KR101168096B1

KR101168096B1 - 반도체 공정용 공조기 시스템

Info

Publication number: KR101168096B1
Application number: KR1020060007481A
Authority: KR
Inventors: 이후근; 이성근; 김옥기; 장길남; 김홍현
Original assignee: 주식회사 젬백스앤카엘
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2012-07-24
Also published as: KR20070077731A

Abstract

본 발명은 외기 또는 반도체 공정 중의 순환 공기가 인입되는 인입덕트(11)와; 오염 물질이 제거된 공기가 반도체 공정으로 공급되는 연결덕트(13)와; 냉각기(31), 가열기(33), 가습기(35)로 이루어져 외기나 순환 공기의 온도와 습도를 조절하는 조절부(30)와; 프리필터(21), 케미컬필터(25)로 이루어져 외기나 순환 공기에 포함된 분진과 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하는 필터부(20)와; 공기를 강제로 순환시키는 송풍팬(60)을 구비하는 반도체용 공조기 시스템(1)에 있어서, 필터부(20) 케미컬필터(25)의 전방 또는 후방에 하나 이상의 음이온교환수지층(27-1)으로 이루어져 질소 산화물을 제거하는 NOX필터(27)을 더 포함하여 구성되는 반도체용 공조기 시스템(1)에 관한 것으로,

케미컬필터(25) 전방 또는 후방에 케미컬필터(25)와 독립적으로 설치되는 NOX필터(27)를 구비하므로 질소산화물의 제거 효율을 높일 수 있으며, 케미컬필터(25)의 질소산화물 제거 효율이 감소하는 경우에도 NOX필터(27)에 의하여 순환되는 공기 중의 질소산화물을 충분히 제거할 수 있으므로, 질소산화물 이외의 오염 물질 제거 성능을 유지하는 케미컬필터(25)를 교체할 필요가 없게 되어 케미컬필터(25)의 수명을 연장할 수 있으며, 잦은 교체로 인한 케미컬필터(25)의 제거 작업에 소용되는 노력이나 시간이 절약되며, 상기 NOX필터(27)를 한층 이상의 음이온교환수지층(27-1, 27-2, 27-3)과 한층 이상의 양이온교환수지층(27-4, 27-5)으로 형성함으로써 질소산화물과 악취도 충분히 제거할 수 있는 효과가 있다.

공조기, NOX필터, 케미컬필터

Description

반도체 공정용 공조기 시스템{Refrigerator System for Semiconductor Process}

도 1은 종래 기술에 의한 조합형 케미컬필터 미디엄의 예를 도시한 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따르는 반도체 공정용 공조기 시스템을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따르는 반도체 공정용 공조기 시스템의 질소 산화물 제거 성능을 도시한 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따르는 반도체 공정용 공조기 시스템에 채택되는 NOX필터 미디엄을 도시한 개략적인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 공조기 시스템 11 : 유입덕트

13 : 연결덕트 20 : 필터부

27 : NOX필터 30 : 조절부

60 : 송풍팬

본 발명은 반도체 공정에 있어서 외기나 반도체 공정 중에 발생하는 분진이나 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하여 반도체 공정으로 공급하기 위한 반도체 공정용 공조기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NOX필터를 구비함으로써 질소산화물을 충분하게 제거하면서도 케미컬필터의 교체 주기를 연장할 수 있는 반도체 공정설비 등에 사용되는 반도체 공정용 공조기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 각종 제품을 생산하는 생산라인에는 제품생산 시 발생하는 먼지나 분진 등과 같은 오염 물질을 외부로 배출하여 실내 공기를 청정하게 유지하기 위한 공기조화설비가 갖추어져 있다. 특히, 반도체 생산라인에서 반도체를 제조할 때는 미세 먼지, NOX나 SOX와 같은 산성 산화물, 암모니아 가스 등과 같은 염기성 가스가 발생하며, 이러한 오염 물질은 고집적 반도체 공정에 있어서 반도체의 불량률을 증가시키고 생산 설비에도 장애를 발생시키는 원인이 되어 반도체 공정의 고집적화 고효율화를 도모할 수가 없게 된다. 따라서 반도체 공정에서는 고성능의 공조기 시스템이 필수적이다. 그리고 공조기 시스템은 보수가 용이하며 필터의 교체 주기가 길수록 바람직하다.

