KR20000062400A - 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 기체 처리 시스템에주입하기 위한 입구 구조체 - Google Patents

입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 기체 처리 시스템에주입하기 위한 입구 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체의 상류 공급원(90)으로부터 하류 지점으로 기류를 통과시키기 위한 입구 구조체(60)에 관한 것으로, 이 입구 구조체(60)는 입자와 박막의 침적 및 형성을 억제할 뿐만 아니라 유체역학적 악영향을 억제하도록 구성되고, 배치 및 작동된다.

Description

입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 기체 처리 시스템에 주입하기 위한 입구 구조체{INLET STRUCTURES FOR INTRODUCING A PARTICULATE SOLIDS CONTAINING AND/OR SOLIDS FORMING GAS STREAM TO A GAS PROCESSING SYSTEM}
입상 고체 함유 기류 및/또는 입상 고체 형성 기류를 처리하는 공정에 있어서, 처리 장비의 입구 구조체가 상기 기류의 입상 고체에 의해 막히는 것은 종종 문제가 된다. 입상 고체 함유 기류 및/또는 입상 고체 형성 기류가 상기 처리 장비를 통해 유동함에 따라, 상기 고형물은 입구 구조체의 표면 및 통로에 침적될 수 있다.
상기 처리 장비가 계속 운전되면서 입상 고체들이 축적된다면, 이러한 장비의 입구 구조체는 완전히 막히기에 충분할 정도로 막힐 수도 있다. 또는, 이러한 고형물들의 축적으로 인해 처리 유닛의 유입구가 막히지는 않을 수도 있지만, 상기 처리 장비가 그 의도한 목적을 달성하기에는 상당히 비효율적으로 될 정도로 기류의 유동이 손상되고 상기 시스템에서의 압력 강하가 증대될 수도 있다.
일반적으로, 기류와 관련된 입자들은 (i) 상류의 처리 유닛에서 발생되어 기류와 함께 하류의 입구 구조체에 이르는 입자, (ii) 시스템 라인으로 들어가는 누설물로부터의 산소와, 처리 기체 성분과의 반응에 의해 상기 시스템 라인에 형성된 입자, (iii) 기류가 하류의 입구 구조체에 이르는 유동 중에 둘 이상의 처리 기체 차단(process off-gas) 반응으로 인해 상기 시스템 라인에 형성된 입자, (iv) 하류의 입구 구조체에 이르는 차단 기체들의 (부분적인) 응축에 의해 형성된 입자, (v) 예컨대, 하류의 물 정화 장치(water scrubber)와 같은 하류의 기류 처리 유닛으로부터의 역확산(back-diffusion) 산소 또는 수증기와, 처리 기체들과의 반응에 의해 형성된 입자 등을 비롯한 여러 공급원으로부터 유래될 수 있다. 응축에 의해 입자가 형성되는 몇몇 상황에 있어서, 기류의 응축 가능한 부분을 제거하기 위하여, 처리 라인을 가열함으로써 상기 문제점을 개선할 수 있다. 그러나, 처리 라인을 가열한다 하더라도, 다른 공급원들에서 유래하는 입자와 관련된 문제들은 여전히 남아 있다.
특히, 반도체 제조 분야에 있어서, (a) 기류를 처리하기 위하여 이용되는 하류의 산화 작업 및/또는 물 정화 작업의 연소 생성물과 같이, 유입되는 수 민감성(water sensitive) BCl3, WF6, DCS, TCS, SiF4등의 기체와 비균질한 방식으로 또는 균질한 방식으로 가수 분해 반응(hydrolysis reaction)을 야기하는 모세관 작용에 의한 수증기 또는 액상 물의 유입구로의 복귀 이동, (b) 열적으로 민감한 유입 기체들의 열분해, (c) 시스템 내의 전이점(transition point)으로 인한 유입 기체들의 응축 등으로 인해 유입구의 막힘 현상이 일어나기 쉽다.
전술한 유입구 막힘 문제로 인해, 유입구에 고형물들이 축적되지 않도록 하기 위하여 플런저 기구 또는 다른 고형물 제거 수단을 합체할 필요가 있다. 그러나, 이러한 기계적 고정 장치들은 상기 시스템에 상당한 비용 및 노동력을 추가시키고, 시간이 경과할수록 유입을 손상시킬 수 있다. 다른 경우에 있어서, 유입구의 막힘 문제는 시스템 전체에 영향을 줄 수 있고, 유입구에 고형물들이 축적되지 않도록 하기 위하여 주기적인 예방 조치를 취할 필요가 있다. 그러나, 이러한 조치를 하기 위해서는 시스템을 정지시켜야 하고, 이러한 조치를 취하게 되면 유입구가 연관되어 있는 제조 설비 또는 처리 설비의 생산성이 저하된다.
반도체 공정 유출 기류 처리 시스템에서 수증기 또는 물이 모세관 작용에 의해, 하류 물 정화 장치로부터 상류 입구 구조체로 역류하는 현상이 발생하는 것을 고려하여[물 정화 장치로부터 방출된 수증기는 처리 기체의 통상적인 유동 방향과는 반대로, 물 정화 장치 유입구로부터 처리 공구를 향해 복귀 이동한다], 수증기의 복귀 이동 수송시에 여러 매카니즘이 포함될 수 있다.
이러한 매카니즘 중 하나는 기체-기체 상호 확산이다. 수증기가 복귀 이동하는 것을 피하는 유일한 실질적인 방법은 확산 경계를 물 정화 장치 유입구에 추가하는 것이다.
수증기의 이러한 역확산을 위한 다른 매카니즘은 이른바 리차드슨 환형 효과(Richardson effect annular effect)이다. 모든 건식 펌프(dry pump)는 기체 유동 기류에 어떤 양의 압력 진동을 야기한다. 이러한 압력 진동은 기체들을 통상적인 기체 유동 방향과는 반대로 펌핑하는 역류 수송 매카니즘을 야기한다. 이러한 현상은 경계층 환형 효과의 결과이다. 이러한 효과 때문에, 역류 이동 속도는 벽의 표면에서 짧은 거리로 떨어져 있는 곳에서 가장 크다.
처리 장비들이 계속 운전되면서 입상 고체들이 계속 축적된다면, 이러한 장비의 입구 구조체는 전체가 막히기에 충분할 정도로 막힐 수 있다. 또는, 이러한 고형물들의 축적에 의해 처리 유닛의 유입구가 막히지는 않을 수 있지만 처리 장비가 그 의도한 목적을 달성하기에는 상당히 비효율적으로 될 정도로 기류의 유동이 손상되고 시스템에서의 압력 강하가 증대될 수 있다.
특히, 반도체 장치의 제조시에 발생된 폐기류와 같은 기류를 세정하는 데 사용되는 물 정화 장치의 경우에, 물 정화 장치로 유입하는 기류를 구성하는 폐기체는 CVD 또는 다른 증착 작업에 의해 생기는 초미세 실리카 입자, 금속 입자와 같이 상당히 미세한 입자들을 함유하거나 (반응 또는 응축에 의해) 그러한 입자들을 생성할 수 있다. 이러한 폐기류는 폐기체 물 정화 장치의 유입구를 매우 쉽게 막히는 경향이 있다. 그 결과, 물 정화 장치의 유입구를 빈번하게 수작업으로 세척할 필요가 있다.
이처럼 유입구가 막히기 쉽다는 것은 반도체 산업에서 현재 시판되고 있는 물 정화 장치 유닛의 주단점이다. 이러한 용례에서, 물 정화 장치의 입구가 막히는 데 필요한 시간은 공정에 의존하고, 위치에 따라 특유하다. 유입구의 막힘으로 인해 물 정화 장치가 고장나는데 드는 평균 시간에 영향을 주는 인자들로는, 물 정화 장치에서 처리될 입자 함유 처리 유출 기류을 발생시키는 처리 공구, 물 정화 장치에서 처리될 상기 유출 기류을 발생시키는 상류 처리 유닛에서 이용되는 특정 처리법(specific process recipe) 및 화학 작용, 상기 시스템 내의 펌프 및 처리 라인을 씻어내는 데 사용되는 불활성 기체 세정물(inert gas purge)의 특성 등이 있다. 처리 시스템에 입자들이 축적되는 것에 기여하거나 영향을 미치는 것으로 의심되는 다른 처리 조건 및 인자들이 있지만, 아직 명확히 정의되지는 않았다. 애브루 알(Abreu, R.), 트룹 에이(Troup, A.) 및 사암 엠(Sahm, M.)의 "저압의 화학적 증착 및 플라스마 강화 화학적 증착 반도체 공정의 배출 시스템에서의 이례적인 고형물 형성 원인(Causes of anomalous solid formation in the exhaust systems of low-pressure chemical vapor deposition and plasma enhanced chemical vapor deposition semiconductor processes)"(1994년 7월/8월, J.Vac.Sci.Technol.B 12(4)의 2763-2767)을 참조한다.
반도체 제조 작업 중에 유출되는 기체들의 처리와 같은 작업의 경우에, 폐기체들은 유출 기체의 산화 가능한 유해 성분들을 산화력에 의해 줄이기 위하여, 열산화 또는 다른 산화 반응 공정에 의해 산화 처리될 수 있다. 이러한 산화에 의해서, 처리 설비로부터 대기로의 배출시 유해할 수 있는 다른 성분들이 산화력에 의해 제거될 수 있을 뿐만 아니라, 유출 기류 중의 자연성(自燃性, phyrophoric) 성분 및 유독 성분들이 상당히 감소될 수 있다.
이와 같이 처리되는 유출 기체들에는 예컨대, CVD 또는 다른 증착 작업 중에 발생하는 초미세 실리카 입자, 금속 입자 등과 같이 상당히 미세한 입자가 함유될 수 있지만, 이러한 기류에는 산화 처리시 통상적으로 사용되는 고온, 처리 환경에서 부식성이 있을 수 있는 상당한 기체 성분들이 함유될 수 있다. 이러한 부식 특성으로 인해, 산화 처리 중에 나오는 고온의 유출 기류와 관련하여 문제가 생기고, 이러한 유출 기류 중의 입자 함량에 기여할 수 있는 고체의 누적성 문제가 생긴다.
이러한 기류 중의 입상 고체들은 예컨대, 물 정화 작업을 비롯한 하류의 처리 작업과 같이 하류의 처리 장비를 막히게 할 수 있다. 정화 장비가 막히는 것은 당업계에서 상당한 문제가 된다. 이것은 연소 장치에 고유한 고온의 산화 상태로부터 냉각실(quench chamber)의 저온 습식 상태로의 전이가 있는 경우에 특히 문제가 된다. 자명한 일로서, 고온의 연소 상태로부터 습식의 냉각 상태로의 유동 전이가 일어나는 전이 영역이 존재한다. 이러한 산화/정화/냉각 시스템과 관련된 문제로는 입자들의 축적 문제, 습식 구역 바로 위 냉각 영역 부분에 축적되는 점착성 부착 입자(sticky adhering particulate)를 생성하는 습식 냉각 구역으로부터의 수분 및 스프레이의 역확산으로 인한 단면이 막히는 문제 등이 있다.
습식/건식 계면의 위치를 항구적으로 정하지 못하는 데에는 다른 문제가 있다. 시스템의 유체 역학적 상태가 변함에 따라 습식/건식 계면의 위치가 변할 수 있기 때문에, 이에 상응하여 습식/건식 계면을 정확히 정하기가 매우 어려워 진다. 상기 계면의 위치에 영향을 미치는 인자들로는 (a) 연소 차단 기체 유량 및 열적 총효율(thermal duty), (b) 냉각 스프레이 유량 및 오버플로 위어 유량(overflow weir flow rate), (c) 상기 냉각 스프레이 또는 오버플로 위어 유동의 역혼합 및 소용돌이 등이 있다. 습식/건식 계면의 위치를 고정할 수 없음으로 인해 다음과 같은 두 가지 문제점이 생긴다. 즉 (1) 입자가 응결되기 쉬운 영역이 생기고, (2) 그 결과 상기 냉각 영역의 재료들이 부식될 수 있다.
연소 및 냉각 장비에 사용되는 대부분의 합금들은 특정 조합의 조건들에 대하여 내부식성이 있다. 고온의 산화 조건에 견디는 이들 합금은 통상적으로 습식 부식 조건에 대해서는 적절하지 못하고, 그 반대 조건에서도 마찬가지이다. 이러한 문제점은 할로겐, 황화제(sulfidizing agent) 등과 같이 부식 또는 산화를 가속시키는 다른 물질들이 존재하는 경우에 더욱 악화된다. 구성 재료의 특정 전이를 정확히 정하는 것은 불가능하기 때문에, 상당히 비싸고 단지 보통의 수준으로 기능을 수행하는 신종 구성 재료를 사용할 필요가 있게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 상당한 노력이 기울여져 왔다. 최근까지, 받아들여질만한 어떠한 해결책도 발견되지 않았고, 제안된 해결책들은 모두 여러 결점들이 있었다. 통상적으로, 필요성의 문제로서 두 가지의 접근법이 이용된다. 첫 번째 방법은 상기 전이부에서 벽을 적시기 위하여 오버플로 위어를 이용하는 것이다. 두 번째 방법은 서브머지드 냉각(submerged quench)을 이용하는 것이다. 상기 오버플로 위어는 입자가 축적되는 것을 방지하는 데 최적의 작업을 수행하지만, 3가지의 주요 단점이 있다. 오버플로 위어는 물의 주입 지점에서 습식/건식 계면을 여전히 갖고 있기 때문에 입자가 축적되는 것을 방지하는 데 단지 보통의 작업만을 수행한다. 오버플로 위어는 최소의 금속 표면 습식률(wetting rate)을 유지하기 위하여, 상당 수준의 물을 필요로 한다. 또한, 오버플로 위어는 냉각 영역의 금속을 보호하는 균일한 하강 박막(falling film)을 유지하기 위하여 정확한 레벨링(leveling)을 필요로 한다.
이러한 문제들 중에서, 가장 중요한 것은 오버플로 위어 물 첨가율을 최소 습윤 속도 및 장치의 수준(levelness)과 직접 결부시키는 것이다. 이들 인자는 오버플로 위어에의 물 첨가율을 최소화하는 것을 배제하고, 받아들일 수 없는 제한을 구성한다. 냉각 장비를 레벨링하는 데 아무리 많은 노력이 투입되어도, 연소/냉각 공정 중에 포함되는 고유의 열응력으로 인해 공차 범위 내에 냉각 레벨을 유지하기 위해서는 장치를 일정하게 재레벨링할 필요가 있다는 것이 발견되었다. 이러한 상황에서는 허용 할 수 없는 정도의 유지 노력이 수반되어야 한다. 습윤 속도 및 구조체의 수준을 최소로 하는데에 필요한 조건들에 대한 논의는 페이와 칠턴(Perry ＆ Chilton)의 "화학 공학 핸드북"(제5판 pp. 5-57)에서 발견할 수 있다. 또한, 헤위트 지. 에프(Hewitt, G.F.) 등의 "열전달 처리"(CRC Press, pp. 539-541)와, 서브머지드 냉각의 상세한 설명을 위해 상기 참고 문헌의 475면을 참조한다.
산업 폐기류의 처리시에, 공정 장치의 (폐기체 유동 방향에 대해) 하류에 세정 장치를 합체하는 것은 통상적인 일이다. 세정 장치는 상류의 처리 작업 중에 발생되는 유출물들을 수용하고 처리하는 기능을 한다.
예컨대, 반도체 제조 산업에서, 여러 통합식 세정 장치가 상업적으로 이용 가능하고 반도제 제조 공정에서 나오는 유출물 및 차단 기체들을 처리하는 데 종종 사용된다. 반도체 제조 공정에는 화학적 증착, 금속 에칭, 에칭 및 이온 주입 작업 등이 포함될 수 있다. 상업적인 통합식 기류 세정 장치의 예로는, 델라테크 제어식 분해 산화제(Delatech Controlled Decomposition Oxidizer), 던쉬흐트 아나라젠 시스템 이스케이프 시스템(Dunnschicht Analagen System Escape system), 에드워드 열 처리 유닛(Edwards Thermal Processing Unit) 등이 있다. 이들 각 시스템에는 고온 산화부로부터 나오는 방출 기체의 온도를 제어하도록 습식 냉각 장치가 합체되어 있고, 유출 기체들을 산화적으로 분해시키기 위한 열 처리 유닛과, 산화 공정시 발견되는 산성 기체 및 입자들을 제거하기 위한 습식 정화 시스템이 포함되어 있다.
상기 사용된 것들과 같은 정화 장치에는 일반적으로, 유출물들을 수용하고 이들 수용물들을 액체 용매, 반응 용액 또는 슬러리와 역류 접촉(counter-current contact)시키는 긴 칼럼(elongated column)이 포함되어 있다. 역류 접촉 결과 밀접한 혼합(intimate mixing)이 일어나고, 이는 유출물에서 불순물들을 제거하는 흡착 공정을 도와준다.
통합식 세정 시스템은 상기 제조 시스템의 필수 부분이 되도록 상기 제조 시스템에 설치될 수 있다. 이와는 대조적으로, 고립형 시스템(stand-alone system)은 상기 처리 또는 제조 시스템과는 독립적으로 하우징 구조체에 유지된다. 이러한 고립형 유닛은 상류 공정의 장비에 일체로 될 수 있지만, 고립형 유닛은 통합식 세정 시스템의 대응부보다 더 상당히 유동성이 있다.
정화 기술을 이용하는 것은 통합식 세정 시스템에 제한되지 않고, 고립형 작동 시스템에도 합체될 수도 있다. 예로서, a) 가열되지 않고 화학적으로 반응하는 적층형 베드 건식 정화 장치, b) 가열되지 않고 화학적으로 흡수하는 방식의 적층형 베드 건식 정화 장치, c) 가열되고 화학적으로 반응하는 적층형 베드 건식 정화 장치, d) 가열되고 촉매식으로 반응하는 적층형 베드 건식 정화 장치, e) 습식 정화 장치, f) 화염을 기초로 하는(flame-based) 열처리 유닛 등이 있다. 이들 각각의 유닛은 처리 중의 기류 성질에 따라 선택된 용도에 적용할 수 있다.
정화 장치 기술을 이용하면 정화 장치의 유입구, 라인 및 매니폴드가 입자에 의해 막히는 것을 비롯한 여러 결점이 수반된다. 부분적으로라도 막힌 라인 및/또는 매니폴드는 이를 통해 처리 기체가 효율적으로 유동하는 것을 방해한다. 부분적으로 막힌 라인 또는 매니폴드는 세정 장치의 통상적인 작업, 예컨대 용매 매체 내에 포함된 기체 성분(들)의 분해와 함께 발생하는 흡착 공정을 방해할 수도 있다.
유출 기류를 정화시키는 용례에 있어서, 정화 장치를 막는 여러 원인들이 제시되어 왔다. 막힘은 물 또는 수증기와 반응하는 실리콘 함유 유입 성분(incoming species)과의 반응에 의해 야기될 수 있고, 실리콘을 함유하고 있는 작은 물방울이 정화 장치의 입구에 침적됨으로써 야기될 수 있다. 이러한 막힘 형성 기구는, 웨이퍼 상에서의 에피택셜형 성장(epitaxial growth)을 위해 사용되는 반도체 공구에 적용되고 트리클로로 실란(trichloro silane) 및 디클로로 실란(dichloro silane)을 사용하는 공정에서 나타난다. 막힘은 유입부 내의 응결 가능한 성분이 물 정화 장치에 응축 침적되어 야기될 수도 있다. 막힘은 수증기가 물 정화 장치로부터 유입 처리 라인으로 복귀 이동함으로써 야기될 수도 있다. 다음에, 상기 복귀 이동하는 수증기는 유입 성분과 반응하고, 저휘발성(low volatility) 재료를 형성하여 물 정화 장치로의 입구에 침적될 수 있다. 이 마지막 매카니즘은, 예컨대 금속 에칭 처리용 공구의 정화 장치를 감퇴시키는 특징이 있다.
