KR101802167B1 - 반도체 제조설비의 배기라인 구조 - Google Patents

반도체 제조설비의 배기라인 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비의 배기라인 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기라인 외부를 에어로겔 단열층으로 감싸 배기라인으로 배출되는 배출 가스(분진 등)의 온도를 일정하게 유지시키고, 배기라인 내부를 산화촉매로 코팅하여 배기라인에 배출가스 등이 침적되는 현상을 방지하여 배기라인의 유속 감속과 폐쇄를 미연에 방지할 수 있는 반도체 제조설비의 배기라인 구조에 관한 것이다.

Description

반도체 제조설비의 배기라인 구조{Exhaust Line Structure in Apparatus for Semiconductor Processing}
본 발명은 반도체 제조설비의 배기라인 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조공정에서 발생되는 분진 등의 침착으로 인한 배기라인의 유속감소 또는 폐쇄를 미연에 방지할 수 있는, 반도체 제조설비의 배기라인 구조에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정은 프로세스 챔버에서 반응가스나 공정가스를 사용하는 형태로 진행되고, 소정의 공정이 완료된 후 잔류하는 유해 가스나 반응 부산물, 예를 들면 분진 등이 배기라인을 통해서 배출된다.
도 1은 일반적인 반도체 제조설비의 배기라인의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
보통 화학 기상증착 설비의 경우, 화학기상증착 공정 수행 후 프로세스 챔버(100)로부터 배기되는 배기가스가 배기 파이프(400)를 통해 가스 세정기(200)로 배출될 때, 배기라인 내부에 미세한 분진이 생성되며, 이러한 분진의 발생원인은 각 배기라인의 온도, 압력, 배기가스의 성분 등의 차이에 의해 좌우된다.
이와 같이, 미세한 분진 형태의 파우더가 배기라인의 내벽에 응축되면, 배기압 저하에 따른 설비 에러 발생 및 배기라인 막힘에 의한 배기가스의 역류 현상이 발생하여 공정 불량의 원인이 되고, 또 배기라인의 막힘으로 인해 진공펌프의 성능이 저하되는 현상이 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 한국공개특허 제10-2005-0117331호 및 한국공개특허 제10-2007-0054984호에서는 배기라인에 히팅자켓을 구비한 기술을 제시하고 있다.
그러나, 위와 같은 히팅자켓은 배관에 밀착성이 떨어져서 공기층이 형성되는 등 열전달이 잘되지 않는 문제점이 있고, 또 기존 배기라인은 평활관이어서 배관시 각도를 몇 번 꺽어서 연결 설치해야 하므로, 유체가 관의 벽에 충돌하는 경우가 발생하고, 이로 인해 압력이 상승하면서 관의 연결부위인 엘보(300)에 분진이 생성되는 문제점이 있었다.
이에, 한국등록특허 제10-0860593호에는 이러한 히팅자켓의 문제점을 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 제조설비의 가스 배출라인에 설치되는 배기라인을 이중의 주름관(10) 형태로 제작하고, 이중 주름관의 내부에 열선을 설치하여 주름관의 플렉시블한 배관 특성을 이용하여 유체 흐름에 대한 간섭(충돌 등)을 최소화할 수 있도록 하는 파이프 구조를 제시하고 있다.
그러나, 상기 등록특허는 히팅 파이프를 2중 주름관 형태로 제작하여야 하므로 그 제작이 힘들 뿐 아니라, 2개의 주름관을 상호 결합시 작업성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 2개의 주름관 간에 열선을 개재함으로써, 열선이 주름관의 플렉시블한 특성을 방해하여 일정 부분 관이 절곡되는 현상이 발생되고, 절곡된 부분에 파우더가 여전히 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 주름관을 각 배기라인에 연결하기 위해서는 별도의 연결 장치가 요구되고, 열 유출이 심해 관 외부에 원하는 적정 온도(50 ~ 190 ℃)를 유지하기 어려운 단점이 있었다.
