KR100907458B1 - 가스 스쿠루버용 금속 배관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 스쿠루버용 금속 배관에 관한 것으로, 특히 금속관을 통해 이동하는 가스들에 의하여 상기 금속관이 부식되는 것을 방지할 수 있는 가스 스쿠루버용 금속 배관에 관한 것이다.
본 발명인 가스 스쿠루버용 금속 배관을 이루는 구성수단은, 반도체 및 디스플레이 제조 설비에서 CVD(Chemical Vapour Deposition)공정, 포토리소그라피(Photolithography)공정과 같이 화학기체 및 액체 등을 사용하는 증착 및 식각 공정에 사용되는 부식성 가스 및 공정을 통해 발생하는 반응혼합물 같은 부식성 가스를 여과시키는 가스 스쿠루버(GAS Scrubber)의 배관 라인으로 사용되는 가스 스쿠루버용 금속 배관에 있어서, 가스 이동이 가능한 관통형의 금속관과, 상기 금속관 내면에 형성된 표면 처리층과, 상기 표면 처리층 상에 형성된 패럴린막을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
스쿠루버, 금속 배관, 공정 챔버

Description

가스 스쿠루버용 금속 배관{metal tube for gas scrubber}
도 1은 종래의 반도체 장비의 배기 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 스쿠루버용 금속 배관의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 스쿠루버용 금속 배관의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 사용되는 다이머들의 구조식이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 금속 배관의 실물 사진이다.
본 발명은 가스 스쿠루버용 금속 배관에 관한 것으로, 특히 금속관을 통해 이동하는 가스들에 의하여 상기 금속관이 부식되는 것을 방지할 수 있는 가스 스쿠루버용 금속 배관에 관한 것이다.
도 1은 종래의 반도체 제조장비와 관련된 가스 스쿠루버(scrubber)를 이용한 배기 장치를 도시한 도면이다.
종래의 가스 스쿠루버를 이용한 배기장치는 공정 챔버(10) 내의 반응 부산물을 배기시키는 금속 배관(40)과, 상기 금속 배관(40)을 통하여 상기 공정 챔버(10) 내의 반응 가스 부산물을 이동하게 하는 펌프(30)와, 상기 금속 배관(40)을 통하여 인입되는 가스 부산물을 정화하는 가스 스쿠루버(20)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 구성에서, 상기 공정 챔버(10) 내의 반응 가스는 펌프(30)의 펌핑 동작에 따라, 상기 금속 배관(40)을 통해 상기 가스 스쿠루버(20)로 이동하여 정화된 후, 밖으로 내보내진다.
그런데, 상기 반응 부식 가스는 상기 금속 배관(40)을 통과하면서, 상기 금속 배관(40) 내부를 부식시키며, 상기 금속 배관(40) 내부에 잔존하는 부식성 가스 및 물질에 의하여 상기 금속 배관(40)의 내부는 빠르게 부식되어 진다. 아울러, 상기 금속 배관(40)의 내부가 부식됨에 따라, 상기 반응 부식 가스와 별도로 또 다른 유해 가스 및 물질이 발생하게 되고, 결과적으로 상기 가스 스쿠루버(20)에서 정화시킬 가스 및 물질의 양은 배가된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 금속관을 통해 이동하는 가스들에 의하여 상기 금속관이 부식되는 것을 방지할 수 있는 가스 스쿠루버용 금속 배관을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 가스 스쿠루버용 금속 배관을 이루는 구성수단은, 반도체 및 디스플레이 제조 설비에서 CVD(Chemical Vapour Deposition)공정, 포토리소그라피(Photolithography)공정과 같이 화학기체 및 액체 등을 사용하는 증착 및 식각 공정에 사용되는 부식성 가스 및 공정을 통해 발생하는 반응혼합물 같은 부식성 가스를 여과시키는 가스 스쿠루버(GAS Scrubber)의 배관 라인으로 사용되는 가스 스쿠루버용 금속 배관에 있어서, 가스 이동이 가능한 관통형의 금속관과, 상기 금속관 내면에 형성된 표면 처리층과, 상기 표면 처리층 상에 형성된 패럴린막을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면 처리층과 상기 패럴린막 사이에 피막층이 더 형성되며, 상기 피막층은, 망간계 산화피막, TiO2 피막, ZnO 피막, ITO 피막, ZrO2 피막, SiO2 피막 중, 어느 하나로 형성되는 산화피막층으로 이루어지거나, 또는 인산염계 피막으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면 처리층을 형성하기 전에, 상기 금속관을 유기용제 또는 초순수를 이용하여 초음파 세정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면 처리층은 