KR101496676B1 - 인입 장치 및 이를 포함하는 반응 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 인입 장치는 내부에 유체가 통과할 수 있는 이송관을 포함하는 몸체, 상기 몸체의 측면의 일 영역과 연결되고, 상기 이송관 내로 세정액을 분사하는 제1 노즐, 및 상기 이송관의 내벽으로부터 이격하도록 상기 이송관 내에 배치되는 차단 시트를 포함하며, 상기 제1 노즐로부터 분사되는 세정액은 상기 차단 시트의 내측에 위치하는 이송관의 일 영역으로 유입이 차단한다.
Description
실시 예는 반도체 제조 공정에서 가스 처리용 스크러버의 인입 장치 및 이를 포함하는 반응 시스템에 관한 것이다.
웨이퍼 상에 박막을 형성하는 반도체 공정에 사용되는 다양한 종류의 반응 가스는 산화 성분, 인화 성분 및 유독 성분을 포함하고 있기 때문에, 사용을 마친 반응 가스인, 폐가스를 그대로 대기중에 방출할 경우 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경 오염을 유발시킬 수 있다.
폐가스를 배기시키는 반도체 설비의 배기 라인에 폐가스의 유독 성분을 제거하기 위한 스크러버(Scrubber)가 설치될 수 있다. 폐가스의 유해 성분 함량을 허용 농도 이하로 낮추는 정화 처리 과정을 거쳐서 대기중으로 배출하기 위하여 스크러버가 사용되고 있으며, 그 종류로 번 타입(Burn Type), 번 앤 왯 타입(Burn & Wet Type), 번 앤 드라이 타입(Burn & Dry Type), 드라이 타입(Dry Type), 왯 타입(Wet Type) 등 다양한 종류의 스크러버가 사용될 수 있다.
반도체 설비의 배기 라인과 스크러버를 연결하는 인입 장치가 필요하다. 인입 장치에는 배기 라인으로 유입되는 폐가스와 더불어 폐가스에 포함된 오염 물질을 제거하기 위한 세정액이 함께 유입될 수 있다. 이때 세정액과 오염 물질 간의 반응에 의하여 반응물이 생성될 수 있으며, 이렇게 생성된 반응물에 의하여 인입 장치가 막힐 수 있다.
실시 예는 교체 주기를 증가시킬 수 있고, 교체를 위하여 반응 시스템을 정지시키는 시간을 줄일 수 있고, 이로 인하여 생산량을 증가시킬 수 있는 인입 장치 및 이를 포함하는 반응 시스템을 제공한다.
실시 예에 따른 인입 장치는 내부에 유체가 통과할 수 있는 이송관을 포함하는 몸체; 상기 몸체의 측면의 일 영역과 연결되고, 상기 이송관 내로 세정액을 분사하는 제1 노즐; 및 상기 이송관의 내벽으로부터 이격하도록 상기 이송관 내에 배치되는 차단 시트를 포함하며, 상기 제1 노즐로부터 분사되는 세정액은 상기 차단 시트의 내측에 위치하는 이송관의 일 영역으로 유입이 차단된다.
상기 차단 시트의 상단은 상기 노즐의 상부에 위치하고, 상기 차단 시트의 하단은 상기 노즐의 하부에 위치할 수 있다.
상기 몸체는 상기 제1 노즐 상부의 상기 이송관 내에 위치하고, 상기 차단 시트의 상단을 지지하는 고정부를 가질 수 있다.
상기 고정부는 상기 제1 노즐 상부에 위치하는 몸체의 일부 영역일 수 있으며, 상기 고정부의 내부 직경은 상기 몸체의 나머지 부분의 내부 직경보다 작을 수 있다.
상기 제1 노즐의 수는 복수 개이고, 복수의 제1 노즐들은 서로 이격하여 배치될 수 있다.
상기 제1 노즐과 상기 제1 노즐 위쪽에 위치하는 상기 몸체의 외벽이 이루는 각도는 50° ~ 70°일 수 있다.
상기 차단 시트는 상기 몸체보다 마찰 계수가 작은 수지 재질일 수 있다. 상기 차단 시트는 테프론(Teflon)일 수 있다.
상기 차단 시트는 상단, 하단, 및 상기 상단과 상기 하단 사이에 위치하는 측면을 포함할 수 있고, 상기 상단과 상기 하단이 개방된 원통 형상일 수 있다.
상기 차단 시트의 상단은 상기 고정부에 걸리도록 상기 측면보다 직경이 큰 링(ring) 구조일 수 있다. 상기 차단 시트의 상단은 상기 측면으로부터 돌출될 수 있다.
