KR102154671B1 - Reduction efficiency measurement and analysis automation system for reduction facility of greenhouse gas emissions in semiconduct and display process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정 및 분석시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 및 디스플레이 공정에서의 온실가스 배출량 산정방법(한국산업표준 KS H NEW2017)에서 규정한 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인(국립환경과학원)에 의한 교정과 측정방법을 자동으로 수행할 수 있는 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for automatically measuring and analyzing the reduction efficiency of facilities for reducing greenhouse gas emissions from semiconductor and display processes, and more particularly, to a method for calculating greenhouse gas emissions in semiconductor and display processes (Korean Industrial Standard KS H NEW 2017). Automatic measurement of reduction efficiency of GHG reduction facilities for semiconductor and display processes that can automatically perform calibration and measurement methods according to the guideline (National Institute of Environmental Sciences) for measuring reduction efficiency of greenhouse gas reduction facilities used in the semiconductor & display industry It relates to an analysis system.
온실가스 배출 및 제거의 정량 및 보고를 위한 조칙 차원의 사용 규칙 및 지침, 온실가스 배출 감축 및 제거의 정량, 모니터링 및 보고를 위한 프로젝트 차원의 사용 규칙 및 지침, 온실가스 선언에 대한 타당성 평가 및 검증을 위한 사용규칙 및 지침들이 국제표준으로 제정되었다.Ordinance-level usage rules and guidelines for quantification and reporting of GHG emissions and removals, project-level usage rules and guidelines for quantification, monitoring and reporting of GHG emissions reductions and removals, and validation and verification of GHG declarations Rules and guidelines for use have been established as international standards.
특히, 온실가스 배출량 및 농도의 정확한 평가는 모든 기후변화 대응 연구의 초석이며, 신뢰성이 높은 온실가스 배출 농도의 평가는 모든 기후변화 예측 및 모델링 연구의 실질적인 기초자료로서 활용될 뿐 아니라 기후변화 대응 기술개발, 온실가스 저감기술 개발, 저감정책 및 계획 수립 등 기후변화에 효율적으로 대응하려면 예외 없이 온실가스 발생량에 대한 실질적이고 신뢰성 높은 온실가스 모니터링 자료 확보가 필요하다.In particular, accurate assessment of GHG emissions and concentrations is the cornerstone of all climate change response research, and the highly reliable assessment of GHG emissions concentration is not only used as practical basic data for all climate change prediction and modeling studies, but also climate change response technology. In order to effectively respond to climate change such as development, GHG reduction technology development, reduction policy and plan establishment, it is necessary to secure practical and reliable GHG monitoring data on GHG emissions without exception.
이를 위해, 온실가스 배출량 및 농도 측정에 관한 각종 측정시스템이 개발되었는데, 한국등록특허 10-0696163(등록일자 2007년03월12일)에 지구온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 배출량의 측정을 위한 각종 데이터의 정도관리, 불확도관리, 배출량 측정 등 온실가스 배출량 측정과 관련된 일련의 사항을 원격으로 자동관리 될 수 있도록 하는 관리시스템으로서, 모니터링 항목 설정단계, 기본환경관리(측정시스템관리)단계, 실제 온실가스 배출량 계산단계, 불확실성 관리(QA/QC)단계의 4단계로 나누어져 수행되며, 각 단계를 수행하기 위하여 통신프로토콜이 구비되는 인터페이스부와, 각종 베이스라인 방법론 및 측정 데이터가 저장되어 있는 데이터베이스 서버와, 상기 데이터베이스 서버로부터 정보를 찾고 상기 정보에 맞도록 계산을 하는 운영서버를 구비하되, 상기 운영서버는 온실가스 배출량 계산 프로그램 및 각종 측정 프로그램을 제공하는 프로그램 제공부와, 입력되는 정보를 처리하는 운영처리부로 구성되어 있으며, 이는 인터넷을 통하여 일반 컴퓨터와 연결되어 사용자가 웹상에서 서비스를 받을 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 온실가스 배출량 모니터링 원격 관리 시스템이 개발되어 있다.To this end, various measurement systems for measuring GHG emissions and concentrations have been developed. Korean Patent Registration 10-0696163 (registration date March 12, 2007) has been developed for measuring GHG (Greenhouse Gas) emissions. As a management system that enables remote automatic management of a series of items related to the measurement of GHG emissions such as data quality management, uncertainty management, and emission measurement, monitoring item setting step, basic environmental management (measurement system management) step, actual greenhouse The gas emission calculation step and the uncertainty management (QA/QC) step are divided into four steps, and an interface unit equipped with a communication protocol to perform each step, and a database server storing various baseline methodologies and measurement data And, it has an operation server for finding information from the database server and calculating according to the information, wherein the operation server includes a program providing unit that provides a GHG emission calculation program and various measurement programs, and processing input information. It is composed of an operation processing unit, which is connected to a general computer through the Internet so that users can receive services on the web. A remote management system for monitoring greenhouse gas emissions has been developed.