기계적 연마, 화학적 에칭, 플라즈마 처리, 실란계 용액 중, 어느 하나를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화학적 에칭은 FeCl3, CuCl2, HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, HF 및 H2O2 중 적어도 하나를 H2O 또는 메탄올에 혼합한 용액으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피막층은 습식전해도금법, 습식분말을 포함한 담금법 및 진공증착법 중 어느 하나를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패럴린막은 N-타입, C-타입, D-타입, F-타입, HT-타입, A-타입 및 AM-타입의 다이머(dimer) 중 어느 하나의 다이머 또는 적어도 두개 이상의 다이머를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패럴린막의 두께는 1㎛ ~ 200㎛ 사이의 범위인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 가스 스쿠루버용 금속 배관에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 반도체 및 디스플레이 제조 설비에서 CVD(Chemical Vapour Deposition)공정, 포토리소그라피(Photolithography)공정과 같이 화학기체 및 액체 등을 사용하는 증착 및 식각 공정에 사용되는 부식성 가스 및 공정을 통해 발생하는 반응혼합물 같은 부식성 가스를 여과시키는 가스 스쿠루버(GAS Scrubber)의 배관 라인으로 사용되는 가스 스쿠루버용 금속 배관에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 상기 부식성 가스로 인하여 부식이 되지 않고, 반 영구적으로 사용할 수 있도록 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관을 제공하고자 한다. 상기 부식성 가스는 가연성 가스 (SiH4, PH3, TEOS, H2, DSC, etc), 수용성 가스 (Cl2, HCl, HF, NH3, etc) 그리고 PFC 가스 (CF4, SF6, CHF3, C2F6, NF3, S2F6, C3F8, etc)가 사용되며 CVD 공정 및 포토리소그라피를 통해 사용되는 가스 및 반응가스 혼합물을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 스쿠루버용 금속 배관의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 스쿠루버용 금속 배관(40)은 가스 이동이 가능한 관통형의 금속관(41)과, 상기 금속관 내면에 형성된 표면 처리층(43)과, 상기 표면 처리층(43) 상에 형성된 패럴린막(47)을 포함하여 이루어진다.
상기 고분자막에 해당하는 패럴린막(47)을 상기 금속관(41) 내부에 코팅함으로써, 부식성이 있는 반응 가스가 상기 금속 배관(40)을 통과하더라도 상기 금속관(41)이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 스쿠루버용 금속 배관은 상기 표면 처리층(43)과 상기 패럴린막(47) 사이에 피막층(45)을 더 형성시킬 수 있다. 상기 피막층(45)을 상기 표면 처리층(43)에 형성함으로써, 상기 패럴린막(47)의 접착성을 향상시켜, 코팅이 잘 이루질 수 있도록 한다.
한편, 상기 표면 처리층(43)을 형성하기 전에, 상기 금속관(41)을 유기 용제 또는 초순수를 이용하여 초음파 세정을 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 수조에 상기 유기 용제 또는 초순수를 채우고, 상기 금속관(41)을 상기 수조에 넣은 후, 초 음파를 가하여 진동이 발생함으로써, 상기 금속관(41)을 세정하는 것이 바람직하다.
상기 금속관(41)의 내면에 형성되는 표면 처리층(43)은 다양한 방법에 의하여 형성된다. 예를 들면, 상기 금속관(41)의 내면을 기계적 연마, 화학적 에칭, 플라즈마 처리, 실란계 용액 중, 어느 하나를 이용하여 상기 금속관(41)의 내면을 거칠게 함으로써, 표면 처리층(43)을 형성한다.
상기 표면 처리층(43)을 형성하는 방법 중, 화학적 에칭 방법을 이용하는 경우에는 FeCl3, CuCl2, HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, HF 및 H2O2 중에서 선택되는 1종 이상을 단독 또는 혼합하여 이루어진 용액을 H2O 또는 메탄올에 혼합한 용액을 에칭 용액으로 하여, 상기 금속관(41)의 내면을 에칭하여 거칠게 함으로써, 표면 처리층(43)을 형성한다.
상기 표면 처리층(43)을 형성한 후에는 패럴린막(47)을 바로 코팅하거나, 상기 패럴린막(47)의 접착력을 향상시키기 위하여 피막층(45)을 먼저 형성하고, 상기 피막층(45) 상에 패럴린막(47)을 형성시킬 수도 있다.