금속 에칭 기계 작업 중에, 예컨대 BCl3(삼염화붕소)와 같은 방출 기체가 생성될 수 있다. BCl3는 수증기와 반응하여 비휘발성의 입상 붕산을 형성하는데, 이 붕산은 응결되고, 축적되며 입구 또는 입구 라인을 적어도 부분적으로 막히게 한다.
기존의 실시에 있어서, 이러한 형태의 막힘을 제거하고자 하는 몇 가지 방법이 시도 되었다. 한 가지 방법은 이렇게 막힌 부분을 통해 주기적으로 물을 분출시키는 것이다. 이는 압축 수류(pressurized water stream)를 막힌 부분에 가함으로써, 막힌 부분을 용해시켜 물을 분출시킨다. 그러나, 이러한 분출 처리에서는 바람직하지 않게도, 물의 복귀 이동이 이제는 분출수(fulsh water)의 주입 지점에서 발생되어 상류에서 WF6(텅스텐 헥사플루오라이드)와 같은 물에 민감한 기체와의 가수 분해 반응을 증대시키고, 그저 막힌 부분을 더욱 상류로 이동시킬 뿐이다.
다른 방법에서는 유입구 및 라인에서 고체의 축적이 일어나지 않도록 하기 위하여 기계식 플런저 기구 또는 다른 고체 제거 수단을 이용한다. 그러나, 이러한 기계식 해결 방법은 비용이 비싸고, 노동 집약적이며, 상당한 유지가 요구되고, 기계적으로 파손되기 쉽다.
본 발명은 기류를 하류의 기체 처리 장치와 같은 하류 처리 장비에 주입하기 위한 입구 구조체에 관한 것이다. 특정 양태에 있어서, 본 발명은 입상 고체 함유 기류 및/또는 입상 고체 형성 기류를 기체 처리 시스템에 주입하기 위한 막힘 방지 입구 구조체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 막힘 방지 처리된(clogging-resistent) 입구 구조체에 대한 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 막힘 방지 처리된 입구 구조체에 대한 개략적인 도면.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 막힘 방지 처리된 입구 구조체에 대한 개략적인 도면.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 막힘 방지 처리된 입구 구조체에 대한 개략적인 도면.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 기체/액체 계면 구조체를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 도 5의 장치에 대한 평면도로서, 도 5에 도시된 계면 구조체에 포함된 환형 내용적부로 통과되는 액체에 대한 접선 방향 공급 장치를 나타내는 면.
도 7은 (1) 상류 반도체 제조 시스템; (2) 매니폴드 조립체; (3) 하류 정화 유닛을 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예의 개략적인 도면.
도 9는 도 8의 예시적인 실시예에서 실행될 수 있는 세정 사이클의 단계들을 도시한 블록도.
넓은 관점에서, 본 발명은 예를 들면 입상 고체 함유 기류 및/또는 고체 형성 기류와 같은 기류를 기체 처리 시스템과 같은 하류의 처리 유닛으로 주입하는 입구 구조체에 관한 것으로, 상기 구조체는 (예를 들어, 고체 침적물, 기류 분해 등에 의한) 막힘 현상 및 기체 유동 기류의 우회(bypassing), 단락(short-circuiting) 등의 부정적인 유체역학적 효과를 최소화하도록 구성, 배열 및 작동된다.
일 양태에서, 상기 입구 구조체에는 기체 유동 경로를 에워싸는 기체 투과성 벽과, 이 기체 투과성 벽을 포위하여 그 사이에 환형의 기체 저장조를 획정하는 외측 환형 재킷이 포함된다. 상기 외측 환형 재킷에는 입상 고체 함유 기류 및/또는 고체 형성 기류가 종래의 압축 기체 실린더와 같은 압축 기체 공급 용기를 부착하기 위한 재킷에 있는 포트와 같은 입구 구조체를 통해 기체 처리 시스템으로 유동하는 중에 상기 환형의 기체 저장조로 기체를 주입하는 수단이 제공된다. 이러한 구조체에 있어서, 상기 환형의 기체 저장조로 공급되는 기체는 기체 투과성 벽부의 내표면에 고체가 침적 또는 형성되는 것을 방지할 목적으로 상기 기체 투과성 벽을 통과하여 빠져나오기에 충분하게 압축된다.
다른 변형예로서, 전술한 입구 구조체에는 선택적으로 펄스화 고압 기체를 상기 환형의 기체 저장조로 주입하는 포트가 포함될 수 있고, 이 포트는 고압 기체 공급원 및 이 공급원으로부터 상기 환형의 기체 저장조로 기체를 펄스식으로 이송하는 이송 수단에 연결된다. 작동시, 이러한 펄스화 고압 기체 주입에 의하여 기체 투과성 벽 상에 추가의 막힘 저항 작용이 일어나며, 저압 기체가 벽부를 통해 일정하게 투과되는 경우에도, 맥동 현상(pulsatility)에 의해서 기체 투과성 벽의 내표면 상에 형성 또는 침적된 입상 물질이 제거된다. 외측 환형 재킷에 있는 포트는 환형 저장조로 유입되는 고압 기체가 접선 방향으로 유동하도록 구성 또는 배열될 수 있다.
광범위하게 전술된 입구 구조체의 또 다른 변형예로서, 상기 기체 투과성 벽 및 외측 환형 재킷은 선택적으로 하류의 유동 경로 섹션과 연결되며, 이 하류의 유동 경로 섹션은, 기체 유동 경로의 대응하는 다른 섹션을 에워싸고 기체 투과성 벽과 함께 그 사이에 슬롯을 형성하는 벽을 포함한다. 상기 하류의 유동 경로 섹션의 벽은 외측 환형 재킷에 의하여 포위되어 상기 슬롯과 액체 넘침 관계로 그 사이에 환형의 액체 저장조를 획정함으로써, 환형의 액체 저장조가 상기 벽부의 높이에 의하여 정해지는 소정의 지점 이상으로 물이나 다른 액체로 채워지는 경우에, 상기 액체는 벽부를 넘어 하강 액막(falling liquid film)의 형태로 벽부의 내표면을 따라 아래로 연장된다. 따라서, 이러한 하강 액막은 벽부의 내표면에 고체가 침적되거나 형성되는 것을 방지하는 차폐 매체 또는 보호 매체를 제공하며, 또한 그럼에도 불구하고 벽부의 내표면에 침적되거나 형성된 고체를 모두 씻어내는 역할도 한다.
상기 입구 구조체의 하류 유동 경로 섹션의 외측 환형 재킷에는 포트 또는 다른 유입 수단이 제공될 수 있는데, 이 유입 수단은 유동 제어 밸브나 다른 유동 조절 수단을 포함하는 라인 또는 도관 등에 의해서 액체 수용 용기와 같은 액체 공급원에 연결된다.
전술한 구조체에 포함된 포트 요소로는 단일형 개구부, 채널, 연결 도관, 니플, 또는 다른 입구 구조체 및/또는 복수 개의 상기 구조체, 예를 들어 일련의 수직으로 및/또는 원주 방향으로 서로 일정 간격을 두고 배치된 입구 구조체 등이 있으며, 이를 통하여 각 경우에 유체는 그 포트와 연관된 환형 저장조의 내용적부로 이송된다.
다른 양태에서, 본 발명의 입구 구조체는 서로 직렬 관계로 연결되고 대체로 연직 방향으로 배치된 제1 유동 통로 섹션 및 제2 유동 통로 섹션을 포함하며, 이러한 직렬 연결 관계에서 대체로 수직인 유동 통로를 획정하고, 이 통로를 통하여 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류는 입상 고체 함유 유체 및/또는 체 형성 유체의 상류 공급원으로부터 입구 구조체와 유체 기류를 수용하는 관계로 배치된 하항류 유체 처리 시스템을 향하여 흐를 수 있다.
상기 제1 유동 통로 섹션은 입구 구조체의 상부이며 기체 투과성 내벽을 포함하고, 이 벽은 다공성 금속, 다공성 세라믹, 다공성 플라스틱, 또는 다른 적절한 구성 재료로 형성될 수 있으며, 유동 통로 섹션의 제1 상부를 둘러싼다. 다공성 내벽에는 유동 통로의 상부의 경계를 구획하는 내표면이 있다.
상기 기체 투과성 벽은 다공성 내벽과 간격을 두고 배치된 외벽에 의하여 포위되어 둘러싸인다. 외벽은 특성상 다공성이 아니지만, 그 외벽에는 기체 유동 포트가 제공된다. 이런한 배치에 의하여, 각각의 다공성 내벽과 이를 포위하는 외벽 사이에 환형의 내용적부가 형성된다.
상기 기체 유동 포트는 다시 상기 기체 공급원에 유동이 이루어질 수 있는 관계로 연결될 수 있어, 기체가 환형의 내용적부로, 예를 들어 적당한 밸브 및 제어 수단에 의하여 미리 지정된 낮은 유량으로 유동하도록 하며, 이어서 기체가 환형의 내용적부로부터 유동 통로로 유동하도록 한다. 또한, 고압 기체 유동 포트가 제1 유동 통로 섹션의 외벽에 제공되며, 고압 기체 공급원과 유동이 이루어질 수 있는 관계로 연결되어 기체가 환형의 내용적부로 간헐적으로 유동하도록 하고, 이러한 고압 기체 유동은 다공성 내벽에 침적될 수 있는 입상 물질들을 (제1 유동 통로 섹션에 있는 유동 통로의 경계를 획정하는) 그 내벽으로부터 제거하는 역할을 한다. 마찬가지로, 고압 기체는 적당한 밸브 및 조절 수단에 의하여 원하는 압력으로 제어 유동될 수 있다.
제2 유동 통로 섹션은 제1 유동 통로 섹션과 직렬로 연결되어 입상 고체 함유 유체가 제1 유동 통로 섹션으로부터 하류의 제2 유동 통로 섹션으로 유동하도록 한다. 제2 유동 통로 섹션에는 유체 주입 포트가 마련된 외벽이 있으며, 상기 포트는 물이나 다른 처리 액체와 같은 액체 공급원과 연결된다. 외벽은 제1 유동 통로 섹션 및 제2 유동 통로 섹션의 각 외벽에 있는 덮개식 플랜지와 같은 것에 의해 제1 유동 통로 섹션과 연결된다. 제2 유동 통로 섹션은 외벽과 간격을 두고 배치된 내벽을 포함하고, 그 사이에 환형의 내용적부를 획정하며, 위어 내벽은 제1 유동 통로 섹션의 다공성 내벽을 향하여 연장되고 그 벽 부근에서 종지되어, 위어를 획정하는 제1 유동 통로 섹션 및 제2 유동 통로 섹션의 각 내벽 사이에 간극을 제공한다. 액체가 제2 유동 통로 섹션의 외벽과 그 내벽 사이의 환형 내용적부로 유동하는 경우, 유입된 액체는 위어를 넘어서 제2 유동 통로 섹션의 내벽의 내표면을 따라 흘러내린다. 내벽을 흘러 내리는 이러한 액체 유동은 벽으로부터 입상 고체를 씻어내고, 내벽의 내표면에 고체가 침적되거나 형성되는 것을 억제하는 역할을 한다.
제1 유동 통로 섹션 및 제2 유동 통로 섹션을 서로 플랜지 식으로 연결하는 것은 신속하게 해제될 수 있는 클램프 조립을 포함할 수 있는데, 입구 구조체의 제1 유동 통로 섹션 및 제2 유동 통로 섹션을 용이하게 분해할 수 있다.
추가로, 입구 구조체의 제1 유동 통로 섹션은 최상단부 입구 구조체의 신속 해체 입구 섹션과 연결될 수 있으며, 마찬가지로 이는 세정 및 유지를 위하여 용이하게 분해될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 부식 성분을 함유하는 고온의 입자 축적 함유 기류가 유동하는 경우에, 고체의 침적, 막힘 및 부식을 방지할 수 있는 기류 수용 구조체에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명의 이러한 양태는 상류 기체 공급원으로부터 하류의 처리 유닛으로 유동하는 고온의 입상 고체 함유 기체를 이송하는 데 유용한 기체/액체 계면 구조체에 관한 것이다.
이러한 기체/유체 계면 구조체는, 제1 기류 유동 경로를 그 내부에 획정하는 연직 방향으로 뻗은 제1 입구 유동 통로 부재로서, 기류를 기류 유동 경로로 주입시키는 상부 입구와, 입구 유동 경로 부재 내의 기체 유동 경로를 통해 유동하는 기류 유동에 후속하여, 기류를 배출시키는 하부 출구 단부를 구비하는 제1 입구 유동 통로 부재와; 상기 제1 유동 통로 부재를 외측으로 간격을 두고 사이에 환형 용적부가 형성되도록 둘러싸는 제2 유동 통로 부재로서, 그 하부 출구 단부가 제1 유동 통로 부재의 하부 출구 단부의 아래쪽으로 하방으로 연장되며, 제2 유동 통로 부재의 기류 유동 통로를 획정하는 하부 액체 불투과성 부분 및 상부 액체 투과성 부분을 구비하는 제2 유동 통로 부재와; 상기 제2 유동 통로 부재를 에워싸고 제2 유동 통로 부재와 함께 환형의 내용적부를 획정하는 외벽 부재와; 외벽 부재와 제2 유동 통로 부재 사이의 환형 내용적부로 액체를 주입하기 위한 외벽 부재의 액체 유동 입구 포트를 포함하며, 이로써 외벽 부재의 액체 유동 유입 포트를 통해 주입된 유체는 포위된 환형의 내용적부로 들어가고 제2 유동 통로 부재의 상부 액체 투과성 부분을 통하여 스며나오며, 이어서 제2 유동 통로 부재의 유체 불투과성 부분의 내표면을 따라 아래로 유동하여 제2 유동 통로 부재의 액체 불투과성 부분의 내표면 상에서 하방으로 흐르는 액막을 제공함으로써 그 위에 입상 고체가 침적되거나 축적되는 것을 방지하며, 제1 유동 통로 부재를 통해 유동하는 기류는 그 하부 출구 단부에서 배출되어 제2 유동 통로 부재의 유동 통로를 통해 유동하고, 이어서 기체/유체 계면 구조체로부터 방출된다.
이러한 배치에 의하여, 기류가 구조체의 하부 벽과 직접 접촉하는 것이 방지되며, 기류 유동 통로는 제2 유동 통로 부재의 내측 벽면에 의하여 획정된다. 제2 유동 통로 부재 상부의 "위핑 위어(weeping weir)"로부터 흘러내리는 수막(water film)은 입상 고체가 제2 유동 통로 부재의 벽면에 축적되는 것을 방지한다. 상기 벽면 상의 유동 액체 기류는 수막과 접촉하는 기류의 입자를 하방으로 이송하여 기체/액체 계면 구조체로부터 방출시킨다. 추가로, 기류 내의 부식성 성분들은 벽과 접촉하는 것이 방지되며, 벽은 계면 구조체의 하부에서 아래로 흐르는 수막에 의하여 보호된다.
또 다른 구체적인 양태에서, 본 발명은 전열식 산화 유닛과 같은 상류 산화 유닛과, 기체에 포함된 입상 고체가 제거되도록 물로 정화시키는 하류의 물 정화기 사이에 배치된다.
제2 유동 통로 부재의 상부 액체 투과성 부분은 적당한 다공성으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 다공성 소결 금속, 다공성 플라스틱, 또는 다공성 세라믹 벽부를 포함할 수 있고, 여기서 기공의 크기는, 예를 들어 약 0.5 내지 약 30 미크론 범위이며, 더 클 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 처리 기류를 하류의 처리 유닛, 예컨대 반도체 제조 유출 기류의 경우에 정화 유닛으로 이송하는 매니폴드의 입구 라인을 정화하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 장치에는 상류 공급원, 예컨대 반도체 제조 공정 시스템 또는 공구로부터 기체를 수용하는 매니폴드가 포함된다. 이 매니폴드에는 기체를 하류 공정으로 유동시키는 데 번갈아 사용되는 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인이 포함된다. 이들 라인은 그 제1 (상류측) 단부에서 매니폴드 도관에 연결되고, 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인 각각은 그 제2 (하류) 단부에서 예컨대, 정화 유닛을 포함할 수 있는 하류의 처리 유닛에 유동 연통 관계로 접속된다.
상기 각각의 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인에는 그 안에, 예컨대 기체를 유동시키고 단속(斷續)하도록 각각 선택적으로 개폐될 수 있는 공압식 밸브가 포함된다.
상기 매니폴드는 상류 공급원으로부터 기체를 수용하고 매니폴드 및 제1 입구 라인 또는 제2 입구 라인을 통해 기체를 유동시키도록 배열되어, 이들 라인 중 하나는 상류 공급원으로부터 하류 공정으로 기체를 능동적으로 유동시키고, 다른 입구 라인은 그 안의 밸브를 폐쇄시킴으로써 그 라인을 통한 기체의 유동을 차단한다.
압축수 공급원(pressurized water source)이 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인에의 수류 라인(water flow line)에 의해 상기 매니폴드에 연결된다. 각각의 수류 라인에는, 예컨대 공압식 밸브가 포함된다. 각각의 밸브는 이를 통해 압축수가 유동하거나 단속되도록 선택적으로 개폐될 수 있다.
2개의 입구 라인 중 적어도 하나의 입구 라인의 온도를 선택적으로 상승시키기 위하여, 열원이 예컨대 각각의 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인 부근에 배치된 열 재킷에 의해 각각의 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인에 열적으로 연결될 수 있다.
작동시, 상류 처리 유닛으로부터의 기체는 매니폴드 내로 유동한다. 능동적인 처리 중에, 상기 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인 중 어느 하나의 밸브는 개방되고, 다른 입구 라인의 밸브는 폐쇄되어, 매니폴드로 들어가는 기체는 개방된 밸브를 포함하는 특정 입구 라인을 통해 유동한다. 이러한 방식으로, 기체는 개방 밸브를 포함하는 특정 입구 라인을 통해 유동하여 하류 공정을 통과한다. 개방 밸브를 포함하는 입구 라인은 이하에서 종종 간단히 지칭하기 위해 "개방 입구 라인"이라 하고, 매니폴드의 다른 라인은 "흐름 차단 라인(off-stream line)"이라 지칭한다. 흐름 차단 라인에서, 밸브는 이를 통해 기체가 유동하는 것을 방지하도록 폐쇄된다.
입구 라인의 밸브는 본 발명의 장치에 채택된 것과 같이, 종래의 통상적인 형태의 적당한 사이클 타이머 수단 및 제어 수단에 의해 작동식으로 통합 및 제어될 수 있다.
기체를 유동시키지 않는 흐름 차단 라인은 추가 처리를 위한 기체를 재발생시키도록 정화된다. 따라서, 장치를 연속적으로 작동시키는 경우에, 각 입구 라인 내의 밸브는 이들 밸브 중 하나가 주어진 시간에 개방되고, 다른 하나는 흐름 차단 라인을 정화하고 이어서, 흐름 접속(on-stream) 작업을 위해 라인을 새롭게 하기 위해 폐쇄되도록 제어된다.
상기 흐름 차단 라인은 압축수 공급원을 흐름 차단 라인과 연통시키는 수류 라인 내의 밸브를 개방함으로써, 압축수 공급원으로부터 흐름 차단 라인까지 압축수가 유입되도록 함으로써 세정된다. 다른 수류 라인에서, 수류 라인 밸브는 폐쇄되어, 압축수가 압축수 공급원으로부터 흐름 접속 라인까지 유동하는 것을 방지한다.