종래의 반도체 공정에 채택되는 반도체 공정용 공조기 시스템은 미세 먼지 등 분진을 제거하는 프리필터(Pre-filter)와 미디엄필터(Medium Filter), 상기 프리필터 및 미디엄필터를 통과한 공기 중에 포함되어 있는 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하는 케미컬필터(Chemical Filter)를 포함하고 있으며,

상기 분진 및 분자 상 오염 물질이 제거된 공기를 냉각하여 공기 중에 포함된 수증기를 제거하는 냉각기, 수증기가 제거된 공기를 일정 온도로 가열하여 반도체 공정에 필요한 적정 수준의 온도로 가열하는 가열기, 가열된 공기 내에 수분이 보충되도록 하는 가습기를 구비하고 있다.

따라서 종래 기술에 의한 반도체 공정용 공조기 시스템은 덕트를 통해 공급되는 공기 중의 오염 물질을 제거하고, 공기를 반도체 공정에 알맞은 온도와 습도로 변환되도록 하기 위하여 공기를 프리필터, 미디엄필터, 케미컬필터를 거치도록 하고, 냉각기, 가열기 및 제습기를 거치도록 하고 있다. 상기에 있어서 공기가 통과되는 순서는 위에 기술한 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 최근에는 반도체용 공조기 시스템에 적용되는 종래의 케미컬필터(125)를 도시한 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 케미컬필터(125)는 적층된 형태로 사용되고 있으며, 각 층은 각각 제거할 수 있는 오염 물질을 달리하는 층으로 이루어진다.

도 1을 참조로 예를 들어 설명하면, 종래의 케미컬필터(125)는 질소산화물(NOX)이나 황산화물(SOX)과 같은 산성산화물을 제거하는 제1층(125a)과, 염기성 가스를 제거하는 제2층(125b)과, 오존을 제거하는 제3층(125c)로 이루어져, 반도체 공정 중에서 발생하는 이온 분자 상의 오염 물질을 하나 또는 두 개의 조합형 케미컬필터(125)로 제거할 수 있도록 하였다.

본 발명자가 출원한 종래 기술에 의한 조합형 케미컬필터의 제작방법(출원번호 : 10-2003-09259호, 2003년 2월 14일)에 따르면 상기 산성산화물을 제거하는 제1층(125a)은 일반활성탄에 KOH, K₂CO₃, KI와 같은 염기성 물질을 첨착시킨 첨착활성탄으로 이루어지며, 염기성 가스를 제거하는 제2층(125b)은 H₃PO₄나 H₂SO₄를 첨착시킨 첨착활성탄으로 이루어진다.