한국공개특허 제10-2005-0117331호 한국공개특허 제10-2007-0054984호 한국등록특허 제10-0860593호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배기라인 외부를 에어로겔 단열층으로 감싸 배기라인으로 배출되는 배출가스(분진 등)의 온도를 일정하게 유지시키고, 배기라인 내부를 산화 촉매로 코팅하여 배기라인에 배출가스 등이 침적되는 현상을 방지함으로써, 배기라인의 유속 감속과 폐쇄를 미연에 방지할 수 있는 반도체 제조설비의 배기라인 구조를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는, 반도체 제조설비와 연통된 배기라인; 상기 배기라인 외주면을 개방되게 감싸는 에어로겔 단열층; 및 상기 배기라인 내주면에 형성된 산화 촉매층을 포함하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 에어로겔 단열층은 고상 또는 시트형태로 배기라인 외주면을 감싸는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 산화 촉매층은 혼합 무기물 담체 및 상기 혼합 무기물 담체에 담지되는 귀금속 성분과 전이금속 산화물을 포함하고, 상기 혼합 무기물 담체는 무기물 담체 및 복합 산화물이 혼합되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 무기물 담체는 감마알루미나, 세타알루미나, 예타알루미나, 보에마이트 및 의보에마이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 복합 산화물은 AMO3의 화학식을 가지고, 상기 화학식에서 A는 La, Y, Ce, Li, Na 및 Cs로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속이며, M는 Mo, Fe, Co, Ni, Ti, Ag 및 Cr로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 귀금속 성분은 백금, 팔라듐, 로듐 및 이리듐으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 전이금속 산화물은 W, Mn, Cu 및 Zn으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 산화 촉매층은 무기물 담체 100 중량부에 대하여, 복합산화물 10 내지 65 중량부, 귀금속 성분 0.1 ~ 5 중량부 및 전이금속 산화물 1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 에어로겔 단열층은 두께가 0.1 mm 내지 500 mm인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 산화 촉매층은 두께가 10 ㎛ 내지 300 ㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 반도체 제조설비의 배기라인 구조는 배기라인 및 에어로겔 단열층 사이 또는 에어로겔 단열층 외주면에 나선형으로 권취되는 열선부재가 추가로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 열선부재는 배기라인의 가스 유입부로부터 가스 배출부로 갈수록 열선부재 간의 간격이 작아지도록 권취되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배기라인을 배출가스(분진 등)의 온도로 유지시키고, 배기라인 내부의 촉매활성을 통해 배출가스가 배기라인에 침적되는 현상을 방지하여 배기라인의 유속 감속과 폐쇄를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 반도체 제조공정의 배기라인의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 주름관이 적용된 반도체 제조공정의 배기라인의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 배기라인의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1의 배기라인 이미지이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 반도체 제조설비와 연통된 배기라인; 상기 배기라인 외주면을 개방되게 감싸는 에어로겔 단열층; 및 상기 배기라인 내주면에 형성된 산화 촉매층을 포함하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 반도체 제조공정에서 반응공정을 마친 배출가스는 배기라인을 통하여 배출되면서 열손실이 발생하여 배기라인의 내부 온도가 급격하게 떨어지게 되고, 내부 온도가 떨어진 배기라인의 내측 벽면에는 반응 가스의 잔류물이 파우더(powder) 형태로 쌓이게 된다. 따라서 배기라인의 온도는 바람직하게는 100 ~ 500 ℃로 유지시켜 반응가스 즉 배출가스의 고착화를 방지할 필요가 있다.
이에, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 배기라인 구조는 배기라인 외부를 에어로겔 단열층으로 감싸 배기라인으로 배출되는 배출가스(분진 등)의 온도를 일정하게 유지시켜 배출가스의 흐름을 원활하게 하고, 배기라인 내부를 산화촉매로 코팅하여 배기라인에 침적되는 유해 배출가스 등을 산화시켜 제거함으로써, 배기라인에 배기가스가 침적되는 현상을 방지하여 배기라인의 유속 감속과 폐쇄를 미연에 방지할 수 있고, 후단의 가스 세정기의 배출가스 처리 부담을 줄여줄 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 배기라인 구조의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실시예 1의 배기라인 이미지이다.
본 발명에 따른 반도체 제조설비의 배기라인 구조는 배기라인(400), 에어로겔 단열층(500) 및 산화 촉매층(600)을 포함한다.
상기 배기라인(400)은 반도체 제조설비의 프로세스 챔버(100)로부터 배기되는 배출가스가 유출입되는, 금속 재질의 배관으로, 상기 외주면에는 에어로겔 단열층(500)이, 내주면에는 산화 촉매층(600)이 형성되어 있다.
상기 에어로겔 단열층(500)은 에어로겔(aerogel) 분말이 함유된 단열층으로, 배기라인 외주면을 감싸 배기라인의 열이 손실되는 것을 방지하고, 배기라인으로 유입되는 배출가스(분진 등)의 온도를 일정하게 유지시켜 배기라인에 배출가스 등이 침적되는 현상을 방지한다.
