KR100332156B1 - 반도체 제조공정가스 정화처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 발생되는 유해한 공정가스를 PFC불소용액이 포집하여 정화시킴과 동시에 정화된 배기가스 및 처리제인 PFC 불소용액을 재활용할 수 있도록 하여 반도체 공정가스에 의한 환경오염을 막고 그만큼 반도체 제조비용을 절감할 수 있도록 하여 반도체 제작단가를 낮출 수 있도록 한 것으로, 배기관(11)을 통해 공급되는 반도체 제조공정가스인 PFC가스를 정화처리하기 위한 처리용기(1)상단 양측으로는, 상기 처리용기(1) 내부로 정화처리제로서 PFC불소용액을 공급, 분사하기 위해 도중에 펌프(21)와 냉각기(22)를 설치한 처리제 공급관(2)의 일단을 각각 연결설치하고, 상기 처리용기(1) 저면에는 처리제와 PFC가스가 혼합된 혼합물을 분리용기(4)로 이송하기 위해 도중에 펌프(31)를 설치한 혼합물 이송관(3)의 일단을 연결설치하고, 상기 처리제 공급관(2)의 타단은 상기 분리용기(4)의 저면에 그 내부와 연통되게 연결설치되고, 상기 혼합물 이송관(3)의 타단은 상기 분리용기(4)의 상단일측에 그 내부와 연통되게 설치되며, 상기 분리용기(4)의 상면에는, 타단이 충진탑(5)에 연결설치되며 도중에 펌프(52)가 설치되는 PFC가스 이송관(51)의 일단을 그 내부와 연통되는 상태로 연결설치하여서 되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정가스정화 처리장치이다.

Description

반도체 제조공정가스 정화처리장치{PFC GAS purifying apparatus}

본 발명의 반도체 제조공정가스정화 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정에서 발생되는 유해한 공정가스를 PFC 불소용액이 포집하여 정화시킴과 동시에 정화된 배기가스 및 처리제인 PFC 불소용액을 재활용할 수 있도록 하여 반도체 공정가스에 의한 환경오염을 막고 그만큼 반도체 제조비용을 절감할 수 있도록 하여 반도체 제작단가를 낮출 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에 있어, 실리콘웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착등의 공정을 반복하게 되고 이들 확산, 식각, 화학기상 증착등의 공정은 밀폐된 공정챔버내부에 요구되는 공정가스를 공급하여 이들 공정가스로 하여금 실리콘 웨이퍼상에서 반응토록 하는 것이다.

이와 같이 반도체 제조공정에서 사용되는 공정가스는 통상 유독성, 가연성 및 부식성등 그 독성이 강한 것으로, 이들 공정가스가 별도의 정화처리과정을 거치지 않고 외부로 그대로 유출되는 경우 그로인해 심각한 환경오염 및 안전사고를 초래하게 된다.

따라서 반도체 제조공정에 있어 배기덕트로 연결되는 공정가스 배출라인에는 배출되는 배기가스를 안전한 상태로 분해, 정화시키기 위한 정화처리장치가 설치되어 있는 실정이다.

그러나 상기와 같이 반도체 제조공정에서 발생되는 공정가스, 특히 프레온가스계열인 PFC가스에 대한 정화처리를 위한 종래의 정화처리수단은, 단순히 가스의 성질, 즉 가스가 공기와 접촉하게 되면 폭발적으로 반응하는 성질과 가열에 의해 연소되는 성질을 이용한 연소식 장치 또는 물에 용해되는 성질을 이용한 습식처리 장치등이 설치 사용되고 있는 것인바, 이와 같은 종래의 정화처리장치들은 배기되는 공정가스에 대한 정화처리 효율이 낮아 완벽한 정화처리를 기대할 수 없을 뿐만 아니라 정화처리장치의 구성이 매우 복잡하여 장치의 설비비용이 고가로 되는 등의 문제가 있는 것이었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같이 반도체 제조공정에서 발생되는 공정가스의 정화처리를 위한 종래의 반도체 제조공정가스 정화처리장치가 지닌 제반문제점을 해결하기 위하여, 반도체 제조시 발생되는 공정가스, 특히, PFC가스에 대해 처리용기내에서 액상분자구조를 갖는 PFC불소용액과 함께 섞이면서 PFC가스분자가 PFC불소용액을 이루는 액상분자에 의해 포집(포착, capture)되면서 그 농도를 낮추도록 하는 것에 의해 유해한 공정가스인 PFC가스의 대기중 배출을 막을 수 있게 됨과 동시에, PFC가스분자를 포집한 상태인 PFC불소용액은 그대로 분리용기로 보내 PFC가스와 PFC불소용액을 서로 분리되게 하여 분리된 PFC가스는 충진탑으로 보내 저장하고 PFC불소용액은 다시 처리용기로 공급되게 하여 정화처리를 위해 처리용기로 공급되는 PFC가스와 다시 혼합되도록 하는 식으로 재활용 할 수 있게 하여 반도체 제조공정에서 발생되는 PFC가스에 대한 경제적이고 확실한 정화처리가 가능하도록 한 반도체 제조공정가스 정화처리장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 처리장치의 계통도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