상기 인입 장치는 상기 차단 시트 아래에 위치하는 상기 몸체의 측면의 다른 영역과 연결되고, 상기 이송관 내부로 비활성 가스를 분사하는 제2 노즐을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 노즐의 수는 복수 개이고, 복수의 제2 노즐들은 이격하여 위치할 수 있다.
상기 제2 노즐과 상기 제2 노즐 위쪽에 위치하는 상기 몸체의 외벽이 이루는 각도는 50° ~ 70°일 수 있다.
상기 복수의 제2 노즐들은 상기 이송관의 내벽을 따라 상기 비활성 가스를 분사할 수 있다.
상기 제2 노즐이 상기 비활성 가스를 분사하는 방향과 상기 이송관의 내벽의 법선과 이루는 각은 0보다 크거나 같고, 10°보다 작거나 같을 수 있다.
상기 인입 장치는 기설정된 분사 압력으로 상기 차단 시트의 하단에 증착되는 반응물, 또는 상기 차단 시트 아래의 상기 이송관 내벽에 증착되는 반응물에 액체 또는 기체를 분사하는 스프레이(spray) 노즐을 더 포함할 수 있으며, 상기 반응물은 상기 이송관으로 유입되는 유체와 상기 세정액과의 반응에 따른 결과물일 수 있다.
상기 제1 노즐 및 상기 스프레이 노즐은 탈이온수를 분사하고, 상기 스프레이 노즐의 수는 복수 개일 수 있다.
상기 제1 노즐로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력과 상기 스프레이 노즐로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력의 비는 1:~ 1.5 ~ 3일 수 있다.
실시 예에 따른 반응 시스템은 소스 가스(source gas)를 제공하는 가스 유입관; 상기 가스 유입관를 통하여 제공되는 상기 소스 가스를 이용하여 반응물을 형성하는 반응기; 상기 반응물 생성 후 발생하는 가스를 상기 반응기로부터 배출하는 가스 배출관; 상기 가스 배출관으로 배출되는 가스를 세정액을 이용하여 세정하는 스크러버; 및 상기 가스 배기관과 상기 스크러버를 연결하는 인입 장치를 포함하며, 상기 인입 장치는 상술한 실시 예들일 수 있다.
실시 예는 교체 주기를 증가시킬 수 있고, 교체를 위하여 반응 시스템을 정지시키는 시간을 줄일 수 있고, 이로 인하여 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 이입 장치가 장착된 스크러버 및 반응기를 포함하는 반응 시스템을 나타낸다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 인입 장치의 정면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 인입 장치의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 차단 시트를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 차단 시트의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a는 차단 시트가 없는 경우의 반응물의 형성을 나타낸다.
도 6b는 차단 시트가 있는 경우의 반응물의 형성을 나타낸다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 인입 장치의 정면도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 인입 장치의 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 제2 노즐의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 도 8에 도시된 제2 노즐의 분사 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 실시 예에 따른 제2 노즐의 분사 방향을 나타낸다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 인입 장치의 정면도를 나타낸다.
도 13은 도 12에 도시된 인입 장치의 단면도를 나타낸다.
도 14는 도 12에 도시된 인입 장치의 스프레이 노즐의 배치를 나타낸다.
도 15는 도 13에 도시된 스프레이 노즐의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 인입 장치의 정면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 인입 장치의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 차단 시트를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 차단 시트의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a는 차단 시트가 없는 경우의 반응물의 형성을 나타낸다.
도 6b는 차단 시트가 있는 경우의 반응물의 형성을 나타낸다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 인입 장치의 정면도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 인입 장치의 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 제2 노즐의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 도 8에 도시된 제2 노즐의 분사 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 실시 예에 따른 제2 노즐의 분사 방향을 나타낸다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 인입 장치의 정면도를 나타낸다.
도 13은 도 12에 도시된 인입 장치의 단면도를 나타낸다.
도 14는 도 12에 도시된 인입 장치의 스프레이 노즐의 배치를 나타낸다.
도 15는 도 13에 도시된 스프레이 노즐의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 스크러버의 인입 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 인입 장치(20)가 장착된 스크러버(30) 및 반응기(10)를 포함하는 반응 시스템(100)을 나타내고, 도 2는 제1 실시 예에 따른 인입 장치(20)의 정면도를 나타내고, 도 3은 도 2에 도시된 인입 장치(20)의 단면도를 나타낸다. 반응 시스템(100)은 에피텍셜 반응 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반응 시스템(100)은 가스 유입관(5), 반응기(10), 가스 배출관(15), 인입 장치(20), 및 스크러버(30)를 포함할 수 있다.