이러한 방식으로, 이제 고립 상태로 인해 비어 있는 흐름 차단 라인은 압축수 세척 등을 비롯하여 활발히 세정된다.
선택적으로, 압축 건조 기체 공급원이 각각의 제1 입구 라인 및 제2 입구 라인에의 건조 기체 유동 라인에 의해 매니폴드에 연결된다. 각 건조 기체 유동 라인에는 예컨대 공압식 밸브가 포함된다. 각 밸브는 이를 통해 압축 건조 기체가 유동하거나 단속되도록 선택적으로 개폐될 수 있다.
압축수가 흐름 차단 라인을 통해 유동한 후에, 흐름 차단 라인은 후속하여 새롭게 기체가 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로 유동하도록 준비시키기 위하여 건조될 수 있다. 이는 흐름 차단 라인 내표면의 물에 압축수 분출/정화 작용을 중단시키기 위하여, 압축수 유동 라인 내의 밸브를 폐쇄함으로써 이루어진다. 동시에, 흐름 차단 라인과 연통되어 있는 건조 기체 유동 라인 내의 밸브는 압축 건조 기체가 밸브를 통해 흐름 차단 라인 내로 유입될 수 있도록, 그리고 흐름 차단 라인의 내표면을 건조시키도록 개방되어, 분출수는 매니폴드의 흐름 차단 라인으로부터 완전히 제거된다. 이러한 방식으로, 흐름 차단 라인은, 세정되고 건조된 라인을 통한 처리 기체 유동이 재개되는 경우, 즉 흐름 차단 라인이 다시 흐름 접속 라인으로 되고 이전의 흐름 접속 라인이 차단 라인 상태가 될 때, 전체 시스템의 후속 작업시 가수 분해 반응을 피하도록 완전히 건조될 수 있다.
이러한 연속 변환 작업은 처리 기체가 후속하여 밸브를 통해 유동할 수 있도록 흐름 차단 라인 내의 밸브를 먼저 개방시키는 것을 포함한다. 흐름 차단 라인 내의 밸브가 일단 개방되도록 변경되면, 건조 기체 라인 내의 밸브는 폐쇄된다. 이러한 과정에 의해서, 밸브가 폐쇄되기도 하고 상류 처리 유동에 데드헤드 상태(deadhead condition)가 발생하는 것이 방지된다.
이러한 방식으로, 상기 매니폴드형 기체 처리 시스템은 기체가 상류 공급원으로부터 입구 라인을 통해 하류의 처리 유닛을 통해 유동하도록 작동되고, 이 기체는 각 입구 라인을 통해 번갈아 가면서 연속적으로 유동하여, 주어진 입구 라인의 흐름 차단 기간 중에, 그 라인은 압축수로 분출되고 선택적으로, 그리고 바람직하게는, 압축 건조 기체의 입구 라인을 통한 유동에 의해 건조되어, 후속하여 기체가 입구 라인을 통해 유동하도록 입구 라인을 새롭게 한다.
압축수 플러시 단계 및 압축 기체 건조 단계로부터의 상기 물은 흐름 차단 입구 라인을 통해 유동할 수 있고, 물 정화 장치 속으로 방출될 수 있거나, 아니면 이러한 목적의 밸브식 배출 라인을 통해 흐름 차단 라인으로부터 배출된다. 하류 정화에 의한 반도체 제조 배출 기체의 처리시에, 분출수 및 압축 건조 기체를 하류의 정화 장치로 배출하는 것이 통상 유리하다.
제1 입구 라인 및 제2 입구 라인에는 전기 저항 히터, 흐름 추적 라인(stream tracing line), 가열 재킷 등의 관련 가열 수단이 제공될 수도 있는데, 이러한 가열 수단에 의해 건조 공정이 보다 빨리 실행될 수 있고, 그렇지 않으면 매니폴드의 입구 라인의 청정화를 용이하게 하도록 공정에 열을 제공한다.
방법 양태에서, 본 발명은 상류 공급원으로부터, 기체가 통과 유동하는 2개의 입구 라인을 포함하는 매니폴드를 통해 하류의 처리 유닛으로 기체를 유동시키는 방법에 관한 것으로서, (a) 입구 라인 중 하나는 흐름 접속 입구 라인이고, 다른 하나는 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로의 기체 유동에 대해 격리되어 있는 입구 라인인 상기 2개의 입구 라인 중 흐름 접속 입구 라인을 통해 상기 기체를 유동시키는 단계와; (b) 입상 고체, 물에 용해 가능한 고체 등을 상기 격리된 입구 라인의 내표면으로부터 제거하기 위해 그 격리된 입구 라인을 압축수로 분출시키는 단계와; (c) 상기 격리된 입구 라인을 통한 압축수의 유동을 단속하는 단계와; (d) 선택적으로, 상기 격리된 입구 라인의 내표면을 건조시키기 위하여 상기 격리된 입구 라인을 통해 압축 건조 기체를 유동시키는 단계와; (e) 상기 격리된 입구 라인을 통한 압축 건조 기체의 유동을 단속하는 단계와; (f) 흐름 접속 입구 라인을 구성하도록 상기 격리된 입구 라인을 격리 분리시키는 단계와; (g) 흐름 접속 입구 라인을 통한 기체의 유동을 단속하고, 격리된 흐름 차단 입구 라인을 구성하도록 상기 흐름 접속 입구 라인을 격리하는 단계와; (h) 상기 기체를 상류 공급원으로부터 격리 분리된 흐름 접속 입구 라인을 통해 하류 처리 유닛으로 재유동시키는 단계를 포함하며, 주기적으로, 번갈아가면서 그리고 반복적으로 (a) 내지 (h) 단계를 수행하여, 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로의 기체 유동 중에, 입구 라인들 중 하나에는 이를 통해 유동된 상류 공급원으로부터의 기체가 있고, 다른 라인은 흐름 차단 상태이며, 고압수 분출 및 건조가 선택적으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 처리는 입구 라인들을 가열함으로써 선택적으로 실행될 수도 있다.
본 발명의 다른 양태, 특징 및 실시예들은 후속하는 개시 및 청구항들을 통해 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 막힘 방지 입구 구조체에 대한 개략적인 도면이다.
도 1에 도시된 입구 구조체는 입구 구조체와 그러한 구조체로 주입되는 기류 공급원을 서로 연결하는 공정 파이프에 접속될 수 있다. 그러한 상류 관 이음은 상류 기류 공급원인 반도체 제조 공구 등으로부터 상기 도시된 입구 구조체의 입구 플랜지에 이르기까지 통상적인 방법으로 적절하게 열 추적될 수 있다. 그러한 열 추적의 목적은 파이프 내의 기류에 충분한 에너지를 공급함으로써 그러한 기류의 성분이 입구 구조체에서 응결 또는 승화되지 않도록 하는 것이다.
도 1에 도시된 입구 구조체(60)는 입구 플랜지(16)를 포함하는 입구 섹션(7)을 구비한다. 상기 입구 플랜지는 상단부가 플랜지에서 종지하는 상측 환형 섹션(8)의 플랜지(18)와 대응 관계로 결합될 수 있다. 입구 섹션은 예를 들면, 반도체 제조 공구와 같은 상류의 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 흐름 발생 설비(90)에 연결될 수 있다.
환형 섹션(8)은 기체 투과성의 적정 다공성을 갖는 다공성 내벽(6)과, 그 내벽과의 사이에 환형 내용적부(20)를 형성하는 단단한 외벽(9)을 구비한다. 따라서, 다공성 내벽(6)의 내표면은 상부의 환형 섹션(8)에서 유동 통로(66)를 획정한다. 단단한 외벽(9)은 환형 내용적부를 둘러싸는 단부벽(40, 42)에 의해 상단부 및 하단부가 상기 내벽(6)에 대해 폐쇄된다. 외벽(9)에는 기체 입구 포트(22)가 마련되고, 그 포트에 기체 공급 라인(24)이 접속된다. 기체 공급 라인(24)은 그 외측 단부가 기체 공급원(4)에 연결된다. 기체 공급 라인(24)에는 환형 내용적부(20) 안으로 흐르는 기류를 조절하기 위해 체크 밸브(14)를 배치한다. 상기 공급 라인(24)에는 다른 유동 제어 수단(도시 생략)을 설치하여, 시스템의 작동중에 기체를 공급원(4)으로부터 환형 내용적부(20)까지 필요한 양과 유속으로 선택적으로 공급할 수 있다.
다공성 벽(6)을 통과하는 기체의 온도를 상승시키기 위해, 기체 공급 라인(24)을 가열하는 수단을 포함할 수 있다. 기체 공급 라인(24)의 가열 수단은 전기 저항형 히터, 유동 추적 라인, 가열 재킷 또는 당업자에게 공지되어 있고 또 열에너지를 기체 공급 라인(24)의 내부 통로로 전달하여 기체의 온도를 상승시키는데 유용한 기타 가열 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1의 실시예에 채용된 가열 수단은 가열 코일(23)로 구성된다. 열 재킷도 역시 상기 가열 수단과 공조하여 기체 공급관(24)의 내부 온도를 상승시킬 수 있다.
상부 환형 섹션(8)은 고압 기체 사출 포트(50)를 선택적으로 구비할 수 있으며, 그 포트는 고압 기체 공급 라인(52)에 연결되고, 이 고압 기체 공급 라인은 다시 고압 기체 공급원(5)에 연결된다. 기체 공급관은 유동 제어 밸브(51)를 내장하는 것으로 도시되어 있으며, 흐름 제어 밸브는 그 밸브를 예정된 순서에 따라 작동시키는 유동 제어 수단(도시 생략)에 연결될 수 있다. 고압 기체 공급 라인(52)은 고압 기체 사출 포트(50)에 대해 적정 각도, 예를 들면 경사진 각도로 배치될 수 있다.
선택적 사항인 고압 기체 사출 포트(50)와 고압 기체 공급 라인(52)은 그 공급 라인(24)에서 환형 내용적부(20)로 저압 기체가 일정한 유속(또는 "유출(bleed-through)")으로 주입되더라도, 만일 기체 투과성의 벽의 내표면 상에서 고체의 축적이 발생하는 경우에는 유익하다. 고압 기체 공급 라인(52)의 가열 수단이 기체의 온도를 상승시키기 위해 포함될 수 있다. 기체 공급 라인(52)의 가열 수단은 전기 저항형 히터, 흐름 추적 라인, 가열 재킷 또는 당업자에게 공지되어 있고 또 열에너지를 기체 공급관(24)의 내부 통로로 전달하여 기체의 온도를 상승시키는데 유용한 기타 가열 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1의 실시예에 채용된 가열 수단은 가열 코일(23)로 구성된다. 열 재킷도 역시 상기 가열 수단과 공조하여 기체 공급 라인(52)의 내부 온도를 상승시킬 수 있다.
상부 환형 섹션(8)은 그 하단부가 플랜지(26)에서 종지하며, 그 플랜지는 하부 환형 섹션(30)의 플랜지(28)와 대응하는 관계로 맞물린다. 플랜지들(26 및 28)은 도 1에 도시된 O-링(10)과 같은 밀봉 수단에 의해 밀봉될 수 있다.
하부 환형 섹션(30)은 그 상단부가 플랜지(28)에서 종지하는 외벽(12)을 포함한다. 상기 외벽은 일종의 재킷 부재로서 그 하단부가 단부벽(44)에 의해 내부 위어 벽(11)에 결합되어, 그 외벽(12)과 내부 위어 벽(11) 사이에 환형 내용적부(32)를 형성한다. 상기 내부 위어 벽(11)은 도시된 바와 같이 수직 상향으로 돌출하지만, 상부 환형 섹션(8)의 다공성 내벽(6)의 하단부에 대해 간격을 둔 상태로 상단부(46)에서 종지하여, 그 하단부와 상단부 사이에 상기 하부 환형 섹션(30)에 대한 오버플로 위어를 형성하는 갭(36)을 형성한다.
하부 환형 섹션(30)의 외벽(12)에는 물 입구 포트(48)가 제공되며, 그 포트는 액체 유동 제어 밸브(81)를 내장하는 물 공급원(3)에 연결되며, 상기 액체 유동 제어 밸브는 다른 유동 제어 수단과 작동 가능하게 결합되어 하부 환형 섹션(30)으로 유동하는 액체의 유속을 필요한 정도로 유지한다. 물 입구 포트(48)는 하부 환형 섹션(30)에 반경 방향 또는 접선 방향으로 고정될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 물 입구 포트(48)가 하부 환형 섹션(30)에 접선 방향으로 고정되어 있어서, 그 하부 환형 섹션에 주입된 물 모멘트 제트(water momentum jet)는 고정된 벽에 대해 진행되지 않고, 오히려 하부 환형 섹션에서 넘치는 물을 접선 방향으로 소용돌이치도록 설정함으로써 스스로 방산된다. 이때 접선 방향으로의 물의 주입은 수막의 상층 높이에 대한 모멘트 교란으로서 하부 환형 섹션을 넘쳐흐르는 수막의 높이를 최적화시킨다.
입상 고체 함유 기류 및/또는 입상 고체 형성 기류를 입구 구조체의 특정 위치에 주입하는데 긴 기류 운송 튜브(70)가 사용될 수 있다. 운송 튜브(70)는 기류를 수용하는 관계로 상류 공급원(90)과 연결되며, 그 기류를 내부 기체 유동 통로(66) 내의 적정 위치로 진행 및 배출시켜 입구 구조체 내에 고체가 형성되는 것을 최소화한다. 운송 튜브(70)는 입구(7)가 운송 튜브(70)를 수용하도록 변형된 단단한 외벽(9)으로 둘러싸여 있다. 운송 튜브(70)는 그 관(70) 사이로 유동하는 기류가 응축되지 않도록 가열될 수 있다.
도 1에 도시된 입구 구조체에서, 관(70)은 다공성 내벽(6)으로 둘러싸이며, 그 내벽(6)과 동심을 이루고 있다. 운송 튜브(70)의 외표면과 다공성 내벽(6)의 내표면은 그 사이에 환형 용적부를 형성한다. 기체 운송 튜브(70)는 기류 공급원(90)에 기류 수용 관계로 연결된 제1 단부(72)와, 기류 통로(66) 내에서 기류를 배출하는 제2 단부(74)를 포함한다. 제2 단부(74)는 상부 환형 섹션(8)이나 하부 환형 섹션(30) 내에 포함된 기류 통로(66)에서 기류를 배출시킨다. 도시된 실시예에서, 튜브(70)는 위어 벽 상단부(46) 아래로 약 1/2 인치 위치에서 기류를 배출시키고 있지만, 그 튜브(70)는 기류, 공정 용도 및 조건에 따라 위어 벽 상단부(46) 아래로 더 연장되거나 또는 위어 벽 상단부(46) 위에서 종지될 수 있다.
운송 튜브(70)는 예컨대, 약 0.5 내지 4인치 내경의 스테인레스 강으로 구성될 수 있다. 당업자들은 상기 튜브(70)가 다양한 재료, 크기, 단면 및 배열로 구성될 수 있음을 인식할 것이다. 다공성 벽(6)과 오버플로 위어 벽(11)에 대해 운송 튜브(70)를 배치하는 것에 의해 생기는 공통의 환형 유동 패턴은 공정 기체가 운송 튜브를 빠져나가 통로(66) 영역으로 진입할 때 그 공정 기체가 방벽(11)으로부터의 수증기와 혼합되는 것을 최소화시키는 역할을 한다. 따라서, 운송 튜브(70)을 빠져나가는 공정 기체와 방벽(11)으로부터의 수증기 사이의 고체상 형성 반응이 충분히 하류의 위치에 이르기까지 매우 감소되기 때문에 방벽(11)의 작용으로써 임의의 고체상이 하류 감소 기구로 분출될 수 있다.
본 발명의 범위 내의 주어진 입구 구성에 대한 막힘 방지 효능을 결정하기 위해, 적정한 판단 기법으로써, 평균 유속의 질소 캐리어 기체와 1-5 slpm 유속의 트리클로로실란 하에서 수분이 경과한 후에 특정 입구 구조체의 위치 및 고체상의 형성량을 모니터링함으로써, 상기 구성의 적합성 및 입구 구조체에 있어서의 소정의 매개변수 변화에 대한 영향을 결정한다. 고체상의 성장 특성을 관측하기 위해서는 보다 오랜 관찰 기간이 바람직할 것이다. 또한, 기류, 공정 용도 및 조건에 따라, 기체 운송 튜브과, 기체 운송 튜브 외부와 다공질 벽 내부 사이의 환형 섹션에서 층상의 축방향 기류 유동을 유지함으로써, 입구의 벽을 적절히 보유하고 흘러나오는 기류의 피복을 보장한다.
운송 튜브(70)은 응축 기체의 감소를 위해 가열될 수도 있다. 관 사이로 흐르는 기체의 응축에 의해 관(70)의 벽 상에는 고체상이 형성된다. 관(70)을 가열하는 적정 수단은 전기 저항 히터, 기류 추적 라인, 가열 재킷 등을 포함할 수 있으며, 그러한 가열 시스템은 열에너지를 운송 튜브(70)의 내부 통로로 전달하여 응축을 방지하도록 구성 및 배열된다. 예를 들면, 상기 가열 수단은 가열 코일(76)을 구비하는 것으로 도시되어 있다. 가열 재킷도 역시 상기 가열 수단과 공조하여 운송 튜브(70)의 내부 온도를 상승시킬 수 있다. 가열 재킷은 측벽의 온도를 상승시켜, 응축 가능한 공정 기체가 관 내에서 응축되지 않도록 방지할 수 있다.
하단부에서, 상기 하부 환형 섹션(30)은 물 세정기(13)의 하우징에 적절히 연결될 수 있다. 상기 물 세정기는 공정 기류중의 입자와 용해 성분을 세정 제거하도록 통상의 방식으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 입구 구조체(60)는 그 입구 구조체를 입구측 단부로부터 방출 단부로까지 통과하는 기류의 처리를 위해 다른 공정 설비에 연결될 수 있다.
따라서, 입구 구조체(60)에는 유입 기체가 도 1의 화살표 "1"로 지시된 방향에서 도 1의 화살표 "2"로 지시된 방향의 방출 단부로 유동할 수 있는 통로인 기체 유동 통로(66)가 구비되어 있다.
작동시, 과립 고체상 함유 기체는 적절한 접속 파이프에 의해 반도체 제조 기구(도시 생략)와 같은 상류 공급원으로부터 주입되며, 상기 접속 파이프는 전술한 바 있지만 입구 구조체 내에서 기류의 유해한 승화 또는 응착을 억제하기 위해 열전사될 수 있다. 상기 기류은 화살표 "1"로 지시된 유동 방향으로 입구 구조체로 진입하여 입구 섹션(7)[또는, 설치되어 있다면 운송 튜브(70)]을 통과하고 다시 상부 환형 섹션(8)으로 진입한다. 질소나 다른 기체와 같은 기체는 공급원(4)으로부터, 포트(22)에 연결된 기체 공급관(24)을 통해 환형 내용적부(20)로 진입한다. 환형의 내용적부(20)로부터 상기 주입된 기체는 기체 투과성 벽(6)을 통해 내부 기체 흐름 통로(66)로 유동한다. 따라서, 과립상 함유 또는 과립상 형성 기체는 기체 공급관(24)으로부터의 기체가 환형 내용적부(20) 안에서 기체 투과성 벽(6)을 통해 유동함에 따라 내부 기체 유동 통로(66)를 통해 물 세정기(13) 안으로 유동한다.