상기 에어로겔은 규소산화물로 구성되어 가벼운 동시에 단열성 및 내열성이 매우 우수한 단열재로, 에어로겔은 공지의 구성으로 고상, 액상은 물론 시트 형태로도 제조되고 있다. 따라서, 고상 또는 시트형태의 에어로겔 단열층을 배기라인의 외주면에 완전히 감싸도록 구성된다.
바람직한 일 실시예로, 본 발명에 따른 에어로겔 단열층(500)은 실리카 에어로겔 분말, 고온 바인더 및 분산제 함유된 조성물을 딥 코팅, 스프레이 코팅 등의 공지된 방법을 이용하여 배기라인 외주면에 에어로겔 단열층을 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 에어로겔 분말은 에어로겔의 다공성 표면이 소수성으로 개질된 에어로겔 분말을 모두 포함하는 것으로 당해 기술분야에 알려져 있는 어떠한 소수성 실리카 에어로겔 분말일 수 있으며, 특정한 종류의 실리카 에어로겔 분말로 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 에어로겔 분말의 평균 입경이 1 ㎛ ~ 50 ㎛이고, 열전도도는 5 mW/mk ~ 30 mW/mk이며, 밀도는 0.04 g/cm3 ~ 0.17 g/cm3일 수 있다. 상기 에어로겔 분말을 첨가할 경우, 중량을 현저히 낮추면서 탁월한 단열 효과를 얻을 수 있으며, 조성물의 점도제어, 배합 가능양, 균일한 혼합가능성 측면에서 바람직하다.
본 발명에 따른 에어로겔 함유 조성물은 분산제 100 중량부에 대하여, 에어로겔 분말 20 ~ 70 중량부 및 고온 바인더 1 ~ 50 중량부로 포함하는 것이, 코팅강도 등의 기계적 물성 측면에서 바람직하다.
상기 고온 바인더로는 변성 실리케트, 알루미나졸, 실리카졸, TMOS, TEOS, LITHUM SILICAT, 파인세라믹스 중 어느 하나 또는 이들을 혼합된 무기바인더나, 물과 혼합되는 천연라텍스, 전분, 키토산 중 어느 하나인 천연수지 또는 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 우레탄 수지, 수용성 불소수지, 합성 라텍스 합성수지, 메틸셀룰로오스 계열, 비닐 계열 중 어느 하나인 수계 유기바인더일 수 있다.
또한, 상기 분산제는 물, 이온성 (음이온성 및 양이온성) 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 고분자 계면활성제 및 고분자 화합물 등으로부터 선택될 수 있고, 상이한 유형의 계면활성제들의 조합이 사용될 수도 있다. 특히, 음이온성 계면활성제로는 암모늄 라우릴 설페이트, 나트륨 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르설페이트 등일 수 있고, 양이온성 계면활성제로는 알킬 트리메틸암모늄, 폴리옥시에틸렌 알킬아민 등일 수 있으며, 양쪽성 계면활성제로는 베타인 유형, 예컨대 알킬 디메틸베타인 또는 옥시도 유형, 예컨대 알킬 디메틸아민옥시도일 수 있다.
또한, 상기 에어로겔 함유 조성물에는 황토분말, 마이카, 탈크 등의 무기충진제, 경화제, 증점제, 소포제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함하여 상기 에어로겔 함유 조성물로 형성하고자 하는 성형물의 목적에 따라 전체적인 강도를 조절하거나 기타 기능을 얻을 수 있다.
이러한 에어로겔 함유 조성물로 형성된 에어로겔 단열층(500)은 두께가 0.1 mm 내지 500 mm일 수 있고, 바람직하게는 0.5 mm 내지 100 mm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 mm 내지 50 mm일 수 있다. 만일 에어로겔 단열층의 두께가 0.1 mm 미만일 경우에는 성형성 및 단열성에 문제가 발생될 수 있고, 500 mm를 초과할 경우에는 경제성과 기계적 물성이 저하될 수 있다.
한편, 산화 촉매층(600)은 배기라인 내주면 산화 촉매가 코팅된 층으로, 전술된 에어로겔 단열층으로 일정하게 유지되는 배기(배출)가스의 온도를 반응열로 이용하여 반도체 제조공정에서 발생되는 유해 배기가스와 직접 접촉하고, 산화 분해하여 무해한 물질로 변환시켜 제거한다. 이때, 상기 산화 촉매층의 산화 촉매로는 반도체 제조공정에서 발생되는 유해 배출가스를 무해한 물질로 변화시킬 수 있는, 공지의 산화 촉매라면 제한 없이 사용할 수 있다.
