KR100993504B1 - Analysis equipment for nitrogen monoxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일산화질소 분석장치에 관한 것으로 상세하게는 에어 가스와 암모니아가스를 혼합장치에서 혼합하고, 반응장치를 통해 반응시켜 일산화질소 가스를 형성하고, 수분제거장치를 통해 일산화질소 가스의 수분을 제거한뒤 분석장치를 통해 분석하며, 분석후 전체 장치와 배관을 He 가스로 청소하고 진공펌프로 완전히 제거하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일산화질소 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrogen monoxide analyzer, and in particular, air gas and ammonia gas are mixed in a mixing apparatus, reacted through a reaction apparatus to form nitrogen monoxide gas, and water is removed from the nitrogen monoxide gas through a moisture removal apparatus. Analyze through the back analysis device, and after the analysis relates to a nitrogen monoxide analysis device characterized in that the configuration consisting of a He gas and the vacuum pump is completely removed.
일반적으로 NO(일산화질소)는 반도체 공정에서 산화막을 증착시킬 때 사용되는 재료로서 사용되며, 대량의 반도체 제조를 위해 NO의 소요는 증가되는 추세이며 널리 이용되고 있다. In general, NO (nitrogen monoxide) is used as a material used when depositing an oxide film in a semiconductor process, and the requirement of NO is increasing and widely used for manufacturing a large amount of semiconductors.
반도체 산업의 발달로 인해 최근 NO 가스의 순도는 점점 더 고순도가 요구되고 있다.Due to the development of the semiconductor industry, the purity of NO gas has been increasingly required in recent years.
NO가스의 수요는 증가되고 있지만 공급되는 양은 전세계적으로 줄어들고 있어 NO 가스의 제조는 반드시 필요한 사업이며 이러한 NO 가스를 제조하는데 있어서 NO 가스와 불순물의 농도를 정확히 평가할 분석 시스템의 개발이 요구되고 있다.The demand for NO gas is increasing, but the quantity supplied is decreasing all over the world. Therefore, the production of NO gas is a necessary business and the development of an analytical system that accurately evaluates the concentration of NO gas and impurities in manufacturing NO gas is required.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 에어 가스와 암모니아가스를 혼합장치에서 혼합하고, 반응장치를 통해 반응시켜 일산화질소 가스를 형성하고, 수분제거장치를 통해 일산화질소 가스의 수분을 제거한뒤 분석장치를 통해 분석하며, 분석후 전체 장치와 배관을 He 가스로 청소하고 진공펌프로 완전히 제거하는 구성으로 이루어지는 일산화질소 분석장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention mixes air gas and ammonia gas in a mixing apparatus, reacts through a reaction apparatus to form nitrogen monoxide gas, and removes moisture of nitrogen monoxide gas through a moisture removing apparatus, and then analyzes the analysis apparatus. The purpose of the present invention is to provide a nitrogen monoxide analyzer which is configured to clean the entire apparatus and pipes with He gas and completely remove them with a vacuum pump after the analysis.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 일산화질소 분석장치에 관한 것으로서 에어 가스와 암모니아가스를 혼합장치에서 혼합하고, 반응장치를 통해 반응시켜 일산화질소 가스를 형성하고, 수분제거장치를 통해 일산화질소 가스의 수분을 제거한뒤 분석장치를 통해 분석하며, 분석후 전체 장치와 배관을 He 가스로 청소하고 진공펌프로 잔류가스를 완전히 제거하도록 구성되어진다.The present invention for solving the above problem relates to a nitrogen monoxide analyzer, the mixture of air gas and ammonia gas in a mixing device, and reacts through a reaction device to form a nitrogen monoxide gas, the moisture removal device of the nitrogen monoxide gas After removing water, it analyzes through analysis device. After analysis, the whole device and pipes are cleaned with He gas, and vacuum pump is used to completely remove residual gas.
본 발명은 암모니아가스와 에어 가스를 혼합하여 일산화질소 가스를 형성하고, 이를 특성에 맞는 분석장치로 분석하므로 정확한 성분 분석이 가능하며, 분석이 끝나면 He 가스를 주입하여 배관과 각 장치의 암모니아 가스를 제거하고, 진공펌프를 이용하여 He 가스를 배관과 장치에서 배출시키므로 다음 분석시에 가스가 섞여 분석결과가 잘못되는 것을 방지하는 효과가 있다.The present invention forms a nitrogen monoxide gas by mixing ammonia gas and air gas, and analyzes it with an analyzer suitable for characteristics, so that accurate component analysis is possible. Remove and discharge the He gas from the pipe and the device by using a vacuum pump, there is an effect to prevent the analysis results are wrong by mixing the gas in the next analysis.