상기와 같은 반도체용 공조기 시스템이 있어서 반도체 공정 중에서 발생하는 이온 분자 상의 오염 물질을 하나의 케미컬필터(125)로 효과적으로 제거할 수 있으며 설치 후 일정 시간이 경과하여도 따라 오존이나 황산화물의 제거 성능은 유지된다. 그러나 설치 후 사용 시간의 경과에 따라 NO₂를 NO로 변환시키면서 질소산화물(NOX)의 제거 성능이 급격히 감소하는 문제가 있었으며, 따라서 질소산화물(NOX)의 제거 효율을 회복시키기 위하여 황산화물(SOX)과 같은 다른 종류의 산성 산화물이나 염기성 산화물의 제거 성능은 유지하고 있음에도 불구하고 케미컬필터(125)를 조기에 교체하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 반도체용 공조기 시스템이 가지고 있는 문제점 을 해결하기 위해 제안된 것으로, 케미컬필터 전방 또는 후방에 별도의 NOX필터를 독립해서 설치함으로써 질소산화물의 제거 성능을 향상시키고, 케미컬필터의 질소산화물 제거 성능이 감소하는 경우에도 케미컬필터를 교체할 필요가 없어 케미컬필터의 교체 주기를 충분히 연장시킬 수 있는 반조체용 공조기 시스템을 제공하는데 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르는 반도체용 공조기 시스템은 냉각기, 가열기, 가습기로 이루어져 외기나 순환 공기의 온도와 습도를 조절하는 조절부와; 프리필터, 케미컬필터로 이루어져 외기나 순환 공기에 포함된 분진과 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하는 필터부와; 공기를 강제로 순환시키는 송풍팬을 포함하여 구성되며, 상기 필터부는 케미컬필터의 전방 또는 후방에 하나 이상의 음이온교환수지층으로 이루어져 질소 산화물을 흡착하는 NOX필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하며,

상기에서 NOX필터는 하나 이상의 양이온교환수지층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,

상기에 있어서 NOX필터의 음이온교환층 및/또는 양이온교환층은 음이온교환수지 및/또는 양이온교환수지를 알루미늄 망체, 폴리에틸렌 망체, 부직포 또는 폴리우레탄 폼에 부착하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 NOX필터는 3개 층의 음이온교환수지층과 2개의 양이온교환수지 층으로 형성하는 것이 바람직하며,

상기 이온교환수지층에 더하여 Ag이 첨착된 Ag흡착제를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 반도체용 공조기 시스템의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 상세한 설명에 있어서 종래 기술과 동일한 작용을 하는 구성에 대하여는 동일한 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 반도체용 공조기 시스템(1)을 도시한 개략적인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따르는 NOX필터(27) 전방(도 2의 'A'부분) 및 후방(도 2의 'B'부분)의 질소산화물의 농도를 측정한 결과이며, 도 4는 본 발명에 따르는 반도체용 공조기 시스템(1)의 NOX필터(27)를 이루는 미디엄을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 반도체용 공조기 시스템(1)은 외기 또는 반도체 공정 중의 순환 공기가 인입되는 인입덕트(11)와, 오염 물질이 제거된 공기가 반도체 공정으로 공급되는 연결덕트(13)와, 외기나 순환 공기의 온도와 습도를 조절하는 조절부(30)와, 외기나 순환 공기에 포함된 분진과 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하는 필터부(20)와; 공기를 강제로 순환시키는 송풍팬(60)으로 이루어진다.

상기 조절부(30)는 인입되는 공기를 냉각하여 공기 중에 포함된 수증기를 제거하는 냉각기(31)와, 냉각된 공기를 반도체 공정에 적합한 온도로 가열하는 가열 기(33)와, 상기 가열된 공기에 수증기를 공급하여 소정 범위의 습도를 유지하게 하는 가습기(35)로 이루어지며, 이에 더하여 제습기(도시하지 않음)를 구비하는 것도 가능하다. 도 2에는 필터부(20) 후방으로 설치되는 조절부(30)를 도시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 상기 조절부(30) 전체가 필터부(20) 전방으로 설치되는 것도 가능하며, 조절부(30)를 이루는 구성들의 일부는 필터부(20) 전방으로, 일부는 필터부(20) 후방으로 설치되는 것도 가능하며, 필터부(20)를 이루는 구성 사이에 설치되는 것도 가능하다.

상기 필터부(20)는 공기 중에 포함되는 분진 등 미세한 먼지를 제거하는 프리필터(21) 및 미디엄필터(23)와, 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하는 케미컬필터(25)로 이루어진다. 상기 케미컬필터(25)를 이루는 필터미디엄(도시하지 않음)은 종래 기술에 기재된 바와 같이 반도체 공정에서 배출되는 다양한 종류의 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하기 위하여 다층으로 적층되는 구조로 하는 것이 바람직하다.

