KR100613982B1 - PFC treatment apparatus using hydrogen gas - Google Patents
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Abstract
반도체 제조장치의 프로세스 챔버로부터 배출되는 불소화합물과 수소를 반응시켜 상기 불소화합물을 처리하는 처리유닛; 프로세스 챔버로의 불소화합물을 포함하는 공정가스의 공급을 제어하는 컨트롤러로부터 공급개시신호를 수신받는 제어부; 및 공급되는 수소가스의 유량을 조절하는 질량유량계를 포함하며, 제어부는 컨트롤러로부터 공급개시신호를 수신받아 질량유량계를 제어하여 수소가스의 공급을 개시하며, 기설정된 시간이 경과되면 질량유량계를 제어하여 수소가스의 공급을 중지하는 불소화합물 처리장치가 개시된다.A processing unit for treating the fluorine compound by reacting hydrogen with a fluorine compound discharged from a process chamber of a semiconductor manufacturing apparatus; A control unit receiving a supply start signal from a controller controlling a supply of a process gas including a fluorine compound to a process chamber; And a mass flow meter for adjusting the flow rate of the supplied hydrogen gas, wherein the controller receives the supply start signal from the controller to control the mass flow meter to start the supply of hydrogen gas, and controls the mass flow meter after a predetermined time elapses. Disclosed is a fluorine compound treating apparatus for stopping supply of hydrogen gas.
PFC, 불소화합물, 오존, 온난화, 대기, 수소가스, 불산PFC, fluorine compounds, ozone, warming, atmosphere, hydrogen gas, hydrofluoric acid
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불소화합물 처리장치를 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing a fluorine compound treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 불소화합물 처리장치에 의한 NF3의 처리효율을 보여주는 그래프의 일 예이다.Figure 2 is an example of a graph showing the treatment efficiency of NF 3 by the fluorine compound treatment apparatus of the present invention.
도 3은 본 발명의 불소화합물 처리장치에 의한 NF3의 처리효율을 보여주는 그래프의 다른 예이다.3 is another example of a graph showing the treatment efficiency of NF 3 by the fluorine compound treatment apparatus of the present invention.
본 발명은 수소를 이용한 불소화합물 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조공정에서 발생되는 폐가스에 포함된 불소화합물을 수소가스를 이용하여 처리하는데 있어서 고가의 수소가스를 경제적으로 이용할 수 있도록 하는 불소화합물 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for treating fluorine compounds using hydrogen, and more particularly, to efficiently use expensive hydrogen gas in treating fluorine compounds contained in waste gas generated in a semiconductor manufacturing process using hydrogen gas. A fluorine compound treatment apparatus.
반도체공업에 있어서 반도체 제조공정 중에 많은 종류의 유해가스가 사용되어 환경에 대한 오염이 염려된다. 특히, 에칭공정이나 CVD 공정 등으로부터의 배기가스 중에 포함되는 불소화합물(PerFluoro Compound; PFC)은 지구 온난화가스로서 그 제거 시스템의 확립이 급선무로 되어 있다.In the semiconductor industry, many kinds of harmful gases are used during the semiconductor manufacturing process, causing concern about environmental pollution. In particular, the fluorine compound (PerFluoro Compound (PFC)) contained in the exhaust gas from an etching process, a CVD process, etc. is a global warming gas, and it is urgent to establish the removal system.
종래부터 불소화합물의 제거방법으로 다양한 방법이 제시되어 왔다.Conventionally, various methods have been proposed for removing fluorine compounds.
예를 들어, 파괴기술이나 회수기술이 제안되어 있고, 특히 파괴기술 중, 촉매가열 분해방식이 여러 가지로 제안되어 있다. 그 중에서 알루미나에 여러 가지의 금속을 함유시켜 이루어지는 알루미나계 촉매를 사용한 배기가스의 처리방법; 금속으로서의 Na량이 0.1중량% 이하인 알루미나를 사용하는 배기가스의 처리방법; 알루미나의 존재하에서 분자형상 산소와 배기가스를 접촉시키는 배기가스의 처리방법; 수증기의 존재하에서 Al을 포함하는 촉매를 사용하여 200 내지 800℃의 온도에서 불소함유 화합물을 포함하는 배기가스를 처리하는 방법; 각종 금속촉매를 사용하여 분자형상 산소와 물과의 존재하에서 불소함유 화합물을 포함하는 배기가스를 처리하는 방법 등이 제안되어 있다.For example, a destruction technique and a recovery technique have been proposed. Among the destruction techniques, various catalytic thermal decomposition methods have been proposed. Among them, a method for treating exhaust gas using an alumina catalyst comprising various metals in alumina; A method for treating exhaust gas using alumina having an amount of Na of the metal as 0.1% by weight or less; An exhaust gas treatment method for bringing molecular oxygen into contact with exhaust gas in the presence of alumina; A method of treating an exhaust gas comprising a fluorine-containing compound at a temperature of 200 to 800 ° C. using a catalyst comprising Al in the presence of water vapor; A method of treating an exhaust gas containing a fluorine-containing compound in the presence of molecular oxygen and water using various metal catalysts has been proposed.
