KR100777576B1 - Ｎｆ３를 클리닝 가스로 사용하는 ｃｖｄ 공정에서의 가스스크러버 및 이의 운전 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CVD 반응공정에서 NF3 가스가 공급되는 동안에는 습식 스크러버에서 물의 공급을 중단되어서 HF의 발생을 최소화함으로서 장비의 부식을 방지하기 위한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 가스 스크러버 및 이의 운전 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버는 NF3가스를 이용한 CVD 클리닝 공정과 상기 CVD 클리닝 공정에서 배출되는 폐가스를 물을 분사하여 처리하는 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버에 있어서, 상기 습식 스크러버의 측면 하단부에 상기 습식 스크러버의 내부를 건조시키기 위한 질소를 공급하는 질소공급배관과 상기 질소공급배관에 공급되는 질소의 공급량을 조절하기 위한 질소공급밸브가 설치된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버의 운전방법은 상기 습식 스크러버에서의 물의 분사는 NF3가스가 상기 CVD 클리닝 공정에 공급될 때부터 NF3가스가 상기 습식 스크러버를 완전히 통과할 때까지 중단되는 것을 특징으로 한다.
NF3, 습식스크러버, HF, 부식, CVD, 질소, 가스스크러버

Description

ＮＦ３를 클리닝 가스로 사용하는 ＣＶＤ 공정에서의 가스 스크러버 및 이의 운전 방법{Gas scrubber using NF3 cleaning gas in CVD process and operating method}
도 1은 기존의 CVD 반응공정과 습식 스크러버의 운전 개략도,
도 2은 본 발명에 의한 습식스크러버를 포함하는 CVD 반응공정과 습식스크러버의 운전개략도,
도 3은 본 발명에 의한 CVD 반응공정과 습식 스크러버에서 NF3가스, 물, 질소가스의 타임 테이블,
도 4는 본 발명에 의한 CVD 반응공정과 습식스크러버의 제어시스템의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11: CVD 반응기 24: 순환펌프
31: 습식 스크러버 50: 질소공급설비
본 발명은 가스 스크러버 및 이의 운전방법에 관한 것으로서, 상세하게는 CVD 반응공정에서 NF3 가스가 공급되는 동안에는 습식 스크러버에서 물의 공급을 중단되어서 HF의 발생을 최소화함으로서 장비의 부식을 방지하기 위한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 가스 스크러버 및 이의 운전 방법에 관한 것이다.
화학기상증착공정(Chemical Vapor Deposition, CVD)은 가스 혼합물의 화학적 반응을 통하여 웨이퍼 표면위에 고체 박막을 증착시키는 공정이다. 원료가스가 반응용기에 유입되면, 열이나 플라즈마에 의해 해리되어 전구체 라디칼을 발생시킨다. 전구체는 막의 표면에 흡착되고, 기판 표면에서 박막으로 형성된다. 박막의 형성이 완료되면 반응의 부생성물은 가스상태로 배기시켜서 CVD 반응기의 클리닝을 실시한다. 이러한 클리닝은 NF3와 같은 클리닝 가스를 CVD 반응기의 내부로 공급하여서 이루어진다.
한편 클리닝과정에서 배출되는 NF3등의 클리닝 가스들은 대기로 그대로 방출할 경우, 대기환경오염의 문제가 있으므로, 반드시 정화시설을 거친 후 대기상으로 방출되어진다. 이러한 정화시설로 현재 습식 스크러버가 널리 사용되고 있는데, 습식 스크러버는 액적, 액막, 기포등에 의해 함진가스를 세정하여 입자에 부착, 입자 상호간의 응집을 촉진시켜 직접 가스의 흐름으로부터 입자를 분리시키는 장치이다. 이러한 습식 스크루버는 벤추리 스크루버, 제트 스크루버, 사이클론 스크루버, 충 전탑으로 세분되어질 수 있다.