이 방법에서, 환형 내용적부(20)는 공급원(4)으로부터의 기체에 의해 가압된다. 그러한 압력에 의해, 기체는 다공질 벽을 통해 내부의 기체 유동 통로(66) 내로 일정하게 유동되는 것이 보장된다. 투과성 벽을 통한 기체의 그러한 낮은 유동 속도의 일정한 흐름은 내부 기체 유동 통로를 통해 흐르는 기류의 입자를 입구 구조체의 내부 벽면으로부터 멀리 유지시키는 역할을 한다. 또한, 내부 유동 통로(66) 내에서 기체 유동류와 함께 존재하는 소정의 기체도 역시 입구 구조체의 내부 벽면으로부터 멀리 유지된다.
기체 공급관(24)은 원하는 경우 열전사될 수 있다. 그러한 열전사는 입구 구조체를 통해 흐르는 기류가 입구 구조체의 벽에 응축 또는 승화되어 침적될 수 있는 화학종을 함유하고 있는 경우에 바람직할 수 있다.
동시에, 고압 기체 공급원(5)으로부터의 고압 기체는 고압 기체 공급관(52)과 고압 기체 사출 포트(50)를 통해 환형 내용적부(20)로 주기적으로 유동될 수 있다. 예를 들면, 상기 공급관(52)은 유동 제어 밸브(도시 생략)를 내장하여, 펄스화되어 주입되는 고압 기체를 수용한다. 이 방식에서, 고압 기체는 환형 내용적부 내로 특정 또는 예정된 간격으로 사출됨으로써 기체 투과성 벽(6)의 내표면상에 형성된 임의의 입자 형성물이 제거된다. 펄스화되어 주입되는 고압 기체의 시퀀스 지속도 및 타이밍은 당업계에서의 부적합한 실험에 의하지 않고, 기체 투과성 벽면에 고체상의 축적물을 방지할 수 있는 소망의 벽 스코어링(scouring) 효과를 달성하도록 용이하게 결정될 수 있다. 필요한 경우, 입구 구조체가 반도체 제조 기구로 기능하는 물 세정기와 관련하여 채용되었을 때, 그러한 고압 분사는 상기 기구 제어 시스템에 작동적으로 연결된 제어 수단을 적절히 통합함으로써 기구 배출 포트에서의 압력 변동을 제거하기 위해 상기 기구의 1회 처리 사이클 중에 중단될 수 있다. 이를 위해, 솔레노이트 밸브와 같은 제어 밸브가 상기 기구 조립체의 제어 수단에 적절히 연결될 수 있다.
도시된 실시예의 인렛 구조체(inlet structure)에서, 플랜지(26, 28)는 상부 환상 섹션(8)이 하부 환상 섹션(30)으로부터 신속하게 분리될 수 있도록 상호 체결될 수 있다. 그러한 목적을 위해, 신속 분리 클램프를 이용할 수 있다. 플랜지(26, 28) 사이의 밀봉 기체킷(10)은 내식성 고온 탄성 중합재(elastomer material)와 같은 적절한 재료로 형성될 수 있다. 이러한 탄성 중합 기체킷은 인렛 구조체의 상부 환상 섹션으로부터 하부 환상 섹션으로의 열 전달을 최소화하도록 열 장벽으로서 추가적으로 작용하는데, 이는 본 발명의 히트 트레이스형(heat traced) 실시예에서 특히 중요한 특징이다.
인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 기체 투과성 벽(6)은 세라믹, 금속, 합금 및 플라스틱 등의 적절한 기체 투과성 재료로 형성될 수 있다. 특정한 예로서, 벽은 하스텔로이(Hastelloy) 276 재료로 형성될 수 있다. 상부 환상 섹션의 외벽(9)은 이와 유사하게 적절한 재료로 형성될 수 있으며, 예컨대 얇은 벽으로 된 스테인레스 강 파이프일 수 있다.
인렛 구조체의 하부 환상 섹션(30)은 폴리비닐클로라이드 플라스틱과 같은 적절한 재료로 형성될 수 있다. 급수원(3)으로부터 라인(50)을 통해 외벽(12)과 내부의 위어형 둑 벽(wier wall; 11) 사이의 환형의 내용적부(32)로 물을 분사한다. 물이 접선 방향으로 분사됨으로써, 환형 내용적부(32) 내의 물의 각운동량에 의해, 물이 인렛 구조체의 둑 벽(11)의 상단부(46) 상방과 내부 유동 통로(66) 내의 둑 벽의 내부 표면 하방으로 나선 운동하게 되면 좋다. 그와 같이 물을 둑 벽(11)의 내부 표면 하방으로 흐르게 하여, 소정의 미립분을 유동 통로(66) 하방으로 인렛 구조체 아래쪽의 물 정화 장치(water scrubber; 14) 쪽으로 세정한다. 전술한 바와 같이, 하부 환상 섹션(30)은 예컨대 하류 프로세스 유닛이 연소 세정 장치인 때에는 생략될 수 있는 선택적인 구조적 특성이다.
인렛 구조체의 상류 프로세스 유닛과 하류의 세정 장치 유닛으로부터의 배출 파이프에 압력 탭을 형성하여, 인렛 구조체를 통한 압력 강하를 측정한다. 포토헬릭 게이지(Photohelic gauge) 또는 기타 적절한 압력 감지 게이지로 압력 강하를 감지할 수 있으며, 그러한 압력 강하 해독치는 스크러버 인렛 속이 막히는 현상인 클로깅(clogging)을 모니터하도록 적절한 모니터 및 제어 장치로 보내질 수 있다.
본 발명에 따른 인렛 구조체의 사용에 의해, 반도체 제조 작업으로부터의 툴 배출 흐름과 워터 스크러버 사이에는 통상의 프로세스 작업에서 반복해서 막히지 않는 걔면이 제공될 수 있다. 본 발명의 인렛 구조체는 정상(定常)의 저유량 정화 흐름(steady low flow purge stream)과 고압 펄스 흐름의 두 가지의 보조적인 프로세스 흐름을 갖는 계면을 제공한다. 저유량 정화 흐름은 상부 환상 섹션의 내부 표면으로부터 중앙 유동 통로(66)의 중앙선을 향한 질소와 같은 불활성 기체의 네트 플럭스(net flux)를 형성한다. 고압 기류 흐름은 솔리드 클로깅(solid clogging), 즉 고상 물질로 인해 막히는 현상에 대한 자체 세정 능력을 제공한다. 고압 기류를 이용하면, 중앙 유동 통로의 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 내부 표면 상에 어떠한 입자도 집적(buildup)되지 않게 된다.
이어서, 기체, 동반된 입자 및 이전에 고착된 입자는 인렛 구조체의 하부 환상 섹션 내의 내벽 표면에서 오버플로(overflow) 흐름으로 유도되어 인렛 구조체 하류의 워터 스크러버 안으로 분출된다. 이렇게 해서, 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 기체 투과성 벽과 하부 환상 섹션의 둑 벽 사이의 직접 계면에 의해, 작업 중에 미립형 고체의 집적을 효율적으로 최소화하는 고효율의 인렛이 확실히 제공된다.
본 발명에 따른 인렛 구조체는 다수의 장점을 갖는다. 반도체 제조 설비와, 반도체 프로세스 설비 내의 툴로부터 배출되는 폐 기체를 처리하는 워터 스크러버 처리 시스템에 대한 용례에 있어서, 반도체 툴로부터의 배출 기체는 툴 배출 포트로부터 워터 스크러버 인렛 구조체 내의 물 계면까지 줄곧 지속적으로 가열될 수 있다. 에너지를 도관에 전달하여 라인을 가열하도록 인렛 라인 상의 히트 트레이싱을 사용할 수 있는데, 이것은 에너지를 강제 대류에 의해 유동 기체 흐름에 전달한다. 기체를 상부 환상 섹션으로 유동시키는 기류 라인을 히트 트레이싱시키고 또한 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 내부 환형 내용적부로 펄스형 고압 기체를 이송하는 고압 기류 라인을 히트 트레이싱시킴으로써, 프로세스 기체는 인렛 구조체의 하부 환상 섹션의 오버플로 둑 벽 쪽으로 줄곧 가열될 수 있다. 가열된 기체의 그러한 유동에 의해, 상류 프로세스 유닛으로부터 인렛 구조체로 유동되는 기체 흐름 중의 소정의 미립분 형성 기체의 증기압에 의해 측정되는 소정 온도에서 프로세스 기체가 인렛 구조체의 중앙 유동 통로를 통해 계속 유동될 것이며, 그렇지 않은 경우, 이 기체는 인렛 구조체의 벽 상에서 응측되거나 승화 및 고착될 것이다.
본 발명의 인렛 구조체의 다른 장점으로서, 그러한 구조체는 용이하게 분해될 수 있다. 작업시 인렛 구조체가 막히게 되는 경우, 인렛 구조체는 이 구조체의 플랜지를 상호 유지시키는 클램프 또는 다른 고정 요소를 분리하기만 하면 용이하게 분해된다. 따라서, 개별 플랜지를 적소에 유지시키는 클램프를 분리하고, 상부 환상 섹션에 연결된 개별 기체 이송 라인을 분리하면, 상부 환상 섹션을 교체할 수 있다.
본 발명에 따른 인렛 구조체의 또 다른 장점으로서, 이것은 자체 세정 특성을 갖는다. 상류 프로세스 유닛으로부터 인렛 구조체로 유동하는 기체 흐름 중에 동반되었거나 인렛 구조체 내의 화학 반응에 의해 형성된 입자는 인렛 구조체의 상부 환상 섹션 내의 내부 환형 내용적부로 펄스형으로 분사되는 고압 기체에 의해 인렛 구조체의 기체 투과성 벽으로부터 용이하게 세정될 수 있다. 이어서, 그 때 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 내벽 표면으로부터 떨어져 나온 입자는 그러한 미립형 고체가 하류 스크러버로 분출되는 둑 벽의 오버플로부로 유도된다. 시스템 미립분 농도의 주요 조건과 그러한 고체의 특성을 수용하도록 고압 기체 압력 펄스의 압력, 지속성 및 주기성을 설정하는 것은 용이할 수 있다. 간헐적인 고압 기체 분사의 효율은 미립형 고체의 특성에 의존할 것이다. 따라서, 본 발명의 인렛 구조체가 갖는 자체 세정의 특성은 종래 기술의 유체 처리 시스템의 소위 자체 세정형 장치에서 전형적인 스크레이퍼 또는 플런저 장치를 사용하지 않는 것이다.
인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 다공질 벽 요소의 재료 특성은 상류 프로세스 유닛으로부터 유입되는 프로세스 기체에 의존한다. 기체 흐름이 산성 기체 성분을 포함하는 경우, 그러한 기체는 워터 스크러버 중에 흡수되고, 인렛 구조체의 하부 환상 섹션 내의 오버플로 둑 벽에 재순환되는 물 속에 존재할 것이다. 오버플로 둑 벽의 물 중의 일부가 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 다공질 내벽에 튀길 수 있을 것이다. 그 경우, 다공질 벽은 내식성의 구조 재료로 선택되면 바람직하다. 그러한 목적으로 바람직한 금속 재료는 하스텔로이 276 강으로, 저온의 산 수용액 조건하에서 탁월한 내식성을 나타낸다.
본 발명의 인렛 구조체의 또 하나의 장점으로서, 본원에서 예시한 바와 같이 인렛 구조체가 워터 스크러버의 상류에 사용되는 때 워터 스크러버의 상부로부터 프로세스 배관 안으로 수증기가 역류하는 것이 최소화된다. 이러한 장점의 설명에 의해, 미립분이 몇몇 반도체 툴의 배출 흐름 중에, 프로세스 툴로부터 동반된 미립분이나 기체 흐름의 유동 경로 내부의 화학 반응의 반응물로서 존재할 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명은 전술한 리차드슨 환상 효과(Richardson annular effect)를 최소화하거나 제거한다. 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 다공질 벽의 내부 표면에서의 기체의 정상(定常) 유출에 기인해, 정적 경계 층 조건은 상부 환상 섹션의 내벽 표면에서는 발휘될 수 없다. 기체 투과성 벽으로부터 유출되는 기체의 네트 플럭스가 프로세스 기류를 인렛 구조체의 중앙 유동 통로를 둘러싸는 벽으로부터 "밀어내도록"작용하고 정적 경계 조건이 존재하지 않게 함으로써 리차드슨 환상 효과를 없애게 된다. 따라서, 입자가 기류 흐름 내의 화학 반응의 결과로 형성되는 경우, 그에 따라 형성된 입자는 그것이 응결할 벽에 도달하지 못한다. 그 대신 입자는 기체 흐름과 함께 워터 스크러버 안으로 유동될 것이다. 동반된 입자에 대해서도 동일하다. 일단 입자가 인렛의 상부에 도달하면, 이들 입자는 그들이 응결될 벽이 없기 때문에 기류 흐름 중에 동반될 것이다.
리차드슨 환상 효과를 야기하는 조건을 저지함으로써, 본 발명의 인렛 구조체의 상부 환상 섹션 내의 다공질 벽은 수증기가 프로세스 시스템의 배출 라인으로 역 이동(back migration)하는 것에 대한 효과적인 장벽으로서 작용한다. 어떠한 역 이동도 전술한 상호 확산 기구에 기인해 극히 느릴 것이다. 이러한 인자는 스크러버의 평균 고장 시간을 크게 감소시키게 되는데, 이는 스크러버 진입 및 배출 라인이 본 발명의 인렛 구조체에서는 빈번하게 막히지 않게 될 것이기 때문이다. 송출 튜브(70)가 사용되는 때에는, 다공질 벽(6)을 통해 유동하는 기체의 작용에 의해 형성된 환상 기체 블랭킷에 기인해 수증기의 역 이동은 최소화되거나 제거된다.
비록 본 발명의 인렛 구조체의 상부 환상 섹션의 다공질 벽 부재가 금속 재료로 구성되는 것으로 본원에서 기재되었지만, 그러한 기체 투과성 벽은 모든 적절한 구조 재료로 형성될 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 다공질 벽은 다공질 세라믹, 플라스틱(예컨대 다공질 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 등), 또는 본 발명의 인렛 구조체의 사용에서 존재할 수 있는 부식 환경, 극한 온도 및 입력 압력에 견디는 능력을 갖는 다른 재료로 형성될 수 있다.
비록 본 발명은 예컨대 플랜지 및 관련 신속 분리 클램프 또는 기타 상호 연결 수단에 의해 상호 접속되는 개별적인 분리된 상부 및 하부 환상 섹션을 구비하는 것으로 도 1에서 예시된 실시예에 기재되었지만, 그러한 인렛 구조체는 본 발명의 주어진 최종 사용 용례에서 바람직하거나 필요하다면 단일 또는 일체형 구조체로서 형성될 수 있고, 하부 환상 섹션은 몇몇 경우에서는 불필요한 상부 환상 섹션에 대한 선택적인 섹션일 수 있다.
도 2를 참조하면, 다른 실시예의 막힘 방지 입구 구조체가 도시되어 있다. 이 입구 구조체(100)는 단단한 외벽(110)에 의해 주위가 둘러싸여 있는 원추형 스커트(105)를 선택적으로 포함할 수도 있다. 운송관(112)의 외표면과 원추형 스커트(105)의 내표면 사이에는 환형의 기체 유동 통로(115)가 형성되어 있다. 원추형 스커트는 불활성 기체 및/또는 액체에 의해 입상 고체 함유 및/또는 입상 고체 형성 기류를 환형으로 포위한다. 불활성 기체는 공급 라인(120)을 통해 입구 구조체에 들어간다. 하방으로 외측으로 갈수록 벌어지는 원추형 스커트는 단면적이 점진적으로 감소하도록 되어 있어, 불활성 기체의 속도가 빨라지게 되며 압력은 감소되게 된다. 원추형 스커트(105)는 운송관(112)으로부터 방출되는 기류의 속도와 불활성 기체의 속도가 같아지도록 설계된다. 이와 같이 불활성 기체와 기류의 유속을 일치시키는 것은 동등한 층류(co-laminar flow)를 생성하여 기류 내의 난류(亂流)를 방지하며 이 둘의 유동 기류 사이의 계면에서의 상호 혼합을 방지하는데 유리하다. 따라서, 이 입구 구조체의 효율은 작동 중에 입상 고체의 축적을 최소화함으로써 향상된다.
하방으로 외측으로 갈수록 벌어지는 원추형 스커트는 입구 구조체에 액체를 주입하는 데에도 유리하게 사용될 수 있다. 외벽(110)과 원추형 스커트의 하단(바닥 둘레)은 서로 횡 방향으로 간격을 두고 떨어져 있는 관계로, 그 사이에 액체 유동 통로(135)를 형성한다. 분무 노즐(125)이 액체를 분산시키기 위해 입구 구조체 내에서 서로에 대해 원주 방향으로 간격을 두고 떨어져 배치될 수 있다. 원추형 스커트는 액체를 벽면(130)을 향해 안내한다. 예를 들어, 액체가 물인 경우, 물로 이루어진 박막이 벽면(130)에 형성되어 입상 고체를 하류 스크러버(scrubber)로 분출시킨다. 원추형 스커트의 재료 명세서는 불활성 기체와, 운송관(112)을 통과하여 유동하는 기류에 좌우된다. 기류이 산성 기체 성분을 함유한 경우, 이러한 기체는 분무 노즐(125)로 재순환 되는 물에 존재하게 된다. 이러한 예의 원추형 스커트는 내부식성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 도 1의 실시예를 참조하여 기술된 바와 같이, 운송관, 불활성 기체 및/또는 물은 응축을 감소시키도록 가열될 수도 있다.
도 3에는 또 다른 실시예의 막힘 방지 입구 구조체(200)가 도시되어 있다. 단단한 외벽(205)과 다공성 내벽(210)은 그 사이에 환형의 내용적부(內容積部)를 형성한다. 입상 고체 함유 및/또는 입상 고체 형성 기류를 입구 구조체의 특정한 소정 위치에 주입하기 위해, 연장된 형태의 기류 운송관(212)이 사용될 수도 있다. 운송관(212)은 상류 공급원과 기체 유동 수용 관계로 결합되고 기류를 입구 구조체 내부의 적당한 위치로 안내하여 방출한다. 다공성 내벽(210)의 내표면은 운송관(212)의 외표면 주위를 둘러싼다. 외벽(205)의 상단은 단부 캡(215)에 의해 에워싸인다.
외벽에는 물 공급원에 연결될 수도 있는 물 유입 포트(225)가 마련된다. 단부 캡(215)에는 기체 유입 포트(230)가 마련되어 차폐용 불활성 기체를 입구 구조체 내로 축 방향으로 주입한다. 단부 캡(215)은 불활성 기체를 입구 구조체 내로 축 방향으로 분산시키는 다공성의 분산 기기를 선택적으로 포함할 수도 있다. 임의로 기체 공동이나 저장조가 유입 장치로 주입되는, 예를 들어 질소와 같은 불활성 기체를 내포할 수도 있다. 이 실시예에서는, 물이 다공성 내벽(210)을 통해 뿜어 내어져 액체 박막을 형성하여, 입구 구조체를 통과하여 미립자를 분출시킨다. 다공성 벽(210)은, 예를 들어 세라믹, 금속, 합금, 또는 폴리비닐염화물과 같은 플라스틱 등의 적당한 재료로 형성될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 운송관, 불활성 기체 및/또는 물은 응축을 감소 또는 배제시키도록 가열될 수도 있다.