본 발명은 일산화질소를 분석하는 장치에 있어서, 암모니아가스가 저장되어지는 암모니아가스저장탱크(10)와; 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 연결되는 가스공급배관(11)에 연결되어 에어(Air) 가스를 주입하는 에어(Air) 가스 저장탱크(20); 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 가스공급배관(11)으로 연결되며, NO, N2, O2를 분석하는 GC-TCD(가스 크로마토그래피) 분석장치(40)와; 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 가스공급배관(11)으로 연결되며, 상기 GC-TCD 분석장치(40)와 병렬로 연결되고, CO, CO2, N2O, CH4, NO2, H2O를 분석하는 FT-IR(퓨리에 변환 적외선 분광 광도계) 분석장치(50)와; 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 가스공급배관(11)으로 연결되며, 상기 GC-TCD 분석장치(40) 및 FT-IR 분석장치(50)와 병렬로 연결되고, NO, N2, O2를 분석하는 수분분석장치(60)와; 상기 암모니아가스저장탱크(10)의 바로 뒷 배관에 연결되고, 암모니아가스저장탱크(10)에서 주입되는 암모니아가스를 가스공급배관(11)과 GC-TCD 분석장치(40), FT-IR 분석장치(50) 및 수분분석장치(60)내부에서 제거하기 위한 He가스를 가스공급배관(11)으로 주입하는 He 가스 탱크(100)와; 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 에어 가스 저장탱크(20) 후단의 가스공급배관(11)에 설치되어 암모니아가스와 에어가스를 혼합하는 혼합장치(110)와; 상기 혼합장치(110)의 후단에 연결되어 에어가스와 암모니아가스를 반응시켜 NO가스를 생성하는 반응장치(120)와; 상기 반응장치(120)의 후단에 연결되어 NO가스 내에 포함되어진 수분을 동결시켜 제거하는 수분제거장치(130)와; 상기 GC-TCD 분석장치(40)와 FT-IR 분석장치(50) 및 수분분석장치(60)가 각각 연결되며, 상기 GC- TCD 분석장치(40)와 FT-IR 분석장치 및 수분분석장치(60)의 분석정보를 수신받아 저장하며 표시하는 다수의 컴퓨터(80)와; 상기 GC-TCD 분석장치(40)와 FT-IR 분석장치(50) 및 수분분석장치(60)와 배출배관(71)으로 연결되어 분석이 완료되어진 가스를 배출하는 스크러버(70);를 포함하여 구성되어진다.The present invention provides a device for analyzing nitrogen monoxide, comprising: an ammonia gas storage tank (10) in which ammonia gas is stored; An air
이러한 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 상기 GC-TCD 분석장치(40)와 FT-IR 분석장치(50) 및 수분분석장치(60) 간의 가스공급배관(11)에 각각의 조절밸브(90)가 설치되어지며, 상기 조절밸브(90)의 전단에 연결되어 상기 스크러버(70)와 연결되어지는 방출배관(72)에 가스 방출밸브(91)가 설치되며, 상기 조절밸브(90)의 전단인 가스공급배관(11)에 연결되며 상기 에어 가스 저장탱크(20)와 연결되는 에어 가스 배관(21)에 에어 가스를 유동시키는 에어 가스 밸브(93)가 설치되어지며, 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 연결되는 가스공급배관(11)에 암모니아가스를 유동시키는 암모니아가스 밸브(97)가 설치되어진다.Each
또한, 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 연결되는 가스공급배관(11)과 상기 방출밸브(91) 후단의 방출배관(72) 간에 진공배관(31)이 연결되며, 상기 진공배관(31)에 진공밸브(92)가 설치되어지고, 상기 진공밸브(92)의 상에 진공펌프가 설치되어 상기 진공배관(31)과 가스공급배관(11)을 진공상태가 되도록 한다.In addition, a vacuum pipe 31 is connected between the
그리고, 상기 암모니아가스저장탱크(10)와 연결되어지는 가스공급배관(11)에는 상기 암모니아가스저장탱크(10)에서 유입되는 암모니아가스의 유량을 조절하는 제1 유량조절기(12)가 설치되어지고, 상기 에어 가스 탱크(20)와 연결되어지는 에어 가스 배관(21)에 에어 가스의 유량을 조절하는 제2 유량조절기(22)가 설치되어 진다.In addition, the
또한, 스크러버(70)에는 NO, H2O, NH3을 흡착하는 흡착제가 내장되어 상기 배출배관(71)을 통해 배출되어지는 가스가 통과하며 중화되도록 한다.In addition, the
그리고, 상기 He 가스 탱크(100)는 혼합장치(110)와 수분제거장치(130)의 양단 가스공급배관(11)에 연결되어지며, 가스공급배관(11)과 연결되어지는 부분에 He 가스 개폐밸브(95)가 설치되고, He 가스 개폐밸브(95)와 He 가스 탱크(100) 간에는 He 가스의 역류를 방지하는 체크밸브(97)가 설치되어진다.In addition, the
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즉, 본 발명을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.That is, the present invention will be described in more detail as follows.
