KR101017215B1 - 버닝스크러버의 가스처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 공정에서 사용되어지는 가스정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인으로 프로세스 가스와 O2 가스가 들어가면 다공질 형태의 1 차 히터튜브를 이용하여 1 차 반응시킨 다음 2 차 히터튜브에 의해서 다시 한번 태워지면서 정화되어지는 버닝스크러버의 가스처리장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 본체내에는 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인이 만나는 다공질의 1 차 히터튜브가 설치되고, 이 1 차 히터튜브를 감쌓고 있는 2 차 히터튜브가 설치되도록 구비하여; 상기 본체에 프로세스 가스인렛, O2 흐름 조절밸브를 통한 O2 가스인렛및 정화가스라인으로의 정화가스출구가 각각 설치되고, 상기 1 차및 2 차 히터튜브의 가스출구에 온도측정부가, 상기 정화가스출구밑에 O2 분석센서가 각각 설치된 것을 그 특징으로 한다.
버닝스크러버, 가스처리장치, 반도체 가스정화장치, 히터, 히터튜브

Description

버닝스크러버의 가스처리장치{GAS TREATMENT APPARATUS OF BURNING SCRUBER}
도 1 은 종래의 버닝스크러버를 설명하기 위한 구성도,
도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 버닝스크러버의 가스처리장치를 도시해 놓은 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 본체 11 : 프로세스 가스인렛
12 : O2 가스인렛 13 : 조절밸브
14 : 1 차 히터튜브 15 : 2 차 히터튜브
16 : 온도측정부 17 : 처리후 상승부분
18 : 분석센서 19 : 가스정화출구
본 발명은 반도체 공정에서 사용되어지는 가스정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인으로 프로세스 가스와 O2 가스가 들어가면 다공질 형태의 1 차 히터튜브를 이용하여 1 차 반응시킨 다음 2 차 히터튜브에 의해서 다시 한번 태워지면서 정화되어지는 버닝스크러버의 가스처리장치에 관한 것이다.
전자 및 컴퓨터 관련제품들의 라디오, 텔레비젼및 컴퓨터등에 사용되어지는 다이오드, 트랜지스터및 사이리스터등의 반도체 소자는 실리콘등의 단결정을 성장시킨 기둥 모양의 봉을 얇게 잘라서 원판 모양으로 만든 웨이퍼로부터 만들어진다. 즉, 실리콘 웨이퍼가 사진공정, 식각공정및 박막 형성공정등 일련의 단위 공정들을 순차적으로 거쳐서 제조되는 것이다. 그런데, 최근 컴퓨터등과 같은 정보매체의 급속한 보급에 따라 반도체 분야도 비약적으로 발전하여, 최근의 반도체 소자를 사용한 장치들은 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장능력을 가질 것이 요구된다. 이와 같은 요건을 충족시키기 위해서는 필수적으로 고집적화가 필요하다.
상기와 같이 반도체 재료, 소자, 제품 및 메모리의 제조에 따른 부산물로서의 가스배출물은 공정설비로부터 광범위한 화학 종류를 발생시키고 있는 데, 이들 화학 종류에는 유기 및 무기 화합물, 감광제 및 기타 반응제의 분해 생성물, 그리고 공정 설비로부터 대기중으로 배출되기 이전에 폐기 가스류에서 제거하여야 할 광범위한 종류의 기타 가스들이 포함되어 있다. 이와 같이 제거대상이 되는 폐기가스성분을 정화시키기 위해 다양한 처리기법이 적용되고 있는 바, 그 일례로 반도체 디바이스 제조 공정 동안에 배출되는 유해성 가스를 처리하는 방법은 대표적으로 다음의 세 가지가 있다.
첫번째 처리방법은, 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 연소실에서 약 500℃ 내지 800℃의 고온에서 분해, 반응 또는 연소시키는 버닝(burning)방식이 있다. 둘번째 처리방법, 주로 수용성 가스를 수조에 저장된 물을 통과시키는 동안 물에 용해하여 처리하는 웨팅(wetting)방식이다. 셋번째 처리방법, 발화되지 않거나 물에 녹지 않는 유해성 가스가 흡착제를 통과하는 동안, 흡착제에 물리적 또는 화학적인 흡착에 의하여 정화하는 흡착 방식이 있다.
