KR102053931B1 - 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할 수 있는 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 제조설비와 통신을 통하여 제조 설비 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑함과 아울러, 플라즈마 스크러버 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑하고, 소각로에 부착된 센서가 이상 여부를 진단하는 반도체 FDC(Fault Detection and Classification) 인터락(Interlock)시스템의 구동 성향을 확인하여 플라즈마 스크러버의 플라즈마 소각 온도를 제어하는 에너지 제어부; 제조설비에서 발생된 가스(Gas)를 수집하여 플라즈마 스크러버로 이송하는 진공펌프; 및 상기 에너지 제어부의 온도 제어에 따라 플라즈마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어하는 플라즈마 스크러버를 포함한다. 따라서, 고열로에서 24시간 전기에너지를 사용하지 않을 수 있으며, 이에 따라 불필요한 전기 소모량을 감소시키고 배출 가스를 감소시켜 친환경 및 에너지를 절감시킬 수 있다.

Description

친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템{Eco-friendly semiconductor manufacturing gas processing power reduction system}
본 발명은 반도체 제조 가스처리 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할 수 있는 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체산업과 디스플레이산업등에서 식각 및 세정공정에서 많은 폐가스가 발생하고 있다. 예로서, CF4가스는 불연성으로 대기중에서도 잘 분해되지 않는 안정한 물질로 지구 온난화에 기여하는 정도는 CO2에 비해 5,700배 높으며 대기중 체류시간도 50,000년 정도로 길다.
이러한 폐가스를 처리하는 방법중 공정개선법은 기존 또는 현재 사용되고 있는 공정을 고효율화하여 반응율을 향상시키거나 공정시간을 단축하는 등 공정최적화를 통해 배출물질을 저감하는 방법이다.
그러나 이 방법은 온실가스 배출량의 저감에는 유용하나 일반적으로 다양한 공정, 다양한 반응물질 및 구조를 지니는 공정상태에서 제조공정의 생산성을 저해하지 않도록 하기에는 문제가 된다.
포집과 재순환 방법은 배출가스에 포함되어 있는 유해성분들을 포집하는 기술로 멤브레인 분리흡착, 흡수, 응축 등의 작용을 통하여 선택적 포집을 하는 방법이다.
그러나 이 방법은 대상물질의 제거효과나 공정적용적인 측면에서 매우 제한적이므로 실제 제조현장에서는 널리 사용되고 있지 않다.
포집과 재순환은 비록 일부 효율이 높더라도 실질적 운영을 위한 설계상 문제, 높은 설비비 및 운영비 등의 문제를 가지고 있어 현재 실제공정에 적용하기 어려운 문제점들을 가지고 있다.
현재 반도체소자 제조시 식각 및 세정 등의 공정에서 발생하고 있는 폐가스를 처리하는 방법중 하나인 액화천연가스(LNG)를 이용하여 연소하는 방법은 1,000℃ 이상의 고온연소를 통하여 열분해하고 다음으로 샤워형태 또는 충진탑 형태의 습식 세정탑(wet scrubber)에서 청정화된다.
그러나 이 방법은 고온에 의한 연소기 내부 또는 노즐의 재질의 손상이 초래될 뿐만 아니라 고온화염의 길이가 짧으므로 열에너지의 분포조절이 어려우며, 다량의 LNG 사용에 따른 에너지 소비량이 많고, 공정 트러블 발생시 불완전연소로 인한 슈트(soot)등의 2차 대기오염물질의 방출이 심각하여 설비운전이 어렵고 고형의 오염물질들이 덕트 및 스크러버 내부에 축적되는 등 해결해야 할 문제점들이 많이 발생하고 있다.
이를 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1879244호(2018년07월11일)에는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템이 개시된 바 있다.