1: 처리용기 2: 처리제공급관

3: 혼합물 이송관 4: 분리용기

5: 충진탑 11: 배기관

21, 31,52: 펌프 22 : 냉각기

51: PFC가스이송관

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 반도체 제조공정가스 정화처리장치는, 배기관(11)을 통해 공급되는 반도체 제조공정가스인 PFC가스를 정화처리하기 위한 처리용기(1)상단 양측으로는, 상기 처리용기(1) 내부로 정화처리제로서 PFC불소용액을 공급, 분사하기 위해 도중에 펌프(21)와 냉각기(22)를 설치한 처리제 공급관(2)의 일단을 각각 연결설치하고, 상기 처리용기(1) 저면에는 처리제와 PFC가스가 혼합된 혼합물을 분리용기(4)로 이송하기 위해 도중에 펌프(31)를 설치한 혼합물 이송관(3)의 일단을 연결설치하고, 상기 처리제 공급관(2)의 타단은 상기 분리용기(4)의 저면에 그 내부와 연통되게 연결설치되고, 상기 혼합물이송관(3)의 타단은 상기 분리용기(4)의 상단일측에 그 내부와 연통되게 설치되며, 상기 분리용기(4)의 상면에는, 타단이 충진탑(5)에 연결 설치되며 도중에 펌프(52)가 설치되는 PFC가스 이송관(51)의 일단을 그 내부와 연통되는 상태로 연결 설치하여서 되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 반도체 제조공정가스 정화처리장치의 구성을 나타내는 계통도로서, 그 구성은 크게 처리용기(1)와 분리용기(4)로 이루어진다.

상기한 처리용기(1)는, 그 상면을 통해 반도체 제조과정에서 발생되는 공정가스, 즉 PFC가스가 정화처리를 위해 배기관(11)을 거쳐 그 내부로 공급되게 함과 동시에 상기 공급되는 PFC가스를 정화처리하기 위한 처리제로서 PFC불소용액을 처리제공급관(2)을 거쳐 냉각기(22)에 의해 냉각된 상태로 그 내부로 공급 분사되게 하고 있으며, 또한 상기 처리용기(1)의 저면에는 공급된 PFC가스가 PFC불소용액에 의해 포집되어 처리된 상태로 바닥부분에 고이게 되는 PFC 가스와 PFC 불소용액 혼합물을 다시 PFC가스와 PFC불소용액으로 분리회수하기 위해 분리용기(4)로 이송하기 위한 혼합물이송관(3)의 일단이 내부와 연통되는 상태로 연결, 설치되어 있다.

상기한 분리용기(4)는, 상기 처리용기(1)내에서 반도체 제조공정가스인 PFC가스가 처리제인 PFC불소용액에 포집되어 정화 처리되어진 혼합물을 다시 PFC가스와 PFC불소용액으로 분리하여 PFC가스는 가스대로, PFC불소용액은 용액대로 각각재활용할 수 있도록 한 것으로, 그 상측으로는 처리용기(1)의 저면과 연결되어 처리된 혼합물을 분리용기(4)내로 이송하기 위한 혼합물이송관(3)이 내부와 연통되는 상태로 연결 설치되고, 그 저면에는 분리된 PFC가스와 PFC불소용액중 PFC불소용액을 다시 처리용기(1) 내부로 보내 재활용할 수 있도록 하기 위해 일단이 상기 처리용기(1) 상측에 연결설치되는 처리제공급관(2)의 타단이 연결설치되어 있으며, 또한 상기 분리용기(4) 상면에는, 분리된 PFC가스와 PFC불소용액중 PFC가스만을 모아 충진탑(5)으로 보내 저장할 수 있도록 그 타단이 상기 충진탑(5)에 그 내부와 연통되도록 연결설치되는 PFC가스 이송관(51)의 일단이 연결설치되어 있다.