가스 유입관(5)은 반응기(10)와 연결되고, 다양한 소스 가스(source gas)를 반응기(10)에 제공한다.
반응기(10)는 가스 유입관(5)를 통하여 제공되는 소스 가스를 이용하여 특정한 반응 동작을 수행할 수 있으며, 반응 결과를 통하여 반응물을 형성할 수 있다. 예컨대, 에피텍셜(epitaxial) 반응을 통하여 웨이퍼 상에 박막을 형성할 수 있다.
가스 배기관(15)은 반응기(10)와 연결될 수 있고, 반응기(10) 내에서 반응물 생성 후 발생하는 가스를 배출할 수 있다. 이때 가스 배기관(15)으로 배출되는 가스는 미반응 가스(예컨대, TCS, B2H6, HCL, H2) 및 오염 물질일 수 있다.
인입 장치(20)는 가스 배기관(15)과 스크러버(30)를 연결할 수 있으며, 가스 배기관(150)을 통하여 배출되는 미반응 가스 및 오염 물질이 스크러버(30)로 이동하는 통로 역할을 할 수 있다.
따라서 인입 장치(20)가 반응물 등에 의하여 막힐 경우에는 미반응 가스 및 오염 물질이 스크러버(30)로 이동할 수 없기 때문에 인입 장치(30)를 제거하여 반응물을 제거한 후에 다시 장착하거나, 새로운 것으로 교체해야 한다.
스크러버(scrubber, 30)는 가스 배기관(15)으로부터 나오는 미반응 가스 및 기체 상태의 오염 물질을 세정액을 이용하여 세정할 수 있다.
스크러버(30) 내부에 유입되는 오염 물질은 스크러버(30) 내에 저장된 세정액에 긴밀하게 접촉하여 세정액에 용해되거나, 또는 세정액 내에 분산된 반응제와 반응하여 중화될 수 있다.
인입 장치(20)는 유입부(110), 배출부(120), 몸체(130), 제1 노즐(140), 및 차단 시트(160)를 포함한다.
유입부(110)는 몸체(130)의 일단과 연결되고, 유체가 유입될 수 있도록 내부가 비어있는 구조일 수 있다.
배출부(120)는 몸체(130)의 나머지 다른 일단과 연결되고, 유체가 배출될 수 있도록 내부가 비어있는 구조일 수 있다. 예컨대, 유입부(110), 몸체(130), 및 배출부(120)는 서로 연결되어 하나의 일체를 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
몸체(130)는 내부에 유체가 통과할 수 있는 이송관(108)을 포함할 수 있다.
예컨대, 몸체(130)는 유체가 통과할 수 있도록 내부가 비어있는 원통형의 관(pipe) 형태인 이송관(108)을 포함할 수 있다.
몸체(130)는 플라스틱 재질, 예컨대, 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 노즐(140)은 몸체(130)의 측면(132)의 일 영역과 연결되고, 몸체(130)의 이송관(108) 내로 세정액, 예컨대, 탈이온수(Deionized Water)을 분사한다.
몸체(130)의 측면(132)의 일 영역에는 개구부(101,102)가 마련되며, 제1 노즐(140)은 개구부(101,102)와 연결될 수 있고, 개구부(101,102)를 통하여 세정액을 몸체(130)의 이송관(108) 내로 분사할 수 있다.
제1 노즐(140) 및 개구부(101,102) 각각의 수는 1개 이상일 수 있다. 도 2 및 도 3에는 제1 노즐(140) 및 개구부(101,102) 각각의 수가 2개일 경우를 도시하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제1 노즐들(142,144)은 서로 이격하여 위치할 수 있다.
예컨대, 노즐(142)과 노즐(144)은 180°간격을 두고 이격하여 위치할 수 있다.
노즐(142)은 제1 개구부(101)와 연결될 수 있고, 제1 개구부(101)를 통하여 세정액을 몸체(130)의 이송관(108) 내로 분사할 수 있다. 노즐(144)은 제2 개구부(102)와 연결될 수 있고, 제2 개구부(102)를 통하여 세정액을 몸체(130)의 이송관(108) 내로 분사할 수 있다.
일단(162)은 제1 노즐(140)의 상부에 위치하고, 나머지 다른 일단(164)은 제1 노즐(140)의 하부에 위치하도록 차단 시트(160)는 몸체(130)의 이송관(108) 내에 배치될 수 있다.