암모니아가스가 저장되어지는 암모니아가스저장탱크(10)에서 배출되어지는 암모니아가스의 유량을 측정하여 조절하는 제1 유량조절기(12)가 암모니아가스저장탱크(10)의 배출구에 설치되어지고, 제1 유량조절기(12)와 연결되어 배출되어지는 암모니아가스를 개폐하는 암모니아가스 밸브(97)가 설치되어진다.A
그리고, 에어 가스가 저장되어진 에어 가스 저장탱크(20)의 배출구에 에어 가스의 유량을 측정하여 조절하는 제2 유량조절기(22)가 설치되고, 제2 유량조절기(22)와 연결되어 배출되어지는 에어 가스를 개폐하는 에어 가스 밸브(21)가 설치 되어 상기 암모니아가스 밸브(97)가 연결되는 가스공급배관(11)에 에어 가스 밸브(21)가 연결되는 배관이 연결되어진다.In addition, a
상기 가스공급배관(11) 상에는 암모니아가스와 에어 가스를 혼합하는 혼합장치(110)가 설치되어지고, 상기 혼합장치(110)에서 혼합되어진 혼합가스가 유입되어 반응되어지는 반응장치(120)가 설치되어지며, 상기 반응장치(120)에서 반응되어진 혼합가스에 포함되어지는 수분을 제거하는 수분제거장치(130)가 설치되어진다.A
상기 수분제거장치(130)에서 배출되어지는 혼합가스가 가스공급배관(11)을 통해 병렬로 연결되어진 NO, N2, O2를 분석하는 GC-TCD(가스 크로마토그래피) 분석장치(40)와, CO, CO2, N2O, CH4, NO2, H2O를 분석하는 FT-IR(퓨리에 변환 적외선 분광 광도계) 분석장치(50)와, NO, N2, O2를 분석하는 수분분석장치(60)로 유입되어 측정되어지고, 이 측정값이 GC-TCD 분석장치(40)와 FT-IR 분석장치(50) 및 수분분석장치(60)에 연결되는 컴퓨터에 전송되어 표시되어지며, 상기 가스공급배관과 상기 GC-TCD 분석장치(40), FT-IR 분석장치(50), 수분분석장치(60) 간에는 각각 조절밸브(90)가 설치되어 유입되어지는 혼합가스의 양을 조절할 수 있다.GC-TCD (Gas Chromatography)
상기 조절밸브(90) 전단의 가스공급배관(11)과 상기 GC-TCD 분석장치(40), FT-IR 분석장치(50), 수분분석장치(60)의 후단에 연결되어 가스를 배출하는 배출배관(72)이 연결되어지고, 상기 배출배관(72)의 끝단에 스크러버(70)가 설치되어 NO, H2O, NH3을 흡착하는 흡착제를 통해 가스를 정화시켜 배출시키게 된다.The
상기 GC-TCD 분석장치(40)의 전단과 수분분석장치(60)의 후단에는 진공배 관(31)이 설치되고, 상기 진공배관(31) 상에는 진공펌프(30)가 설치되어 지며, 상기 진공펌프(30)의 배출구가 상기 배출배관()과 연결되어 가스를 배출시킨다. The vacuum pipe 31 is installed at the front end of the GC-
상기 혼합장치(110)의 전단과 수분제거장치(130) 후단에는 가스공급배관(11)이 연결되어지는 부분에 He 가스 탱크(100)가 연결되어 He 가스로 전체 배관에 잔류하는 혼합가스를 배출시키며, 상기 He 가스 탱크(100)의 양단에는 He 가스 개폐밸브(95)가 설치되고, He 가스 개폐밸브(95)와 He 가스 탱크(100) 간에는 He 가스의 역류를 방지하는 체크밸브(97)가 설치되어진다.In front of the
이러한 본 발명의 장치를 이용하여 일산화질소를 형성한뒤 성분을 측정하고난다음 장치 전체의 배관과 각 장치 내부에 잔류하는 일산화질소 가스를 완전히 배출하는 방법은 암모니아가스 밸브(97)와 에어 가스 밸브(21) 및 조절밸브(90)를 차단하고, He 가스 개폐밸브(95)를 개방하여 He 가스를 장치 전체 배관을 통과시켜 배출배관(72)으로 배출시키고, He 가스 개폐밸브(95)를 차단한뒤 진공배관(31)상에 설치되어진 진공밸브(92)를 개방하여 진공펌프(30)로 배관상에 잔류하는 He 가스를 스크러버(70)로 배출시키게 된다.After forming nitrogen monoxide using the apparatus of the present invention and measuring the components, a method of completely discharging the nitrogen monoxide gas remaining in the piping of the entire apparatus and inside each apparatus includes an
비교예 1 : 고농도 NO가스(99.5%) 분석 Comparative Example 1 Analysis of Highly Concentrated NO Gas (99.5%)
도 1에 도시된 분석장치를 이용하여 반도체용 NO가스 제조에 원료로 사용되는 원료용 NO가스(99.5%)를 분석한 데이터이다. GC-TCD 분석장치(40) 에서는 NO, N2, O2를 분석하였으며 FT-IR 분석장치(50)을 이용하여 N2O, NO2, CO2, CO, CH4를 분석하였다. H2O는 수분분석장치(60)를 이용하였다. It is data analyzing the raw material NO gas (99.5%) used as a raw material to manufacture the NO gas for semiconductors using the analyzer shown in FIG. In the GC-
실시예 1 내지 3 : NO 제조가스 분석 Examples 1 to 3 NO production gas analysis