또한, 국내 특허공개공보 제2003-31883호에서는 불소화합물 저감매체로 수소를 이용하는 기술이 개시되어 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 2003-31883 discloses a technique of using hydrogen as a fluorine compound reducing medium.
그러나, 이와 같이 불소화합물을 제거하는데 이용되는 수소 가스는 고가이기 때문에 비경제적이어서 스크러버 등과 같은 폐가스 처리장치에는 적용되고 있지 않 았다.However, the hydrogen gas used to remove the fluorine compound is inexpensive because it is expensive and has not been applied to a waste gas treatment device such as a scrubber.
따라서, 본 발명의 목적은 수소를 이용하여 불소화합물을 처리하는 장치에서 공급되는 수소 가스를 효율적으로 이용할 수 있도록 하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to efficiently utilize hydrogen gas supplied from an apparatus for treating fluorine compounds using hydrogen.
본 발명의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 명확하게 이해될 것이다.
Other objects and features of the present invention will be clearly understood through the preferred embodiments described below.
본 발명에 따르면, 반도체 제조장치의 프로세스 챔버로부터 배출되는 불소화합물과 수소를 반응시켜 상기 불소화합물을 처리하는 처리유닛; 프로세스 챔버로의 불소화합물을 포함하는 공정가스의 공급을 제어하는 컨트롤러로부터 공급개시신호를 수신받는 제어부; 및 공급되는 수소가스의 유량을 조절하는 질량유량계를 포함하며, 제어부는 컨트롤러로부터 공급개시신호를 수신받아 질량유량계를 제어하여 수소가스의 공급을 개시하며, 기설정된 시간이 경과되면 질량유량계를 제어하여 수소가스의 공급을 중지하는 불소화합물 처리장치가 개시된다.According to the present invention, a processing unit for treating the fluorine compound by reacting the fluorine compound and hydrogen discharged from the process chamber of the semiconductor manufacturing apparatus; A control unit receiving a supply start signal from a controller controlling a supply of a process gas including a fluorine compound to a process chamber; And a mass flow meter for adjusting the flow rate of the supplied hydrogen gas, wherein the controller receives the supply start signal from the controller to control the mass flow meter to start the supply of hydrogen gas, and controls the mass flow meter after a predetermined time elapses. Disclosed is a fluorine compound treating apparatus for stopping supply of hydrogen gas.
바람직하게, 처리유닛으로부터 배기가스가 배출되는 배출관에 설치되어 수소가 배출되는 지를 감지하여 제어부에 전달하는 수소 감지유닛을 더 포함하며, 제어부는 수소 감지유닛의 감지신호에 따라 질량유량계를 제어하여 수소가스의 공급을 차단한다.Preferably, the apparatus further includes a hydrogen detecting unit installed in an exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the processing unit and detecting whether hydrogen is discharged, and transmitting the hydrogen to the control unit. Shut off the gas supply.
기설정된 시간은 프로세스 챔버에서 수행되는 반도체 공정에 대응하여 설정될 수 있다.The preset time may be set corresponding to the semiconductor process performed in the process chamber.