예컨대, 차단 시트(160)의 일단은 차단 시트(160)의 상단일 수 있고, 차단 시트(160)의 나머지 일단은 차단 시트(160)의 하단일 수 있다. 차단 시트(160)는 몸체(130)의 이송관(108)의 내벽(192)으로부터 이격하도록 이송관(108) 내에 배치될 수 있다.
제1 노즐(140)은 차단 시트(160)의 일단(162)과 나머지 다른 일단 사이에 위치할 수 있으며, 차단 시트(160)의 측면(166)을 향하여 세정액을 분사할 수 있다.
몸체(130)는 제1 노즐(140) 상부의 이송관(108) 내에 위치하고, 차단 시트(160)의 일단(162)을 지지하고, 고정할 수 있는 고정부(134)를 가질 수 있다.
예컨대, 고정부(134)는 제1 노즐(140) 상부에 위치하는 몸체(130)의 일부 영역일 수 있으며, 고정부(134)의 내부 직경(D1)은 몸체(130)의 나머지 부분의 내부 직경(D2)보다 작을 수 있다. 고정부(134)에 의하여 차단 시트(160)는 몸체(130)의 이송관(108) 아래로 빠지지 않게 고정될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 차단 시트(160)를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 차단 시트(160)의 형상은 몸체(130)의 이송관(108)의 형상에 따라 결정될 수 있다.
도 3에 도시된 차단 시트(160)는 상단(162), 하단(164), 및 상단(162)과 하단(164) 사이에 위치하는 측면(166)을 포함하고, 상단(162) 및 하단(164)이 개방된 원통 형상이지만, 실시 예는 이에 한정되는 것은 아니다.
차단 시트(160)의 일단(162)은 고정부(134)에 걸리도록 측면(166)보다 직경이 큰 링(ring) 구조일 수 있다. 예컨대, 차단 시트(160)의 일단(162)은 측면(166)으로부터 돌출된 구조일 수 있다.
차단 시트(160)는 몸체(130)보다 마찰 계수가 작은 수지 재질, 예컨대, 테프론(Teflon)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 도 3에 도시된 차단 시트(160)의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 차단 시트(160)의 측면(166)의 적어도 일 부분은 개구부(101, 102)와 인접하여 위치할 수 있다.
차단 시트(160)는 제1 노즐(142,144)로부터 분사되는 세정액이 차단 시트(160)의 내측에 위치하는 이송관(180)의 일 영역(P)으로 유입되는 것을 차단함으로써, 차단 시트(160) 내측에 위치하는 유체, 예컨대, 미반응 가스(408)와 세정액이 직접 접촉하여 반응하는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 제1 노즐(142,144)로부터 분사되는 세정액(401)은 차단 시트(160)의 외벽에 부딛쳐서 차단 시트(160)의 내측으로 공급되는 것이 차단될 수 있다. 그리고 차단 시트(160)에 부딛친 세정액(402)은 이송관(108)의 내벽(192) 또는 차단 시트(160)의 외벽을 따라서 제1 노즐(142,144) 아래로 이동할 수 있다.
제1 노즐(142,144)로부터 분사되는 세정액과 이송관(108) 내로 유입되는 미반응 가스(408)는 차단 시트(160)의 의하여 제1 노즐(142,144)에 인접하는 이송관(108) 내에서 반응이 차단되어 반응물이 생성되지 않는다. 그리고 차단 시트(160) 아래로 이동하는 세정액(402)은 차단 시트(160) 하단(164) 아래의 이송관(108) 내에서 미반응 가스와 반응하여 반응물(410)을 생성할 수 있다.
이송관(108) 내로 분사되는 세정액이 원활하게 이송관(108) 아래로 흐를 수 있도록 하기 위하여 제1 노즐(142,144)은 일정한 각도로 기울어질 수 있다.
제1 노즐(142,144)과 제1 노즐(142,144) 위쪽에 위치하는 몸체(130)의 외벽이 이루는 각도는 50° ~ 70°일 수 있다.
도 6a는 차단 시트가 없는 경우의 반응물의 형성을 나타내고, 도 6b는 차단 시트(160)가 있는 경우의 반응물의 형성을 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 차단 시트가 없기 때문에, 세정액이 분사되는 제1 노즐(142,144)의 개구부(101,102)에 인접하는 이송관(108) 내에서 세정액과 미반응 가스와의 반응이 활발히 일어날 수 있으며, 이로 인하여 개구부(101, 102) 상부에 위치하는 이송관(108)의 내벽에 반응물(512,514)이 증착될 수 있다.
화학식 1에 의하여 점착성이 높으며, 인화성이 높은 파우더(powder) 형태의 SiO2라는 반응물(512,514)이 생성될 수 있다.