그러나 일반적으로 반도체 제조 공정에서 배출되는 배출가스로는 실란계, 할라이드계, 황 화합물계, 인 화합물계 등 여러 가지 휘발성 화합물을 함유하고 있다. 이에, 종래 촉매를 이용하여 제거할 경우에도 배출가스 내에 포함된 황화합물, 인화합물, 할로젠화물 등의 촉매 피독물질에 의하여 피독되기 쉬워 활성의 감소가 크다는 점이 단점으로 지적되어 왔다.
이에, 본 발명에서는 바람직하게 촉매 피독 물질의 존재 하에서도 시간에 따른 활성저하가 크지 않는 산화 촉매를 사용하여 배기라인 내주면에 형성시킴으로써, 산화 촉매층의 피독 현상을 방지하면서 배기라인을 통과하는 배출가스를 이산화탄소, 물 등으로 전환시켜 파우더 형태의 배출가스가 배기라인에 침적되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 산화 촉매로는 혼합 무기물 담체 및 상기 혼합 무기물 담체에 담지되는 귀금속 성분과 전이금속 산화물을 포함하고, 상기 혼합 무기물 담체로는 무기물 담체 및 복합 산화물이 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 무기물 담체는 특별히 제한되지 않으나, 감마알루미나, 세타알루미나, 예타알루미나, 보에마이트(boehmite), 의보에마이트(pseudo-boehmite) 등 높은 표면적을 가지며 휘발성 유기화합물과 반응성이 크지 않은 물질 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이다. 상기 무기물 담체의 표면적은 평균 비표면적이 150m2/g 이상의 물질을 사용하는 것이 활성물질의 고분산 측면에서 유리하므로 바람직하다.
또한, 복합산화물은 일반식 AMO3로 나타내어지는 페로브스카이트형으로, A는 La, Y, Ce, Li, Na, Cs 등의 금속이며, M는 Mo, Fe, Co, Ni, Ti, Ag, Cr 등의 금속일 수 있다.
이때, 상기 페로브스카이트형 복합 산화물을 합성방법은 널리 알려져 있으며, 본 명세서에 기재된 방법은 예시일 뿐 이에 국한되는 것은 아니다. 일 예로, 페로브스카이트형 복합 산화물을 형성하는 금속들의 질산염, 탄산염, 황산염, 인산염 등 전구물질을 원하는 함량만큼 칭량하여 구연산, 능금산 등의 수용액에 용해시킨 뒤, 얻어진 전체 용액을 충분히 교반시키면서 물을 천천히 증발시키고, 160 ℃에서 충분히 건조시키는 단계를 거쳐 분말을 얻는다. 얻어진 물질을 볼 밀링 등을 통하여 잘게 분쇄한 다음 350 ℃에서 30분, 500 ℃에서 30분, 650 ℃에서 5시간 동안 소성시키는 단계를 거쳐서 제조된다. 볼 밀링 시에는 선택적으로 분산제를 사용하기도 한다.
본 발명의 촉매에서 페로브스카이트형 복합산화물은 적어도 한가지 이상의 원소가 서로 다른 것으로 이루어진 다른 조성의 페롭스카이트형 복합산화물 두 가지 이상이 촉매계에 포함되게 하는 것이 촉매 피독 물질에 대한 저항성이 더 높게 나타나므로 바람직하다. 이때, 상기 다른 조성의 페로브스카이트형 복합산화물이라 함은 AMO3 화학식에서 A나 M의 원소 중 적어도 하나 이상이 서로 다른 것을 의미한다. 예를 들면 제1 페로브스카이트형 복합산화물의 A가 La일 때, 제2 페로브스카이트형 복합산화물의 A가 Cs인 경우 이들 복합산화물은 서로 다른 조성으로 이루어진 것이다.
제1 페로브스카이트형 복합 산화물과 제2 페로브스카이트형 복합 산화물의 혼합비는 제1 페로브스카이트형 : 제2 페로브스카이트형의 질량비가 30 : 70 ~ 70 : 30 의 범위에 있는 것이 촉매의 내피독성 측면에서 바람직하다.
