KR101541050B1 - 케미컬 탱크의 기포 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케미컬 탱크의 기포 제거장치에 관한 것으로, 케미컬을 저장하는 탱크부와, 상기 탱크부에 저장된 케미컬을 순환관을 통해 순환시키는 순환펌프와, 공정 배스에서 사용된 케미컬을 드레인하되, 상기 순환펌프의 출구단측으로 1차 드레인시켜, 공기가 분리되기 전 케미컬을 수용하는 드레인관과, 상기 순환펌프의 압력에 의해 상기 드레인관에 수용된 케미컬의 수위가 상승할 때 상기 케미컬의 상부에 모인 공기를 배기하는 배기관과, 상기 드레인관에 마련되어 케미컬의 드레인과 배기 상태를 조절하는 제1밸브 및 제2밸브와, 상기 순환관에 마련되어 탱크부 내의 케미컬의 순환을 조절하는 제3밸브와, 상기 배기관에 마련되어 상기 기포의 배기를 조절하는 제4밸브를 포함한다. 본 발명은 순환펌프의 압력을 이용하여 드레인되는 케미컬에서 공기를 분리하고, 특정 조건에서 분리된 공기를 외부로 배출시킴으로써, 케미컬에서 공기를 분리하는 분리제거율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

케미컬 탱크의 기포 제거장치{Bubble removal device for chamical tank}

본 발명은 케미컬 탱크의 기포 제거장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 공정배스에서 약액을 회수하여 저장하여, 이후 공정 배스로 재공급할 수 있도록 하는 케미컬 탱크 내에 기포가 발생 되는 것을 방지할 수 있는 케미컬 탱크의 기포 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 평판 디스플레이 장치를 제조하는 제조설비에는 기판의 처리에 사용된 케미컬을 제조설비의 하단에 마련된 케미컬 탱크로 회수 및 정화 처리하여 재사용할 수 있는 설비를 갖추고 있다. 이는 케미컬의 낭비를 방지하여 비용을 줄이며, 환경오염을 최소화하기 위한 것이다.

이처럼 공정 배스와 케미컬 탱크가 상하로 배치되기 때문에 공정 배스에서 사용된 케미컬을 케미컬 탱크로 회수할 때 낙차에 의해 기포가 생기게 된다. 케미컬 탱크 내에 기포가 존재하게 되면, 케미컬 탱크의 수위 측정이 어렵게 되며, 원하는 압력으로 케미컬을 공정 배스로 공급하기 어려워지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 기체와 액체를 분리하는 장치들이 개발되었다. 케미컬의 회수와는 차이가 있지만 본 발명의 출원인이 등록권리자인 등록특허 101284682호(2013년 7월 4일 등록, 기판 세정장비의 배기장치)는 다수의 경사판을 사용하여 기체와 액체를 분리시키는 예이며, 공개특허 10-2011-0071830호(2011년 6월 29일 공개, 기포 없는 약액을 공급하는 약액 공급 장치 및 그 방법)은 약액이 이송되는 이송관을 이용하여 기체와 액체를 분리하는 예이다.

이와 같이 액체와 기체를 분리하기 위한 구성은 크게 경사판을 이용한 것과, 유체가 흐르는 관의 형상을 이용한 것이 보통이다.

도 1은 종래 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 일례로서 경사판을 사용한 예의 간략한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 케미컬 탱크의 기포 제거장치는, 케미컬(4)을 저장하는 탱크부(1)의 내측 상부에 다수의 경사판(3)이 설치되어 있으며, 드레인관(2)이 탱크부(1)의 상부에 수직방향으로 연결된다.

상기 드레인관(2)을 통해 드레인되는 케미컬(4)은 상기 다수의 경사판(3)을 따라 흘러 내려오면서 기체가 분리되어 기포가 일부 제거된 상태로 탱크부(1)에 저장된다.

그러나 경사판(3)을 따라 흐르는 케미컬(4)에서 공기를 분리하는 분리제거율이 상대적으로 낮은 문제점 있으며, 그 경사판(3)의 수를 최대한 많은 수로 설치하면 공기의 분리제거율이 높아질 수 있으나, 이러한 경우에는 탱크부(1) 자체의 크기가 커져야 하기 때문에 적용이 어려운 문제점이 있었다.

도 2는 종래 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 다른 예로서, U자형 드레인관을 이용한 예의 간략한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 케미컬(4)을 저장하는 탱크부(1)와, 상기 탱크부(1)의 일측면 하부측의 연결부(5)를 통해 연결되며, 적어도 1회는 절곡된 절곡부를 갖는 드레인관(2)을 포함하여 구성된다.