반응물(512,514)은 제1 노즐(142,144)의 상부에 위치하는 이송관(108)의 내벽(192)을 성장 계면으로 하여 성장할 수 있다. 제1 노즐(142,144)로부터 분사되는 세정액에 의하여 반응물의 종방향 성장은 제약을 받을 수 있기 때문에, 반응물(512,514)은 주로 횡방향(530)으로 성장할 수 있다. 횡방향(530)으로 계속 성장되는 반응물에 의하여 이송관(108)은 점점 좁아질 수 있고, 종국에는 인입 장치가 막힐 수 있다.
이와 같이 인입 장치가 막히게 될 경우에는 반응 시스템(100)에서의 가스 사용량이 증가할 수 있고, 온도가 급격히 낮아질 수 있고, 반응 시스템(100) 내부의 압력이 증가할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 차단 시트(160)에 의하여 제1 노즐(142,144)의 개구부(101,102)에 인접하는 이송관(108) 내에서는 세정액과 미반응 가스와의 반응이 일어나지 않고, 차단 시트(160) 하단(164) 아래에서 반응물(522, 524)이 생성될 수 있다.
즉 차단 시트(160)에 의하여 반응물이 생성되는 위치가 제1 노즐(142,144) 주변으로부터 차단 시트(160)의 하단, 또는 차단 시트(160) 아래에 위치하는 이송관(108)의 내벽으로 이동할 수 있다.
반응물(522,524)은 차단 시트(160) 아래에 위치하는 이송관(108)의 내벽(192), 또는 차단 시트(160)의 하단(164)을 성장 계면으로하여 성장할 수 있다.
PVC 재질인 이송관(108)의 내벽(192)보다 테프론 재질인 차단 시트(160) 표면이 더 미끄럽기 때문에, 차단 시트(160)의 측면을 성장 계면으로 하여 반응물이 성장되는 것은 억제될 수 있다.
차단 시트(160)의 하단(164)이 제1 노즐(142, 144)의 아래에 위치하기 때문에 반응물(522, 524)의 종방향 성장을 억제하는 요소가 없다. 따라서 반응물(522,524)은 횡방향(530) 및 종방향(540) 성장이 모두 균일하게 일어날 수 있다.
도 6b에 도시된 반응물(522,524)의 두께(H2)는 도 6a에 도시된 반응물(512,514)의 두께(H1)보다 두꺼울 수 있으며, 이로 인하여 도 6a에 도시된 인입 장치가 반응물(512,514)에 의하여 막히는데 걸리는 시간보다 도 6b에 도시된 실시 예에 따른 인입 장치(20)가 반응물(522,524)에 의하여 막히는데 걸리는 시간이 더 오래 걸릴 수 있다.
실시 예는 차단 시트(160)를 구비함으로써, 반응물에 기인한 막힘 때문에 인입 장치를 교체하는 주기를 증가시킬 수 있고, 인입 장치 교체를 위하여 반응 시스템을 정지시키는 시간을 줄일 수 있고, 이로 인하여 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 인입 장치(20-1)의 정면도를 나타내고, 도 8은 도 7에 도시된 인입 장치(20-1)의 단면도를 나타낸다. 도 2 및 도 3과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 중복을 피하기 위하여 설명을 간략하게 하거나, 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 2 및 도 3에 도시된 인입 장치(20)와 비교할 때, 인입 장치(20-1)는 제2 노즐(150)을 더 포함한다.
제2 노즐(150)은 차단 시트(160)의 하단(164) 아래에 위치하는 몸체(130)의 측면(132)의 다른 영역과 연결되고, 이송관(108) 내부로 비활성 가스, 예컨대, Ar, Ne, He, N2, CO2를 분사할 수 있다.
제2 노즐(150)의 수는 1개 이상일 수 있다. 도 7 및 도 8에는 제2 노즐(150)의 수가 2개일 경우를 도시하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제2 노즐들(152,154)은 서로 이격하여 위치할 수 있다.
예컨대, 제2 노즐(150)의 수가 2개인 경우, 노즐(152)과 노즐(154)은 180°간격을 두고 이격하여 위치할 수 있다.
제1 개구부(101) 및 제2 개구부(102) 아래에 위치하는 몸체(130-1)의 측면(132)의 다른 영역에는 개구부(103,104)가 마련될 수 있다. 제2 노즐(150)은 개구부(103,104)와 연결될 수 있고, 개구부(103, 104)를 통하여 비활성 가스를 이송관(108)의 내벽(192)을 향하여 분사할 수 있다.