도 3에 도시된 특정 구조체의 다른 변형예로서, 다공성 내벽(210)이 도 1에 도시된 유형의 위어(weir)와 대체될 수 있다. 예를 들어, 위어 벽의 상단이 상측의 단부 캡(215)과의 사이에 배수 위어를 형성하는 틈새가 마련되도록 단부 캡에 대해 간격을 둔 상태로 구성될 수 있다.
도 4는 또 다른 실시예의 막힘 방지 입구 구조체(300)를 보여주고 있다. 환형 상측 섹션(305)은 그 사이에 환형 상측 내부 챔버(320)를 형성하는 다공성 상측 내벽(310)과 단단한 상측 외벽(315)을 포함한다. 연장된 형태의 기류 운송관(322)은 다공성 상측 벽(310)에 의해 주위가 둘러싸여 있으며, 다공성 벽(310)과 동축으로 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 기체 운송관의 외표면과 다공성 상측 벽의 내표면은 그 사이에 환형 용적부를 형성한다. 운송관(332)은 상류 기체 공급원과 기체 유동 수용 관계로 결합된다. 단단한 상측 벽(315)은 유입 포트(325)를 포함하여 적당한 유체를 상측 내부 챔버(320)로 주입한다.
환형 하측 섹션(330)은 그 사이에 환형 하측 내부 챔버(345)를 형성하는 다공성 하측 내벽(335)과 단단한 하측 외벽(340)을 포함한다. 단단한 하측 벽은 유입 포트(350)를 포함하여 유체를 하측 챔버(345)로 주입한다. 작동 시에, 도 4의 입구 구조체에 의해, 불활성 기체가 다공성 상측 벽(310)을 통해 침투할 수 있게 되며 물이 다공성 하측 벽(335)을 통해 뿜어내어질 수 있게 된다. 불활성 기체의 이러한 유동은 기류 내의 미립자를 입구 구조체의 벽 내표면으로부터 멀리에 유지한다. 하측의 다공성 내벽(335)의 내표면 상의 물로 이루어진 박막은 입구 구조체로부터 어떠한 미립자도 씻어낸다.
도 4는 상측 섹션(305)과 하측 섹션(330) 사이의 전이 영역(355) 위에 기류를 방출하는 운송관(322)을 보여주고 있다. 전이 영역(355)은 환형 상측 섹션(305)과 환형 하측 섹션(330)을 접하게 하여 결합시키고 있는 영역일 수도 있다. 전이 영역(355)은 또한, 하측 섹션(330)으로부터 상측 섹션(305)을 분리시키며 기체 운송관(322)의 주위를 둘러싸고 있는 영역을 포함할 수도 있다. 운송관이 선택적으로 전이 영역(355) 아래로 하측 섹션까지 연장될 수도 있음이 이해될 것이다. 운송관(322)이 기류를 상측 섹션 내부에 방출할 것인지, 전이 영역 내부에 방출할 것인지, 또는 하측 섹션 내부에 방출할 것인지는 기류, 사용 방법 및 조건에 좌우된다. 전술한 바와 같이, 운송관, 불활성 기체 및/또는 물은 응축을 감소 또는 배제시키도록 가열될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체/액체 계면 구조체(410)의 대략적인 입단면도이다.
기체/액체 계면 구조체(410)는 긴 원통형 벽(414)에 의해 형성되는 수직으로 연장되는 제1 유입 유동 통로 부재(412)를 포함한다. 원통형 벽(414)은 유입 유동 통로 부재(412)의 유입 통로(418)의 주위를 둘러싼다. 원통형 벽(414)의 상단에는 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지(416)가 마련되는데, 이 플랜지는 기체/액체 계면 구조체를 관련 공정의 유동 배관, 도관, 설비 등에 결합시키기 위한 것이다.
제1 유입 유동 통로 부재(412)는 따라서 상단에 유입구(420)를 그리고 하단에는 대응 유출구(422)를 구비하여, 이 개방된 유입 단부와 유출 단부가 내용적부와 함께 유동 통로(418)를 포함하는 유동 경로를 형성하며, 상류 처리 유닛(458)으로부터의 기체가 도 5에 라인(460)으로 예시적으로 도시된 바와 같이 이 유동 경로를 통과하여 유동될 수도 있다.
제1 유입 유동 통로 부재(412)의 길이는 도 5에 도시된 것보다 상당히 짧아질 수도 있으며, 이러한 유동 통로 부재의 말단 유출구(422)가 구조체의 환형 내용적부(430)의 상단 벽(438) 바로 아래에서 종지될 수도 있다. 선택적으로, 이러한 유동 통로 부재의 말단 유출구(422)가 도 5에 예시적으로 도시된 것보다 더 제2 유동 통로 부재(424) 내부의 수직 방향 아래 지점에서 종지될 수도 있다.
따라서, 제1 유입 유동 통로 부재(412)의 하방 수직 범위는 본 발명의 실시에 따라 변할 수도 있으며, 특정 길이와 치수 특성이 부적당한 실험 없이 바로 즉각적으로 결정될 수도 있어 본 발명의 입구 구조체의 특정 사용례의 필요한 작동 특성을 달성하는 구조 및 배열이 선택된다.
상류 처리 유닛(458)은, 예를 들어 반도체 제조 공구 및 관련된 방출 기체 처리 장치를 포함할 수도 있다. 이러한 방출 처리 장치는 또한 방출 기체 중의 산화 가능한 성분의 산화를 위한 산화 기기(oxidizer)를 포함할 수도 있다. 적당한 산화 기기로는 상당히 다양한 유형이 있으며, 예를 들어 열 산화 유닛, 전열 산화 기기 등으로 구성될 수도 있다.
상류 처리 유닛(458)이 반도체 제조 공정용 기체 발생 수단과 기체 처리 수단을 포함하는 경우, 제1 유입 유동 통로 부재(412)의 유입구(420)에 주입되는 기류은 상승된 온도에 있을 수도 있으며, 예를 들어 미크론 이하 크기의 입자 형태의 입상 고체가 상당히 농축되어 있을 수도 있다.
계면 구조체(410)는 제2 유동 통로 부재(424)를 추가로 포함하며, 이 통로 부재는 제1 유동 통로 부재(412)의 주위를 둘러싸고 있으면서 도시된 바와 같이 제1 유동 통로 부재와의 사이에 환형 용적부(430)를 형성하도록 간격을 두고 배치되어 있다. 제2 유동 통로 부재(424)는 하단(468)까지 하방으로 연장되며 이 하단은 제1 유동 통로 부재(412)의 하단 아래에 위치하므로, 제1 유동 통로 부재의 개방 유출구(422)는 제2 유동 통로(424)의 개방 하단(468)과 수직 방향으로 간격을 둔 관계에 있다. 전술한 바와 같이, 제1 유동 통로 부재의 유출구(422)의 위치는 본 발명의 광범위한 실시에 따라 수직 방향으로 폭넓게 변화할 수도 있다.
제2 유동 통로 부재(424)는 도시된 바와 같은, 액체 침투 가능한 상부(426)과, 이 액체 침투 가능한 부분(426)으로부터 하방으로 연장되는 나머지 액체 불침투성 부분(428)을 포함한다. 액체 침투 가능한 상부(426)과 액체 불침투성 하부(428)은, 예를 들어 다공성 원통형 상측 세그먼트(426)를 처음에는 분리되어 있는 단단한 벽으로된 원통형 하부(428)에 납땜, 땜납, 기계적 패스너 고정구, 또는 다른 적당한 방식에 의해 서로 결합시킴으로써 적당한 방식으로, 또는 이외의 다른 적절한 결합 수단 및 방법으로 형성될 수도 있다.
선택적으로, 제2 유동 통로 부재(424)는 하나의 원통형 관상 부재를 사용하여 형성될 수도 있는데, 그 상부은 물 분출 기계 가공, 에칭, 소결, 마이크로 전기 가공, 또는 다공성 또는 침투 특성을 상기 관상 부재의 상부에 부여할 수 있는 다른 적당한 기술과 같은 가공에 의해 액체 침투 가능한을 나타내게 된다. 바람직하게, 제2 유동 통로 부재는 처음에는 분리되어 있다가 함께 결합되는 상부과 하부으로 형성되며, 그 상부은 다공성의 소결 처리된 금속 재료, 다공성 플라스틱 재료, 다공성 세라믹 재료, 또는 다른 다공성 재료로 구성되며, 그 구멍의 크기는 보다 상세히 후술한 바와 같이, 그것을 통하여 액체가 침투할 수 있을 만큼 충분히 크다.
기체/액체 계면 구조체(410)는, 제2 유동 통로 부재의 주위를 완전히 둘러싸고 있으면서 이것과 함께 환형 내용적부(470)를 형성하는 외벽 부재(434)를 추가로 포함한다. 외벽 부재(434)는 원통형 측벽(436)과, 상단벽(438) 그리고 하단벽(440)을 포함하며, 이들은 협동하여 내용적부(470)를 에워싼다. 측벽(436)에는 액체 주입 포트(442)가 마련된다. 이 주입 포트는 적당한 방식으로 제공될 수도 있지만, 도시된 실시예에서는 관상 포트 연장부(444)로 구성된다. 선택적으로, 주입 포트는 단순히 측벽 내의 개구나 오리피스, 또는 다른 액체 입구 구조체일 수도 있으며, 이것에 의해, 액체가 외부 액체 공급원으로부터 환형 내용적부(470)로 주입될 수 있다.
도 5의 실시예에서, 액체 주입 포트(442)는 내부에 유동 제어 밸브(448)를 내장한 액체 주입 라인(446)과 결합된다. 액체 입구 라인(446)은 액체 공급 저장조(450)에 연결된다.
도 6은 도 5의 장치의 상측 평면도로, 도 6에 도시된 계면 구조체의 환형 내용적부(470)로 흐르는 액체 공급용의 접선 방향 장치를 보여주고 있다. 도 6은 관상 포트 연장부(444)기 외벽 부재의 원통형 측벽과 접선 방향으로 교차하여 결합되도록 배열되는 것을 보여주고 있다. 이러한 방식으로 주입 액체는 다공성의 원통형 상측 세그먼트[액체 침투 가능한 상부(426)] 둘레에 원주 방향으로 상당히 균일하게 분산되므로, 다공성의 원통형 세그먼트를 통하여 스며들어 생성되는 액체 박막도 따라서, 보다 상세히 후술한 바와 같이, 벽 내표면(472)을 원주 방향으로 균일하게 덮어 싼다.
라인(446) 내의 액체 유동 제어 밸브(448)는, 저장조(450)로부터 라인(446)을 통과하여 액체 유입 포트(442)까지 액체의 예정된 또는 다시 말해 선택된 유동을 제공하기 위해, 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서, 유동 제어 콘솔(console) 및/또는 보조 감시 및 제어 수단을 포함하는 적당한 제어기/타이머 수단에 결합될 수도 있다. 이렇게 주입된 액체는 환형 내용적부(470)를 채우며, 이러한 액체는 적당한 처리 조건에서 주입될 수도 있다.
반도체 제조 공정으로부터의 고온의 미립자 축적된 방출 기류과 같은 기체의 처리를 위해, 환형 내용적부(470)의 액체는 물이나 다른 수성 매체일 수도 있다.
제2 유동 통로 부재(424)의 액체 침투 가능한 상부(426)의 액체 침투 특성 덕택으로, 액체는 환형 내용적부(470)로부터 제2 유동 통로 부재의 상부(426)을 통하여 침투되며, 이러한 상부의 벽 내표면(432)에 액체 방울(454)로서 나타나게 된다.
이러한 유출 액체 방울은 중력의 영향을 받아 낙하하여 다른 액체 방울과 합쳐져 전체적으로 모아져, 제2 유동 통로 부재의 액체 불침투성 부분의 벽 내표면(472) 상에 하방 유동 액체 박막(456)을 형성한다. 제2 유동 통로 부재의 하측 개방단(68)으로부터 방출되는 액체 박막 내의 액체는, 예를 들어 라인(462) 내의 하류 처리 유닛(464)에서 이곳으로 유동되는 제2 유동 통로 부재의 기체 유동 통로(452)로부터의 기류과 함께 처리되도록 적당한 수집 및 처리 수단(도시하지 않음)으로 안내될 수도 있다.
하류 처리 유닛(464)은 물 스크러버, 반응 챔버, 또는 다른 처리 장치 또는 가공 구역일 수도 있으며, 이곳에서 라인(462) 내의 통로(452)로부터 유동되어 흐름 접속에는 추가의 처리가 가해지며, 라인(466) 내의 하류 처리 유닛으로부터 최종 방출 기체가 배출된다.
기체/액체 계면 구조체(410)는 따라서, 제2 유동 통로 부재의 액체 침투 가능한 상부(426)과, 제1 및 제2 유동 부재 사이의 환형 용적부(430)를 제공하도록 구성되므로, 액체 침투 가능한 상부을 통과하여 스며든 액체는 합쳐져 낙하 액체 박막(456)으로 발전될 수 있다. 이러한 배열에 의해, 유동 통로(418)로부터 유동 통로(452)로 유동된 기체는 보호 액체 박막(456)으로 덮여 있는 제2 유동 통로 부재의 하부의 벽 내표면(472)에 부딪친다. 따라서, 제1 유동 통로 부재의 하측 개방단(422)으로부터 방출된 기체 중의 어떠한 부식성 물질도 벽 내표면과 관련하여 검출될 수 있어, 제2 유동 통로 부재의 이러한 벽 내표면 상의 부식 및 안 좋은 반응 효과를 최소화한다.
또한, 제2 유동 통로 부재와 외벽 부재(434) 사이의 환형 내용적부(470)에 액체를 주입함으로써, 액체 저장조 구조체가 제공된다. 그 때문에, 액체가 제2 유동 통로 부재의 다공성의 상부에 제공되어 이것을 통과하여 침투하게 되며, 하방으로 흘러내려 제2 유동 통로 부재의 벽 내표면 상에 보호 박막을 형성한다.
제2 유동 통로 부재의 내표면(472) 상의 이러한 낙하 박막은 또한, 이러한 액체 박막이 없는 경우에는 제2 유동 통로 부재의 벽 내표면 상에 침적되어 모아질 수도 있는 어떠한 미립자도 기류으로부터 비말 동반시켜 추출하는 역할을 한다.
따라서, 낙하 액체 박막은 제2 유동 통로 부재의 벽 내표면과 관련하여 보호 기능을 제공할 뿐만 아니라, 유동 통로 부재의 벽 내표면에 축적되면 해가될 수 있는 입상 고체 및 다른 기체상 성분을 추출하는 비말 동반 매체를 제공한다.
도 5에 예시적으로 도시된 이러한 구조체의 다른 장점이 되는 액체 침투 가능한 상부(426)의 사용은 액체 범람 위어와 같은 구조체의 설치에 비해 액체 사용량을 최소화시키는 역할을 하며, 이러한 구조체에서, 환형 내용적부(470)로부터의 액체는 간단하게 벽(426)의 상단을 범람하여 제2 유동 통로 부재 내표면의 전체 길이에 걸쳐 벽의 박막 형태로 하방으로 유동한다. 작동에 필요한 액체는 본 발명의 위핑식 위어 구조체(weeping weir structure)에 의해 매우 낮은 레벨에 유지된다.
간단한 액체 범람 위어 구조체를 능가하는 본 발명의 위핑식 위어 구조체의 다른 장점은, 액체 범람 위어 구조체는 위어가 설계된 바에 따라 효율적으로 작동하기 위해서는 수직으로 정확하게 정렬되어야 하는 반면, 위핑식 위어 구조체는 작동 구조 효율의 손상이나 감손 없이 보통의(수직) 방위로부터 편향 여유가 있는 것이다.
다시 말해, 본 발명의 위핑식 위어 구조체는 구조체의 수평에 의해서 뿐만 아니라 액체 침투 가능한 위어 벽에 의한 최소 습윤 비율에 의해 범람 위어 물의 추가 비율을 완화하는 것을 특징으로 한다(통상적인 범람 구조체에 따르면, 위어로부터의 액체 유출 시작을 설정 및 유지하는 시초 액체 목록이 없으므로).
도 5에 예시적으로 도시된 유형의 기체/액체 계면 구조체의 예시적인 일예로서, 이러한 구조체는 반도체 제조 공정으로부터 열 산화 기기 유닛 처리 방출 기체의 하류에 사용될 수도 있으므로, 계면 구조체(410)에 들어가는 라인(460) 내의 기류에는 규소와 같은 미립자, 금속 미립자 및 미크론 이하 크기의 입자나 보다 큰 고형물 뿐만 아니라 부식성 고형물 등이 축적되어 있으며 고온이다.
이러한 실시예에서, 제2 유동 통로 부재의 상부(426)은 평균 크기가 약 2 미크론인 구멍이 형성된 두께가 1/16 인치 정도의 소결 처리된 금속 벽으로 구성될 수도 있다. 제1 유동 통로 부재(412)는 길이가 4.48 인치 정도이고 직경은 2.5 인치 정도일 수도 있다. 대응하는 제2 유동 통로 부재(424)는 이에 맞춰 길이는 13.5 인치 정도이며, 직경은 4.5 인치 정도이다. 외벽 부재(434)는 수직 방향 길이가 5.5 인치 정도이고 직경은 6 인치 정도일 수도 있다.
이러한 시스템에 물이 액체 매체로서 사용될 수 있는데, 물은 저장조(450)로부터 환형 내용적부(470)로 주입되어, 제2 유동 통로 부재의 액체 침투 가능한 상부(426)의 내표면(432) 상으로 이것을 통과하여 스며든다. 이러한 시스템의 물 사용량은 작동 중 1분당 0.1 내지 0.3 갤론 정도일 수도 있다.
도 7에는 배출 기체를 발생시키는 상류 시스템(512), 배출 라인(514), 매니폴드 덕트 라인(516), 제1 흡입 라인(518)과 제2 흡입 라인(520), 및 하류의 스크러버 유닛(550)으로 구성된 시스템(510)의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 예컨대 반도체 제조 설비 또는 반도체 처리 공구를 포함할 수 있는 상류 시스템은 매니폴드와 흡입 라인을 경유하여 스크러버와 기체 기밀하게 연결된다. 배출 라인, 매니 폴드 라인 및 흡입 라인의 직경은 어떠한 적절한 직경, 예컨대 1.5 내지 3 인치(3.81 내지 7.62㎝)일 수 있다.
도 8에는 본 발명의 예시적인 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 상류 시스템(612), 예컨대 반도체 제조 공구는 배출 라인(614)에 연결된다. 배출 라인(614)은 내부 흐름 통로와 제2 단부의 상류에 제1 단부가 있는 긴 관형의 형상을 이루는 벽을 구비한다. 상기 배출 라인(614)의 내부 흐름 통로는 제1 단부에서 상류 시스템(612)에 연결되어 상류 시스템으로부터의 배출 기체를 수용한다. 배출 라인(614)의 제2 단부는 흡입 매니폴드 라인(616)의 대략 중간 지점에 연결된다. 흡입 매니폴드 라인(616)은 내부 흐름 통로와 제1 단부 및 제2 단부가 있는 긴 몸체를 이루는 벽을 구비한다. 흡입 매니폴드 라인(616)의 제1 단부 및 제2 단부는 대략 중간 지점에 있는 배출 라인(614)과의 연결부로부터 하류에 있다. 배출 라인(614)과 매니폴드 라인(616)의 연결부는 배출 기체가 배출 라인(614)의 내부 흐름 통로로부터 매니폴드 라인(616)의 내부 흐름 통로로 효율적으로 통과하게 한다.