도 1은 기존의 CVD 반응공정과 습식 스크러버의 운전 개략도이다. 도 1에서의 습식 스크러버는 충진탑으로 도시하였다. CVD 반응기(11)에 웨이퍼(미도시)가 로딩되면 증착을 위한 공정가스가 공정가스탱크(12)에서 공정가스 공급밸브(14)를 거쳐서 CVD 반응기의 입구(16)를 거쳐서 CVD 반응기(11)로 공급되어 CVD 공정이 진행된다.
CVD 공정이 끝나면, CVD 반응기(11)내의 각종 부산물들을 제거하기 위하여 클리닝하게 되는데, 본 발명은 클리닝 가스로 NF3가 사용된다. 즉, 클리닝은 NF3 탱크(13)에서 NF3공급밸브(15)에 의해 유량이 조절되면서 공급되는 NF3가 CVD 반응기(11)의 입구(16)를 거쳐서 CVD 반응기(11)의 내부로 공급되어서 CVD 반응기 내의 폐가스를 CVD 출구(17)를 통하여 밀어내면서 실시된다. 이 때 CVD 반응기의 출구(17)의 후단에는 펌프(18)가 설치되어 있어서, CVD 반응기(11)로부터의 폐가스의 배출 및 습식스크러버(21)로의 폐가스의 이송을 원활하게 한다.
한편 습식스크러버(21)로 공급된 폐가스는 충진물(packing)(26)을 지나면서 위로 상승하면서 습식스크러버(21)의 위에서 아래를 향하여 분사되는 물과 접촉하면서 유해성분은 물에 용해되어 습식스크러버(21) 아래에 있는 물탱크(23)로 모이 고, 유해성분이 제거되어 정화가 된 폐가스는 습식스크러버의 상부(27)를 거쳐서 대기중으로 방출된다.
상기 습식스크러버(21)에서의 물과 폐가스의 접촉면적을 늘리기 위하여 다양한 충진물(26)을 넣을 수 있으며, 충진물(26)을 거쳐서 습식스크러버 하부에 위치한 물탱크(23)에 모인 물은 순환펌프(24)에 의해 습식스크러버 상부로 올려져서 충진물(26)을 향하여 재분사되어 순환하게 된다. 이 과정에서 물은 계속해서 습식스크러버(21)의 상부에서 분사되어진다.
한편 CVD 반응공정에서 클리닝 가스로 사용하는 삼불화질소(NF3) 가스는 비점이 약 -129℃이고, 융점은 약 -208℃인 무색의 가스로서, CVD 장치의 클리닝 가스 및 드라이 에칭용 가스로 주로 사용되어 최근들어 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 그러나 삼불화질소는 물과 접촉하여 반응을 하게 되면 HF를 생성시키는데, HF는 금속표면 및 배관 연결부 용접부분에 침투하여 부식을 유발시켜서 장비의 수명을 단축시키는 등의 문제를 유발시킨다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, NF3 가스가 가스 스크러버를 통과하는 동안에는 물의 공급을 중단하여서 NF3 가스 사용에 따른 문제점을 해결하여서 장비의 내구력을 놓이고, 작업환경을 개선 및 생산성을 향상시키기 위한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 가스 스크러버 및 이의 운전 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버는 NF3가스를 이용한 CVD 클리닝 공정과 상기 CVD 클리닝 공정에서 배출되는 폐가스를 물을 분사하여 처리하는 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버에 있어서, 상기 습식 스크러버의 측면 하단부에 상기 습식 스크러버의 내부를 건조시키기 위한 질소를 공급하는 질소공급배관과 상기 질소공급배관에 공급되는 질소의 공급량을 조절하기 위한 질소공급밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버의 운전방법은 NF3 가스를 이용한 CVD 클리닝 공정과 상기 CVD 클리닝 공정에서 배출되는 폐가스를 물을 분사하여 처리하는 습식 스크러버의 운전에 있어서, 상기 습식 스크러버에서의 물의 분사는 NF3가스가 상기 CVD 클리닝 공정에 공급될 때부터 NF3가스가 상기 습식 스크러버를 완전히 통과할 때까지 중단되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 습식 스크러버에서의 물의 분사가 중단되는 동안에는 상기 질소 공급배관을 통하여 상기 습식스크러버로 질소가 공급되어지는 것을 특징으로 한다.
