KR100303149B1 - 반도체 제조용 건식 가스 스크러버 - Google Patents

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Abstract

집진부에 집진된 고형 미립자의 제거 작업시에도 스크러버의 작동이 가능하도록 한 반도체 제조용 건식 가스 스크러버에 관한 것으로, 반도체 및 엘씨디(LCD) 제조 공정에 사용되는 공정용 가스를 고온의 반응 챔버 내부에서 가열하여 열반응시키는 열반응부와; 상기 열반응시에 생성된 고형 미립자를 포집하여 이 미립자를 가스와 분리하는 분리부와; 상기 분리부에서 분리된 고형 미립자를 모으는 집진부;를 포함하며, 상기 집진부는, 고형 미립자의 제거 작업시에 사용되는 개폐형 청소구를 구비하는 집진기와, 상기 제거 작업시에 상기 공정용 가스의 유동 통로를 청소구와 차단하는 차단 부재를 구비한다. 이로써, 차단판을 개폐 작동시킴에 따라 스크러버에 의한 정화 작업을 미립자 제거 작업과 관계없이 지속적으로 실시할 수 있다.

Description

반도체 제조용 건식 가스 스크러버{BURN TYPE DRY GAS SCRUBBER FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 및 액정 표시 소자(LCD) 제조 공정에서 사용되고 남은 기체 상태의 화학 물질을 정화하는 반도체 제조용 건식 가스 스크러버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집진부에 집진된 고형 미립자의 제거 작업시에도 스크러버의 작동이 가능하도록 한 반도체 제조용 건식 가스 스크러버에 관한 것이다.
반도체 및 액정 표시 소자의 제조 공정 중에서 증착 및 확산, 식각 공정 등에는 실란(SiH4)과 아르신(AsH3) 등의 유해 가스와 수소 등의 공정용 가스가 사용되는바, 상기 가스는 발화성 및 독성이 있으므로, 사용이 끝난 공정용 가스는 정화한 후 대기로 배출하여야 한다.
따라서, 반도체 제조 공정의 각 라인에는 상기 공정용 가스를 공급받아 정화하는 서브 스크러버(sub scrubber)가 설치되고, 각각의 서브 스크러버는 하나의 덕트에 연결되며, 이 덕트는 주로 건물 옥상에 설치되는 메인 스크러버(main scrubber)에 연결된다.
이에 따라, 사용이 끝난 공정용 가스는 서브 스크러버에서 1차로 정화되고, 1차 정화된 공정용 가스는 덕트를 통해 메인 스크러버에 공급되어 상기 메인 스크러버에서 2차로 정화된 후, 대기로 배출된다.
이와 같이 공정용 가스를 1차 정화하는 서브 스크러버는 처리 방식에 따라 통상 습식 스크러버와 건식 스크러버로 구분된다.
상기 습식 스크러버는 공정용 가스를 초순수(H2O) 또는 가스 흡착성 액상 화학 약품에 통과시키거나 연무 상태로 분무시켜 흡착에 의한 방법으로 배출 가스를 제거하는 방식으로, 비교적 간단한 구성을 가지므로 제작이 용이하고 대용량화할 수 있는 장점을 가지나, 발화성이 강한 수소기를 포함하는 가스의 처리에는 부적절하고, 액상의 화학 물질을 반응의 주체로 사용하는 경우에는 2차 오염 물질을 발생시키므로 지속적인 유지 보수가 필요한 문제점이 있다.
그리고, 상기 건식 스크러버는 히터 등의 열원을 이용하여 고온의 챔버를 형성하고, 이 챔버 속으로 공정용 가스를 통과시켜 상기 가스를 열반응에 의해 고형화 하는 것으로, 비교적 안전하고 온도 제어가 용이하므로 주로 사용된다.
본 발명은 상기 건식 스크러버에 관한 것으로, 이러한 스크러버는 크게 공정용 가스를 열반응 시키는 열반응부와, 열반응시에 생성된 고형 미립자를 포집하여이 미립자를 가스와 분리하는 분리부와, 분리된 고형 미립자를 모으는 집진부로 나눌 수 있다.
도 1을 참조로 하여 종래의 건식 스크러버에 대해 설명하면, 공정용 가스를 열반응 시키는 열반응부(110)는 반응 챔버(112)와, 반응 챔버(112)를 둘러싸도록 설치되어 챔버(112) 내부를 대략 800℃ 이상으로 가열하는 히터(114)로 이루어지며, 챔버(112)에는 공정용 가스가 유입되는 가스 유입구(116)와 압축 공기(CDA :Compressed Dry Air)가 유입되는 공기 유입구(118) 및 질소가 유입되는 질소 유입구(118')가 구비된다.
여기에서, 상기 챔버(112) 내부를 대략 800℃ 이상으로 가열하는 것은 공정용 가스의 대부분이 상기 온도 이하에서 열반응되기 때문이다.
그리고, 고형 미립자(고체 가스 입자)를 포집하여 이 미립자를 가스와 분리하는 분리부(120)는 가스 및 고형 미립자를 냉각하는 냉각 챔버(122)를 구비하며, 냉각 챔버(122)에는 냉각수가 순환하는 냉각수 순환 파이프(124)와, 이 파이프(124)의 외주면에 설치되는 롤러(126)와, 롤러(126)에 부착된 고형 미립자를 제거하는 도시하지 않은 스크래퍼가 제공된다.
여기에서, 분리부를 상기와 같이 구성하는 것은 열반응시에 생성된 고형 미립자를 냉각하여 이 미립자를 효과적으로 포집하기 위한 것이다.
그리고, 고형 미립자를 모으는 집진부는 고형 미립자를 제거할 때 사용하는 개폐형 청소구(128)를 구비하는 집진기(130)로 이루어진다.