개시된 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마시스템은 플라즈마 에너지를 이용하여 반도체 폐가스 CF4를 무해화 처리하는 한편, 플라즈마 가스로 질소를 사용하여 플라즈마의 발생이 용이해지고, 플라즈마 토치의 각 구성요소별로 개별적으로 냉각수를 공급함으로써 플라즈마 토치의 내구성이 장시간 유지되고, 별도의 스팀발생기나 예열기 없이 공급되는 물을 가열하여 스팀을 발생시키고 폐가스를 예열할 수 있도록 하는 장치를 제공한다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의하면, 반도체제조시 발생되는 가스를 배출시에 프라즈마를 이용하여 고열로에서 24시간 전기에너지를 이용하여 배출되기전에 가스를 태우도록 하고 있기 때문에, 이러한 문제로 항상 많은 전기가 소모되어 생산비 증가와 전기를 많이 필요하므로 환경에 좋지 않는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1879244호(2018년07월11일)
본 발명은 이러한 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할 수 있는 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템은, 제조설비와 통신을 통하여 제조 설비 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑함과 아울러, 플라즈마 스크러버 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑하고, 소각로에 부착된 센서가 이상 여부를 진단하는 반도체 FDC(Fault Detection and Classification) 인터락(Interlock)시스템의 구동 성향을 확인하여 플라즈마 스크러버의 플라즈마 소각 온도를 제어하는 에너지 제어부; 제조설비에서 발생된 가스(Gas)를 수집하여 플라즈마 스크러버로 이송하는 진공펌프; 및 상기 에너지 제어부의 온도 제어에 따라 플라즈마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어하는 플라즈마 스크러버를 포함한다.
상기 에너지 제어부의 상기 반도체 FDC 인터락 시스템은; 플라즈마의 빛 정도를 재는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 센서를 장착하여 실시간으로 가스 흐름을 모니터링하여 미리 설정된 기준값 이상일 경우, 공정 프로세스(AEC:Advance Process Control) 및 장비(APC:Advance Equipment Control) 설정 상태 및 구동 상태를 조절함과 아울러, 하나의 챔버에 이상이 발생하면, 다른 챔버에도 문제 발생 소지가 있다고 판단하여, C2C매칭(Chamber to Chamber Matching) 기술을 통하여 자동으로 설정을 맞춰주는 것이 바람직하다.
상기 에너지 제어부는; 제조설비의 통신을 출력하는 제조설비 통신 출력부; 상기 제조설비 통신 출력부로부터 디지털 신호 출력을 컨버팅하는 디지털 신호 출력 통신 컨버터; 제조설비의 시그널을 출력하는 제조설비 시그널 출력부; 상기 제조설비 시그널 출력부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 하이시그널 출력부; 상기 디지털 신호 출력 통신 컨버터와 상기 A/D 변환 하이시그널 출력부의 신호를 연산하는 디지털 신호 연산부; 상기 디지털 신호 연산부의 연산에 따른 FET 접점 이용 제어신호를 출력하여 상기 플라즈마 스크러버를 제어하는 하이시그널 출력 FET접점 동작부; 상기 디지털 신호 연산부의 연산에 따른 FDC 통신 연동신호를 출력하는 디지털 신호 입력 통신 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 에너지 제어부는; FET 접점 시그널 출력으로 상기 플라즈마 스크러버를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기타 특징 및 더욱 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템은, 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할 수 있기 때문에, 고열로에서 24시간 전기에너지를 사용하지 않을 수 있으며, 이에 따라 불필요한 전기 소모량을 감소시키고 배출 가스를 감소시켜 친환경 및 에너지를 절감시키는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템의 일실시예를 나타낸 블록 구성도,
도 2는 도 1의 에너지 제어부의 일실시예를 상세히 나타낸 블록 구성도,
도 3은 도 2에 적용되는 FET 반도체 소자의 일실시예를 나타낸 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함하는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 :가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 이동, 구성요소, 부품 또는 이들을 조함한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 이동, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템의 일실시예를 나타낸 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템은, 제조설비(10), 에너지 제어부(20), 진공펌프(30) 및 플라즈마 스크러버(40)를 포함한다.