상기 복합 산화물과 무기물 담체는 볼밀을 이용하여 분쇄 혼합하여 사용한다. 먼저 무기물 담체와 복합 산화물을 소정비율로 섞은 뒤, 폴리비닐알코올 2 ~ 7 중량%, 메틸셀룰로오스 3 ~ 7 중량% 및 인산(H3PO4) 1 ~ 5 중량%를 첨가하고, 잔량은 증류수로 채워진 용액을 추가한 뒤, 볼 밀링하여 슬러리를 제조하고, 원하는 형태로 성형한 뒤, 온도 100 ~ 150 ℃의 온도로 충분히 건조하고, 공기 분위기하에서 350 ~ 700 ℃의 온도로 소성시킨다. 소성온도가 350 ℃ 미만이면 소성이 불충분할 수 있으며, 700 ℃를 초과하면 과소성이 일어나 표면적 저하나, 담체의 상전이가 발생할 수 있으므로 상기 온도 범위에서 소성을 실시하는 것이 바람직하다.
소성 후 얻어진 혼합 무기물 담체에는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐 등에서 선택된 적어도 하나 이상의 귀금속 물질을 담지하여 사용한다. 귀금속 물질의 담지 후에는 건조 및 소성하는 단계를 거친다. 이때 건조 단계는 90 ~ 120 ℃의 온도에서 1 ~ 5시간가량 진행되며, 소성은 400 ~ 600 ℃의 범위에서 실시한다. 상기 소성범위를 벗어나면 소성이 불충분하거나, 과소성이 발생하여 귀금속의 소결현상이 일어나 귀금속의 유효표면적이 감소할 수 있으므로 상기 소성온도 범위에서 소성하는 것이 바람직하다.
이후 단계는 W, Mn, Cu, Zn 등의 전이금속 1종 이상을 코팅하여 전이금속이 코팅된 최종 촉매를 완성한다. 상기 코팅은 혼합 무기물 촉매의 표면에만 전이금속 산화물 입자가 코팅될 수 있도록 하기 위하여 점도가 있는 고분자 슬러리를 이용한다. 상기 고분자로는 주로 수용성 고분자를 사용한다.
상기 코팅단계는 W, Mn, Cu, Zn 등의 전이금속의 전구물질을 용매에 녹여 금속염 용액을 제조하고, 상기 금속염 용액을 고분자가 녹아 있는 고분자 용액과 혼합하여 금속-고분자 슬러리를 제조한 뒤, 상기 금속-고분자 슬러리에 귀금속이 담지 단계가 끝난 혼합 무기물 담체를 디핑하고, 건조 소성하여 최종 복합 금속 산화물 촉매를 얻는다. 이때 소성 온도는 450 ~ 700 ℃의 범위로 실시할 수 있다. 소성 범위가 상기 범위를 벗어나면 소성이 불충분하게 일어나거나 과소성이 발생하여 담체와 활성금속으로 담지된 귀금속의 표면적이 감소할 수 있으므로 상기 소성온도 범위에서 소성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 산화 촉매는 무기물 담체 100 중량부에 대하여, 복합산화물 10 내지 65 중량부, 귀금속 성분 0.1 ~ 5 중량부 및 전이금속 산화물 1 ~ 20 중량부를 포함하는 것으로, 상기 범위를 벗어나는 경우, 비표면적이 감소하여 충분한 활성을 나타내기 어렵거나 또는 촉매의 내피독성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
전술된 바와 같이 제조된 산화 촉매는 고온 바인더와 혼합되어 공지의 코팅방법으로 배기라인 내주면에 코팅하고, 상온 ~ 150 ℃ 온도에서 건조시킬 수 있다. 이때, 상기 고온 바인더는 변성 실리케트, 알루미나졸, 실리카졸, TMOS, TEOS, LITHUM SILICAT, 파인세라믹스 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여서 된 무기바인더나, 물과 혼합되는 천연라텍스, 전분, 키토산 중 어느 하나인 천연수지 또는 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 우레탄 수지, 수용성 불소수지, 합성 라텍스 합성수지, 메틸셀룰로오스계, 비닐계 중 어느 하나인 수계 유기바인더일 수 있으며, 고온 바인더 함량은 산화 촉매 100 중량부에 대하여, 5 ~ 70 중량부로 혼합할 수 있다.