제1 흡입 라인(618)과 제2 흡입 라인(620)은 내부 통로와 제1 및 제2 단부를 이루는 벽을 구비한다. 제1 흡입 라인(618)과 제2 흡입 라인(620) 각각의 제1 단부는 매니폴드 라인(616)의 제1 단부 및 제2 단부에 연결되어 배출 기체가 매니 폴드 라인(616)의 내부 흐름 통로로부터 흡입 라인(618, 620)의 내부 흐름 통로로 통과하는 것을 용이하게 한다. 흡입 라인의 제2 단부는 제1 단부로부터 하류에 있다. 제1 흡입 라인(618) 및 제2 흡입 라인(620) 각각의 제2 단부는 스크러버 유닛(650)에 연결된다.
도시된 바와 같이, 스크러버 유닛(650)은 스크러버 수로(652)에 연결되어 있다. 연결부는 물이 스크러버 수로(652)로부터 스크러버(650)로 통과하는 것을 용이하게 한다. 또한, 스크러버(650)는 배기 기체 방전 방출 라인(654)에 연결되어, 스크러버(650)로부터의 기체가 방출 라인(654)을 통하여 방출 위치로 통과하게 한다. 또한, 스크러버(650)는 액체 폐기물 라인(656)에 연결되어 스크러버(650)로부터의 액체 폐기물이 액체 폐기물 방출 위치로 막힘없이 통과하게 한다. 스크러버 수로(652), 배기 기체 배출 라인(654), 액체 폐기물 라인(656), 배출 라인(614), 매니폴드 흡입 라인(616) 및, 제1 흡입 라인(618) 및 제2 흡입 라인(620)은 특정 기체 유량과 설비 내에 마련된 처리 유닛 작동에 적절한 어떠한 직경을 가질 수 있다.
매니폴드 흡입 라인과 제1 및 제2 흡입 라인 사이의 연결부는 45 내지 90°사이의 각도로 편향되어 있으며, 이에 따라 매니폴드 흡입 라인의 내부 통로는 물이 제1 및 제2 흡입 라인의 내부 통로의 내부로부터 물이 역류하는 것을 억제하는 물 배플(water baffle)로서의 역할을 한다.
제1 흡입 덕트와 제2 흡입 덕트의 상류 단부에 인접하게 제1 흡입 밸브(622) 및 제2 흡입 밸브(624)가 연결되어 있다. 흡입 밸브는 2방향 밸브이며, 각각 개방 위치와 폐쇄 위치를 가진다. 폐쇄 위치에 있는 경우, 흡입 밸브는 매니폴드 라인(616)으로부터의 배출 기체의 흐름이 흡입 라인으로 흐르는 것을 방지한다.
흡입 라인의 제2 하류 단부에 인접하게 제1 가열 수단(646) 및 제2 가열 수단(648)이 위치된다. 가열기 코일로서 도시되어 있지만, 가열 수단은 열 에너지를 제1 및 제2 흡입 라인의 내부 통로에 전달하기 위하여 당업자에게 공지되어 있는 어떠한 가열 시스템도 구비할 수 있다.
기체 공급원으로부터 기체를 제1 흡입 라인과 제2 흡입 라인의 내부 통로로 이송하는 기체 이송 시스템을 설명하기로 한다. 본 발명의 기체 이송 시스템은 기체 공급원(626), 내부 통로가 있는 제1 기체 이송 라인(628) 및 제2 기체 이송 라인(632), 제1 단부 및 제2 단부, 및 그 안의 기체 흐름 제어 밸브(630, 634)를 구비한다.
본 명세서에서 설명된 기체 이송 시스템이 하나 이상의 기체 공급원을 구비할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 복수 개의 기체 공급원은 기체 공급원 매니폴드에 기체 연통되게 연결된다. 기체 공급원 매니폴드는 각각의 기체 공급원마다 기체 공급원 차단 밸브를, 그리고 각각의 기체 공급원마다 기체 공급원 흐름 제어 밸브를 구비할 수 있다. 그러므로, 기체 공급원 매니폴드는 기체 이송 시스템에 기체 연통되게 연결된다.
기체 공급원(626)은 제1 및 제2 흡입 라인에 인접하게 위치된다. 기체 공급원(626)은 시간당 2 내지 100ft3의 비율로 질소와 같은 기체를 제1 흡입 라인(618) 및 제2 흡입 라인(620)의 내부 통로로 이송한다. 흡입 라인으로의 효과적인 기체 이송은 제1 및 제2 기체 이송 라인과 제1 및 제2 흡입 라인의 연결부(커플링, 커넥터 등과 같은 어떠한 적절한 연결 수단)에 의하여 용이해진다.
기체 공급원(626)은 제1 기체 이송 라인(628)의 제1 단부에서 제1 기체 이송 라인(628)에 연결된다. 제2 기체 이송 라인(632)의 제1 단부는 제1 기체 이송 라인(628)의 길이를 따라 대략 중간 지점에서 제1 기체 이송 라인에 연결된다. 상기 제1 기체 이송 라인(628)과 제2 기체 라인(632)의 연결부는 제1 라인(628)에 수용된 기체가 막힘 또는 누설없이 제2 라인(632)의 내부 통로로 통과하도록 연결된다. 제2 기체 이송 라인(632)은 제1 기체 이송 라인(628)의 길이를 따라 제1 기체 이송 라인(628)과 기체 공급원(626) 사이의 연결부 하류의 어떤 지점에서 제1 기체 이송 라인(628)에 연결된다.
제1 기체 이송 라인(628)의 하류 단부는 제2 밸브(624)의 하류에서 일정 길이의 제2 흡입 라인(620)에 연결된다. 제1 기체 이송 라인(628)과 흡입 라인(620) 사이의 연결부는 제1 기체 이송 라인(628)의 내부 통로에 수용된 기체가 막힘없이 흐르게 하여 기체는 자유롭이 누설없이 흡입 라인(620)의 내부 통로로 흐른다. 제2 기체 이송 라인(632)의 제1 단부로부터 하류에 있는 제2 기체 이송 라인(632)의 제2 단부는 제1 흡입 라인(618)에 연결된다. 제2 기체 이송 라인(632)과 흡입 라인(618) 사이의 연결부는 제2 기체 이송 라인(632)에 수용된 기체가 자유로이 누설없이 흡입 라인(618)의 내부로 막힘없이 흐르도록 한다.
제2 흡입 라인(620)과의 연결부로부터 상류에, 그리고 제2 기체 이송 라인(632)과의 연결부의 하류에, 제1 기체 이송 라인(628)을 따라 제1 기체 밸브가 위치되어 있다. 제1 기체 밸브(630)는 전술한 제1 및 제2 흡입 밸브와 같은 2방향 밸브이다. 제1 기체 밸브(630)는 기체가 제1 기체 이송 라인(628)의 내부를 따라 제2 흡입 라인(620)으로 통과하는 것을 조절한다. 제1 흡입 라인과의 연결부로부터 상류에서, 제2 기체 이송 라인에는 제2 기체 밸브(634)가 위치되어 있다. 제2 기체 밸브(634)는 제2 기체 이송 라인으로부터의 기체가 제1 흡입 라인으로 통과하는 것을 용이하게 한다.
이제, 압축수 이송 시스템을 설명하기로 한다. 물 이송 시스템은 수원(636)과, 제1 및 제2 단부와 내부 통로가 있는 제1 물 공급 라인(638) 및 제2 물 공급 라인(642)과, 제1 물 밸브(640) 및 제2 물 밸브(644)를 구비한다.
제1 흡입 라인 및 제2 흡입 라인에 인접하게 압축수 공급원(636)이 위치된다. 압축수 공급원(636)은 압력이 분당 0.5 내지 5 갤론인 물의 흐름을 발생시킨다. 물 공급원(636)은 제1 물 공급 라인(638)의 일단부에서 물 공급 라인(638)의 내부 통로에 연결된다. 연결부는 압축수가 물 공급원으로부터 제1 물 공급 라인(638)의 내부 통로로 효율적으로 흐르게 한다. 상기 제1 단부로부터 하류에 있는 물 공급 라인(638)의 제2 단부는 제1 물 공급 라인(638)의 내부 통로로부터 압축수를 제2 흡입 라인(620)으로 이송하기 위하여 제2 흡입 라인(620)에 연결된다. 제2 흡입 라인(620)과의 연결부로부터 상류에서, 제1 물 공급 라인(638)에는 제1 물 밸브(640)가 위치되며, 이 제1 물 밸브는 압축수가 흡입 라인(620)을 통하여 흡입 라인으로 선택적으로 용이하게 흐르게 한다. 제1 물 밸브는 2방향 밸브이다.
제2 물 이송 라인(642)의 제1 단부는 제1 물 밸브(640)로부터 상류와 물 공급원(636)의 하류 위치 사이에서 제1 물 이송 라인(638)에 연결된다. 제1 단부로부터 하류에 있는 제2 물 이송 라인(642)의 제2 단부는 제1 물 이송 라인(638)의 내부 통로로부터의 압축수를 제1 흡입 라인(618)의 내부 통로로 이송하기 위하여 제1 흡입 밸브(618)에 연결된다. 제1 흡입 라인(618)과의 연결부로부터 상류에서, 제2 물 이송 라인에는 제2 물 밸브(644)가 연결되어 압축수가 통과하는 것을 선택적으로 제어한다. 제2 물 밸브(644)는 2방향 밸브이다.
제1 열 재킷(658)은 소정 길이의 제1 흡입 라인(618), 제1 흡입 밸브(622), 상기 흡입 라인(618)과 제2 기체 이송 라인(634)과의 연결부, 상기 흡입 라인(618)과 제2 물 이송 라인(634)과의 연결부, 그리고 제1 가열 수단(648)을 수용한다. 상기 제1 열 재킷은 그 내부에 수용된 구성 요소들에 절연 특성을 제공하고, 가열 수단과 상호 작동하여 제1 흡입 라인(618)의 내부 열 온도를 상승시킨다. 상기 열 재킷(658)은, N2가 유동하고 있는 동안 측벽의 온도를 상승시켜 측벽에 침적된 물을 증발시키며, 그리고 측벽의 온도를 상승시켜 응축 가능한 프로세스 기체가 상기 라인에서 응축되는 것을 방지한다. 금속 엣칭 가공의 경우, 이 가공으로부터의 BCl3은 가수 분해 반응이 일어날 때 세정기 유입부에서 붕산을 형성하게 될 것이지만, 상기 프로세스 라인은 이 라인을 따라 유입부에서 AlCl3가 또한 응축되는 것을 방지하도록 가열되어야 한다. 그 다음, 상기 라인은 금속 엣칭 혹은 WCVD 가공의 경우와 마찬가지로 프로세스 공급원으로부터 가열될 수 있다.
제2 열 재킷(660)은 소정 길이의 제2 흡입 라인(620), 제2 흡입 밸브(624), 상기 흡입 라인(620)과 제2 기체 라인(628)과의 연결부, 상기 흡입 라인(620)과 제2 물 라인(634)과의 연결부, 그리고 제2 가열 수단(646)을 수용한다. 상기 제2 열 재킷은 그 내부에 수용된 구성 요소들에 절연 특성을 제공하고, 가열 수단과 상호 작동하여 제2 흡입 라인(620)의 내부 열 온도를 상승시킨다.
전술한 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치를 각각 구비하는 2방향 밸브이다. 후술하는 목적에 따라, 이 밸브는 공기의 작동에 의해 개방되고 스프링의 작동에 의해 폐쇄되는 형태(시스템의 요구 조건, 성능 및 용도에 따라가 공기에 의해 폐쇄되거나 스프링에 의해 개방될 수도 있음)의 공압식 밸브인 것으로 가정한다. 이러한 공압식 밸브는 KF-50 연결부와, 공기 솔레노이드 밸브와 일체로 된 전기-공기식 밸브와, 그리고 스위치 개폐 방지용 도선을 포함할 수 있다. 이러한 밸브로는 MKS 인스트루먼트사의 HPS 디비젼에서 시판하는 모델명 190을 사용할 수 있다. 전술한 밸브와 후술하는 밸브 사이의 전기적 연결은 제어 패널(도시 생략)에서 유지된다. 이 제어 패널은 시스템 밸브에 전기적으로 연결되고 프로그램 가능한 논리 컨트롤러(PLC)를 포함한다. 상기 PLC는 상기 밸브와의 전기적 연결을 유지하고 밸브 위치를 감지하여 밸브 위치(즉 개방 혹은 폐쇄 위치)를 조절한다. 추가적으로, 타이머가 PLC에 설치되어 PLC에 의한 밸브 위치의 타이밍 작업을 용이하게 해준다. 그러나, 본 발명의 취지와 영역을 벗어나지 않는 한 다른 밸브 및 제어와 관련한 또 다른 실시예로 대체될 수 있다는 것이 당업자들에게는 명백할 것이다. 예컨대, 상기 밸브로는 시판되는 어떠한 종류의 전기 밸브, 기계식 밸브, 자기식 밸브 등으로 구성될 수 있다. 이러한 밸브는, 특히 사이클 타이머 제어 수단 혹은 교류 제어 수단에 전기적으로 결합되는 리미트 스위치를 포함할 수 있다. 이 리미트 스위치는 밸브 위치 확인을 제공하고 또 상호 잠금을 조절하여 프로세스 기체의 유동이 회송되지 못하게 보장하며, 그리고 접속 라인(흐름 접속) 기체 유동 라인으로의 물 유입 방지를 보조하게 된다.
도 8에 도시된 본 발명의 전술한 실시예의 작동 방법이 이하에 도 9의 플로차트와 관련하여 설명될 것이다. 이 실시예에서 동일한 구성 요소에 대한 참조 부호는 도 8의 참조 부호와 일치하게 되어 있다.
본 발명의 작동 방법의 제1 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (701) 참조)에서, 모든 밸브(622, 624, 630, 634, 640, 644)를 폐쇄시킨다. 프로그램 가능한 논리 컨트롤러(PLC)는 상기 밸브들로 향하는 압축 공기(도시 생략)의 유동을 조절함으로써 밸브들의 개폐를 제어한다. 밸브로 향하는 압축 공기의 차단은, 스프링이 밸브 배플을 차단 위치로 이동시킬 수 있게 해주므로, 기체 스트립 물질이 밸브의 상류 위치로부터 밸브의 하류 위치로 유동하는 것을 방지한다. 상기 제1 단계는 전술한 덕트 라인들 중 어느 것을 통해 어떠한 유출 기체의 유동, 압축된 물의 유동, 혹은 다른 기체의 유동을 방지한다. 이러한 초기 단계는 본 발명의 장치를 사용하기에 앞서 안전 예방 단계로서, 흡입 덕트 라인이 항시 상류 시스템(612)으로부터의유출 기체의 기류에 의해 채워져 있다는 것을 작동자에게 알려 준다. 이러한 초기 단계는 유출 기체(기체 공급원(636)으로부터 압축된 물 및 기체와 함께)의 유동이 아직 시작되지 않고 있다는 사실을 확실하게 해준다.
본 발명의 작동 방법에서 제2 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (702) 참조)는 모든 밸브가 차단되었는지의 여부를 검색하는 단계를 포함한다. 이러한 검색은 제어 패널에 내장된 PLC에 의해 실행된다. 전술한 바와 같이, PLC는 전술한 밸브에 내장된 전기 위치 표시기 수단과 전기적으로 통하는 상태로 있다. 이러한 검색은 PLC에 의해 위치 표시기 수단으로부터의 신호를 감지하여 이 신호를 폐쇄 위치 표시의 예정치와 비교함으로써 실행된다. 이러한 수치를 폐쇄 위치의 수치로 판단할 경우, 제3 단계가 개시된다. 상기 수치가 폐쇄 위치의 수치이다고 판단할 때는 경고음이 울리고 이전의 단계를 반복하게 된다.
제3 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (703) 참조)는 제2 흡입 밸브(624)의 개방 작동을 수반한다. 흡입 밸브(624)의 개방은 상기 밸브로 압축 공기의 유동을 허용하여, 내부 스프링이 밸브 배플의 위치를 매니폴드(616)로부터의 유출 기체가 제2 흡입 밸브(624)를 통해 제2 흡입 라인(620)으로 통과할 수 있게 하는 위치로 조절시키도록 함으로써 이루어진다.
제2 흡입 밸브(624)의 개방은 상기 PLC에 의해 작동된다. 제1 흡입 밸브(622)는 폐쇄 위치로 유지되기 때문에 제1 흡입 라인을 유출 기체 및 흐름 차단 기체의 유동으로부터 밀봉하여 이 기체가 제2 흡입 라인(620)을 통해서만 유동되도록 한다.
제4 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (704) 참조)는 제2 흡입 밸브(624)가 개방되었는지의 여부를 검색하는 단계를 수반한다. 이러한 흡입 밸브의 검색은 상기 제2 단계에서 수행하는 밸브 위치 검색과 동일한 방법으로 PLC에 의해 수행된다. 만약, PLC가 제2 흡입 밸브가 폐쇄되어 있다고 판단할 경우, 경고음이 울리고 이전의 단계를 반복하게 된다. 만약, PLC가 제2 흡입 밸브가 개방되어 있다고 판단할 경우, 작동 순서의 다음 단계를 수행하게 된다.
제5 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (705) 참조)는 제2 물 밸브(644)를 개방시키는 단계를 수반한다. 밸브(644)의 개방은 전술한 방법과 유사하게 PLC에 의해 실행된다. 밸브(644)의 개방은 제1 물 이송 라인(638)과 제2 물 이송 라인(642)을 통해 제1 흡입 라인(618)으로 향해 물 공급원(636)으로부터 압축된 물의 유동을 위한 배출부를 형성한다. 제1 물 밸브(640)는 폐쇄 위치에 유지되어 물 공급원(636)으로부터의 물이 제1 물 밸브를 통해 제2 흡입 라인(620)으로 유동하지 못하게 해준다. 상기 밸브(644)는 제1 시간 설정 기간 동안 PLC에 의해 개방된 채 유지되어 PLC와 협동하는 타이머에 의해 감지된다. 제1 흡입 라인(618)으로 향하는 압축된 물의 유동은 용융성 미립무을 분해시킬 뿐만 아니라 라인(618)의 내부 통로로부터 분출하여 그 통로를 청소하여, 미립물 등이 제1 흡입 라인의 제2 단부를 통해 세정기 유닛(650)으로 배출되도록 해준다.
제6 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (706A) 참조)는 제1 시간 설정 기간이 지난 후 물 밸브(644)를 폐쇄하는 단계를 수반한다. 제2 물 밸브(664)를 폐쇄시킨 후, 제2 기체 밸브(634)를 개방하고(도 3의 플로차트에서 블록 (706B) 참조), 만약 이미 작동하고 있지 않을 경우 제1 가열 수단을 작동시킨다(도 3의 플로차트에서 블록 (706C) 참조). 밸브의 폐쇄 및 개방은 전술한 방법으로 PLC에 의해 실행된다. 제1 가열 요소는 이 요소를 통해 흐르고 PLC에 의해 제어되는 전류를 발생시킴으로써 작동된다. 상기 전류 흐름은 가열 수단의 고유 저항에 영향을 미치게 되며, 전기 저항의 확실한 보장에 기인한 열을 생성한다. 제2 기체 밸브(664)는 제2 시간 설정 기간 동안 개방된 채로 유지되며, PLC와 상호 작용하는 타이머에 의해 감지된다. 제2 기체 밸브를 개방시킨 채로 방치하는 시간과 가열 수단의 작동 시간의 양호한 범위는 30분 내지 8시간이다. 제1 기체 밸브는 폐쇄 위치에 유지되어 기체 공급원(626)으로부터의 기체 유동이 제1 기체 이송 라인(628)을 따라 제2 기체 이송 라인(632)과 제1 흡입 라인(618)으로 향하게 된다. 제1 가열 수단(648)에 의해 전달된 열과 상호 작용하는 기체는 제1 흡입 라인의 내부 벽을 건조시킨다.