상기 처리용기(1)와 분리용기(4)를 연결하는 이송관(3) 및 상기 분리용기(4)와 충진탑(5)을 연결하는 PFC 가스이송관(51)의 도중에는 혼합물 및 PFC 가스의 운반 이송을 위한 펌프(31)(52)를 각각 설치하고 있다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 의한 반도체 제조공정가스 정화 처리장치의 실시 작동상태에 대해 설명한다.

반도체 제조공정중에서 발생되는 공정가스중 특히 프레온 계열의 PFC 가스에 대해 대기중으로 배출되는 가스의 농도를 희박하게 하기 위한 정화처리를 위해서는, 먼저, 배출되는 PFC 가스를 배기관(11)을 통해 처리용기(1) 내부로 공급함과 동시에 처리제공급관(2)을 통해서는 PFC 불소용액을 처리용기(1) 내부로 공급하여 처리용기(1) 내부에서 PFC 가스와 PFC 불소용액이 섞이게 하는 것에 의해 PFC 불소용액입자로 하여금 작은 입자의 PFC 가스입자를 포집하도록 하여 PFC 가스의 농도를 희박하게 하는 것인데, 이때 PFC 가스를 포집한 상태의 PFC 불소용액은 그대로처리용기(1)저부로 낙하하여 고이게 된다.

이 경우 정화 처리를 위해 분리용기(4)로부터 처리제공급관(2)을 거쳐 처리용기(1)내로 공급되는 PFC 불소용액의 온도를 상온상태로 하여 공급하게 되는 경우, PFC 가스를 포집하는 과정에서 PFC 불소용액내에 PFC 가스가 단시간내에 포화되어 PFC 가스에 대한 포집능력이 크게 저하되므로 결과적으로 낮아졌던 PFC 가스의 농도가 급격히 높아지게 되어 배출되는 PFC 가스에 대한 정화처리능력이 떨어지게 되는데, 이와같은 현상은 처리용기(1) 내부로 공급되는 PFC 불소용액이 처리제공급관(2) 도중에 설치된 냉각기(Chiller)(22)를 거치면서 자체온도가 대략 -20℃∼60℃ 범위로 크게 낮아진 상태로 공급되게 하는 것에 의해 해결되게 된다.

이와같이 처리용기(1)내부로 반도체 제조를 위해 사용된 공정가스인 PFC 가스와 정화처리제로서 PFC 불소용액을 함께 투입하여 PFC 불소용액으로 하여금 PFC 가스입자를 포집하여 PFC 가스의 농도를 희박한 상태로 하여 공정가스인 PFC 가스에 대한 정화처리가 이루어지도록 한 상태에서, 처리용기(1)내부 저부로 낙하하여 고이게 되는 PFC 가스입자를 포집한 PFC 불소용액인 혼합물은, 처리용기(1)저면에 그 내부와 연통상태로 연결 설치되는 혼합물이송관(3)을 통해 분리용기(4)로 보내지게 되는데, 이는 혼합물이송관(3) 도중에 설치된 펌프(31)의 작동에 의해 처리용기(1)내의 혼합물에 대한 분리용기(4)로의 이송이 이루어지게 된다.

이렇게 혼합물이송관(3)을 통해 분리용기(4)로 보내지는 PFC 가스를 포집한 PFC 불소용액으로 되는 혼합물은, 분리용기(4)내부의 대향측 벽면을 향해 강한 압력으로 분사되면서 포집되어 혼합물 상태이던 PFC 가스와 PFC 불소 용액은 서로 분리되게 되고, 분리된 PFC 가스와 PFC 불소용액중, PFC 가스는 분리용기(4) 상면에 연통상태로 연결설치된 PFC 가스이송관(51)을 통해 펌프(52)의 작동에 의해 충진탑(5)으로 보내져 회수, 충진되게 되고, PFC 가스와 분리된 PFC 불소용액은 분리용기(4)저면에 연통상태로 연결설치된 처리제공급관(2)을 통해 역시 펌프(21)의 작동에 의해 처리용기(2) 상측을 통해 다시 공급되게 된다.