이에 따라, 공정용 가스와 공기 및 질소가 유입구(116,118,118')를 통해 열반응부(110)로 공급되면, 상기 가스는 히터(114)에 의해 소정 온도로 가열된 챔버(112) 내부를 통과하면서 열반응을 일으키게 된다.
즉, 공정용 가스 중에서 실란(SiH4)을 예로 들어 설명하면, 상기 실란은 다음 반응식(1)과 같은 반응을 일으키게 된다.
SiH4+ O2⇒ SiO2+ 2H2------------------------------ (1)
상기 반응에 의해 생성된 고형 미립자(SiO2)는 냉각 챔버(122) 내에서 냉각되어 운동량을 잃으면서 자중에 의해 낙하하여 집진기(130)에 집진되거나 또는 롤러(126)에 달라붙게 되며, 상기 고형 미립자와 분리된 가스는 냉각 챔버(122)의 가스 배출구(132)를 통해 도시하지 않은 덕트로 공급되고, 이후 이 덕트를 통해 메인 스크러버에 공급된다.
그리고, 롤러(126)에 포집된 고형 미립자는 상기 롤러(126)를 회전시킴에 따라 스크래퍼에 의해 제거되고, 집진기(130)에 집진된 고형 미립자는 개폐형 청소구(128)를 통해 정기적으로 제거된다.
그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 스크러버에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
집진기에 집진된 고형 미립자를 제거할 때에는 반도체 제조 장비의 가동을 중단하거나, 또는 스크러버의 작동을 정지시킨다.
그런데, 상기 반도체 제조 장비는 스크러버에 비해 매우 고가이며, 상기 장비에 의해 반도체를 제조하는 작업은 통상 24시간 내내 연속적으로 계속 이루어져야 하므로, 통상적으로는 상기와 같은 고형 미립자 제거 작업시에는 스크러버의 작동을 정지한 후, 공정용 가스를 바이패스 라인을 통해 메인 스크러버로 공급하였다.
이것은 스크러버의 청소 작업시 공정용 가스를 계속적으로 스크러버에 공급하면 상기 공정용 가스가 개폐형 청소구를 통해 배출됨으로써 유독성 가스가 작업자에게 해를 끼치게 되는 한편, 발화성 가스가 대기중으로 배출되어 화재가 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이에 따라, 상기와 같이 공정용 가스를 서브 스크러버에서 1차적으로 정화하지 않은 상태에서 바이패스 라인 및 덕트를 통해 메인 스크러버 측으로 공급하는 경우에는 메인 스크러버에서 정화해야 할 가스의 양이 증가되므로 상기 가스의 정화 작업이 확실히 이루어지지 않는 경우 정화되지 않은 가스가 대기중으로 배출될 위험성이 있으며, 공정용 가스를 메인 스크러버 측으로 공급하는 덕트에 틈이 있는 경우에는 이러한 가스의 유동 과정 중에 가스가 공기와 접촉하여 발화될 위험성이 항상 존재한다.
이에 본 발명은 집진부에 집진된 고형 미립자의 제거 작업시에도 스크러버의 동작이 가능하도록 하여 상기 문제점을 해결하도록 한 반도체 제조용 건식 가스 스크러버를 제공함에 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 건식 가스 스크러버의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 건식 가스 스크러버의 구성도.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 개폐형 청소구를 통한 고형 미립자의 제거작업시 가스 유동 통로를 청소구와 차단하는 차단판을 구비하는 본 발명의 스크러버에 의해 달성된다.
이로써, 고형 미립자의 제거 작업시에는 차단판을 폐쇄 작동하여 가스 유동 통로를 청소구와 차단함으로써 고형 미립자를 차단판에 집진시키고, 고형 미립자의 제거 작업 완료시에는 차단판을 개방 작동하여 고형 미립자를 집진기에 집진시킴으로써 스크러버에 의한 정화 작업을 미립자 제거 작업과 관계없이 계속적으로 실시할 수 있다.
따라서, 정화되지 않은 공기를 바이패스 시키는 경우에 발생하는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건식 스크러버를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 건식 스크러버는, 반도체 및 엘씨디(LCD) 제조 공정에 사용되는 공정용 가스를 고온의 반응 챔버 내부에서 가열하여 열반응시키는 열반응부와, 열반응시에 생성된 고형 미립자를 포집하여 이 미립자를 가스와 분리하는 분리부와, 분리부에서 분리된 고형 미립자를 모으는 집진부를 포함한다.
공정용 가스를 열반응 시키는 열반응부(10)는 반응 챔버(12)와, 반응 챔버(12)를 둘러싸도록 설치되어 챔버(12) 내부를 대략 800℃ 이상으로 가열하는 히터(14)로 이루어지며, 챔버(12)에는 공정용 가스가 유입되는 가스 유입구(16)와 압축 공기(CDA :Compressed Dry Air)가 유입되는 공기 유입구(18) 및 질소가 유입되는 질소 유입구(18')가 구비된다.
그리고, 고형 미립자와 가스를 분리하는 분리부(20)는 열반응이 끝난 공정용 가스 및 고형 미립자가 유입되는 냉각 챔버(22)로 이루어지며, 냉각 챔버(22)의 내부에는 냉각수가 순환하는 냉각수 순환 파이프(24)와, 이 파이프(24)의 외주면에 설치되는 롤러(26)와, 롤러(26)에 부착된 고형 미립자를 제거하는 도시하지 않은 스크래퍼가 제공된다.