제7 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (707) 참조)는 제1 가열 수단을 분리시키는 단계와 제1 흡입 밸브(622)를 개방시키는 단계를 수반한다. 제1 흡입 밸브(622)의 개방은 전술한 방법과 유사하게 실행된다. 상기 가열 수단은 PLC에 의한 제어와 함께 이 가열 수단으로 흐르는 전류를 차단시킴으로써 분리된다.
제8 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (708) 참조)는 제1 흡입 밸브(622)가 개방되었는지의 여부를 검색하는 단계를 수반한다. 상기 검색은 전술한 검색 방법과 유사하게 PLC에 의해 실행된다. 만약, PLC가 제1 흡입 밸브가 개방되어 있다고 판단했을 경우 경고음이 울리고 상기 제7 단계를 반복하게 된다. PLC가 새로 청소된 유입부가 개방되었다고 확신할 때에만, PLC는 청소를 위해 다른 유입부를 폐쇄할 것이고, 그렇지 않을 경우 프로세스 기체의 유동은 차단될 수 있을 것이다. 만약 PLC가 제1 흡입 밸브가 개방되었다고 판단할 때, 작동 순서의 다음 단계가 실행된다.
제9 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (709) 참조)는 제2 흡입 밸브(624)를 폐쇄하는 단계를 수반한다. 제1 흡입 밸브(622)는 개방 위치에 유지된다. 제2 흡입 밸브(624)를 폐쇄시킴으로써, 유출하는 유동이 현재 폐쇄중인 제2 흡입 라인으로부터 현재 개방 중인 제1 흡입 라인으로 전환되게 해준다.
제10 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (710) 참조)는 제2 흡입 밸브(622)가 폐쇄되었는지의 여부를 검색하는 단계를 수반한다. 이러한 검색은 전술한 바와 같이 제2 흡입 밸브에 전기적으로 연결되어 있는 PLC에 의해 실행된다. 만약, PLC가 제2 흡입 밸브가 폐쇄되어 있다고 판단했을 경우 경고음이 울리고 상기 제9 단계를 반복하게 된다. 만약, 제2 흡입 밸브가 폐쇄되었다고 판단할 경우에는 작동 순서의 다음 단계를 실행하게 된다.
제11 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (711) 참조)는 제1 물 밸브(640)를 개방시키는 단계를 수반한다. 제2 물 밸브(644)는 폐쇄 위치에 유지된다. 제1 물 밸브를 개방시킴으로써(제2 물 밸브(644)를 폐쇄한 상태에서), 압축된 물의 통로가 개방되어 제1 물 이송 라인(638)과 제1 물 밸브(640)를 통해 물 공급원(36)으로부터 제2 흡입 라인(620)으로 유동하게 된다. 제2 물 밸브(644)는 폐쇄 위치에 유지되어 이 밸브를 통해 제1 흡입 라인(618)으로 물이 유동하지 못하게 한다. 압축된 물은 제2 흡입 라인(620)을 통해 유동하여 제1 흡입 라인과 관련하여 전술한 바와 같이 세척 및 세정 작용을 하게 된다. 압축된 물은 세정기(650)에 연결된 제2 단부를 통해 제2 흡입 라인으로 배출된다. 압축된 물은 1 내지 10분 동안의 예정된 시간 동안 제2 흡입 라인 바깥으로 분출된다. PLC와 전기적으로 연결된 조절 가능한 타이머는 압축된 물의 배출과 동시에 PLC와 협동하게 된다.
제12 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (712) 참조)는 제1 물 밸브(640)를 폐쇄시키는 단계를, 제13 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (713) 참조)는 제1 기체 밸브(630)를 개방시키는 단계를, 그리고 제14 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (714) 참조)는 제2 가열 수단(646)을 작동시키는 단계를 수반한다. 상기 밸브들의 개폐는 전술한 방법과 유사한 방법으로 PLC에 의해 실행된다. 제2 물 밸브(644)는 폐쇄 위치에 유지하여 기체가 이 밸브를 지나 제1 흡입 덕트 라인(618)으로 통과하지 못하게 한다. 제1 기체 밸브(630)의 개방에 의해 기체 통로가 개방되어, 기체는 제1 기체 이송 라인(628) 및 제1 기체 밸브(630)를 지나 기체 공급원(626)으로부터 제2 흡입 라인(660)으로 유동하게 된다. 제2 가열 수단의 작동은, 제2 열 재킷(660)과 상호 작용하여 제2 흡입 라인의 내부 온도를 상승시킨다. 제2 가열 수단으로부터 발생된 기체 및 열은 제2 흡입 라인(620)의 내부 통로를 건조시킨다. 기체는 제2 흡입 라인을 통해 유동하여, 이 흡입 라인의 제2 단부를 지나 세정기(650)로 유입된다. 제1 기체 밸브는 개방 상태로 유지되며, 제2 가열 수단은 30분 내지 몇 시간 범위 동안 작동하게 된다. 시간 설정 기간은 전술한 바와 같이 PLC와 협동하는 타이머에 의해 감지된다.
제15 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (715) 참조)는 설정 시간에 도달한 후 제1 기체 밸브(630)를 폐쇄시키는 단계와 제2 가열 수단(646)을 분리시키는 단계를 수반한다. 제16 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (716) 참조)에서는, PLC가 제1 흡입 밸브(622)를 검색하여 밸브가 개방 상태로 유지되어 있게 해준다.
제17 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (717) 참조)는 제2 흡입 밸브(624)를 개방시켜 PLC에 의해 제2 흡입 밸브(624)가 개방되었는지의 여부를 검색하는 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (718) 참조)를 수반한다. 만약, 제2 흡입 밸브가 개방되어 있지 않다고 판단할 경우 경고음이 울리고 이전의 단계를 반복한다. PLC는 전술한 방법과 유사한 검색 프로세스를 수행한다.
제19 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (719) 참조)는 제1 흡입 밸브(622)를 폐쇄시켜 이 제1 흡입 밸브가 확실히 폐쇄되었는지를 검색하는 단계(도 9의 플로차트에서 블록 (720) 참조)를 수반한다. 만약 밸브(622)가 폐쇄되어 있지 않을 경우, 경고음이 울기고 이전의 단계를 반복한다. 만약 제1 흡입 밸브(622)가 폐쇄되어 있을 경우, 조작자는 이하의 작동 프로세스를 검색한다.
끝으로, 조작자는 전술한 세척 단계를 반복하고 제5 단계로 되돌아 갈 것인지, 아니면 세척 사이클을 종료할 것인지를 검색한다(도 9의 플로차트에서 블록 (721) 참조).
본 발명의 흡입부 구조체는, 기류 세정기, 정화기, 필터, 중화 장치, 스트립 성분의 회수를 위한 추출 시스템, 상류 위치에서 획득한 기체의 조성에 대해 추가의 기체 처리를 위한 반응 시스템 등과 같은 하류 프로세스 유닛과 연결된 상태에서 항시 사용된다. 상기 흡입부 구조체는 미립물의 침적, 기류의 성분으로부터의 박막 형성, 그리고 부적합한 유체 역학적 효과의 발생 빈도를 최소화시키도록 구성, 배열 및 작동된다.

Claims (78)

  1. 상류의 공급원으로부터 하류 지점으로 기류를 통과시키기 위한 입구 구조체로서,
    (A) 기체 유동로를 포위하는 기체 투과성 벽과;
    상기 기체 투과성 벽을 에워싸서 이 기체 투과성 벽과의 사이에 환형 기체 저장조를 형성하는 외측의 환형 재킷과;
    입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류가 상기 입구 구조체를 통해서 기체 처리 시스템으로 유동하는 동안, 상기 기체가 상기 기체 투과성 벽을 투과하여 고체가 상기 기체 투과성 벽의 내표면상에 침적 또는 형성되는 것을 억제할 만큼 충분한 압력으로 상기 환형 기체 저장조 내에 기체를 주입하는 기체 주입 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체와,
    (B) 상기 기류를 주입하기 위한 상부 도입부와 상기 기류를 배출하기 위한 하단부를 구비한 연직 방향으로 뻗은 제1 입구 유동 통로 부재와;
    상기 제1 입구 유동 통로 부재를 일정 간격을 두고 에워싸서 그 부재와의 사이에 환형 공간을 형성하며, 하단부가 하방으로 상기 제1 입구 유동 통로 부재의 하단부 아래까지 뻗어 있으며, 상부의 액체 투과성 부분과 이 액체 투과성 부분 아래에 있는 하부의 액체 불투과성 부분을 구비하고 있는 제2 유동 통로 부재와;
    상기 제2 유동 통로 부재를 포위하여 에워싸서 그 통로 부재와 함께 포위된 내측 환형 공간을 형성하는 외벽 부재; 그리고
    상기 외벽 부재에 배치되어 상기 제2 유동 통로 부재와 상기 외벽 부재와의 사이의 상기 포위된 내측 환형 공간에 액체를 주입하는 액체 유동 입구 포트
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체와,
    (C) 상기 상류의 공급원으로부터의 기체를 수용하며, 기체가 하류의 공정으로 유동하게 하는데 선택적으로 이용되는 제1 입구 라인과 제2 입구 라인을 구비하는 매니폴드로서, 상기 입구 라인의 각각의 제1 단부는 매니폴드 도관에 연결되고, 상기 입구 라인의 각각의 제2 단부는 하류의 처리 유닛과 연통되게 연결되며, 제1 및 제2 입구 라인 각각이 라인을 통과하는 기류를 유동하게 하거나 차단하도록 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있는 밸브를 그 안에 포함하도록 되어 있는 그 매니폴드와;
    제1 및 제2 입구 라인으로 유동하는 수류 라인에 의하여 상기 매니폴드와 결합되는 압축수 공급원, 그리고
    상기 매니폴드와 밸브의 조작을 제어하여 그들이 작동 상태에 있게 하도록 구성되고 배치되는 사이클 타이머 제어 수단을 구비하며,
    상기 매니폴드는 상류의 공급원으로부터의 기체를 수용하여 기체가 매니폴드와 제1 입구 라인 또는 제2 입구 라인 중 하나를 통하여 유동하게 하도록 배치되어, 입구 라인 중 하나는 상류 공급원으로부터의 기체가 하류 프로세스(lower process)로 활발하게 유동하게 하는 반면, 다른 입구 라인은 그 안에 있는 각각의 밸브를 차단함으로써 기체가 그곳을 통하여 유동하는 것을 막으며,
    상기 각각의 수류 라인(water flow line)은 그곳을 각각 통과하는 압축수의 유동을 발생시키거나 차단하도록 선택적으로 개방되거나 차단될 수 있는 밸브를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 입구 라인중 하나에 배치되어 있는 밸브는 개방되어 있는 반면, 제1 및 제2 입구 라인중 다른 하나에 배치되어 있는 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 기체는 상류 프로세스로부터 매니폴드로 유동하며, 매니폴드로 유입되는 기체는 밸브가 개방되어 있는 특정 입구 라인을 통하여 유동하고, 기체는 개방된 밸브를 포함하여 흐름 접속 라인으로 구성된 특정 입구 라인을 통하여 유동하여 하류의 프로세스로 운송되며, 그 동안 매니폴드의 다른 라인은 기체가 그곳을 통과하는 것을 방지하도록 밸브가 닫혀있는 흐름 차단 라인으로 구성되며,
    기체가 그곳을 통하여 유동하지 못하는 흐름 차단 라인은 다음의 공정을 위한 기체를 재생하도록 청소되고, 각각의 입구 라인에 있는 밸브는 그 중 하나가 소정의 시간에 개방되고, 다른 밸브는 뒤이은 흐름 접속 작용을 위하여 라인을 새롭게 하고 라인의 흐름 차단을 제거하도록 차단되며,
    상기 흐름 차단 라인은 흐름 차단 상태에서 압축부 공급원과 연통하는 수류 라인의 밸브를 개방함으로써 압축수 공급원으로부터의 압축수가 흐름 차단 라인에 유입되어 청소되고, 반면에, 다른 수류 라인에서는, 수류 라인 밸브는 차단되어 압축수가 압축수 공급원으로부터 흐름 접속 라인으로 흐르는 것을 방지하며, 압축수가 흐름 접속 라인을 청소하도록 흐름 접속 라인을 통하여 유동한 후에, 각각의 입구 라인에 있는 입구 라인의 밸브는 반대되는 개방/폐쇄 상태로 절환되며,
    기류는 번갈아서, 연속적으로 각각의 입구 라인으로 향하는 상태로, 특정 입구 라인의 흐름 차단 기간 중에, 흐름 차단 라인은 압축수로 가득차서 기체가 그 라인을 통하여 연속적으로 흐르도록 입구 라인을 새롭게 하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체
    로 구성되는 군으로부터 선택되는 구조체.
  2. 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 기체 처리 시스템에 주입하기 위한 막힘 방지 입구 구조체로서,
    기체 유동로를 포위하는 기체 투과성 벽과;
    상기 기체 투과성 벽을 에워싸서 이 기체 투과성 벽과의 사이에 환형 기체 저장조를 형성하는 외측의 환형 재킷과;
    입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류가 상기 입구 구조체를 통해서 기체 처리 시스템으로 유동하는 동안, 상기 기체가 상기 기체 투과성 벽을 투과하여 고체가 상기 기체 투과성 벽의 내표면상에 침적 또는 형성되는 것을 억제할 만큼 충분한 압력으로 상기 환형 기체 저장조 내에 기체를 주입하는 기체 주입 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 펄스화 고압 기체(pulsed high pressure gas)를 환형 저장조에 주입하기 위한 포트를 또한 구비하며, 이 포트는 고압 기체 공급원 및 이 공급원으로부터 환형 저장조로의 펄스화 고압 기체 분배 수단(means for pulsed delivery)에 연결되어, 기체 투과성 벽에 추가의 막힘 방지 작용을 수행하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 기체 투과성 벽과 상기 외측의 환형 재킷은 대응하는 추가의 기체 유동로 섹션을 둘러싸고 가스 투과성 벽과 함께 그 사이에 슬롯을 형성하는 벽을 포함하는 하향 유동로 섹션에 연결되어, 하향 유동로 섹션의 벽은 외측의 환형 재킷에 의해 에워싸여 그들 사이에 상기 슬롯과 액체 넘침 관계의(in liquid overflow relation with the slot) 환형 저장조를 형성하여, 상기 환형 액체 저장조에 상기 벽의 높이에 의해 정해지는 어떤 지점을 지나 액체가 충전되는 경우, 이 액체는 하강하는 액막(falling liquid film)으로 상기 벽의 내표면 위로 유동하며, 이에 의하여 하강하는 액막은 벽 내면에 배리어 매체를 제공하여, 이러한 내부면 상에서의 고형 침전물 또는 형성물이 발생하는 것을 방지하고, 그럼에도 불구하고 벽의 내부면에 침적되거나 형성되는 어떤 고형물도 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  5. 제4항에 있어서, 입구 구조체의 하향류 유동로 섹션의 외측 환형 재킷에는 액체 공급부와 연결된 포트가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  6. 제2항에 있어서, 기체 유동로의 제1 단부는 반도체 제조 공구와 기체 유동 관계로서 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  7. 제6항에 있어서, 기체 유동로의 제2 단부는 기체 유동 관계로 물 정화 유닛(water scrubber unit)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  8. 제6항에 있어서, 기체 유동로의 제2 단부는 연소 정화 유닛(combustion scrubber unit)과 기체 유동 관계로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  9. 제2항에 있어서, 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 입구 구조체에 운송하기 위하여 외부 환형 재킷에 의하여 둘러싸인 기류 운송 튜브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  10. 제9항에 있어서, 기류 운송 튜브를 통해서 유동하는 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류의 응결을 방지하기 위하여 상기 기류 운송 튜브를 가열하는 가열 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  11. 제4항에 있어서, 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 입구 구조체에 운송하기 위하여 기체 투과성 벽에 의하여 둘러싸인 기류 운송 튜브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  12. 제11항에 있어서, 기류 운송 튜브를 통해서 유동하는 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류의 응결을 방지하기 위하여 상기 기류 운송 튜브를 가열하는 가열 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  13. 제11항에 있어서, 기류 운송 튜브는 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 하류의 유동로 섹션의 상단벽 아래로 배출하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  14. 제2항에 있어서, 상기 입구 구조체는 상기 기체 투과성 벽을 투과하는 기체를 가열하는 기체 가열 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  15. 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 기체 처리 시스템에 주입하기 위한 막힘 방지 입구 구조체로서,
    상호 직렬로 연결된 관계로서 대체로 연직 방향으로 배치된 제1 유동 통로 섹션 및 제2 유동 통로 섹션과;
    상기 제1 유동 통로 부분의 외벽에 있는 기체 유동 포트를 구비하며,
    상기 제1 유동 통로 섹션과 상기 제2 유동 통로 섹션은 상기 직렬로 연결된 관계에서 연직 방향의 유동 통로를 형성하며, 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류가 상기 유동 통로를 통해서 상기 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류의 상류 공급원으로부터 상기 입구 구조체와 기류 수용 관계(in gas stream-receiving relationship)로 배치된 하류의 기체 처리 시스템으로 유동하며,
    상기 제1 유동 통로 섹션은 입구 구조체의 상부 섹션을 포함함과 아울러, 유동 통로의 상부를 획정하는 내표면을 갖는 기체 투과성 벽과 이 기체 투과성 벽을 포위하여 에워싸서 그 기체 투과성 벽과의 사이에 내측 환형 공간을 형성하는 외벽을 구비하며,
    상기 기체 유동 포트는 상기 내측 환형 공간으로부터 입구 구조체의 유동 통로 내로의 기체의 계속된 유동을 위하여 기체를 예정된 기체 유량으로 상기 내측 환형 공간 내로 유입시키는 기체 공급원에 연결될 수 있으며,
    상기 제2 유동 통로 섹션은 입상 고체 함유 유체가 상기 제1 유동 통로 섹션으로부터 하방으로 상기 제2 유동 통로 속으로 유입하도록 상기 제1 유동 통로 섹션에 직렬로 연결되어 있으며, 상기 제2 유동 통로는 속에 액체 분사 포트를 구비한 외벽과 이 외벽에 대하여 일정 간격을 두고 배치되어 그 외벽과의 사이에 내측 환형 공간을 형성하는 내측의 위어 벽(inner weir wall)을 구비하며, 상기 제2 유동 통로 섹션의 외벽은 상기 제1 유동 통로 섹션과 연결되어 있고, 상기 위어 벽은 상기 제1 유동 통로 섹션의 기체 투과성 벽을 향하여 뻗지만 그 기체 투과성 벽 바로 전에서 종지하여 사이에 위어(weir)를 형성하는 갭을 제공하며, 상기 위어 벽은 상기 제2 유동 통로 섹션의 유동 통로를 획정하는 내표면을 구비하고,
    이로써, 액체가 상기 제2 유동 통로 섹션의 외벽과 그것의 내측 위어 벽 사이의 내측 환형 공간 내로 유입할 때, 주입된 액체가 상기 위어를 넘쳐서 하방으로 제2 유동 통로 섹션의 내측 벽의 내측 표면으로 유동함으로써 그 벽으로부터 어떤 입상 고체도 씻어내고, 입상 고체 함유 기류가 입구 구조체의 상기 유동 통로를 통해서 유동됨에 따라, 상기 위어 벽의 내표면 상에 고체가 침적 또는 형성되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  16. 제15항에 있어서, 제1 유동 통로 섹션의 외벽에 고압 기체 유동 포트를 또한 구비하며, 이 고압 기체 유동 포트는 상기 기체 투과성 벽으로부터 침적 또는 형성되는 입자들을 세정하도록 고압 기체를 내측 환형 공간 내로 유입시키기 위하여 고압 기체 공급원에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  17. 제15항에 있어서, 기체 공급원은 상기 제1 유동 통로 섹션의 외벽에 있는 기체 포트와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  18. 제16항에 있어서, 고압 기체 공급원은 제1 유동 통로 섹션의 외벽에 있는 고압 기체 포트에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  19. 제15항에 있어서, 제2 유동 통로 섹션의 하단부는 입구 구조체의 유동 통로를 통해서 유동되는 입상 고체 함유 기류를 정화하는 물 정화기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제1 유동 통로 섹션과 제2 유동 통로 섹션은 상호 신속하게 분리 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  21. 제15항에 있어서, 상기 제1 유동 통로 섹션과 제2 유동 통로 섹션은 상호 동축으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  22. 제15항에 있어서, 상기 기체 투과성 벽은 다공성 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  23. 제15항에 있어서, 상기 기체 투과성 벽은 다공성 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  24. 제15항에 있어서, 상기 기체 투과성 벽은 다공성 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  25. 제15항에 있어서, 상기 기체 투과성 벽과 외측의 환형 재킷은 원형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  26. 제15항에 있어서, 상기 제2 유동 통로 섹션의 외벽과 내측 위어 벽은 원형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  27. 제15항에 있어서, 상기 제1 유동 통로 섹션은 상류의 반도체 제조 공구와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  28. 제15항에 있어서, 기체 투과성 벽의 내표면에 의해 에워싸여 있는 기류 분배 튜브를 또한 구비하며, 이 기류 분배 튜브는 상류의 공급원과 기체 유동 수용 관계에 있으며, 상기 기류 분배 튜브는 대체로 연직 방향의 유동 통로 내의 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 배출하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 기류 분배 튜브는 상기 제2 유동 통로 섹션 내의 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 배출하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  30. 제28항에 있어서, 상기 기류 분배 튜브는 상기 위어를 형성하는 갭 아래에서 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 배출하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  31. 제28항에 있어서, 기류 분배 튜브는 위어를 형성하는 갭 위에서 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 배출하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  32. 제15항에 있어서, 기류 분배 튜브를 통해서 유동하는 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류의 응결을 방지하기 위하여 상기 기류 분배 튜브를 가열하는 가열 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  33. 제15항에 있어서, 상기 기체 투과성 벽을 투과하는 기체를 가열하는 기체 가열 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  34. 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 주입하기 위한 막힘 방지 입구 구조체로서, 상부 다공성 벽을 구비한 상부 섹션과 하부 다공성 벽을 구비한 하부 섹션을 포함하고, 상기 상부 다공성 벽과 하부 다공성 벽은 기체 유동로를 에워싸고 각 다공성 벽이 쉬라우드 유체를 수용하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  35. 제34항에 있어서, 상기 상부 다공성 벽에 의하여 에워싸여 있는, 상기 상부 섹션 내의 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류 배출용의 기류 분배 튜브를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  36. 제34항에 있어서, 상기 상부 다공성 벽에 의하여 에워싸여 있는, 상기 하부 섹션 내의 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류 배출용의 기류 분배 튜브를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  37. 제34항에 있어서, 상기 상부 섹션과 하부 섹션 사이의 전이 영역과 기류 분배 튜브를 또한 구비하고, 상기 기류 분배 튜브는 상기 전이 영역 내의 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 기류를 배출하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  38. 제34항에 있어서, 유체를 입구 구조체로 주입하기 위하여 축방향으로 배치된 다공성 구조체를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 입구 구조체.