실시예 1,2,3은 도 1에 도시된 분석장치와 같이 가스 크로마토그래피(GC-TCD), 퓨리에 변환 적외선 분광 광도계 및 수분분석장치(60)를 이용하여 생성된 NO 제조가스를 분석한 정량분석 데이터이다. Examples 1, 2 and 3 are quantitative analyzes of the NO gas produced using gas chromatography (GC-TCD), a Fourier transform infrared spectrophotometer, and a
실시예 1은 가스반응 라인부를 통과하여 나온 NO 제조가스를 분석한 데이터이며 실시예 2는 가스반응 라인부 중 수분제거장치(130)를 통과하지 않고 바로 반응장치(120)에서 나온 NO 제조가스를 분석라인으로 통과시켜 분석한 데이터이다.Example 1 is the data analyzing the NO produced gas passed through the gas reaction line portion and Example 2 is the NO produced gas from the
실시예 3은 실시예 1에서 나온 NO 제조가스를 정제시스템에 통과시켜 정제한 후 분석한 데이터이다. Example 3 is data analyzed after purifying the NO gas produced in Example 1 through a purification system.
도 1에 도시된 분석장치를 이용하면 불안정한 상태를 가지고 있는 NO 정제가스 및 불순물의 정량 분석이 가능함을 확인하였다.Using the analytical apparatus shown in FIG. 1, it was confirmed that quantitative analysis of NO purified gas and impurities having an unstable state was possible.
표 1TABLE 1
(농도단위: GC-TCD=%, FT-IR, 수분분석장치:ppmv)(Concentration unit: GC-TCD =%, FT-IR, moisture analyzer: ppmv)
실시예 1과 실시예 2에서 보면 알 수 있듯이 수분제거장치(130)를 통과한 NO 제조가스와 통과하지 않은 NO 제조가스는 수분 및 다른 불순물에서 많은 차이가 보이는 것을 알 수 있다. As can be seen from Example 1 and Example 2, it can be seen that the NO production gas that passed through the
도 1은 본 발명에 따른 일산화질소 분석장치의 전체 구성도,1 is an overall configuration diagram of a nitrogen monoxide analyzer according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 일산화질소 분석장치의 실시예 1에서 FT-IR로 분석한 NO 생성가스의 분석스펙트럼을 나타내는 그래프,2 is a graph showing an analysis spectrum of the NO product gas analyzed by FT-IR in Example 1 of the nitrogen monoxide analyzer according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 일산화질소 분석장치의 실시예 1에서 GC-TCD로 분석한 NO 생성가스의 분석스펙트럼을 나타내는 그래프,3 is a graph showing an analysis spectrum of the NO product gas analyzed by GC-TCD in Example 1 of the nitrogen monoxide analyzer according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 일산화질소 분석장치의 실시예 1에서 수분분석장치로 분석한 NO 생성가스의 분석스펙트럼을 나타내는 그림으로 분석 후 10분이 지난 시점을 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the analysis spectrum of the NO product gas analyzed by the moisture analyzer in Example 1 of the nitrogen monoxide analyzer according to the
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 암모니아가스저장탱크 20 : 에어 가스 저장탱크10: ammonia gas storage tank 20: air gas storage tank
30 : 진공펌프 40 : GC-TCD 분석장치30: vacuum pump 40: GC-TCD analysis device
50 : FT-IR 분석장치 60 : 수분분석장치50: FT-IR analyzer 60: moisture analyzer
70 : 스크러버 80 : 컴퓨터70: Scrubber 80: Computer
90 : 조절밸브 100 : He 가스 탱크90: control valve 100: He gas tank
110 : 혼합장치 120 : 반응장치110: mixing device 120: reactor
130 : 수분제거장치130: water removal device
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