이하 예시도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 다만 이러한 설명은 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시하게 하기 위함이지, 이로써 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서의 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버는 습식스크러버만으로 구성될 수도 있고, 습식스크러버와 건식스크러버의 조합으로 구성되어질 수도 있다. 다만 아래의 실시예에서는 습식 스크러버만 설치된 것으로 설명한다.
도 2은 본 발명에 의한 습식스크러버를 포함하는 CVD 공정과 습식스크러버의 운전 개략도인데, 이를 참조하면서 본 발명에 의한 CVD 공정과 습식스크러버의 운전에 대하여 살펴본다. 본 발명에서의 습식스크러버의 운전은 CVD 공정에서의 증착까지는 기존 방법과 동일하다. 그러나 CVD 반응기(11)에서 증착이 완료되면 CVD 반응기 내의 각종 부산물을 제거하기 위하여 CVD 반응기(11)를 클리닝하게 되는데, 기존에는 클리닝 가스인 NF3 가스가 공급되는 동안에도 계속해서 습식 스크러버에서 순환펌프(24)가 가동되어서 물이 습식스크러버의 상부에서 분사되었지만, 본 발명에서는 NF3가 공급되는 동안에는 상기 습식 스크러버에서의 물의 분사가 중단된다. 즉, NF3 공급밸브(15)가 열리는 순간부터 습식 스크러버(31)의 순환펌프(24)의 운전이 중단되어서 습식스크러버(31) 내부로의 물의 분사가 중단된다. 따라서 물과 NF3 가스와의 접촉이 없게 되어서 HF가 발생하지 않게 되므로, 금속표면 및 배관 연결부 용접부분에서의 부식 문제가 상당히 감소하게 된다.
CVD 반응기(11)의 클리닝이 완료되어서, NF3 가스 공급밸브(15)가 잠기게 되더라도, NF3가스가 CVD 반응기(11)와 습식 스크러버(31)를 완전히 빠져 나가는데에는 시간이 필요하므로, NF3 가스가 습식 스크러버(31)를 완전히 빠져 나갈때 까지는 습식 스크러버(31)에서의 물의 분사는 중단되어 있어야 한다. 따라서 NF3 가스 공급밸브(15)가 잠긴 시간과 습식 스크러버(31)에서의 순화펌프(24)의 가동에 의한 물이 공급되는 시간과는 약간의 차이가 있다. 이러한 시간차이는 CVD 반응기(11)와 습식 스크러버(31)와의 거리 및 배출유속등을 고려하여서 결정된다.
한편 NF3 가스 공급밸브(15)가 열리게 되는 순간에 습식 스크러버(31)에서의 물의 공급이 중단되더라도, 습식 스크러버(31)의 내부 충진물(26)과 내부벽등에는 물기가 존재하게 되어 NF3 가스가 유입되면 반응을 하여 HF를 생성하게 된다. 이를 방지하기 위하여 NF3 가스 공급밸브(15)가 열리고, 습식 스크러버(31)에서의 물의 공급이 중단되면, 습식스크러버의 내부에 남아 있는 습기를 제거할 필요가 있다.