예컨대, 제2 노즐(152)은 제3 개구부(103)와 연결될 수 있고, 제3 개구부(103)를 통하여 비활성 가스를 이송관(108)의 내벽(192)으로 분사할 수 있다. 또한 제2 노즐(154)은 제4 개구부(104)와 연결될 수 있고, 제4 개구부(104)를 통하여 비활성 가스를 이송관(108)의 내벽(192)으로 분사할 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 제2 노즐(150)의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 차단 시트(160) 아래에 위치하는 이송관(108)의 내벽(192)에 반응물(410)이 증착되는 것을 억제하기 위하여, 제2 노즐(152, 154)은 일정한 각도로 기울어질 수 있다.
예컨대, 제2 노즐(152,154)과 제2 노즐(152,154) 위쪽에 위치하는 몸체(130)의 외벽이 이루는 각도는 50° ~ 70°일 수 있다.
도 10은 도 8에 도시된 제2 노즐(150)의 분사 방향을 설명하기 위한 도면이다. 도 10을 참조하면, 제2 노즐(150)은 이송관(108)의 중심을 향하여 비활성 가스를 분사하는 것이 아니라, 차단 시트(160) 아래에 위치하는 이송관(108)의 내벽(192)을 따라 비활성 가스(601)를 분사할 수 있다.
제2 노즐들(152, 154)이 이송관(108)의 내벽을 따라 동일한 방향으로 비활성 가스(601)를 분사할 수 있다. 예컨대, 제2 노즐들(152, 154)은 시계 반대 방향으로 이송관(108)의 내벽(192)을 따라 비활성 가스(601)가 흐르도록 비활성 가스(601)를 분사할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 실시 예에 따른 제2 노즐(152,154)의 분사 방향을 나타낸다. 도 11a를 참조하면, 제2 노즐(152,154)의 분사 방향은 제2 노즐(150) 및 개구부(103,104)와 인접하는 이송관(108) 내벽(192)의 법선(701)과 평행할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 제2 노즐(154)의 분사 방향은 제2 노즐(150) 및 개구부(103,104)와 인접하는 이송관(108) 내벽(192)의 법선(701)과 일정한 각도(예컨대, 0≤θ≤10°)를 가질 수 있다.
제2 노즐(150)로부터 분사되어 차단 시트(160) 아래에 위치하는 이송관(108)의 내벽(192)을 따라서 흐르는 비활성 가스(601)는 반응물(410)이 이송관(108)의 내벽(192)에 증착되는 것을 억제할 수 있다.
제2 실시 예는 제2 노즐(150)을 구비함으로써 반응물(410)이 이송관(108)의 내벽(192)에 증착되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교할 때, 인입 장치의 교체 주기를 더 증가시킬 수 있고, 인입 장치의 교체를 위하여 반응 시스템을 정지시키는 시간을 더 줄일 수 있고, 이로 인하여 생산량을 더 증가시킬 수 있다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 인입 장치(20-2)의 정면도를 나타내고, 도 13은 도 12에 도시된 인입 장치(20-2)의 단면도를 나타내고, 도 14는 도 12에 도시된 인입 장치(20-2)의 스프레이 노즐(182,184,186)의 배치를 나타낸다. 도 2 및 도 3과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 중복을 피하기 위하여 설명을 간략하게 하거나, 생략한다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 인입 장치(20-2)는 유입부(110), 배출부(120), 몸체(130), 제1 노즐(140), 차단 시트(160), 및 스프레이 노즐(spray nozzle, 182,184,186)을 포함할 수 있다.
스프레이 노즐(182,184,186)은 몸체(130)의 측면(132)의 다른 영역과 연결될 수 있으며, 차단 시트(160)의 하단(164) 아래에 위치하는 이송관(108) 내부로 고압의 액체, 예컨대, 탈이온수(Deionized Water) 또는 기체, 예컨대, 에어(air)를 분사할 수 있다. 이때 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 하단(164) 아래에 위치할 수 있다.
스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 하단(164)의 이송관(108) 측벽(192)에 증착되는 반응물에 고압의 액체 또는 기체를 분사하여, 이송관(108)의 측벽(192)으로부터 반응물을 분리하거나, 반응물을 분해할 수 있다.
또한 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 하단(164)에 증착되는 반응물에 고압의 액체, 또는 기체를 분사할 수 있다. 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 하단(164)에 증착되는 반응물에 기설정된 액체 또는 기체를 분사하여, 차단 시트(160)의 하단(164)으로부터 반응물을 분리하거나, 반응물을 분해할 수 있다. 이 경우에는 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 달리, 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 하단(164)과 동일한 높이에 위치할 수 있다.