이와같이 반도체 공정가스인 PFC 가스가 처리용기(1)내에서 PFC 불소용액에 포집되어 분리용기(4)로 보내져 다시 PFC 가스와 PFC 불소용액으로 분리된 상태에서, PFC 가스는 가스대로 충진탑(5)으로 보내지고 PFC 불소용액은 용액대로 다시 처리용기 보내지는 일련의 처리 공정을 반복적으로 수행하는 것에 의해 반도체 제조공정가스에 대한 효율적인 정화처리가 이루어지게 된다.

상기 구성에 있어서, 반도체 제조공정에서 발생되는 공정가스로서의 정화처리대상물인 상기 PFC 가스는, CF4, C2F6, C3F8, NF3, SF6 및 CHF3등의 포로온계열의 가스이며, 상기 PFC 가스의 농도를 낮추기 위해 PFC 가스를 포집하는 처리제로서의 PFC 불소용액은, CFC, HCFC, HFC 및 HFE 등의 불소계 용액이 주로 사용된다.

또한 상기 PFC 가스가 PFC 불소용액에 의해 포집된 상태인 혼합물의 재사용을 위한 PFC 가스와 PFC 불소용액의 분리방법은, 상기에서 설명한 혼합물을 분리용기(2)내부벽면에 강하게 분사시켜 PFC 가스와 PFC 불소용액을 분리시키는 충격(impact)에 의한 방법 이외에, 혼합물을 강하게 분사하여 양자가 분리되게 하는 스프레이 방법이나, 분리용기(4)의 내부온도를 상승시켜 양자가 분리되게 하는 온도상승 방법등이 사용될 수 있는 것으로, PFC 불소용액내에 포집된 상태인 PFC가스와 PFC 불소용액의 분리 방법을 특정하는 것은 아니다.

또한 본 발명의 반도체제조공정가스 정화처리장치를 PFC 가스 뿐만 아니라 염소(Chlorine)와 같은 할로겐화합물의 정화처리를 위해 실시 적용 할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어4나지 않는 범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 할 수 있듯이, 본 발명의 반도체제조공정가스 정화처리장치에 의하면, 반도체 제조공정에서 발생되는 유해한 공정가스인 PFC 가스가 처리용기내에서 PFC 불소용액에 의해 포집되게 하는 것에 의해 그 농도를 현전히 낮추어 정화되게 한 상태에서, PFC 가스를 포집한 상태인 PFC 불소용액을 그대로 분리용기로 보내 PFC 가스와 PFC 불소용액을 서로 분리하여 분리된 PFC 가스는 가스대로 PFC 불소용액을 용액대로 다시 재활용 할 수 있도록 함으로써 반도체제조공정에서 발생되는 공정가스의 정화처리 효율을 높임과 동시에 공정가스의 처리비용을 절감할 수 있게 되는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 배기관(11)을 통해 공급되는 반도체 제조공정가스인 PFC가스를 정화처리하기 위한 처리용기(1)상단 양측으로는, 상기 처리용기(1) 내부로 정화처리제로서 PFC불소용액을 공급, 분사하기 위해 도중에 펌프(21)와 냉각기(22)를 설치한 처리제 공급관(2)의 일단을 각각 연결설치하고, 상기 처리용기(1) 저면에는 처리제와 PFC가스가 혼합된 혼합물을 분리용기(4)로 이송하기 위해 도중에 펌프(31)를 설치한 혼합물 이송관(3)의 일단을 연결설치하고, 상기 처리제 공급관(2)의 타단은 상기 분리용기(4)의 저면에 그 내부와 연통되게 연결설치되고, 상기 혼합물 이송관(3)의 타단은 상기 분리용기(4)의 상단일측에 그 내부와 연통되게 설치되며, 상기 분리용기(4)의 상면에는, 타단이 충진탑(5)에 연결설치되며 도중에 펌프(52)가 설치되는 PFC가스 이송관(51)의 일단을 그 내부와 연통되는 상태로 연결설치하여서 되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정가스 정화처리장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 처리제공급관(2)을 통해 냉각기(22)를 거쳐 처리용기(1)내부로 공급되는 PFC 불소용액의 온도는 -20℃∼-60℃ 로 되게 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정가스 정화처리장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 PFC 불소용액은 CFC, HCFC, HFC, HFE 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정가스 정화처리장치.