그리고, 분리부에서 분리된 고형 미립자를 모으는 집진부(28)는, 고형 미립자의 제거 작업시에 사용되는 개폐형 청소구(30)를 구비하는 집진기(32)와, 상기 제거 작업시에 공정용 가스의 유동 통로를 개폐형 청소구(30)와 차단하는 차단판(34)을 구비한다.
이를 위해, 차단판(34)은 청소구(30)의 상측에서 화살표 방향을 따라 집진기 내부로 수납 및 인출 가능하게 설치되는바, 차단판(34)의 내면에는 랙(36)이 제공되고, 집진기(32)에는 랙(36)에 치합되는 피니언(38)이 마련된 도시하지 않은 축과, 이 축을 회전시키기 위한 도시하지 않은 핸들 또는 모터가 설치되며, 집진기(32)의 내부에서 차단판(34)의 이송 경로상에는 차단판(34)과 함께 작용하여 가스 유동 통로를 청소구(30)와 밀폐시키는 개스킷(40)이 마련된다.
여기에서, 상기 공정용 가스의 유동 통로를 형성하는 반응 챔버(12) 등의 내벽면에는 내식성이 양호한 인코넬이 코팅된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 스크러버는 다음과 같이 작동된다.
가스 유입구(16)와 공기 유입구(18) 및 질소 유입구(18')를 통해 공정용 가스와 압축 공기 및 질소가 반응 챔버(12)에 유입되면, 이 가스는 히터(14)에 의해가열되어 열반응을 일으키게 된다.
하기 표 1은 본 발명의 스크러버에서 처리 가능한 공정용 가스의 일부 예를 나타내는 것으로, 각각의 공정용 가스는 표 1에 나타낸 각각의 열반응 온도에서 반응 농도에 따라 각기 열반응을 일으키게 되며, 이 열반응시에는 고형 미립자(고체 가스 입자)가 생성된다.
표 1
가스의 명칭 화학식 반응식 비고(열반응 온도)
실란 SiH4 SiH4+ O2 SiO2+ 2H2 300℃
디실란 Si2H6 Si2H6+3O2 2SiO2+ 3H2O 300℃
디클로르실란 SiH2Cl2 SiH2Cl2+ O2 SiO2+ 2HCl 100℃
포스핀 PH3 4PH3+ 8O2 2P2O5+ 6H2O 375℃
디보렌 B2H6 B2H6+ 3O2 B2O3+ 3H2O 40℃
산소화합물 O2(SiH4) O2(SiH4)SiO2+ 2H2 650℃
산화질소화합물 N2O(SiH4) 2N2O + SiH4 SiO2+ 2H2+ 2N2 650℃
암모니아화합물 NH3(SiH4) 4NH3+ 3SiH4 Si3N4+ 12H2 655℃
테오스(TEOS) Si(OC2H5)4 Si(OC2H5)4+ 12O2 SiO2+ 8CO2+ 10H2O 260℃
아르신 AsH3 2AsH3+ 3O2 As2O3+ 3H2O 300℃
사불화질소 NF4 2NF4+ 4H2 N2+ 8HF 200℃
육불화에탄 C2F6 C2F6+ O2 2CO2+ 3F2 600℃
사불화황 SF4 SF4+ O2 SO2+ 2F2 600℃
사불화규소 SiF4 SiF4+ O2 SiO2+ 2F2 600℃
수소 H2 2H2+ O2 2H2O 100℃
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 공정용 가스가 반응 챔버(12)에서 열반응을 일으키게 되면, 열반응에 의해 생성된 고형 미립자는 가스와 함께 냉각 챔버(22)를 통과하면서 냉각되어 운동량을 잃게 되므로 자중에 의해 낙하하면서 집진기(32)에집진되거나 롤러(26)에 달라붙게 되며, 상기 고형 미립자와 분리된 가스는 냉각 챔버(22)의 가스 배출구(42)를 통해 도시하지 않은 덕트로 공급되고, 이후 이 덕트를 통해 메인 스크러버에 공급된다.
한편, 롤러(26)에 달라붙은 고형 미립자는 상기 롤러(26)를 회전시킴에 따라 스크래퍼에 의해 제거되고, 집진기(32)에 집진된 고형 미립자는 개폐형 청소구(30)를 통해 정기적으로 제거된다.
이와 같이, 개폐형 청소구(30)를 통해 고형 미립자를 제거할 때에는, 먼저 도시하지 않은 핸들 또는 모터를 조작하여 피니언(38)을 시계방향으로 회전시키므로써 피니언(38)에 맞물린 랙(36)에 의해 차단판(34)이 집진기(32) 내부로 최대한 수납되도록 한다.
이와 같이 하면, 챔버(12,22)와 청소구(30) 사이에 차단판(34)이 위치되므로 청소구(30)가 가스 유동 통로로부터 차단되며, 이 가스 유동 통로는 차단판(34) 및 개스킷(40)에 의해 밀봉된다.
이후, 상기와 같이 가스 유동 통로가 차단되면 작업자는 청소구(30)를 개방한 후 집진기(32)에 집진된 고형 미립자 제거 작업을 실시하고, 상기 작업이 완료된 후에는 청소구(30)를 폐쇄한 후, 피니언(38)을 반시계방향으로 회전시켜 차단판(34)을 인출한다.
이에 따라, 고형 미립자의 제거 작업중에도 스크러버에 의한 가스 처리 작업을 계속적으로 실시할 수 있게 되고, 상기 작업중에는 고형 미립자가 차단판(34)에 집진된 후 집진기에 집진된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 스크러버에 의하면, 차단판을 개폐 작동시킴에 따라 스크러버에 의한 가스 처리 작업을 미립자 제거 작업과 관계없이 계속적으로 실시할 수 있다.
따라서, 정화되지 않은 가스가 대기중으로 배출될 위험성을 제거할 수 있으며, 덕트를 통한 가스의 유동 과정 중에 가스가 공기와 접촉하여 발화될 위험성을 제거할 수 있다.

