KR20230111956A - 잉곳 제조 설비의 필터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 수용공간이 형성되는 하우징과, 수용공간으로 가스를 주입하는 가스 주입배관과, 수용공간 상에 위치되고, 가스 주입배관을 통해 주입된 가스를 퍼트리는 가스 분배 방출부와, 가스 분배 방출부에서 방출된 가스에 함유된 불순물을 흡착하는 금속필터와, 금속필터를 통과하며 불순물이 제거된 가스가 배출되는 가스 배출배관을 포함하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치에 관한 것이다.

Description

잉곳 제조 설비의 필터링 장치{Filtering apparatus of ingot manufacturing facility}

본 발명은 잉곳 제조 설비에 사용되는 필터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필터링 효과를 보다 향상시킬 수 있는 필터링 장치에 관한 것이다.

잉곳 제조 설비는 도 1에 도시된 바와 같이, 원자재가 되는 실리콘 등을 가열하여 실리콘 융액을 형성하고, 실리콘 융액에서 시드를 회전 및 상승시켜 단결정으로 잉곳(ingot)을 제조하는 단결정 성장장치(grower; 10)와, 상기 단결정 성장장치(10)의 내측으로 산소, 불활성가스 등의 공정 가스를 주입시키는 가스공급부(20)와, 상기 단결정 성장장치(10)의 내부압력을 조절하고 주입된 가스(G)를 펌핑하는 가스펌핑부(30)와, 상기 단결정 성장장치(10)에서 각종 산화물 등의 불순물(P)이 포함되어 배기되는 가스(G)를 금속필터수단(200)을 사용하여 흡착 방식으로 여과시키는 필터링 장치(100)와, 상기 필터링 장치(100)에서 여과된 가스(G)가 배기되어 모이는 가스배기부(40)를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 필터링 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 가스가 필터링 장치(100)로 주입되는 가스 주입배관(32)과, 주입된 가스에 함유된 불순물을 흡착 제거하는 금속필터(220)를 포함하여 이루어진다.

그러나 이러한 종래의 필터링 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 필터링 장치 측면에 결합된 가스 주입배관(32)에서 가스가 직접 주입되는 구조이기 때문에, 가스주입배관(32)과 인접 배치된 금속필터(220)에서 먼저 가스가 필터링 된 후, 다른 금속 필터(220)에서 가스가 필터링 되기 때문에, 복수개의 금속 필터(220) 교체 시기가 서로 다른 문제점과, 복수개의 금속 필터(220)에 가스가 골고루 공급되지 못해 단위시간당 불순물을 필터링 가능한 가스의 양이 낮은 문제점이 있다.

특허문헌 1) 국내등록특허공보 제10-2245213호(탄화규소 잉곳의 제조방법 및 탄화규소 잉곳 제조 시스템, 공고일: 2021.04.26)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 필터링 능력을 극대화한 잉곳 제조 설비의 필터링 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 복수개의 금속 필터가 동일한 교체 주기를 가지는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치는, 내부에 수용공간이 형성되는 하우징(100); 상기 수용공간으로 가스를 주입하는 가스 주입배관(200); 상기 수용공간 상에 위치되고, 상기 가스 주입배관(200)을 통해 주입된 가스를 방출하는 가스 분배 방출부(300); 상기 가스 분배 방출부(300)에서 방출된 가스에 함유된 불순물을 흡착하는 금속필터(400); 및 상기 금속필터(400)를 통과하며 불순물이 제거된 가스가 배출되는 가스 배출배관(500);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가스 분배 방출부(300)는 상기 금속필터(400)의 하측에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가스 분배 방출부(300)는 가스가 유입되는 가스 유입부(310); 상기 가스 유입부(310)와 연결되며 유입되는 가스가 이동하는 통로를 형성하는 링 타입의 제1 가스 분배부(320); 상기 제1 가스 분배부(320)의 내측에 위치되며 유입되는 가스가 이동하는 통로를 형성하는 링 타입의 제2 가스 분배부(330); 상기 제1 가스 분배부(320)와 상기 제2 가스 분배부(330)를 연결하는 분배부 연결관(340); 및 상기 제1 가스 분배부(320)와 상기 제2 가스 분배부(330)의 상면에 원주방향으로 이격 배치되는 복수개의 가스 배출부(350);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 복수개의 상기 가스 배출부(350)는 상기 가스 유입부(310)에서 멀리 배치되어 있을수록 직경이 큰 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가스 분배 방출부(300)의 높이를 조절하는 높이조절수단(600)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 높이조절수단(600)은 상기 하우징(100) 내부에 상하 방향으로 연장 형성되는 슬라이드 레일 형성부(610); 상기 슬라이드 레일 형성부(610)와 슬라이드 결합되고 상기 가스 분배 방출부(300)와 연결되는 슬라이드 부재(620); 및 상기 슬라이드 부재(620)의 움직임을 조절하는 제어부(630);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가스 주입배관(200)과 상기 가스 분배 방출부(300)를 연결하는 주름관(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 금속필터(400)에 흡착된 이물질을 제거하는 석션부(800);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 석션부(800)는 상기 수용공간의 상부영역(H1)으로 공기를 주입하는 제1 석션노즐(810); 및 상기 제1 석션노즐(810)의 외면에 다수개 형성되어 상기 하우징(100)의 내측면에 밀착 배치되고 상기 금속필터(400)와 마주보는 내면에 공기 배출구(821)가 형성되는 제2 석션노즐(820);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치는, 복수개의 금속필터에 가스를 골고루 공급하므로, 금속필터가 필터링 가능한 가스의 양을 극대화 가능한 장점이 잇다.