이를 위하여 본 발명에 의한 습식 스크러버(31)는 질소공급설비(50)를 갖추고 있다. 질소공급설비(50)는 습식 스크러버의 측면 하단부에 상기 습식 스크러버에 질소를 공급하기 위한 질소공급배관(54)과 상기 질소공급배관에 공급되는 질소의 공급량을 조절하기 위한 질소공급밸브(51)로 구성되며, 질소는 별도의 질소저장탱크(52)를 설치하거나 기존의 질소공급설비로부터 공급받는다. 습식 스러러버(31)로 공급되는 질소는 습식 스크러버 내부의 습기를 제거하는 역할을 한다. 상기 습식 스크러버(31)로의 질소유입구(53)는 상기 습식 스크러버(31)의 측면 하단부에 설치하는 것이 바람직한데, 이는 습식 스크러버(31) 내부를 전체적으로 건조시키기 위함이다
도 3은 본 발명에 의한 CVD 반응공정과 습식 스크러버에서 NF3가스, 물, 질소가스의 타임 테이블이다. X지점에서 NF3 가스 공급밸브(15)가 열려서 NF3가스의 공급이 시작되면, 습식 스크러버(31)에서의 물의 공급이 중단되고, 질소공급밸브(51)가 열리면서 질소가스가 습식 스크러버(31)의 내부로 공급된다. 한편 Y지점 에서 NF3 가스의 공급이 중단되고, Z 지점에서는 물의 공급이 중단되는데, 이 사이의 시간(A)은 CVD 반응기(11)와 습식 스크러버(31)와의 거리 및 배출유속등을 고려하여, NF3가 CVD 반응기(11)와 습식 스크러버(31)를 완전히 통과하는데 필요한 시간이다. 질소가스는 습식 스크러버(31) 내부로의 물의 공급이 재게되는 시점(Z)까지 계속해서 습식 스크러버(31)의 내부로 공급되어서 습식 스크러버 내의 습기를 제거한다.
본 발명에 의한 CVD 반응공정과 습식 스크러버의 원활한 운전을 위해서는 관련 장비들을 제어할 수 있는 제어시스템이 필요한데, 도 4는 본 발명에 의한 CVD 반응공정과 습식스크러버의 제어시스템의 개략도이다. 본 발명에 의한 제어시스템은 크게 동기부(41), 제어부(42), 구동부(43)로 구성되어 있다. CVD 반응기(11)로부터 NF3 공급밸브(15)가 열렸다는 신호가 동기부(41)에 전달되면, 상기 동기부(41)에서는 이 신호를 제어부(42)로 전송하고, 제어부(42)는 전송된 신호에 따라서 도 3에서의 타임 테이블에 따라 해당되는 구동부(44)를 동작시킨다. 여기서 구동부(44)는 습식 스크러버(31)의 순환펌프(24) 및 질소공급밸브(51)를 의미한다.
본 발명에 의하여 HF의 발생을 최대한 억제하여서 가스 스크러버의 부식을 방지할 수 있어, 장비의 수명을 연장시키며, 작업환경을 개선하여 생산성을 향상시 킬 수 있다.

Claims (3)

  1. NF3 가스를 이용한 CVD 클리닝 공정과 상기 CVD 클리닝 공정에서 배출되는 폐가스를 물을 분사하여 처리하는 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버에 있어서, 상기 습식 스크러버의 측면 하단부에 상기 습식 스크러버의 내부를 건조시키기 위한 질소를 공급하는 질소공급배관과 상기 질소공급배관에 공급되는 질소의 공급량을 조절하기 위한 질소공급밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버.
  2. NF3 가스를 이용한 CVD 클리닝 공정과 상기 CVD 클리닝 공정에서 배출되는 폐가스를 물을 분사하여 처리하는 습식 스크러버를 포함하는 가스 스크러버의 운전에 있어서, 상기 습식 스크러버에서의 물의 분사는 NF3가스가 상기 CVD 클리닝 공정에 공급될 때부터 NF3가스가 상기 습식 스크러버를 완전히 통과할 때까지 중단되는 것을 특징으로 하는 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버 운전 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 습식 스크러버에서의 물의 분사가 중단되는 동안에는 상기 질소 공급배관을 통하여 상기 습식스크러버로 질소가 공급되어지는 것을 특징으로 하는 NF3를 클리닝 가스로 사용하는 CVD 공정에서의 습식 스크러버 운전 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100637884B1 (ko) 1998-08-17 2006-10-23 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 플루오르 함유 화합물을 함유하는 배기가스의 처리방법 및장치

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