KR101026424B1 - 반도체의 오존 가스 분해장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체의 오존 가스 발생장치 및 방법에 관한 것으로, OZT와 히터 사이에 위치하여 온도를 감지하는 온도 제어 센서와, 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 제공하는 온도 제어부와, 구동제어신호에 따라 구동되어 히터 전원을 제어하는 실리콘 제어 정류기(SCR)와, SCR의 전원 제어에 따라 수분이 발생되지 않는 조건으로 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하는 히터를 포함한다. 따라서, 기존 OZT의 수명 단축의 원인이 되는 문제점을 해결할 수 있다. 이로 인하여, 오존 가스 분해 장치인 OZT 부품의 교체 주기를 연장시켜 운전비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

온도 센서, OZT, SCR, 히터, 온도 제어부

Description

반도체의 오존 가스 분해장치 및 방법{OZONE GAS DECOMPOSITION CATALYZER APPARATUS AND METHOD A THEORY OF SEMICONDUCTOR}

도 1은 현재 보편적으로 사용되는 오존 가스 발생 장치를 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 반도체의 오존 가스 분해장치 내부를 사진으로 나타낸 도면이며,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체의 오존 가스 분해장치를 도시한 도면이며,

도 4는 본 발명에 따른 반도체의 오존 가스 분해방법의 과정을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 반도체의 오존(O3) 가스 분해장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 온도 제어 센서에서 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하도록 SCR에 의해 히터 전원을 제어하여 습윤 현상을 방지하도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 반도체의 오존 가스 발생 장치는 크게 두 가지로 분류된다.

즉, 초 순수(DI Water)를 전기 분해하여 오존 가스를 발생시키는 전해방식과, 질소(N2) 가스 및 산소(O2) 가스를 고전압에 걸어 오존 가스를 발생시키는 방전식으로 나누어진다.

도 1은 현재 보편적으로 사용하고 있는 오존 가스 발생 장치를 도시한 도면으로서, 방전식을 이용한 EBARA 오존 발생기이다.

도 1을 참조하면, 설비 측에서 공급하는 질소 및 산소 가스를 오존 발생기(OZONIZER)(S2)에 공급한다.

즉, 오존 가스 발생을 위해 고전압 파워 서플라이는 고전압을 오존 발생기(S2)의 방전 셀(discharge cell)에 공급한다. 이때, 방전 셀 주위로 통과하는 산소 가스는 셀 끝 부분에서 아크 발생으로 인해 산소 결합이 깨지면서 오존 결합이 된다.

여기서, 설비 측에서 공급되는 질소 가스의 역할은 오존 발생 농도를 안정화시키기 위해 사용되는데, 그 제어 농도는 사용자의 설정치에 의해 정하여 지지만 도 1의 부품 구성에 따라 제품의 사용한계 농도가 있으며 사용자의 농도에 따라 제품 모델이 결정된다.

그리고, 도 1의 초순수(U.P.W)는 NDC(Non Particle Pump)을 거쳐 OZD(S3)에 공급된다.

OZD(S3)는 Hollow Fiver Membrane이란 명칭을 갖고 있으며, 그 역할은 DI 워터와 오존 가스를 솔루션하는 막(Membrane)이다.

OZD(S3) 내부는 다량의 테플론(Teflon) 재질의 Hollow Fiver Membrane 속으 로 오존 가스는 흐르고 그 주위로 DI 워터가 반대방향으로 흐르게 되어 있다. 이때, Hollow Fiver Membrane의 Micro hole로 Gas가 배출되어 솔루션(Solution)되는 것이다.

OZD(S3)에서 DI 워터에 오존 가스가 솔루션된 것을 오존 수(물)라 한다. 여기서, 오존 수의 농도는 DI 워터 플로우 유량(사용공정에 따라 다름)과 오존 가스 농도에 의해 결정된다.

DI 워터 유량은 파티클이 없는 펌프(Non Particle Pump)에서 DI 워터 내의 파티클(Particle) 및 유량을 제어하며, 생성된 오존 수는 세정장치의 웨이퍼 처리 단계 시에 자동 벨브가 열려 세정장치로 공급된다

OZD(S3)의 Hollow Fiver Membrane의 Micro Hole로 배출 및 솔루션 되지 못한 오존 가스를 오존 유닛 밖으로 배기 처리해야 한다.

특히, 오존 가스는 인체에 위험한 가스로서, 그 오존 가스의 농도가 높을 경우, 흡입 시 사망까지 가는 매우 위험한 가스이며, 금속의(Metallic) 재질일 경우 부식(Corrosion)을 가속화시키므로 반드시 분해하여 유닛 밖으로 배기 시켜야 한다.