또한 복수개의 금속필터가 고르게 사용되므로, 금속필터들이 동일한 교체주기를 가지는 장점이 있다.

아울러 금속필터의 측면에도 공기를 인가하여 필터에 흡착된 불순물을 제거 가능하므로, 불순물 제거가 보다 효과적으로 이루어지는 장점이 있다.

도 1은 종래의 잉곳 제조 설비를 나타낸 개념도,
도 2는 종래의 필터링 장치를 나타낸 내부 구조도.
도 3은 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치를 나타낸 내부 구조도.
도 4는 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치의 가스 분배 방출부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치에 가스 분배 방출부가 슬라이드 결합된 것을 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치에 사용되는 석션부를 나타낸 사시도.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잉곳 제조 설비의 필터링 장치(1000)에 관하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 잉곳 제조 설비를 나타낸 개념도이고, 도 2는 종래의 필터링 장치를 나타낸 내부 구조도이고, 도 3은 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치를 나타낸 내부 구조도이고, 도 4는 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치의 가스 분배 방출부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치에 가스 분배 방출부가 슬라이드 결합된 것을 나타낸 개념도이고, 도 6은 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치에 사용되는 석션부를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치는 내부에 수용공간이 형성되는 하우징(100)과, 상기 수용공간으로 가스를 주입하는 가스 주입배관(200)과, 상기 수용공간 상에 위치되고, 상기 가스 주입배관(200)을 통해 주입된 가스를 방출하는 가스 분배 방출부(300)와, 상기 가스 분배 방출부(300)에서 방출된 가스에 함유된 분순물을 흡착하는 금속필터(400)와, 상기 금속필터(400)를 통과하며 불순물이 제거된 가스가 배출되는 가스 배출배관(500)을 포함할 수 있다.

상세히 설명하면, 위에서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 하우징(100)의 측면에서 가스를 주입 시, 가스와 먼저 접촉하는 금속필터(400)가 다른 필터와 비교하여 보다 많이 사용되기 때문에, 복수개의 금속필터의 교체 주기가 달라 금속필터 교체가 자주 이루어져야 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 금속필터(400)에 가스가 고르게 공급되지 못해 금속필터의 흡착효율이 저하되는 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 가스 분배 방출부(300)가 가스 주입배관(200)을 통해 전달받은 가스를 하우징(100) 하부에 고르게 방출하여, 금속필터(400)에 가스가 골고루 공급될 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 가스 분배 방출부(300)가 상기 금속필터(400) 하측에 위치되므로, 방출되는 가스 중 높은 밀도를 가지는 불순물은 자중에 의해 자연스럽게 하측으로 떨어지게 되므로, 금속필터(400)의 사용기간을 보다 늘릴 수 있음은 물론이다.

또한 상기 가스 분배 방출부(300)는 상기 금속필터(400)의 측면에 위치할 수 있으며, 상기 금속필터(400)의 측면 및 하측에 동시에 위치할 수도 있다.