  39. 기류를 상류의 기체 공급원으로부터 하류의 처리 유닛으로 운송하는 기체/액체 계면 구조체로서,
    상기 기류를 주입하기 위한 상부 도입부와 상기 기류를 배출하기 위한 하단부를 구비한 연직 방향으로 뻗은 제1 입구 유동 통로 부재와;
    상기 제1 입구 유동 통로 부재를 일정 간격을 두고 에워싸서 그 부재와의 사이에 환형 공간을 형성하며, 하단부가 하방으로 상기 제1 입구 유동 통로 부재의 하단부 아래까지 뻗어 있으며, 상부의 액체 투과성 부분과 이 액체 투과성 부분 아래에 있는 하부의 액체 불투과성 부분을 구비하고 있는 제2 유동 통로 부재와;
    상기 제2 유동 통로 부재를 포위하여 에워싸서 그 통로 부재와 함께 포위된 내측 환형 공간을 형성하는 외벽 부재; 그리고
    상기 외벽 부재에 배치되어 상기 제2 유동 통로 부재와 상기 외벽 부재와의 사이의 상기 포위된 내측 환형 공간에 액체를 주입하는 액체 유동 입구 포트
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  40. 제39항에 있어서, 상기 제2 유동 통로 부재의 상부 액체 투과성 부분은 다공성의 원통형 벽 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  41. 제40항에 있어서, 상기 다공성의 원통형 벽 부재는 소결 금속 재료, 다공성 세라믹 재료 및 다공성 플라스틱 재료로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  42. 제40항에 있어서, 상기 제2 유동 통로 부재의 상부의 액체 투과성 부분은 다공성의 소결된 금속 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  43. 제40항에 있어서, 상기 액체 투과성 부분은 평균 기공 치수가 약 0.5 내지 30 미크론 범위인 다공성 벽에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  44. 제39항에 있어서, 상기 제1 유동 통로 부재와 상기 제2 유동 통로 부재는 각기 원통형 형상으로서 상호 동축인 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  45. 제39항에 있어서, 상기 제2 유동 통로 부재를 포위하여 에워싸는 외벽 부재는 상기 제2 유동 통로 부재에 대하여 반경 방향으로 일정 간격을 두는 관계로서 배치되어 있는 원통형 측벽, 연장하는 상기 제1 유동 통로 부재가 관통하는 상단 벽, 그리고 상기 제2 유동 통로 부재와 상기 외벽 부재의 측벽과의 사이의 하단 벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  46. 제39항에 있어서, 상기 외벽 부재에 배치되어 상기 제2 유동 통로 부재와 외벽 부재와의 사이의 포위된 내측 환형 공간 내로 액체를 주입하는 액체 유동 입구 포트는 주입된 액체를 상기 제2 유동 통로 부재의 상부의 액체 투과성 부분 둘레로 원주 방향으로 분포시키기 위하여 액체를 상기 포위된 내측 환형 공간 내로 접선 방향으로 공급하도록 구성 및 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  47. 제39항에 있어서, 위어 액체 속도(weir liquid rate)가 구조체의 수준(levelness)과는 독립되도록(decoupled) 구성 및 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  48. 제39항에 있어서, 위어 액체 속도가 최소의 습윤 속도(minimum wetting rate)와는 독립되도록 구성 및 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  49. 기류를 상류의 기류 공급원으로부터 하류의 처리 유닛으로 운반하는 기체/액체 계면 구조체로서, 사이에 환형 공간을 형성하는 제1 유동 통로 부재와 제2 유동 통로 부재를 구비하고, 제2 유동 통로 부재는 상기 제1 유동 통로 부재의 하단부 보다 더 낮은 높이로 하방으로 뻗어 있으며, 상기 제2 유동 통로 부재를 외벽 부재가 포위하여 에워싸서 그 통로 부재와 포위된 내부의 환형 공간을 형성하며, 외벽 부재에는 포위된 내부 황형 공간 내로 액체를 주입시키기 위한 액체 유동 포트가 있으며, 제2 유동 통로 부재는 상기 포위된 내부 환형 공간과 액체 유통 관계의 액체 투과성 상부를 구비하고 있고, 이로써 그러한 공간으로부터의 액체가 투과성 부분을 통해서 흐를 수 있고, 또한 제2 유동 통로 부재의 내표면 부분에 제2 유동 통로 부재용 보호 액체 계면으로서 하강 액막(falling liquid film)을 형성하는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  50. 제49항에 있어서, 제2 유동 통로 부재의 액체 투과성 상부는 다공성의 원통형 벽 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  51. 제50항에 있어서, 상기 다공성의 원통형 벽 부재는 소결된 금속 재료, 다공성 세라믹 재료 및 다공성 플라스틱 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  52. 제50항에 있어서, 제2 유동 통로 부재의 액체 투과성 상부은 다공성의 소결된 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  53. 제50항에 있어서, 상기 액체 투과성의 상부은 평균 기공치수가 약 0.5 내지 30 미크론 범위인 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  54. 제49항에 있어서, 상기 제1 유동 통로 부재와 제2 유동 통로 부재는 각기 원통형으로서 상호 동축인 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  55. 제49항에 있어서, 상기 제2 유동 통로 부재를 포위하여 에워싸는 외벽 부재는 상기 제2 유동 통로 부재에 대하여 반경 방향으로 일정 간격을 두는 관계로서 배치되어 있는 원통형 측벽, 연장하는 상기 제1 유동 통로 부재가 관통하는 상단 ㅂ겨, 그리고 상기 제2 유동 통로 부재와 상기 외벽 부재의 측벽과의 사이의 하단 벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  56. 제49항에 있어서, 상기 외벽 부재에 배치되어 상기 제2 유동 통로 부재와 외벽 부재와의 사이의 포위된 내측 환형 공간 내로 액체를 주입시키는 액체 유동 입구 포트는 주입된 액체를 상기 제2 유동 통로 부재의 상부의 액체 투과성 부분 둘레로 원주 방향으로 분포시키기 위하여 액체를 상기 포위된 내측 환형 공간 내로 접선 방향으로 공급하도록 구성 및 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  57. 제49항에 있어서, 위어 액체 속도가 최소의 습윤 속도(minimum wetting rate) 독립되도록 구성 및 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기체/액체 계면 구조체.
  58. 반도체 제조시의 유출 기체 처리용 시스템으로서,
    유출 기류를 발생시키는 반도체 제조 유닛과;
    유출 기류를 산화 처리하는 산화 유닛과;
    기류를 산화 유닛으로부터 하류의 처리 유닛으로 운반하는 기체/액체 계면 구조체
    를 구비하며, 상기 기체/액체 계면 구조체는
    상기 기류를 주입시키기 위한 상부 도입부와 상기 기류를 배출하기 위한 하단부를 구비한 연직 방향으로 뻗은 제1 입구 유동 통로 부재와;
    상기 제1 입구 유동 통로 부재를 일정 간격을 두고 에워싸서 그 부재와의 사이에 환형 공간을 형성하며, 그 하단부가 하방으로 상기 제1 입구 유동 통로 부재의 하단부 아래까지 뻗어 있으며, 상부의 액체 투과성 부분과 이 액체 투과성 부분 아래에 있는 하부의 액체 불투과성 부분을 구비하고 있는 제2 유동 통로 부재와;
    상기 제2 유동 통로 부재를 포위하여 에워싸서 그 통로 부재와 함께 포위된 내측 환형 공간을 형성하는 외벽 부재;
    상기 외벽 부재에 배치되어 상기 제2 유동 통로 부재와 상기 외벽 부재와의 사이의 상기 포위된 내측 환형 공간에 액체를 주입하는 액체 유동 입구 포트; 그리고
    기체/액체 계면 구조체로부터 유출 기류를 수용하는 하류 처리 유닛
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 유출 기체 처리용 시스템.
  59. 처리 기류를 상류의 공급원으로부터 하류의 처리 유닛으로 이송하는 이송 장치로서,
    상기 상류의 공급원으로부터의 기체를 수용하며, 기체가 하류의 공정으로 유동하게 하는데 선택적으로 이용되는 제1 입구 라인과 제2 입구 라인을 구비하는 매니폴드로서, 상기 입구 라인의 각각의 제1 단부는 매니폴드 도관에 연결되고, 상기 입구 라인의 각각의 제2 단부는 하류의 처리 유닛과 연통되게 연결되며, 제1 및 제2 입구 라인 각각이 라인을 통과하는 기류를 유동하게 하거나 차단하도록 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있는 밸브를 그 안에 포함하도록 되어 있는 그 매니폴드와;
    제1 및 제2 입구 라인으로 유동하는 수류 라인에 의하여 상기 매니폴드와 결합되는 압축수 공급원, 그리고
    상기 매니폴드와 밸브의 조작을 제어하여 그들이 작동 상태에 있게 하도록 구성되고 배치되는 사이클 타이머 제어 수단을 구비하며,
    상기 매니폴드는 상류의 공급원으로부터의 기체를 수용하여 기체가 매니폴드와 제1 입구 라인 또는 제2 입구 라인 중 하나를 통하여 유동하게 하도록 배치되어, 입구 라인 중 하나는 상류 공급원으로부터의 기체가 하류 프로세스(lower process)로 활발하게 유동하게 하는 반면, 다른 입구 라인은 그 안에 있는 각각의 밸브를 차단함으로써 기체가 그곳을 통하여 유동하는 것을 막으며,
    상기 각각의 수류 라인(water flow line)은 그곳을 각각 통과하는 압축수의 유동을 발생시키거나 차단하도록 선택적으로 개방되거나 차단될 수 있는 밸브를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 입구 라인중 하나에 배치되어 있는 밸브는 개방되어 있는 반면, 제1 및 제2 입구 라인중 다른 하나에 배치되어 있는 밸브는 폐쇄되어 있는 상태에서 기체는 상류 프로세스로부터 매니폴드로 유동하며, 매니폴드로 유입되는 기체는 밸브가 개방되어 있는 특정 입구 라인을 통하여 유동하고, 기체는 개방된 밸브를 포함하여 흐름 접속 라인으로 구성된 특정 입구 라인을 통하여 유동하여 하류의 프로세스로 운송되며, 그 동안 매니폴드의 다른 라인은 기체가 그곳을 통과하는 것을 방지하도록 밸브가 닫혀있는 흐름 차단 라인으로 구성되며,
    기체가 그곳을 통하여 유동하지 못하는 흐름 차단 라인은 다음의 공정을 위한 기체를 재생하도록 청소되고, 각각의 입구 라인에 있는 밸브는 그 중 하나가 소정의 시간에 개방되고, 다른 밸브는 뒤이은 흐름 접속 작용을 위하여 라인을 새롭게 하고 라인의 흐름 차단을 제거하도록 차단되며,
    상기 흐름 차단 라인은 흐름 차단 상태에서 압축부 공급원과 연통하는 수류 라인의 밸브를 개방함으로써 압축수 공급원으로부터의 압축수가 흐름 차단 라인에 유입되어 청소되고, 반면에, 다른 수류 라인에서는, 수류 라인 밸브는 차단되어 압축수가 압축수 공급원으로부터 흐름 접속 라인으로 흐르는 것을 방지하며, 압축수가 흐름 접속 라인을 청소하도록 흐름 접속 라인을 통하여 유동한 후에, 각각의 입구 라인에 있는 입구 라인의 밸브는 반대되는 개방/폐쇄 상태로 절환되며,
    기류는 번갈아서, 연속적으로 각각의 입구 라인으로 향하는 상태로, 특정 입구 라인의 흐름 차단 기간 중에, 흐름 차단 라인은 압축수로 가득차서 기체가 그 라인을 통하여 연속적으로 흐르도록 입구 라인을 새롭게 하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  60. 제59항에 있어서, 물 세척에 이어서 흐름 차단 라인을 건조시키는 건조 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  61. 제60항에 있어서, 상기 건조 수단은 건조 가스 공급원과, 이 건조 가스 공급원에 입구 라인 각각을 상호 연결하는 건조 가스 라인, 그리고 건조 가스 라인 내에 설치되어 이것을 통과하는 건조 가스를 선택적으로 유동시키거나 그 유동을 방지하는 밸브를 포함하며, 상기 밸브는 사이클 타이머 제어 수단과 제어 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  62. 제59항에 있어서, 건조를 향상시키도록 흐름 차단 라인을 가열하는 가열 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  63. 제62항에 있어서, 상기 가열 수단은 열 저항 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  64. 제59항에 있어서, 상기 각각의 밸브는 공압 밸브인 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  65. 제59항에 있어서, 흐름 차단 입구 라인을 통과하여 유동한 후 압력수 공급원으로부터 물이 하류 처리 유닛으로 방출되는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  66. 제59항에 있어서, 상기 상류 공급원은 반도체 제조 공구인 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  67. 제59항에 있어서, 상기 하류 처리 유닛은 물 정화 처리 유닛은 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  68. 제59항에 있어서, 상기 사이클 타이머 제어 수단은 밸브의 위치를 결정하는 하나 이상의 제한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  69. 제59항에 있어서, 상기 사이클 타이머 제어 수단은 제1 및 제2 입구 라인이 동시에 폐쇄되는 것을 방지하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  70. 제59항에 있어서, 상기 사이클 타이머 제어 수단은 압력수가 처리 기류를 유동시키는 흐름 접속 라인으로 유동하는 것을 방지하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 이송 장치.
  71. 상류 공급원으로부터 가스가 유동 가능한 2개의 입구 라인을 포함하는 매니폴드를 통과하여 하류 처리 유닛으로 가스를 유동시키는 방법에 있어서,
    (a) 흐름 접속 입구 라인이 되는 입구 라인을 통과하여 가스를 유동시키면서, 다른 입구 라인은 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로 가스를 유동시키도록 격리되는 단계와,
    (b) 격리된 입구 라인의 내표면으로부터 입상 고체와, 물에 용해 가능한 고체 등을 제거하는 압력수를 격립된 입구 라인에서 분출시키는 단계와,
    (c) 격리된 입구 라인을 통과하는 압력수의 유동을 중단하는 단계와,
    (d) 선택적으로, 상기 격리된 입구 라인의 내표면을 건조시키기 위하여 상기 격리된 입구 라인을 통해 압축 건조 기체를 유동시키는 단계와,
    (e) 상기 격리된 입구 라인을 통한 압축 건조 기체의 유동을 단속하는 단계와,
    (f) 흐름 접속 입구 라인을 구성하도록 상기 격리된 입구 라인을 격리 분리시키는 단계와,
    (g) 흐름 접속 입구 라인을 통한 기체의 유동을 단속하고, 격리된 흐름 차단 입구 라인을 구성하도록 상기 흐름 접속 입구 라인을 격리하는 단계와,
    (h) 상기 기체를 상류 공급원으로부터 격리 분리된 흐름 접속 입구 라인을 통해 하류 처리 유닛으로 재유동시키는 단계를 포함하며,
    주기적으로, 번갈아가면서 그리고 반복적으로 (a) 내지 (h) 단계를 수행하여, 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로의 기체 유동 중에, 입구 라인들 중 하나에는 이를 통해 유동된 상류 공급원으로부터의 기체가 있고, 다른 라인은 흐름 차단 상태이며, 고압수 분출 및 건조가 선택적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제71항에 있어서, 상기 고압수 분출에 이어서 흐름 차단 라인을 통과하여 가압 건조 가스를 유동시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 제71항에 있어서, 상기 흐름 차단 라인이 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제71항에 있어서, 상기 상류 공급원은 반도체 제조 공구인 것을 특징으로 하는 장치.
  75. 제71항에 있어서, 상기 가스는 반도체 제조 유출 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 제71항에 있어서, 상기 하류 처리는 가스의 물 정화를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 제71항에 있어서, 상기 매니폴드는 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로의 가스의 유동을 유지하도록 단계(a) 내지 단계(h)를 제어하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  78. 제71항에 있어서, 압력수에 의한 흐름 접속 라인의 분출을 방지하도록 단계 (a) 내지 단계(h)를 제어하는 단계와, 동시에 상류 공급원으로부터 하류 처리 유닛으로의 가스의 유동을 차단하며 각각의 입구 라인을 격리시키는 것을 방지하도록 단계(a) 내지 단계(h)를 제어하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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