다시 말해서, 잔여 오존 가스는 분해 장치인 OZT(S1)를 통과하여 분해 후 공장 배기로 배출시키는 것이다. 여기서, OZT(S1) 통과한 오존 가스는 OZS에서 배기 농도를 검출하며 관리 농도는 0.09 ppb 이하로 관리한다.

이에, 오존 가스 분해 장치인 OZT(S1) 부품을 주기적으로 교체해야 하는데, 그 교체 주기가 사용상의 차이는 있지만 6∼12개월 정도인데, 만약, 그 주기를 넘 길 경우, 오류(Failure)가 발생함에 따라 해당 주기를 늘려야 한다.

즉, 해당 주기를 늘려기 위해 OZT(S1)의 수명 단축 원인을 분석한 결과, OZT(S1) 내부의 이산화망간(MnO2)에 오존 가스 흡착 능력의 감소가 주요 원인인 것이다.

다시 말해서, 흡착 능력의 감소 요인은 OZT(S1) 내부에 수분증가로 인한 이산화망간 알갱이 표면의 습윤(Wetting) 현상이다. 여기서, 오존 가스 자체에 수분이 내포하고 있으며, OZD(S3)의 DI Water 와 오존 가스 혼합과정에서 Micro Hole로 소량의 DI Water가 오존 가스로 옮겨져 습윤 현상을 만들게 하며, 이로 인하여 OZT(S1)의 수명 단축의 원인이 되는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 온도 제어 센서에서 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하도록 SCR에 의해 히터 전원을 제어하여 OZT에 발생되는 습윤 현상을 방지하도록 하는 반도체의 오존 가스 분해장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에서 반도체의 오존 가스 발생장치는 OZT와 히터 사이에 위치하여 온도를 감지하는 온도 제어 센서와, 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 제공하는 온도 제어부와, 구동제어신호에 따라 구동되어 히터 전원을 제어하는 실리콘 제어 정류기(SCR)와, SCR의 전원 제어에 따라 수분이 발생되지 않는 조건으로 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한 다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에서 반도체의 오존 가스 발생방법은 수분이 발생되지 않는 조건의 온도 값을 설정하는 단계와, OZT와 히터 사이의 온도를 감지하는 단계와, 감지된 온도 값을 읽어와 설정된 온도 값에 도달했는지를 판단하는 단계와, 판단에서 설정된 온도 값에 도달하지 않을 경우, 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 제공하는 단계와, 구동제어신호에 따라 히터 전원을 제어하는 단계와, 전원 제어에 따라 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하여 OZT의 상태를 건조하게 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체의 오존 가스 분해장치 내부를 사진으로 나타낸 도면으로서, OZT(S1) 및 OZD(S3)을 나타내고 있다.

OZT(S1)는 SUS 하우징(Housing) 내부에 이산화망간(Mno2)으로 채워져 있음에 따라 Catalyst Tower에 히터를 장착하여 온도 제어를 가능케 하므로, 이산화망간(MnO2) 상태를 항시 건조한 조건의 상태를 유지하도록 한다.

여기서, OZT(21)의 역할은 오존 가스 분해로 Catalyzing Method는 Manganese Dioxide Type Catalyst이다. 그리고, Catalyst Tower의 재료(Material)는 SUS304와 티타늄(Titanium) 이며 Fill Volume은 1.8 Liter 이며, Manganese Dioxide Type Catalyst는 OZT 내부의 이산화망간(MnO2) 알갱이에 오존이 흡착되는 방식이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체의 오존 가스 분해장치를 도시한 도면으로서, 내부에 이산화망간(Mno2)으로 채워져 항시 건조한 상태를 유지해야 하는 OZT(S1)와, OZT(S1)와 히터(S7) 사이에 위치하여 온도를 감지하는 온도 제어 센서(S4)와, 온도 제어 센서(S4)에서 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 수분이 발생되지 않는 조건으로 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 SCR(S6)에 제공하는 온도 제어부(S5)와, 온도 제어부(S5)로부터 제공되는 구동제어신호에 따라 구동되어 게이트 전류로 큰 전력을 제어하는 방식으로 히터(S7) 전원을 제어하는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier, SCR)(S6)와, OZT(S1)와 동일한 관 타입의 모양으로 설계되며, SCR(S6)의 전원 제어에 따라 수분이 발생되지 않는 조건으로 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하는 히터(S7)를 포함한다.

도 4의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로 본 발명에 따른 반도체의 오존 가스 분해를 위한 동작 과정에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 운영자는 별도의 입력 수단(도시되지 않음)을 통해 자체적으로 OZT(S1)에 수분이 발생되지 않는 조건의 온도 값을 온도 제어부(S5)를 통해 설정하여 저장한다(단계 401).

이후, OZT(S1)와 히터(S7) 사이에 위치한 온도 제어 센서(S4)가 자신이 위치한 곳의 실제 온도를 감지한다(단계 402).