상기 드레인관(2)은 도면에 도시하지 않았지만 공정 배스의 저면부에서 직하방향으로 연장되며, 상기 연결부(5)와의 연결을 위하여 수평방향으로 절곡된 구조를 가지는 것이 보통이다.

이러한 구조에서 드레인관(2)을 통해 드레인되는 케미컬(4)은 탱크부(1)의 내부에 수용된 케미컬(4)의 압력에 의해 탱크부(1) 내로 유입되지 못하고 드레인관(2)에 일부 정체되어 있으며, 이때 기포(6)는 그 중량에 의해 드레인관(2) 내의 케미컬(4) 상부측에 위치하게 된다.

이는 트랩(Trap) 방식으로 기포(6)를 드레인관(2) 내에 가두어 공기가 탱크부(1) 내로 유입되는 것을 방지하는 방식이다.

그러나 이와 같은 트랩방식은 탱크부(1) 내부의 케미컬(4) 양이 적어, 드레인관(2)을 통해 드레인되는 케미컬(4)의 압력이 상대적으로 더 큰 경우에는 기포(6)까지 탱크부(1) 내로 유입될 수 있는 문제점이 있었으며, 드레인관(2) 내에 공기가 계속 누적됨을 방지하기 위해 공기를 배출해야 하나 이러한 공기배출 수단의 구성이 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 케미컬에서 공기를 분리하는 분리제거율을 향상시킬 수 있으며, 케미컬에서 분리된 공기의 배출이 용이한 케미컬 탱크의 기포 제거장치를 제공함에 있다.

아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 케미컬 탱크의 크기를 현재의 크기로 유지하면서도, 케미컬에서 공기를 분리하는 분리제거율을 향상시킬 수 있는 케미컬 탱크의 기포 제거장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 케미컬 탱크의 기포 제거장치는, 케미컬을 저장하는 탱크부와, 상기 탱크부에 저장된 케미컬을 순환관을 통해 순환시키는 순환펌프와, 공정 배스에서 사용된 케미컬을 드레인하되, 상기 순환펌프의 출구단측으로 1차 드레인시켜, 공기가 분리되기 전 케미컬을 수용하는 드레인관과, 상기 순환펌프의 압력에 의해 상기 드레인관에 수용된 케미컬의 수위가 상승할 때 상기 케미컬의 상부에 모인 공기를 배기하는 배기관과, 상기 드레인관에 마련되어 케미컬의 드레인과 배기 상태를 조절하는 제1밸브 및 제2밸브와, 상기 순환관에 마련되어 탱크부 내의 케미컬의 순환을 조절하는 제3밸브와, 상기 배기관에 마련되어 상기 기포의 배기를 조절하는 제4밸브를 포함한다.

본 발명 케미컬 탱크의 기포 제거장치는, 순환펌프의 압력을 이용하여 드레인되는 케미컬에서 공기를 분리하고, 특정 조건에서 분리된 공기를 외부로 배출시킴으로써, 케미컬에서 공기를 분리하는 분리제거율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 케미컬 탱크의 크기 변화없이 기존의 탱크에 적용할 수 있어, 설치비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 일례로서 경사판을 사용한 예의 간략한 구성도이다.
도 2는 종래 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 다른 예로서, U자형 드레인관을 이용한 예의 간략한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 구성도이다.
도 4는 제1드레인상태에서의 본 발명의 주요 부분 단면 상태도이다.
도 5는 배기상태에서의 본 발명의 주요 부분의 유체 흐름도이다.
도 6은 제2드레인상태에서의 본 발명의 주요 부분의 유체 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 구성도이다.

이하, 본 발명 케미컬 탱크의 기포 제거장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케미컬 탱크의 기포 제거장치는, 공정 배스의 케미컬(11)을 회수하여 저장하는 탱크부(10)와, 상기 탱크부(10)의 케미컬(11)을 상기 공정 배스로 공급하는 공급펌프(40)와, 상기 탱크부(10)의 케미컬(11)을 순환시켜 혼합하는 순환펌프(30)와, 상기 공정 배스에서 상기 순환펌프(30)의 압력으로 케미컬(11)이 순환하는 순환관(22)으로 케미컬을 회수하는 드레인관(20)과, 상기 순환관(22)의 상부측 상기 드레인관(20)에 연결되어 상기 순환펌프(30)의 압력에 의해 케미컬(11)에서 분리된 공기를 외부로 배출하는 배기관(21)과, 상기 드레인관(20), 순환관(22), 배기관(21)의 개폐를 제어하는 다수의 밸브(V1~V4)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 구성과 작용에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 공정 배스에서 기판의 처리에 사용된 케미컬(11)은 드레인관(20)에 설치된 제1밸브(V1)와 제2밸브(V2)가 열린 상태에서 상기 순환펌프(30)의 출구단 순환관(22)측으로 드레인 된다.