또한 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 측면에 고압의 액체, 또는 기체를 분사할 수 있다. 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 측면(166)에 고압의 액체 또는 기체를 분사하여, 차단 시트(160)를 진동시킬 수 있다. 이러한 차단 시트(160)의 진동에 의하여 차단 시트(160)의 하단(164)에 증착된 반응물을 차단 시트(160)로부터 분리할 수 있다. 이 경우에는 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 달리, 스프레이 노즐(182,184,186)은 차단 시트(160)의 하단(164) 상부에 위치할 수 있다.
차단 시트(160)와 스프레이 노즐(182,184,186) 사이의 이격 거리는 2mm ~ 5mm이하일 수 있다. 차단 시트(160)와 스프레이 노즐(182,184,186) 사이의 이격 거리가 2mm 미만일 경우에는 수증기 발생에 의하여 차단 시트(160)에 반응물 증착이 용이할 수 있고, 5mm를 초과할 경우에는 반응물을 분리 또는 분해하는데 필요한 분사 압력이 증가할 수 있기 때문이다.
반응물을 이송관(108)의 측벽(192), 또는 차단 시트(160)의 하단(164)으로부터 분리 및 분해하기 위하여 스프레이 노즐(182,184,186)로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력은 제1 노즐(140)로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력보다 클 수 있다.
예컨대, 제1 노즐(140)로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력과 스프레이 노즐(182,184,186)로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력의 비는 1:~ 1.5 ~ 3일 수 있다.
스프레이 노즐(182,184,186)의 수는 1개 이상일 수 있다. 복수의 스프레이 노즐들(182,184,186)은 서로 이격하여 위치할 수 있다.
도 14에는 3개의 스프레이 노즐들(182,184,186)이 120°간격을 두고 이격하여 배치되는 것을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 노즐(140)에 의하여 분사되는 탈이온수에 의하여 이송관(108)의 내벽(192)을 따라 일정 방향(403)으로 회전하는 물벽(194)이 형성될 수 있으며, 스프레이 노즐들(182,184,186) 각각은 이송관(108)의 내벽(192) 밖으로 돌출되지 않을 수 있다. 이는 스프레이 노즐들(182,184,186)의 일단이 물벽(194) 밖으로 튀어나오지 않도록 하기 위함이다. 스프레이 노즐들(182,184,186) 각각의 일단이 물벽(194) 밖으로 튀어나올 경우, 스프레이 노즐들(182,184,186) 각각의 일단이 성장 계면으로 작용하여 반응물이 증착될 수 있기 때문이다.
도 15는 도 13에 도시된 스프레이 노즐(182,184,186)의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 15를 참조하면, 스프레이 노즐들(182, 184, 186)은 차단 시트(160)의 하단, 또는 차단 시트(160)의 하단 아래의 이송관(108) 내벽에 증착된 반응물(410)에 기설정된 압력으로 기체 또는 액체(예컨대, 탈이온수)를 분사함으로써 반응물을 차단 시트(160)의 하단 또는 이송관(108) 내벽으로부터 분리 또는 분해할 수 있다.
이러한 물리적 분리 및 분해로 인하여, 실시 예는 반응물에 기인한 인입 장치의 막힘을 방지할 수 있어 반영구적 사용이 가능할 수 있고, 인입 장치 교체를 위하여 반응 시스템을 정지시킬 필요가 없으며, 이로 인하여 생산량을 증가시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
5: 가스 유입관 10: 반응기
15: 가스 배출관 20: 인입 장치
30: 스크러버 110: 유입부
120: 배출부 130: 몸체
140: 제1 노즐 150: 제2 노즐
160: 차단 시트 182,184,186: 스프레이 노즐.
15: 가스 배출관 20: 인입 장치
30: 스크러버 110: 유입부
120: 배출부 130: 몸체
140: 제1 노즐 150: 제2 노즐
160: 차단 시트 182,184,186: 스프레이 노즐.