처리유닛은 불소화합물과 수소가스를 버닝 처리하는 건식유닛; 버닝의 결과물을 수처리하는 습식유닛; 및 습식유닛으로부터의 정제가스에서 수분을 제거하여 배출하는 데미스터로 이루질 수 있다.The treatment unit includes a dry unit for burning the fluorine compound and hydrogen gas; A wet unit for treating water of the result of burning; And a demister for removing and discharging moisture from the purified gas from the wet unit.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불소화합물 처리장치를 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing a fluorine compound treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 제조장치는 개략적으로 프로세스 챔버(20)와, 이 프로세스 챔버(20)에 공급되는 공정가스의 유량을 조절하는 질량유량계(MFC; 10) 및 공정가스의 공급과 차단 등 공정 전반을 제어하는 컨트롤러(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the semiconductor manufacturing apparatus may schematically include a
본 발명에 따른 불소화합물 처리장치(100)는 제어부(110), 질량유량계(120) 및 처리유닛(140, 150, 160, 170)을 포함한다.The fluorine
처리유닛은, 예를 들어, 건식유닛(140), 습식유닛(150) 및 데미스터(160)를 포함하며, 이들 중 어느 하나이거나 이들의 조합일 수 있다.The processing unit includes, for example, a
이 실시예에서는 건식유닛(140), 습식유닛(150) 및 데미스터(160)가 순차적으로 결합되어 반도체 제조장치의 프로세스 챔버(20)로부터 배출되는 불소화합물을 제거하는 건습식 처리유닛을 예로 들고 있다. 도면부호 170은 폐수 처리조를 나타낸다.In this embodiment, the
또한, 선택적으로 데미스터(160)에 연결된 배출관(162)에는 수소 감지유닛(130)이 설치되어 배출관(162)을 통하여 수소가스가 배출되는지의 여부를 체크한다.In addition, the
제어부(110)는 반도체 제조장치의 컨트롤러(30)로부터 신호를 인가받아 질량유량계(120)를 제어하여 수소가스의 공급을 제어한다. 또한, 수소 감지유닛(130)으로부터 수소 감지신호가 수신되는 경우에는 질량유량계(120)를 제어하여 수소가스의 공급을 차단한다.The
한편, 제어부(110)는 프로세스 챔버에서 수행되는 공정에 대응하는 시간을 사용자로부터 입력받아 설정하고 있으며, 후술하는 바와 같이, 설정된 시간만큼 수소가스를 공급한 후 수소 공급을 차단하게 된다.The
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 불소화합물 처리장치의 동작에 대해 설명한다.The operation of the fluorine compound treating apparatus of the present invention having such a configuration will be described.
프로세스 챔버(20)에 공정이 수행될 기판이 탑재되고, 불소화합물을 포함하는 공정가스가 공급되면, 컨트롤러(30)는 질량유량계(10)로부터 공정가스가 공급되는 것을 확인하고, 공급개시신호를 제어부(110)에 전달한다.When the substrate on which the process is to be performed is mounted in the
이때, 작업자는 제어부(110)에 현재 진행중인 공정의 종류를 설정한다.At this time, the operator sets the type of the process currently in progress in the
반도체 제조장치와 불소화합물 처리장치(100)가 인접되는 경우에는 유선의 통신라인을 통하여 신호를 전달할 수 있으며, 원거리에 떨어져 있는 경우는 무선통신을 이용할 수 있다.When the semiconductor manufacturing apparatus and the fluorine
제어부(110)는 공급개시신호를 전달받고, 질량유량계(120)를 제어하여 수소 가스를 건식유닛(140)에 공급하도록 한다. 건식유닛(140)에서는 공급된 수소가스와 불소화합물을 포함하는 폐가스가 혼합되어 버닝되며, 이에 따라 수소와 불소화합물이 반응하며, 불소화합물의 종류에 따라 생성되는 반응결과물이 다를 수 있다.The
예를 들어, NF3의 경우, For example, for NF 3
2NF3 + 3H2 -> N2 + 6HF2NF 3 + 3H 2- > N 2 + 6HF
로 되어 N2는 처리할 필요가 없고 HF는 수처리하면 된다.N 2 does not need to be treated and HF may be treated with water.
또한, C2F6의 경우,In addition, for C 2 F 6
C2F6 + 3H2 + 2O2 -> 2CO2 + 6HFC 2 F 6 + 3H 2 + 2O 2- > 2CO 2 + 6HF
로 되어 CO2는 처리할 필요가 없고, HF는 수처리가 된다. CO 2 does not have to be treated, and HF is treated with water.
또한, SF6의 경우,In the case of SF 6 ,
SF6 + 3H2 + O2 -> SO2+ 6HFSF 6 + 3H 2 + O 2- > SO 2 + 6HF
로 되어 SO2와 HF는 모두 수처리가 된다.SO 2 and HF are both treated with water.