이때 상기 순환관(22)과 탱크부(10) 사이의 제3밸브(V3)와 상기 드레인관(20)과 배기관(21) 사이의 제4밸브(V4)는 닫힌 상태이다.

이와 같은 상태에서 상기 드레인관(20)을 통해 드레인되는 케미컬(11)은 상기 순환펌프(30)의 출구단과 드레인관(30)의 하부측에 채워지게 된다. 설명의 편의상 이 상태를 '제1드레인상태'로 칭하여 설명한다.

도 4는 제1드레인상태에서의 본 발명의 주요 부분 단면 상태도이다.

도 4를 참조하면 앞서 설명한 바와 같이 제1 및 제2밸브(V1,V2)가 열린 상태에서 직하방향으로 케미컬(11)이 유입되며, 이는 순환펌프(30)의 출구단 및 제3 및 제4밸브(V3,V4)가 닫힌 상태이므로, 그 순환펌프(30)의 출구단측 순환관(22)의 일부와 드레인관(20)에 채워지게 된다.

이때 그 케미컬(11)이 직하방향으로 낙하하면서 공기가 혼입되어 기포(12)가 발생하게 된다. 이 기포(12)는 드레인관(20)에 채워진 케미컬(11)의 상부측으로 모이게 된다.

상기와 같이 케미컬(11)이 드레인관(20)에 채워진 제1드레인상태 후에는 더 이상의 케미컬이 공정 배스로부터 드레인되지 않으며, 케미컬의 역류를 방지하기 위하여 상기 드레인관(20)의 제1밸브(V1)를 닫는다.

그 다음, 상기 드레인관(20)과 배기관(21)의 사이에 위치하는 제4밸브(V4)를 열고, 순환펌프(30)를 가동한다. 상기 순환펌프(30)는 입구단이 상기 탱크부(10)에 연결되어 있으며, 그 탱크부(10)에 채워진 케미컬(11)을 출구단측으로 공급하는 압력이 발생하게 된다.

이때 상기 순환관(22)에 마련된 제3밸브(V3)는 닫힌 상태가 되어, 상기 순환펌프(30)의 출구단측 압력에 의해 상기 드레인관(20)에 채워진 케미컬(11)은 상향의 압력을 받으며, 따라서 수위가 상승하고, 기포(12) 또는 기포가 터지면서 발생된 공기는 배기관(21)을 통해 외부로 배기 된다.

이와 같이 배기관(21)을 통해 공기가 배기 되는 상태를 '배기상태'라고 칭하여 설명한다.

이러한 배기상태 전에 상기 제1밸브(V1), 제3밸브(V3), 제4밸브(V4)를 닫은 상태에서 상기 순환펌프(30)를 가동하면 상기 드레인관(20)에 채워진 케미컬(11)에 상향의 압력이 작용하게 되며, 이 압력에 의하여 케미컬(11) 내에 발생된 기포가 그 케미컬(11)의 상부로 상승하게 되어 제거된다.

도 5는 배기상태에서의 본 발명의 주요 부분의 유체 흐름도이다.

도 5에 도시한 바와 같이 상기 제1드레인상태에서 드레인관(20)에 채워진 케미컬(11)은 상기 순환펌프(30)의 압력에 의해 수위가 상승하게 되고, 그 케미컬(11)의 상부측에 모인 기포(12)가 배기관(21)을 통해 외부로 배기 된다.

이와 같은 배기상태의 종료 시점은 더 이상 배기관(21)을 통해 공기가 배출되지 않는 상태, 즉 케미컬(11)이 배기관(21)을 통해 배출되기 직전의 상태가 되며, 이는 다양한 센서를 사용하여 검출할 수 있다.

또는 평균적으로 배기가 완료되는 시간을 고려하여 자동으로 배기상태를 종료할 수 있도록 설정할 수 있다.

그 다음, 상기 배기상태가 종료되면, 상기 배기관(21)의 제4밸브(V4)를 닫고, 순환관(22)의 제3밸브(V3)를 열어 순환관(22)과 드레인관(20)에 채워진 케미컬(11)을 탱크부(10)의 내로 드레인시킨다. 이때의 상태를 '제2드레인상태'라 하여 설명한다.