Claims (20)
- 내부에 유체가 통과할 수 있는 이송관을 포함하는 몸체;
상기 몸체의 측면의 일 영역과 연결되고, 상기 이송관 내로 세정액을 분사하는 제1 노즐; 및
상기 이송관의 내벽으로부터 이격하도록 상기 이송관 내에 배치되는 차단 시트를 포함하며,
상기 차단 시트는,
상기 제1 노즐로부터 분사되는 세정액이 상기 차단 시트의 내측에 위치하는 이송관의 일 영역으로 유입되는 것을 차단하는 인입 장치. - 제1항에 있어서,
상기 차단 시트의 상단은 상기 노즐의 상부에 위치하고, 상기 차단 시트의 하단은 상기 노즐의 하부에 위치하는 인입 장치. - 제1항에 있어서,
상기 몸체는 상기 제1 노즐 상부의 상기 이송관 내에 위치하고, 상기 차단 시트의 상단을 지지하는 고정부를 갖는 인입 장치. - 제3항에 있어서, 상기 고정부는,
상기 제1 노즐 상부에 위치하는 몸체의 일부 영역일 수 있으며,
상기 고정부의 내부 직경은 상기 몸체의 나머지 부분의 내부 직경보다 작은 인입 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 노즐의 수는 복수 개이고, 복수의 제1 노즐들은 서로 이격하여 배치되는 인입 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 노즐과 상기 제1 노즐 위쪽에 위치하는 상기 몸체의 외벽이 이루는 각도는 50° ~ 70°인 인입 장치. - 제1항에 있어서,
상기 차단 시트는 상기 몸체보다 마찰 계수가 작은 수지 재질인 인입 장치. - 제7항에 있어서,
상기 차단 시트는 테프론(Teflon)인 인입 장치. - 제3항에 있어서,
상기 차단 시트는 상단, 하단, 및 상기 상단과 상기 하단 사이에 위치하는 측면을 포함하고, 상기 상단과 상기 하단이 개방된 원통 형상인 인입 장치. - 제9항에 있어서,
상기 차단 시트의 상단은 상기 고정부에 걸리도록 상기 측면보다 직경이 큰 링(ring) 구조인 인입 장치. - 제10항에 있어서,
상기 차단 시트의 상단은 상기 측면으로부터 돌출되는 인입 장치. - 제1항에 있어서,
상기 차단 시트 아래에 위치하는 상기 몸체의 측면의 다른 영역과 연결되고, 상기 이송관 내부로 비활성 가스를 분사하는 제2 노즐을 더 포함하는 인입 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제2 노즐의 수는 복수 개이고, 복수의 제2 노즐들은 이격하여 위치하는 인입 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제2 노즐과 상기 제2 노즐 위쪽에 위치하는 상기 몸체의 외벽이 이루는 각도는 50° ~ 70°인 인입 장치. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 제2 노즐들은 상기 이송관의 내벽을 따라 상기 비활성 가스를 분사하는 인입 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제2 노즐이 상기 비활성 가스를 분사하는 방향과 상기 이송관의 내벽의 법선과 이루는 각은 0보다 크거나 같고, 10°보다 작거나 같은 인입 장치. - 제1항에 있어서,
기설정된 분사 압력으로 상기 차단 시트의 하단에 증착되는 반응물, 또는 상기 차단 시트 아래의 상기 이송관 내벽에 증착되는 반응물에 기체 또는 액체를 분사하는 스프레이(spray) 노즐을 더 포함하며, 상기 반응물은 상기 이송관으로 유입되는 유체와 상기 세정액과의 반응에 따른 결과물인 인입 장치. - 제17항에 있어서,
상기 제1 노즐 및 상기 스프레이 노즐은 탈이온수를 분사하고, 상기 스프레이 노즐의 수는 복수 개인 인입 장치. - 제18항에 있어서,
상기 제1 노즐로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력과 상기 스프레이 노즐로부터 분사되는 탈이온수의 분사 압력의 비는 1:~ 1.5 ~ 3인 인입 장치. - 소스 가스(source gas)를 제공하는 가스 유입관;
상기 가스 유입관를 통하여 제공되는 상기 소스 가스를 이용하여 반응물을 형성하는 반응기;
상기 반응물 생성 후 발생하는 가스를 상기 반응기로부터 배출하는 가스 배출관;
상기 가스 배출관으로 배출되는 가스를 세정액을 이용하여 세정하는 스크러버(scrubber); 및
상기 가스 배기관과 상기 스크러버를 연결하는 인입 장치를 포함하며,
상기 인입 장치는,
내부에 유체가 통과할 수 있는 이송관을 포함하는 몸체;
상기 몸체의 측면의 일 영역과 연결되고, 상기 이송관 내로 세정액을 분사하는 제1 노즐; 및
상기 이송관의 내벽으로부터 이격하도록 상기 이송관 내에 배치되는 차단 시트를 포함하며,
상기 차단 시트는 상기 제1 노즐로부터 분사되는 세정액이 상기 차단 시트의 내측에 위치하는 이송관의 일 영역으로 유입되는 것을 차단하는 반응 시스템.
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