Claims (1)

  1. 반도체 및 엘씨디(LCD) 제조 공정에 사용되는 공정용 가스를 고온의 반응 챔버 내부에서 가열하여 열반응시키는 열반응부와;
    상기 열반응시에 생성된 고형 미립자를 포집하여 이 미립자를 가스와 분리하는 분리부와;
    상기 분리부에서 분리된 고형 미립자를 모으는 집진부;
    를 포함하며, 상기 집진부는, 고형 미립자의 제거 작업시에 사용되는 개폐형 청소구를 구비하는 집진기와, 상기 제거 작업시에 상기 공정용 가스의 유동 통로를 청소구와 차단하는 차단 부재를 구비하고, 상기 차단 부재는, 집진기 내부로 수납 및 인출 가능하게 설치되는 차단판과, 상기 차단판을 수납 및 인출 작동시키는 작동 수단과, 상기 차단판과 함께 작용하여 가스 유동 통로를 밀폐시키는 밀봉 수단을 포함하는 반도체 제조용 건식 가스 스크러버.
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KR950028660U (ko) * 1994-03-25 1995-10-20 현대반도체주식회사 저압 화학 기상 증착장치
KR19990009664U (ko) * 1997-08-25 1999-03-15 윤종용 패키지포장용 튜브의 핀삽입장치

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