따라서, 상기한 예의 반응결과물인 SO2와 HF는 습식유닛(150)에서 수처리를 통하여 제거할 수 있다. 수처리된 결과물들은 폐수처리조(170)에 집하된다.Therefore, SO 2 and HF, which are the reaction products of the above example, can be removed through the water treatment in the
이와 같이 처리된 정제가스는 데미스터(160)에서 수액 분리되어 수분이 제거되고 배출관(162)을 통하여 배기된다.The purified gas treated as described above is separated by sap from the
한편, 처리유닛의 건식유닛(140)이 고장이 발생하여 공급된 수소 가스가 그 대로 배출되는 경우에는 배출관(162)에 설치된 수소 감지유닛(130)에 의해 수소의 배출이 감지되며, 제어부(110)는 이 감지신호를 수신받아 질량유량계를 통하여 신속하게 수소의 공급을 차단하게 되므로 수소배출에 의한 폭발 위험을 방지할 수 있다.On the other hand, when the
제어부(110)에 의해 수소가스의 공급이 개시된 후, 상기한 바와 같이, 사용자가 설정한 시간이 경과하면, 제어부(110)는 질량유량계(120)를 제어하여 수소가스의 공급을 중지시킨다.After the supply of the hydrogen gas is started by the
따라서, 불소화합물이 배출되어 처리되는 시점에서만 수소가스를 공급함으로써 고가의 수소가스의 사용량을 최소화할 수 있어 운영비용을 줄일 수 있게 된다.Therefore, by supplying hydrogen gas only at the time when the fluorine compound is discharged and processed, the amount of expensive hydrogen gas can be minimized, thereby reducing operating costs.
도 2는 본 발명의 불소화합물 처리장치에 의한 NF3의 처리효율을 보여주는 그래프의 일 예이다.Figure 2 is an example of a graph showing the treatment efficiency of NF 3 by the fluorine compound treatment apparatus of the present invention.
이 예에서는 질소와 공기가 각각 200lpm과 70lpm으로 주입되고, 건식유닛의 온도가 700℃이며, 불소화합물 가스의 유량이 1lpm인 경우에 수소가스의 공급유량에 따른 파괴효율(DRE)을 보여준다.In this example, when nitrogen and air are injected at 200 lpm and 70 lpm, respectively, the temperature of the dry unit is 700 ° C., and the flow rate of the fluorine compound gas is 1 lpm, the destruction efficiency (DRE) according to the supply flow rate of hydrogen gas is shown.
도 3은 본 발명의 불소화합물 처리장치에 의한 NF3의 처리효율을 보여주는 그래프의 다른 예이다.3 is another example of a graph showing the treatment efficiency of NF 3 by the fluorine compound treatment apparatus of the present invention.
이 예에서는 질소와 공기가 각각 100lpm과 30lpm으로 주입되고, 건식유닛의 온도가 700℃이며, 불소화합물 가스의 유량이 1lpm인 경우에 수소가스의 공급유량에 따른 파괴효율(DRE)를 보여준다.In this example, when nitrogen and air are injected at 100 lpm and 30 lpm, respectively, the temperature of the dry unit is 700 ° C., and the flow rate of the fluorine compound gas is 1 lpm, the destruction efficiency (DRE) according to the supply flow rate of hydrogen gas is shown.
도 2와 도 3의 각각의 경우에서와 같이, 수소가스의 공급유량이 어느 레벨을 넘어서는 경우 처리효율이 매우 큰 것을 알 수 있다.As in each case of Figs. 2 and 3, it can be seen that the processing efficiency is very large when the supply flow rate of hydrogen gas exceeds a certain level.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 국한되어서는 안되며, 이하에 서술되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above embodiments, but should be determined by the claims described below.
본 발명에 따르면, 기본적으로 수소와 불소화합물을 반응시키므로 처리효율이 높다는 이점에 가지며, 불소화합물이 배출되어 처리되는 시점에서만 수소가스를 공급함으로써 고가의 수소가스의 사용량을 최소화할 수 있어 운영비용을 줄일 수 있다는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that the treatment efficiency is high because the hydrogen and the fluorine compound are basically reacted, and the use of expensive hydrogen gas can be minimized by supplying hydrogen gas only when the fluorine compound is discharged and treated. There is an advantage that can be reduced.
또한, 처리유닛의 고장이 발생하는 경우에도 수소의 배출을 최소화함으로써 폭발의 위험을 제거할 수 있다는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that even in the event of a failure of the processing unit, the risk of explosion can be eliminated by minimizing the discharge of hydrogen.
특히, 본 발명과 같이 수소 가스를 이용하는 경우는 기본적으로 연소식이나 LNG 등의 연료를 사용하는 폐가스 처리장치가 온실효과를 유발하는 가스로써 규제의 대상되는 다량의 이산화탄소가 발생하는데 비해 이산화탄소가 생성되지 않는다는 이점이 있다. In particular, in the case of using hydrogen gas as in the present invention, a waste gas treatment device using a fuel such as a combustion type or LNG is a gas causing a greenhouse effect. There is an advantage.
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