고, 상기 히터는 상기 반응기의 하부면으로부터 제2 높이에 배치되며,
상기 제1 높이가 상기 제2 높이를 초과하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스와 혼합되는 소정의 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부;를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공정 가스는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공정 가스의 공급을 차단 및 해제하는 제2 개폐 밸브; 및
상기 제2 개폐 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치. - 반응기 내부에 고체 형태의 반응 물질을 배치하는 단계;
상기 반응 물질에 열을 인가하여 반응 가스를 생성하는 단계;
상기 반응기 내부에 캐리어 가스를 공급하는 단계;
가스 펌프를 작동시켜 상기 반응기 내부에 펌핑 압력을 인가하는 단계; 및
상기 반응 가스를 공정부로 전달하는 단계;를 포함하는
가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 반응 가스의 농도를 측정하는 단계; 및
상기 반응 가스의 농도 변화에 따라 상기 펌핑 압력을 조절하는 단계;를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 반응기로부터 배출되는 상기 반응 가스와 혼합되어 상기 공정부로 전달되는 공정 가스를 공급하는 단계를 더 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 반응 물질은 고체 형태 또는 액체 형태의 휘발성 물질 중 하나 이상을 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 캐리어 가스는 질소, 산소, 공기 중 어느 하나인,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 공정 가스는 질소, 산소, 공기 중 하나 이상을 포함하는,
가스 공급부를 포함하는 공정 장치의 작동 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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