여기서, 배출가스처리는 예컨대, 배출 가스류에서 산성 가스 성분 및/또는 입자를 제거하는 스크루빙(scrubbing)처리를 포함한다. 가스는 배출물을 고순도 산소, 공기 또는 아산화질소와 같은 산화제에 혼합하고, 그 생성 가스혼합물을 열 산화 반응 챔버를 통해 유동시키는 것에 의해 유기 화합물과 기타 산화성 화합물을 제거하도록 열 산화 처리를 받을 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이 반도체 공정에 사용되는 가스는 정화장치를 거쳐서 배기 되어야 하는 가스들이 일부있다. 그런데, 이들 가스중에는 태워서 정화가 가능한 것과, 물을 거처야만 가능한 것, 그리고 물이나 열에 변화하지 않는 가스들은 다른 화합물과 결합하여 처리하게 된다.
도 1 은 종래의 버닝스크러버를 설명하기 위한 구성도로서, 스크러버본체(1)내에 프로세스가스 + 에어가 공급되는 인렛(2), H2/LPG가 인입되는 인렛(3)및 정화가스가 배기되는 배출구(5)가 각기 설치되는 한편, 불꽃 점화용 고압방전기(4)와 상기 인렛(3)의 가스인젝터(7)가 각각 설치된다. 따라서, 상기 인렛(2), 인렛(3)의 가스인젝터(7)및 불꽃점화용 고압방전기(4)가 만나는 부분이 불꽃이 일어나 처리되는 부분(6)이 형성되고 있다.
종래의 방식은, 도면과 같이 상기 인렛(2)으로 프로세스가스와 혼합된 에어가 투입되고, 상기 인렛(3)의 가스인젝터(7)에서 발화성기체인 LPG 또는 H2를 사용하여 불꽃 점화용 고압방전기(4)로 비간접방식 발화를 일으켜 처리부분(6)에서 가스를 태워 정화를 하게 된다. 이때의 문제점은 반응하는 시간이 매우 짧아서 반응의 효율이 좋지 못하며, 또한 발화성 가스를 다량 투입함으로 인하여 매우 위험하는 것이다.
따라서, 종래의 반도체 가스정화장치에서는 프로세스가스(process gas)와 혼 합된 에어가 투입되고 발화성기체를 사용하여 가스인젝터와 불꽃점화용 고압방전기로 비간접방식 발화를 일으켜 가스를 태워 정화하는 방식을 채택하고 있는 데, 이때 불꽃이 일어나 처리되는 부분에서의 반응하는 시간이 매우 짧아서 반응의 효율이 좋지 못하며, 또한 발화성 가스를 다량 투입함으로 인하여 매우 위험한 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상기와 같이 종래의 반도체 가스정화장치가 가지고 있는 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 이들중 번타입 스크러버로 불꽃을 일으켜 가스를 처리하는 방법에서 효율 극대화 및 촉매 가스를 이용한 화력조절을 통한 온도조절 (temp control)을 기할 수 있는 버닝스크러버의 가스처리장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 본체내에는 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인이 만나는 다공질의 1 차 히터튜브가 설치되고, 이 1 차 히터튜브를 감쌓고 있는 2 차 히터튜브가 설치되도록 구비하여; 상기 본체에 프로세스 가스인렛, O2 흐름 조절밸브를 통한 O2 가스인렛및 정화가스라인으로의 정화가스출구가 각각 설치되고, 상기 1 차및 2 차 히터튜브의 가스출구에 온도측정부가, 상기 정화가스출구밑에 O2 분석센서가 각각 설치된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 구성및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 버닝스크러버의 가스처리장치를 도시해 놓은 구성도로서, 본 발명은 반도체 공정에서 사용되어지는 가스정화장치인 바, 이는 본체(10)내의 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인으로 프로세스가스와 O2 가스가 들어가면 다공질 형태의 1 차 히터튜브(14)를 이용하여 1 차 반응시킨 다음 2 차 히터튜브(15)에 의해서 다시 한번 태워지면서 정화되어 정화가스출구(19)로 보내어지도록 되어 있다.