도 6은 제2드레인상태에서의 본 발명의 주요 부분의 유체 흐름도이다.

도 6을 참조하면 제2드레인상태에서는 제4밸브(V4)가 닫힌 상태에서 제2밸브(V2)와 제3밸브(V3)를 열어 제1드레인상태에 드레인관(20)에 채워진 케미컬(11)을 탱크부(10)의 내로 드레인시킨다.

이때 원활한 드레인을 위하여 제1밸브(V1)가 열린 상태일 수 있으며, 제1밸브(V1)가 열린 상태에서는 순환펌프(30)의 동작이 정지된다. 따라서 배기상태에서 수위가 높아진 드레인관(20)의 케미컬은 자체의 압력에 의하여 탱크부(10)로 드레인된다.

이때 탱크부(10)로 드레인되는 케미컬은 이전 상태에서 기포(12)가 배기관(21)을 통해 배기된 상태이기 때문에 탱크부(10)에는 기포가 유입되지 않게 된다.

이후에 제2밸브(V2)를 닫고, 제3밸브(V3)가 열린 상태에서 순환펌프(30)를 가동하여 탱크부(10) 내의 케미컬(11)을 상기 순환관(22)을 통해 순환시키며, 탱크부(10)에 저장된 케미컬(11)은 필요시 공급펌프(40)를 통해 공정 배스로 공급된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케미컬 탱크의 기포 제거장치의 구성도이다.

도 7을 참조하면 도 3을 참조하여 설명한 실시예에서 배기관(21)의 양단이 드레인관(20)과 탱크부(10)의 상부를 연결하도록 구성한다. 따라서 배기상태에서 배기관(21)을 통해 배기 되는 공기는 탱크부(10)의 내부로 유입되며, 탱크부(10)의 상부에는 공기의 유입에 따른 압력의 증가를 해소하기 위하여, 배기부(50)를 부가 설치한다.

상기 배기부(50)는 배기팬을 포함하는 것일 수 있다.

이와 같은 구성에서는 제1드레인상태에서 드레인관(20)에 채워지는 케미컬(11)에서 발생한 기포(12)가 시간의 경과 또는 배기관(21)을 지나면서 터져 공기와 케미컬(11)이 서로 분리된 상태에서 탱크부(10)로 유입되며, 유입된 공기는 배기부(50)를 통해 외부로 배기 되어, 탱크부(10) 내에는 기포(12)가 유입되지 않는다.

도 7을 참조하여 설명한 구성에서 예측할 수 있는 장점은 기포(12)를 형성했던 케미컬(11)의 일부를 탱크부(10)로 회수할 수 있어, 케미컬(11)의 회수율을 보다 높일 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:탱크부 11:케미컬
12:기포 20:드레인관
21:배기관 22:순환관
30:순환펌프 40:공급관
50:배기부

Claims (3)

1. 케미컬을 저장하는 탱크부;
   상기 탱크부에 저장된 케미컬을 순환관을 통해 순환시키는 순환펌프;
   공정 배스에서 사용된 케미컬을 드레인하되, 상기 순환펌프의 출구단측으로 1차 드레인시켜, 기포가 분리되기 전 케미컬을 수용하는 드레인관;
   상기 순환펌프의 압력에 의해 상기 드레인관에 수용된 케미컬의 수위가 상승할 때 상기 케미컬의 상부에 모인 기포를 배기하는 배기관;
   상기 드레인관에 마련되어 케미컬의 드레인과 배기 상태를 조절하는 제1밸브와 제2밸브;
   상기 순환관에 마련되어 탱크부 내의 케미컬의 순환을 조절하는 제3밸브; 및
   상기 배기관에 마련되어 상기 기포의 배기를 조절하는 제4밸브를 포함하되,
   상기 제1밸브와 제2밸브가 열린 상태이며, 상기 제3밸브와 상기 제4밸브가 닫힌 상태에서 상기 공정 배스의 케미컬이 상기 드레인관에 채워진 후,
   상기 제1밸브와 제3밸브가 닫힌 상태이며, 상기 제2밸브와 상기 제4밸브가 열린 상태에서, 상기 순환펌프의 동작에 의해 상기 드레인관에 채워진 케미컬에 압력을 가하여 상기 배기관을 통해 상기 기포를 배기하는 것을 특징으로 하는 케미컬 탱크의 기포 제거장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 배기관은,
   상기 기포를 상기 탱크부의 상부로 공급하며,
   상기 탱크부는 배기부를 통해 내부의 기포를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 케미컬 탱크의 기포 제거장치.
3. 삭제

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