상기 표면 처리층(43) 상에 피막층(45)을 형성하는 경우에는, 망간계 산화피막, TiO2 피막, ZnO 피막, ITO 피막, ZrO2 피막, SiO2 피막 중, 어느 하나로 형성되는 산화피막층, 또는 인산염계 피막으로 형성 상기 피막층(45)을 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 물질로 상기 피막층(45)을 형성할 때에는 다양한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 습식전해도금법, 습식분말을 포함한 담금법 및 진공 증착법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 피막층(45)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 습식전해도금법을 이용하여 인산염계 피막 또는 망간계 산화 피막을 상기 표면 처리층(43) 상에 형성할 수도 있고, 습식 분말을 포함한 담금법을 통해 TiO2 피막, ZnO 피막, ITO 피막, ZrO2 피막 등의 피막을 상기 표면 처리층(43) 상에 형성할 수도 있으며, 진공 증착법을 통해 TiO2 피막, ZnO 피막, ITO 피막, ZrO2 피막, SiO2 피막 등의 피막을 상기 표면 처리층(43) 상에 형성할 수도 있다.
상기와 같이, 피막층(45)을 형성한 후에는 패럴린막(47)을 코팅 방법에 의하여 형성한다. 물론, 피막층(45)을 형성하지 않고 상기 표면 처리층(43) 상에 바로 패럴린막(47)을 코팅방법에 의하여 형성할 수도 있다.
상기 패럴린막(47)을 형성하기 위한 패럴린 코팅에 사용되는 다이머(dimer)원료는 poly-para-xylylene이며, 도 4에 도시된 바와 같이, 다양한 다이머 중, 어느 하나 또는 적어도 두개 이상이 혼합된 다이머를 사용할 수 있다.
즉, 벤젠 고리 상에 염소(Chlorine)의 결합 정도에 따라 염소 결합이 없는 경우는 N-type, 벤젠고리 2개 중에 염소 원소가 1개 결합한 경우가 C-type, 벤젠고리 2개 모두에 염소 원소가 1개씩 결합한 경우가 D-type, 벤젠고리에 결합된 2개의 CH2결합 중 하나에 수소(H) 대신 불소(F)로 치환된 경우가 F-type, CH2결합 2개 모두가 수소(H)대신 불소(F)로 치환된 경우가 HT-type, 2개의 벤젠 고리중 어느 하나에 NH2가 결합한 A-type, 2개의 벤젠고리 중 어느 하나에 CH2-NH2결합을 한 경우인 AM-type 중 어느 한 종류 혹은 두 가지 이상의 다이머를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 다이머를 이용하여 코팅된 상기 패럴린막은 1㎛ ~ 200㎛ 사이의 범위인 것이 바람직하다. 상기와 같은 두께로 패럴린막을 형성하더라도, 반응 가스에 의한 부식을 충분히 막을 수 있다. 도 5는 실제 금속 배관에 코팅된 패럴린막의 현미경 사진(200배 확대)이다.
상기와 같은 구성 및 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 가스 스쿠루버용 금속 배관에 의하면, 금속관을 통해 이동하는 가스들에 의하여 상기 금속관이 부식되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 금속관의 부식에 의한 2차적인 유해 가스가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 금속관을 통하여 유해 가스가 새는 것을 방지할 수 있으며, 가스 스쿠루버의 동작 로드를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 반도체 및 디스플레이 제조 설비에서 화학기체 및 액체를 사용하는 증착 및 식각 공정에 사용되는 부식성 가스 및 상기 공정을 통해 발생하는 반응혼합물로 이루어진 부식성 가스를 여과시키는 가스 스쿠루버(GAS Scrubber)의 배관 라인으로 사용되는 가스 스쿠루버용 금속 배관에 있어서,
    가스 이동이 가능한 관통형의 금속관과;
    상기 금속관 내면에 기계적 연마 또는 화학적 에칭 중, 어느 하나를 이용하여 형성된 표면 처리층과;
    상기 표면 처리층 상에 인산염계 피막, 망간계 산화 피막, TiO2 피막, ZnO 피막, ITO 피막, ZrO2 피막, SiO2 피막 중, 어느 하나로 형성된 피막층과;
    상기 피막층 상에 형성된 패럴린막을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면 처리층을 형성하기 전에, 상기 금속관을 유기용제 또는 초순수를 이용하여 초음파 세정을 수행하는 것을 특징으로 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적 에칭은 FeCl3, CuCl2, HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, HF 및 H2O2 중 적어도 어느 하나를 H2O 또는 메탄올에 혼합한 용액으로 수행되는 것을 특징으로 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 피막층은 습식전해도금법, 습식분말을 포함한 담금법 및 진공증착법 중 어느 하나를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 패럴린막은 N-타입, C-타입, D-타입, F-타입, HT-타입, A-타입 및 AM-타입의 다이머(dimer) 중 어느 하나의 다이머 또는 적어도 두개 이상의 다이머를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 패럴린막의 두께는 1㎛ ~ 200㎛ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 가스 스쿠루버용 금속 배관.
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