상기 필터부(20)는 이에 더하여 케미컬필터(25)의 전방 또는 후방에 NOX필터(27)를 구비한다. 상기 NOX필터(27)는 알루미늄과 같은 금속 망체, 폴리에틸렌 망체, 부직포 또는 폴리우레탄 폼(Foam)에 음이온교환수지 및/또는 양이온교환수지를 접착제로 부착하여 층상으로 형성한 미디엄으로 이루어진다. 상기 미디엄을 하나의 층으로 형성할 수 있으나 도 4에 도시된 바와 같이 다층으로 형성하는 것도 가능하다.

다층으로 형성함에 있어서 공기가 유입되는 방향으로부터 음이온교환수지로 이루어진 미디엄층을 형성하고, 음이온교환수지 미디엄층 후방으로 양이온교환수지 미디엄층을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 음이온교환수지 미디엄층은 질소산화물을 제거하는 작용을 하며, 양이온교환수지 미디엄층은 악취를 제거하는 작용을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 공기가 유입되는 방향으로부터 음이온교환수지로 이루어진 3개 층의 미디엄층(27-1, 27-2, 27-3)과 양이온교환수지로 형성된 2개 층의 미디엄층(27-4, 27-5)으로 이루어지는 NOX필터(27)로 하는 것도 가능하다.

도 3은 도 4에 도시된 바와 같은 NOX필터(27)를 도 2에 도시된 바와 같이 케미컬필터(25) 후방에 설치하고 공기 내에 포함된 질소산화물 제거 효율을 측정한 실험 결과이다. 실험에 있어서 샘플링 시간을 1,290분으로, 샘플링 유량을 2ℓ/분으로 하여 NOX필터(27) 전방(도 2의 'A'부)과 후방(도 2의 'B'부)에서 유동하는 공기 중에 포함된 NO₂, NO₃의 농도를 측정하였다. NOX필터(27) 전방인 케미컬필터(25)를 통과한 공기 중에 포함된 NO₂, NO₃의 농도는 각각 43.9ppb와 27.1ppb이었으며, 상기 공기가 NOX필터(27)를 통과한 후인 NOX필터(27)의 후방에서 NO₂, NO₃의 농도는 각각 4.1ppb와 9.5ppb로 감소하였으며, 따라서 NO₂에 대한 NOX필터(27)의 제거 효율은 90.7％이며, NO₃에 대한 NOX필터(27)의 제거 효율은 65.1％이었다.

상기 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이 질소 산화물 제거 성능을 구비하는 케미컬필터(25)를 통과한 공기 중에는 다량의 질소 산화물이 포함되며, 상기와 같은 현상은 공기 중에 포함되는 NO₂를 NO로 변환하면서 케미컬필터(25)의 성능이 급격히 저하되므로 케미컬필터(25)를 설치한 후 시간이 경과할수록 증가하였다. 따라서 요구되는 수준의 질소산화물 제거를 위해서는 케미컬필터(25)가 다른 이온 분자 상의 오염 물질의 제거 성능을 구비하는 경우에도 케미컬필터(25) 전체를 교환하여야 하였었다. 그러나 상기 케미컬필터(25) 전방 또는 후방으로 독립적인 NOX필터(27)를 구비하여 질소산화물을 충분한 정도로 제거함으로써 케미컬필터(25)의 교체 주기를 연장할 수 있게 된다.

상기에 본 발명에 따르는 반도체용 공조기 시스템(1)의 NOX(27) 필터는 활성탄이나 실리카, 알루미나, 알루미나 실리케이트, 제올라이드 등에 Ag를 첨착시킨 Ag흡착제를 더 구비하는 것도 가능하다.