제조설비(10)에서는 반도체 제조시 가스를 발생한다.
에너지 제어부(20)는 제조설비(10)와 통신을 통하여 제조 설비(10) 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑함과 아울러, 플라즈마 스크러버(40) 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑하고, 소각로에 부착된 센서가 이상 여부를 진단하는 반도체 FDC(Fault Detection and Classification) 인터락(Interlock)시스템의 구동 성향을 확인하여 플라즈마 스크러버(40)의 플라즈마 소각 온도를 제어한다.
진공펌프(30)는 제조설비(10)에서 발생된 가스(Gas)를 수집하여 플라즈마 스크러버(40)로 이송한다.
플라즈마 스크러버(40)는 상기 에너지 제어부(20)의 온도 제어에 따라 플라즈마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 조절하게 된다.
상기 에너지 제어부(20)의 상기 반도체 FDC 인터락 시스템은; 플라즈마의 빛 정도를 재는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 센서를 장착하여 실시간으로 가스 흐름을 모니터링하여 미리 설정된 기준값 이상일 경우, 공정 프로세스(AEC:Advance Process Control) 및 장비(APC:Advance Equipment Control) 설정 상태 및 구동 상태를 조절할 수 있다.
아울러, 하나의 챔버에 이상이 발생하면, 다른 챔버에도 문제 발생 소지가 있다고 판단하여, C2C매칭(Chamber to Chamber Matching) 기술을 통하여 자동으로 설정을 맞춰줄 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템은, 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할 수 있기 때문에, 고열로에서 24시간 전기에너지를 사용하지 않을 수 있으며, 이에 따라 불필요한 전기 소모량을 감소시키고 배출 가스를 감소시켜 친환경 및 에너지를 절감시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 에너지 제어부의 일실시예를 상세히 나타낸 블록 구성도이고, 도 3은 도 2에 적용되는 FET 반도체 소자의 일실시예를 나타낸 회로도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 제어부(20)는 제조설비 통신 출력부(21), 디지털 신호 출력 통신 컨버터(22), 제조설비 시그널 출력부(23), A/D 변환 하이시그널 출력부(24), 디지털 신호 연산부(25), 하이시그널 출력 FET접점 동작부(26), 디지털 신호 입력 통신 컨버터(27)를 포함할 수 있다.
제조설비 통신 출력부(21)는 제조설비(10)의 통신을 출력한다.
디지털 신호 출력 통신 컨버터(22)는 상기 제조설비 통신 출력부(21)로부터 디지털 신호 출력을 컨버팅한다.
제조설비 시그널 출력부(23)는 제조설비(10)의 시그널을 출력한다.
A/D 변환 하이시그널 출력부(24)는 상기 제조설비 시그널 출력부(23)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
디지털 신호 연산부(25)는 상기 디지털 신호 출력 통신 컨버터(22)와 상기 A/D 변환 하이시그널 출력부(24)의 신호를 연산한다.
하이시그널 출력 FET접점 동작부(26)는 상기 디지털 신호 연산부(25)의 연산에 따른 FET 접점 이용 제어신호를 출력하여 상기 플라즈마 스크러버(40)를 제어한다.
디지털 신호 입력 통신 컨버터(27)는 상기 디지털 신호 연산부(25)의 연산에 따른 FDC 통신 연동신호를 출력한다.
상기 에너지 제어부(20)는 FET 접점 시그널 출력으로 상기 플라즈마 스크러버(40)를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할 수 있기 때문에, 고열로에서 24시간 전기에너지를 사용하지 않을 수 있으며, 이에 따라 불필요한 전기 소모량을 감소시키고 배출 가스를 감소시켜 친환경 및 에너지를 절감시킬 수 있다.