이때, 상기 산화 촉매 조성물은 산화 촉매의 기능을 저해하지 않은 측면에서 분산제, 황토분말, 마이카, 탈크 등의 무기충진제, 경화제, 증점제, 소포제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 산화 촉매층(600)은 두께가 10 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다. 만일 10 ㎛ 미만인 경우에는 배출가스 처리 효율이 떨어지고, 300 ㎛를 초과하는 경우에는 경제성과 기계적 물성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 배기라인 구조는 배기라인을 원하는 고온으로 유지시키기 위해 열선으로 열이 발생되는 열선부재(미도시)를 배기라인 및 에어로겔 단열층 사이 또는 에어로겔 단열층 외주면에 나선형으로 권취될 수 있으며, 배기라인의 가스 유입부로부터 가스 배출부로 갈수록 온도 하강이 많이 일어나므로, 가스 유입부로부터 가스 배출부로 갈수록 열선부재 간의 간격이 작아지도록 권취하여 배출가스의 온도 하강을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
제조예 1 : 에어로겔 함유 조성물 제조
물 200 g에 실리카 에어로겔 분말[알이엠텍(주), 평균입경 20 ㎛, 열전도도 15 mW/mk, 밀도 0.1 g/cm3] 80 g을 혼합하고, 고속 교반기를 이용하여 2500 rpm으로 20분간 혼합하여 에어로겔이 균일하게 분산된 수분산 에어로겔 조성물을 획득하였다. 이렇게 획득된 에어로겔 조성물에 알루미나졸 고온 바인더[Alumina Sol 100, 니산화학(Nissan Chemical] 80 g을 혼합하여 에어로겔 함유 조성물을 수득하였다.
제조예 2 : 에어로겔 함유 조성물 제조
물 200 g에 실리카 에어로겔 분말[알이엠텍(주), 평균입경 10 ㎛, 열전도도 20 mW/mk, 밀도 0.03 g/cm3] 80 g을 혼합하고, 고속 교반기를 이용하여 2500 rpm으로 20분간 혼합하여 에어로겔이 균일하게 분산된 수분산 에어로겔 조성물을 획득하였다. 이렇게 획득된 에어로겔 조성물에 알루미나졸 고온 바인더[Alumina Sol 100, 니산화학(Nissan Chemical] 50 g을 혼합하여 에어로겔 함유 조성물을 수득하였다.
제조예 3: 에어로겔 함유 조성물 제조
물 200 g에 실리카 에어로겔 분말말[알이엠텍(주), 평균입경 20 ㎛, 열전도도 15 mW/mk, 밀도 0.1 g/cm3] 80 g을 혼합하고, 고속 교반기를 이용하여 2500 rpm으로 20분간 혼합하여 에어로겔이 균일하게 분산된 수분산 에어로겔 조성물을 획득하였다. 이렇게 획득된 에어로겔 조성물에 변성 알루미나졸 고온 바인더[Alumina Sol 100, 니산화학(Nissan Chemical] 150 g을 혼합하여 에어로겔 함유 조성물을 수득하였다.
제조예 4: 에어로겔 함유 조성물 제조
물 200 g에 실리카 에어로겔 분말[알이엠텍(주), 평균입경 100 ㎛, 열전도도 8 mW/mk, 밀도 0.5 g/cm3] 80 g을 혼합하고, 고속 교반기를 이용하여 2500 rpm으로 20분간 혼합하여 에어로겔이 균일하게 분산된 수분산 에어로겔 조성물을 획득하였다. 이렇게 획득된 에어로겔 조성물에 알루미나졸 고온 바인더[Alumina Sol 100, 니산화학(Nissan Chemical] 150 g을 혼합하여 에어로겔 함유 조성물을 수득하였다.
제조예 5: 산화 촉매 조성물 제조
3-1: 페로브스카이트형 복합 산화물 제조
란탄질산염 및 철질산염을 측량하여 증류수에 녹인 뒤, 구연산을 섞어 증발기를 이용해 감압하에서 증발 건조시키고, 160 ℃의 건조기에서 12시간 동안 건조시켰다. 이를 다시 350 ℃에서 30분, 500 ℃에서 30분, 650 ℃에서 3시간 동안 소성하여 페로브스카이트형 복합 산화물을 제조하였다. 이후 얻어진 복합 산화물 분말을 볼 밀을 이용해 잘게 부수어 페로브스카이트형 복합 산화물을 수득하였다.