상기와 같이 Ag흡착제를 더 구비함으로써 유해균에 직접 작용하여, 유해균의 세포막을 직접 녹이고, 유해균의 전자 전달계를 방해해서 제균을 하는 즉, 유해균의 세포막을 녹여서 세포 내의 효소와 작용하여 영양 물질의 대사기능, 즉 영양물질 유입 및 배출을 차단하고 유해균의 호흡기능을 막아 세포내 APT 생성을 막아 유해균의 생육 정지 및 재생능력을 파괴하여 유해균을 사멸키는 작용을 하게 되어 유해 가스와 함께 유해 세균도 제거할 수 있게 된다.

한편, 상기 본 발명에 따르는 반도체용 공조기 시스템(1)은 필요에 따라서 상기 필터부(20)에 헤파필터(HEPA Filter), ULPA필터, 백필터(Bag Filter)를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.

그리고 제작 방법에 있어서 NOX필터(27)는 필터 박스에 V-베드 형태로 조합하여 이루어지는 것도 가능하며, 상기 미디엄층을 절곡하여 이루어지는 것도 가능하다.

도 4에서 화살표는 공기의 흐름 방향을 도시한 것이다.

본 발명을 도면을 참조하여 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 해석하여야 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 반도체 공정용 공조기 시스템(1)에 의하면, 케미컬필터(25) 전방 또는 후방에 케미컬필터(25)와 독립적으로 설치되는 NOX필터(27)를 구비하므로 질소산화물의 제거 효율을 향상시킬 수 있으며, 케미컬필터(25) 전방에 설치되는 경우에는 미리 NO₂를 충분히 제거하므로 NO₂에서 NO로의 변환에 의하여 케미컬필터(25)의 질소산화물 제거 성능이 조기에 하락하는 것을 방지할 수 있으며, 케미컬필터(25) 후방에 설치되는 경우에는 NO₂에서 NO로의 변환에 의하여 케미컬필터(25)의 질소산화물 제거 효율이 감소되어도 NOX필터(27)에 의하여 케미컬필터(25)를 통과한 공기 중의 질소산화물을 충분히 제거할 수 있으므로 질소산화 물 이외의 오염 물질 제거 성능을 구비하는 케미컬필터(25)를 조기에 교체할 필요가 없게 되며, 따라서 잦은 교체로 인한 케미컬필터(25)의 제거 작업에 소용되는 노력이나 시간이 절약되며, 상기 NOX필터(27)를 한층 이상의 음이온교환수지층(27-1, 27-2, 27-3)과 한층 이상의 양이온교환수지층(27-4, 27-5)으로 형성함으로써 질소산화물과 함께 악취도 충분히 제거할 수 있으며, Ag첨착제를 구비하는 경우에는 유해가스와 함께 유해 세균도 함께 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims

외기 또는 반도체 공정 중의 순환 공기가 인입되는 인입덕트(11)와; 오염 물질이 제거된 공기가 반도체 공정으로 공급되는 연결덕트(13)와; 냉각기(31), 가열기(33), 가습기(35)로 이루어져 외기나 순환 공기의 온도와 습도를 조절하는 조절부(30)와; 프리필터(21), 케미컬필터(25)로 이루어져 외기나 순환 공기에 포함된 분진과 이온 분자 상의 오염 물질을 제거하는 필터부(20)와; 공기를 강제로 순환시키는 송풍팬(60)을 포함하여 구성되는 반도체 공정용 공조기 시스템(1)에 있어서,

상기 필터부(20)는 케미컬필터(25)의 전방 또는 후방에 하나 이상의 음이온교환수지층(27-1)으로 이루어져 질소 산화물을 흡착하는 NOX필터(27)를 더 구비하며; 상기 NOX필터(27)는 Ag가 첨착된 Ag흡착제를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 공조기 시스템(1).
제1 항에 있어서, 상기 NOX필터(27)는 하나 이상의 양이온교환수지층(27-4)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 공조기 시스템(1).
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제2 항에 있어서, 상기 NOX필터(27)는 3개 층의 음이온교환수지층(27-1, 27-2, 27-3)과 2개 층의 양이온교환수지층(27-4, 27-5)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 공조기 시스템(1).
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