더욱이, 종래에는 메인 제조장비와 가스를 태우는 부분이 분리되어 가스를 태우는부분은 24시가 플라즈마로 태우는 SCR 가스소각로를 형성하고 있으므로 본 발명은 제조가스시 발생되는 사용되고 남은 가스의배출량과 가스종류에 따라 가스소각로에서의 플라스마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어할수 있는 장치(Energy Saving box)를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템의 각가의 기기의 제어는 오프라인 뿐만 아니라 온라인으로 제어가 가능하다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
10 : 제조설비
20 : 에너지 제어부
30 : 진공펌프
40 : 플라즈마 스크러버
21 : 제조설비 통신 출력부
22 : 디지털 신호 출력 통신 컨버터
23 : 제조설비 시그널 출력부
24 : A/D 변환 하이시그널 출력부
25 : 디지털 신호 연산부
26 : 하이시그널 출력 FET접점 동작부
27 : 디지털 신호 입력 통신 컨버터

Claims (4)

  1. 제조설비(10)와 통신을 통하여 제조 설비(10) 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑함과 아울러, 플라즈마 스크러버(40) 메이커 및 모델별 이종의 통신 규격을 매핑하고, 소각로에 부착된 센서가 이상 여부를 진단하는 반도체 FDC(Fault Detection and Classification) 인터락(Interlock)시스템의 구동 성향을 확인하여 플라즈마 스크러버(40)의 플라즈마 소각 온도를 제어하는 에너지 제어부(20);
    제조설비(10)에서 발생된 가스(Gas)를 수집하여 플라즈마 스크러버(40)로 이송하는 진공펌프(30); 및
    상기 에너지 제어부(20)의 온도 제어에 따라 플라즈마온도를 조절하여 가스를 태우는 온도를 제어하는 플라즈마 스크러버(40)를 포함하는 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템에 있어서,
    상기 에너지 제어부(20)는;
    제조설비(10)의 통신을 출력하는 제조설비 통신 출력부(21);
    상기 제조설비 통신 출력부(21)로부터 디지털 신호 출력을 컨버팅하는 디지털 신호 출력 통신 컨버터(22);
    제조설비(10)의 시그널을 출력하는 제조설비 시그널 출력부(23);
    상기 제조설비 시그널 출력부(23)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 하이시그널 출력부(24);
    상기 디지털 신호 출력 통신 컨버터(22)와 상기 A/D 변환 하이시그널 출력부(24)의 신호를 연산하는 디지털 신호 연산부(25);
    상기 디지털 신호 연산부(25)의 연산에 따른 FET 접점 이용 제어신호를 출력하여 상기 플라즈마 스크러버(40)를 제어하는 하이시그널 출력 FET접점 동작부(26);
    상기 디지털 신호 연산부(25)의 연산에 따른 FDC 통신 연동신호를 출력하는 디지털 신호 입력 통신 컨버터(27)를 포함하되,
    상기 에너지 제어부(20)는;
    FET 접점 시그널 출력으로 가스 소각로에서의 플라스마온도를 조절하도록 상기 플라즈마 스크러버(40)를 각각 제어하여 가스를 태우는 온도를 제어함으로써 고열로에서 24시간 전기에너지를 사용하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에너지 제어부(20)의 상기 반도체 FDC 인터락 시스템은;
    플라즈마의 빛 정도를 재는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 센서를 장착하여 실시간으로 가스 흐름을 모니터링하여 미리 설정된 기준값 이상일 경우, 공정 프로세스(APC:Advance Process Control) 및 장비 설정 구동 상태(AEC:Advance Equipment Control)를 조절함과 아울러, 하나의 챔버에 이상이 발생하면, 다른 챔버에도 문제 발생 소지가 있다고 판단하여, C2C매칭(Chamber to Chamber Matching) 기술을 통하여 자동으로 설정을 맞춰주는 것을 특징으로 하는 친환경 반도체 제조 가스처리 전력저감 시스템.
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