3-2: 혼합 무기물 담체의 제조
제조예 3-1에서 수득된 페로브스카이트형 복합 산화물과 감마알루미나를 볼밀로 균일하게 혼합한 뒤, 폴리비닐알코올(중량평균분자량 90,000 g/mol, Aldrich사)을 6 wt%, 메틸셀룰로오스 3.5 wt%, 인산 2 wt%, 잔량 증류수의 비율인 용액에 첨가하여 슬러리를 제조하고, 지름 3mm의 구형으로 성형한 뒤, 95℃의 온도에서 24시간 건조하였다. 건조 후 얻어진 물질을 350 ℃까지 5 ℃/min의 온도로 승온 후 1시간 유지하고 다시 5 ℃/min의 승온 속도로 550 ℃까지 유지 후 3시간 동안 소성하여 혼합 무기물 담체를 얻었다.
3-3: 귀금속 담지
상기 혼합 무기물 담체에 백금 금속 기준으로 최종 촉매 무게 대비 0.6 wt%가 되도록 육염화백금산을 칭량하여 증류수에 녹인 뒤, 침전법을 이용하여 백금을 담지하고, 110 ℃에서 3 시간 건조, 550 ℃에서 3 시간 소성하여 귀금속이 담지된 혼합무기물을 얻었다.
3-4: 전이금속 산화물 코팅
폴리비닐알코올(중량평균분자량 90,000, Aldrich사) 7wt%, 메틸셀룰로오스 2.5 wt%, 잔량 증류수의 비율인 용액을 제조하고, 텅스텐 나이트레이트를 상기 용액 대비 5 wt%가 되도록 용해하여 제조된 슬러리에 상기 제조예 3-3에서의 혼합 무기물을 디핑을 통하여 코팅하고, 90 ℃에서 12시간 건조 뒤, 450 ℃까지 5 ℃/min의 온도로 승온 후 1시간 유지하고 다시 5 ℃/min의 승온 속도로 550 ℃까지 유지 후 3시간 동안 소성하여 최종 산화 촉매를 얻고, 상기 산화 촉매 100 중량부에 대하여, 알루미나졸 고온 바인더[Alumina Sol 100, 니산화학(Nissan Chemical], 일본) 30 중량부를 혼합하여 산화 촉매 조성물을 제조하였다. 이때 사용된 각 물질들의 함량비는 표 1과 같다.
제조예 6 : 산화 촉매 조성물 제조
제조예 3과 동일한 방법으로 산화 촉매 조성물을 제조하되, 제1 페로브스카이트형 복합 산화물은 LaFeO3이고, 제2 페로브스카이트형 복합 산화물은 CsMoO3이며, 상기 제1 페로브스카이트형 복합 산화물과 제2 페로브스카이트형 복합 산화물의 질량비를 50:50으로 한 혼합물을 페로브스카이트형 복합 산화물로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 이때 사용된 각 물질들의 함량비는 표 1과 같다.
비교제조예 1 : 산화 촉매 조성물 제조
제조예 3과 동일한 방법으로 산화 촉매 조성물을 제조하되, 페로브스카이트형의 산화물을 포함하지 않은 감마알루미나만을 담체로 사용하여 백금이 티타니아에 분산된 복합 금속 산화물산화물 촉매를 제조하였다. 이때 사용된 각 물질들의 함량비는 표 1과 같다.
비교제조예 2 : 산화 촉매 조성물 제조
제조예 3과 동일한 방법으로 산화 촉매 조성물을 제조하되, 전이금속 산화물 코팅 단계를 제외시켜 복합 금속 산화물산화물 촉매를 제조하였다. 이때 사용된 각 물질들의 함량비는 표 1과 같다.
구분
 복합산화물(wt%) 무기물 담체
(wt%)		 귀금속
(wt%)		 전이금속 산화물(wt%)
제1 복합산화물 제2 복합산화물
제조예 5 LaFeO3
(20)		 - γ-A12O3
(72)		 Pt
(0.6)		 WO3
(7.4)
제조예 6 LaFeO3
(10)		 CsMoO3
(10)		 γ-A12O3
(72)		 Pt
(0.6)		 WO3
(7.4)
비교제조예 1 - - γ-A12O3
(99.4)		 Pt
(0.6)		 -
비교제조예 2 LaFeO3
(21.6)		 - γ-A12O3
(77.8)		 Pt
(0.6)		 -
< 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5>
하기 표 2에 나타난 바와 같이, 제조예 5 및 6과 비교제조예 1 및 2에서 제조된 산화 촉매 함유 조성물을 배기라인 내주면에 딥 코팅한 다음, 150 ℃에서 건조시켜 두께가 50 ㎛인 산화 촉매층을 형성하고, 제조예 1 내지 4에서 제조된 에어로겔 함유 조성물을 배기라인 외측에 스프레이 코팅하여 상온에서 건조시켜 두께가 25 mm인 에어로겔 단열층을 형성하여 배기라인 구조를 제작하였다.