먼저, 본체(10)내에는 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인이 만나는 다공질의 1 차 히터튜브(14)가 설치되고, 이 1 차 히터튜브(14)를 감쌓고 있는 2 차 히터튜브(15)가 설치되어, 상기 1 차및 2 차 히터튜브(14, 15)에는 각기 히터가 설치되게 된다. 그리고, 상기 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인에는 프로세스 가스인렛(11)이, O2 흐름 조절밸브(13)를 통한 O2 가스인렛(12)이 각각 설치되어 있다. 여기서, 상기 O2 가스라인이 프로세스가스라인을 감쌓도록 형성되어 있다.
상기 1 차및 2 차 히터튜브(14, 15)의 가스출구에는 처리후 상승부분(17)의 형성과 그 밑부분으로 온도측정부(16)가 설치되고 있다. 그리고, 본체(10)의 정화가스라인으로 정화가스출구(19)가 설치되고, 그 밑부분으로 O2 분석센서(18)가 설치되어 있다. 따라서, 정상적인 산화상태를 O2 분석센서(18)로 감지할 뿐만 아니라 온도측정부(16)로 연소후 가스온도를 측정할 수 있게 된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명 버닝스크러버의 가스처리장치는, 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인으로 프로세스 가스와 O2 가스가 들어가면 다공질 형태의 1 차 히터튜브(14)를 1 차로 거치면서 반응을 하고, 이 1 차 히터튜브(14)의 구멍으로 올라온 가스들은 2 차 히터 튜브(15)에 의해서 다시 한번 태워지면서 정화된다. 본 발명은 상기 형태의 히터튜브구조를 여러 개를 사용한다면 대용량도 처리가 가능하도록 구성하여 사용해도 좋다.
또한, O2 가스라인을 바깥쪽에 배치한 것은 가열된 히터표면을 지나면서 프로세스가스의 처리시 반응 온도를 상승시켜 쉽게 반응하기 위함으로, 정화가스출구(19)밑으로 O2 분석센서(18)의 부착된 이유도 정상적으로 산화된다면 O2의 농도는 떨어질 것이고 산화되지 않는다면 상승할 것이다. 이때 1 차및 2 차 히 터튜브(14, 15)가 1/2의 온도를 상승시켜 원활한 반응을 유도할 수 있다. 또한, 이 1 차및 2 차 히터튜브(14, 15)의 처리후 상승부분(18)밑 가스출구에 온도측정부(16)를 삽입한 것은 연소하고 난 가스의 온도를 측정함으로써 가스의 연소온도를 맞추어 가열시킬 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 버닝스크러버의 가스처리장치는 2 중 튜브구조의 형태 및 2 중 히터의 형태, 그리고 프로세스 가스와 히터사이에 O2 를 흘림으로써 연소성능을 향상시킬 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, O2를 이용한 순간 연소방식이므로 연소시 효율을 증가시킬 수 있으며, 폭발성 가스를 사용하지 않으므로써 좀더 안전한 스크러빙(scrubbing)을 구현할 수 있고, 대용량 처리시 위의 히터 구조물을 여러 개로 설치하여 반응 용량을 늘릴 수 있다는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 본체내에는 2 중으로 된 O2 가스라인과 프로세스 가스라인이 만나는 다공질의 1 차 히터튜브가 설치되고, 상기 1 차 히터튜브를 감쌓고 있는 2 차 히터튜브가 설치되도록 구비하여;
    상기 본체에 프로세스 가스인렛, O2 흐름 조절밸브를 통한 O2 가스인렛및 정화가스라인으로의 정화가스출구가 각각 설치되고, 상기 1 차및 2 차 히터튜브의 가스출구에 온도측정부가, 상기 정화가스출구밑에 O2 분석센서가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 버닝스크러버의 가스처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 가스와 O2 가스가 들어가면 다공질 형태의 1 차 히터튜브를 1 차로 거치면서 반응을 하고, 상기 1 차 히터튜브의 구멍으로 올라온 가스들은 2 차 히터 튜브에 의해서 다시 한번 태워지면서 정화된 것을 특징으로 하는 버닝스크러버의 가스처리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 1 차및 2 차 히터튜브에는 각기 히터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버닝스크러버의 가스처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 O2 가스라인을 바깥쪽에 배치한 것은 가열된 히터표면을 지나면서 프로세스 가스의 처리시 반응온도를 상승시켜 반응한 것을 특징으로 하는 버닝스크러버의 가스처리장치.
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