온도 제어부(S5)는 온도 제어 센서(S4)에서 감지된 온도 값을 읽어와 자체적 으로 설정된 온도 값에 도달했는지를 판단한다(단계 403).

상기 판단 단계(403)에서 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하지 않을 경우, 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 SCR(S6)에 제공한다(단계 404).

상기 판단 단계(403)에서 자체적으로 설정된 온도 값에 도달되어 있는 경우, SCR(S6) 구동정지신호를 SCR(S6)에 제공한다(단계 405). 이로서, SCR(S6)의 제어가 정지된다.

SCR(S6)은 온도 제어부(S5)로부터 제공되는 구동제어신호에 따라 구동되어 게이트 전류로 큰 전력을 제어하는 방식으로 히터(S7) 전원을 제어한다(단계 406).

히터(S7)는 SCR(S6)의 전원 제어에 따라 수분이 발생되지 않는 조건으로 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하여 OZT(S1) 내부에 채워진 이산화망간(Mno2)의 상태가 항시 건조하게 유지하도록 한다(단계 407).

또한, OZT(S1) 교체 시, 불편사항이 없도록 OZT(S1)와 히터(S7)간의 거리를 필요한 만큼 공간을 주어 열 손실이 없도록 출입구(상부)에 실링(Sealing) 처리한다.

그리고, 히터(S7) 구조에 있어서, 히터(S7) 내/외부는 스테인레스 스틸(Stainless Steel, SUS)로 구성되어 있으며, 히터(S7) 중앙에 히팅 코일(Heating Coil)을 넣어 원형으로 돌려 처리한다. 이로써, 과도한 열이 불필요하므로 자체 SUS에서 발생하는 열로 OZT(S1) 표면의 온도는 올라가고 내부에 채워진 이산화망간(MnO2)은 건조한 상태를 유지한다.

상기와 같이 설명한 본 발명은 온도 제어 센서에서 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하도록 SCR에 의해 히터 전원을 제어하여 OZT에 발생되는 습윤 현상을 방지함으로써, 기존 OZT의 수명 단축의 원인이 되는 문제점을 해결할 수 있다.

이로 인하여, 오존 가스 분해 장치인 OZT 부품의 교체 주기를 연장시켜 운전비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 반도체의 오존 가스 발생장치에 있어서,

   OZT와 히터 사이에 위치하여 온도를 감지하는 온도 제어 센서와,

   상기 감지된 온도 값을 읽어와 자체적으로 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 제공하는 온도 제어부와,

   상기 구동제어신호에 따라 구동되어 히터 전원을 제어하는 실리콘 제어 정류기(SCR)와,

   상기 SCR의 전원 제어에 따라 수분이 발생되지 않는 조건으로 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하는 히터

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 OZT 교체 시, 상기 OZT와 히터간의 거리를 필요한 만큼 공간을 주어 열 손실이 없도록 출입구(상부)에 실링(Sealing) 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터는, 내/외부를 스테인레스 스틸(SUS)로 구성하며, 중앙에 히팅 코일(Heating Coil)을 넣어 원형으로 돌려 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체의 오 존 가스 분해장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 히터는, 내/외부의 SUS에서 발생하는 열로 상기 OZT 표면의 온도를 증가시켜 상기 OZT 내부에 채워진 이산화망간(MnO2)을 건조시키는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해장치.
5. 반도체의 오존 가스 발생방법에 있어서,

   수분이 발생되지 않는 조건의 온도 값을 설정하는 단계와,

   OZT와 히터 사이의 온도를 감지하는 단계와,

   상기 감지된 온도 값을 읽어와 상기 설정된 온도 값에 도달했는지를 판단하는 단계와,

   상기 판단에서 설정된 온도 값에 도달하지 않을 경우, 상기 설정된 온도 값에 도달하도록 하는 구동제어신호를 제공하는 단계와,

   상기 구동제어신호에 따라 히터 전원을 제어하는 단계와,

   상기 전원 제어에 따라 상기 설정된 온도 값에 도달하도록 열을 발생하여 상기 OZT의 상태를 건조하게 유지하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 판단에서 설정된 온도 값에 도달되어 있는 경우, 구동정지신호를 제공하여 실리콘 제어 정류기(SCR)의 제어를 정지하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 히터는, 내/외부를 스테인레스 스틸(SUS)로 구성하며, 중앙에 히팅 코일(Heating Coil)을 넣어 원형으로 돌려 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 히터는, 상기 SUS에서 발생하는 열로 상기 OZT 표면의 온도를 증가시켜 상기 OZT 내부에 채워진 이산화망간(MnO2)을 건조시키는 것을 특징으로 하는 반도체의 오존 가스 분해방법.

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