상기 가스 분배 방출부(300)는 다양한 형상을 가질 수 있으나, 유입되는 가스를 하우징(100)의 내부 수용공간에 보다 고르게 퍼트릴 수 있는 특별한 구조를 가지는 것을 권장하며, 일실시예로 도 4에 도시된 바와 같이 가스 유입부(310)와 연결되며 유입되는 가스가 이동하는 통로를 형성하는 링 타입의 제1 가스 분배부(320)와, 상기 제1 가스 분배부(320)의 내측에 위치되며 유입되는 가스가 이동하는 통로를 형성하는 링 타입의 제2 가스 분배부(330)와, 상기 제1 가스 분배부(320)와 상기 제2 가스 분배부(330)를 연결하는 분배부 연결관(340)과, 상기 제1 가스 분배부(320)와 상기 제2 가스 분배부(330)의 상면에 원주방향으로 이격 배치되는 복수개의 가스 배출부(350)를 포함할 수 있다.

상세히 설명하면, 가스 주입배관(200)을 통해 상기 가스 유입부(310)로 가스가 주입되면, 주입된 가스 중 일부는 상기 제1 가스 분배부(320)가 형성하는 통로를 따라 이동하며 제1 가스 분배부(320) 상에 형성된 가스 배출부(350)로 방출되고, 다른 일부는 상기 분배부 연결관(340)을 통해 상기 제2 가스 분배부(330)로 주입된 후, 제2 가스 분배부(330)를 따라 이동하며 제2 가스 분배부(330) 상에 형성된 가스 배출부(350)로 배출되는 것이다.

이때, 상기 가스 배출부(350)가 모두 동일한 직경을 가질 경우, 가스 유입부(310)에 인접한 가스 배출부(350)로 보다 많은 가스가 공급되어, 모든 금속필터(400)에 동일한 양의 가스를 공급할 수 없으므로, 상기 가스 배출부(350)의 직경을 가스 유입부(310)가 형성되는 반경방향 일측에서 반경방향 타측으로 갈수록 크게 형성하여, 모든 가스 배출부(350)에서 동일한 양의 가스가 배출되도록 하는 것을 권장한다.

아울러, 도면상에는 상기 가스 배출부(350)가 상기 제1 가스 분배부(320)와 제2 가스 분배부(330)의 상면에 형성된 것을 도시하였지만, 가스가 이동하는 과정에서 조대화된 불순물이 가스 분배부(320, 330)를 막는 문제가 발생할 수 있으므로, 가스 배출부(350)를 가스 분배부(320, 330)의 하면에 형성하여, 조대화된 불순물이 가스 배출부(350)를 통해 하측으로 배출되도록 할 수도 있다.

또한 금속필터(400)에 흡착되어 아래로 떨어지는 불순물이 가스 배출부(350)를 막는 문제가 발생할 수 있으므로, 가스 배출부(350)를 가스 분배부(320, 330)의 하면 또는 측면에 형성하여, 낙하하는 불순물이 가스 배출부(350)를 막는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 상기 가스 분배 방출부(300)가 하측에서 가스를 방출할 경우, 가스와 먼저 접촉하는 금속필터(400)의 하측에 가장 많은 불순물이 흡착되어, 금속필터(400)의 하측에서 폐색이 발생하거나 흡착 능력이 저하되므로, 본 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이 높이조절수단(600)이 가스 분배 방출부(300)의 높이를 불순물 흡착이 원활하게 이루어질 수 있는 금속필터(400)의 특정 높이로 조절할 수 있도록 한다.

이때, 상기 높이조절수단(600)은 상기 하우징(100) 내부에 상하 방향으로 연장 형성되는 슬라이드 레일 형성부(610)와, 상기 슬라이드 레일 형성부(610)와 슬라이드 결합되고, 상기 가스 분배 방출부(300)와 연결되는 슬라이드 부재(620)와, 상기 슬라이드 부재(620)의 움직임을 조절하는 제어부(630)를 포함할 수 있다.

상세히 설명하면, 사용자가 상기 금속필터(400)의 상태를 확인 후, 상기 제어부(630)를 통해 상기 슬라이드 부재(620)를 상하방향으로 이동시키는 형태로 가스 분배 방출부(300)의 높이를 조절 가능하도록 한 것이다.

이때, 높이조절 과정에서 상기 가스 분배 방출부(300)와 상기 금속필터(400) 사이에서 간섭이 발생하지 않도록, 상기 가스 분배 방출부(300)는 복수개의 간섭방지공(301)이 형성되는 것을 권장한다.