구분 에어로겔 단열층 산화 촉매층
실시예 1 제조예 1 제조예 5
실시예 2 제조예 2 제조예 6
실시예 3 제조예 1 제조예 6
실시예 4 제조예 3 제조예 5
실시예 5 제조예 4 제조예 5
비교예 1 - -
비교예 2 제조예 1 -
비교예 3 - 제조예 5
비교예 4 제조예 1 비교제조예 1
비교예 5 제조예 1 비교제조예 2
이와 같이 제작된 배기라인 구조를 챔버에 장착한 다음, 화학증착 공정을 5시간 동안 수행한 다음, 반도체 제조 설비에서 많이 발생되는 사이클로펜타실록산(cyclopentasiloxane)의 침착된 함량을 측정하였다. 상기 배기라인에 침착된 사이클로펜타실록산 함량은 배기라인을 챔버로부터 분리 후, 배기라인 내부를 에탄올로 세척 후, 세척된 에탄올에 함유된 사이클로펜타실록산 함량을 GC-MS(Agilent 6890 GC system)로 측정하여 표 3에 나타내었다.
구분 사이클로펜타실록산 함량(ppm)
실시예 1 13
실시예 2 5
실시예 3 4
실시예 4 24
실시예 5 55
비교예 1 529
비교예 2 372
비교예 3 288
비교예 4 246
비교예 5 171
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5는 비교예 1 내지 5에 비해 배기라인에 침적된 사이클로펜타실록산 함량이 확연히 적은 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따르면 배기라인을 배출가스(분진 등)의 온도로 유지시키고, 배기라인 내부의 산화 촉매활성을 통해 배출가스가 배기라인에 침적되는 현상을 방지하여 배기라인의 유속 감속과 폐쇄를 미연에 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
100 : 프로세스 챔버 200 : 가스 세정기
400 : 배기라인 500 : 에어로겔 단열층
600 : 산화 촉매층

Claims (11)

  1. 반도체 제조설비와 연통된 배기라인;
    상기 배기라인 외주면을 개방되게 감싸는 에어로겔 단열층; 및
    상기 배기라인 내주면에 형성된 산화 촉매층을 포함하고,
    상기 에어로겔 단열층은 평균 입경이 1 ㎛ ~ 50 ㎛이고, 열전도도는 5 mW/mk ~ 30 mW/mk이며, 밀도는 0.04 g/cm3 ~ 0.17 g/cm3인 에어로겔 분말이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어로겔 단열층은 고상 또는 시트형태로 배기라인 외주면을 감싸는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화 촉매층은 혼합 무기물 담체 및 상기 혼합 무기물 담체에 담지되는 귀금속 성분과 전이금속 산화물을 포함하고, 상기 혼합 무기물 담체는 무기물 담체 및 복합 산화물이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무기물 담체는 감마알루미나, 세타알루미나, 예타알루미나, 보에마이트 및 의보에마이트로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복합 산화물은 AMO3의 화학식을 가지고,
    상기 화학식에서 A는 La, Y, Ce, Li, Na 및 Cs로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속이며, M는 Mo, Fe, Co, Ni, Ti, Ag 및 Cr로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 귀금속 성분은 백금, 팔라듐, 로듐 및 이리듐으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 전이금속 산화물은 W, Mn, Cu 및 Zn으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 산화 촉매층은 무기물 담체 100 중량부에 대하여, 복합산화물 10 내지 65 중량부, 귀금속 성분 0.1 ~ 5 중량부 및 전이금속 산화물 1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에어로겔 단열층은 두께가 0.1 mm 내지 500 mm인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 산화 촉매층은 두께가 10 ㎛ 내지 300 ㎛인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 제조설비의 배기라인 구조는 배기라인 및 에어로겔 단열층 사이 또는 에어로겔 단열층 외주면에 나선형으로 권취되는 열선부재가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열선부재는 배기라인의 가스 유입부로부터 가스 배출부로 갈수록 열선부재 간의 간격이 작아지도록 권취되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 배기라인 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100654922B1 (ko) * 2006-01-26 2006-12-06 주식회사 코캣 반도체 제조공정으로부터 발생하는 배가스 처리장치 및방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11776826B2 (en) 2019-08-23 2023-10-03 Semes Co., Ltd. Apparatus and method for treating substrate

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