또한 높이조절 시에도 가스 주입배관(200)과 가스 유입부(310)의 결합이 해제되지 않도록, 가스 주입배관(200)과 가스 유입부(310)는 주름관(700)으로 연결되는 것을 권장한다.

또한, 본 발명의 잉곳 제조 설비의 필터링 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 공기를 공급하여 금속필터(400)에 부착된 불순물을 제거하는 석션부(800)를 더 포함할 수 있다.

이때, 석션부(800)는 단순히 하우징(100)의 수용공간 상부영역(H1)에 공기를 주입하여, 상부영역(H1)으로 주입된 공기가 금속필터(400)의 상측에서 하측으로 이동하며 금속필터(400)에 흡착된 불순물을 제거하는 형태로 이루어질 수 있으나, 이러한 방식은 금속필터(400)의 상부에 부착된 불순물 제거에만 효과적일 뿐, 금속필터(400)의 중앙 또는 하측에 부착된 불순물 제거가 용이하지 않은 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이 수용공간의 상부영역(H1)으로 공기를 주입하는 제1 선셕노즐(810)을 중앙에 두고, 가장자리에 금속필터(400)가 위치되는 내측으로 공기를 방출하는 복수개의 제2 석션노즐(820)을 위치시켜, 제2 석션노즐(820)의 공기 배출구(821)를 통해 방출된 공기가 금속필터(400)에 인가될 수 있도록 하였다.

즉, 상기 제2 석션노즐(820)이 금속필터(400)를 중앙에 두고 둘레방향으로 감싸는 형태로 배치되어, 공기 배출부(821)로 공기를 배출 시 중앙에 위치되는 금속필터(400)의 측면에 압축 공기가 인가되어 금속필터에 흡착된 불순물을 제거할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다

100 : 하우징
200 : 가스 주입배관
300 : 가스 분배 방출부 310 : 가스 유입부
320 : 제1 가스 분배부 330 : 제2 가스 분배부
340 : 분배부 연결관 350 : 가스 배출부
400 : 금속필터
500 : 가스 배출배관
600 : 높이조절수단 610 : 레일 형성부
620 : 슬라이드 부재 630 : 제어부
700 : 주름관
800 : 석션부 810 : 제1 석션노즐
820 : 제2 석션노즐

Claims (6)

1. 내부에 수용공간이 형성되는 하우징(100);
   상기 수용공간으로 가스를 주입하는 가스 주입배관(200);
   상기 수용공간 상에 위치되고, 상기 가스 주입배관(200)을 통해 주입된 가스를 방출하는 가스 분배 방출부(300);
   상기 가스 분배 방출부(300)에서 방출된 가스에 함유된 불순물을 흡착하는 금속필터(400); 및
   상기 금속필터(400)를 통과하며 불순물이 제거된 가스가 배출되는 가스 배출배관(500);을 포함하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가스 분배 방출부(300)는
   가스가 유입되는 가스 유입부(310);
   상기 가스 유입부(310)와 연결되며 유입되는 가스가 이동하는 통로를 형성하는 링 타입의 제1 가스 분배부(320);
   상기 제1 가스 분배부(320)의 내측에 위치되며 유입되는 가스가 이동하는 통로를 형성하는 링 타입의 제2 가스 분배부(330);
   상기 제1 가스 분배부(320)와 상기 제2 가스 분배부(330)를 연결하는 분배부 연결관(340); 및
   상기 제1 가스 분배부(320)와 상기 제2 가스 분배부(330)의 상면에 원주방향으로 이격 배치되는 복수개의 가스 배출부(350);를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   복수개의 상기 가스 배출부(350)는 상기 가스 유입부(310)에서 멀리 배치되어 있을수록 직경이 큰 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 가스 분배 방출부(300)의 높이를 조절하는 높이조절수단(600)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 높이조절수단(600)은
   상기 하우징(100) 내부에 상하 방향으로 연장 형성되는 슬라이드 레일 형성부(610);
   상기 슬라이드 레일 형성부(610)와 슬라이드 결합되고 상기 가스 분배 방출부(300)와 연결되는 슬라이드 부재(620); 및
   상기 슬라이드 부재(620)의 움직임을 조절하는 제어부(630)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 가스 주입배관(200)과 상기 가스 분배 방출부(300)를 연결하는 주름관(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 설비의 필터링 장치.