또한, 한국등록특허 10-1359940(등록일자 2014년02월03일)에 배출가스가 유입되는 배출가스 유입구(110); 흡수액 및 배출가스가 물리적 또는 화학적 반응을 통해 포집되는 시료포집부(200); 상기 시료포집부(200)에서 포집된 시료 내 이온성 물질들을 이온 크로마토그래피 방법으로 분리하여 이온 성분의 농도를 측정하는 이온분석부(400); 굴뚝 배출가스의 온라인 모니터링 작업과, 사전에 캘리브레이션 작업을 제어하는 제어부(600); 를 포함하여 형성되되, 표준용액으로 여러 농도 범위에 걸쳐 다점 검량선을 작성한 후, 표준가스로 측정 가능한 범위에 대해 농도를 측정하고 저장하며, 상기 제어부의 프로그램에 저장된 표준가스의 농도 측정결과 및 표준용액의 농도 측정결과를 비교하여 작성된 상관식을 바탕으로 표준가스에 의한 검량선을 작성함으로써 캘리브레이션이 수행되는 것을 특징으로 하는 굴뚝 배출가스 온라인 모니터링 시스템이 개발되어 있다.In addition, the exhaust gas inlet 110 through which the exhaust gas is introduced into the Korean Patent Registration 10-1359940 (registration date February 3, 2014); A sample collection unit 200 in which the absorption liquid and exhaust gas are collected through a physical or chemical reaction; An ion analysis unit 400 for measuring concentration of ionic components by separating ionic substances in the sample collected by the sample collection unit 200 by an ion chromatography method; A control unit 600 for controlling an online monitoring operation of the flue gas emission and a calibration operation in advance; It is formed including, but after preparing a multi-point calibration curve over several concentration ranges with a standard solution, the concentration is measured and stored in the range that can be measured with the standard gas, and the concentration measurement result of the standard gas stored in the program of the control unit and the standard solution A chimney emission gas online monitoring system has been developed, characterized in that calibration is performed by preparing a calibration curve by standard gas based on the correlation equation created by comparing the concentration measurement results of.
또한, 한국등록특허 10-1662609(등록일자 2016년09월28일)에 덮개, 팬, 시료채취구 및 시료환원구를 포함하는 복수의 챔버(100); 상기 복수의 챔버(100)와 연결되어 각 챔버(100)의 덮개와 팬을 제어하고, 온도 및 압력을 모니터링하는 챔버관 리부(200); 각 챔버(100)의 시료채취구와 일측이 연결되는 제1 이송라인(150); 각 챔버(100)의 시료환원구와 일측이 연결되는 제2 이송라인(160); 가스입구 및 가스출구를 포함하고, 상기 가스입구가 상기 제1 이송라인(150)의 타측과 연결되어 상기 제1 이송 라인(150)으로부터 유입된 가스의 성분을 분석하는 복수의 가스분광분석부(300); 상기 가스분광분석부(300)의 가스출구와 일측이 연결되며, 상기 가스분광분석부(300)로부터 배출된 가스의 유량을 측정하는 복수의 유량계(400); 흡입부 및 토출부를 포함하고, 상기 흡입부와 상기 유량계(400)의 타측이 연결되고, 상기 토출부와 상기 제2 이송라인(160)의 타측이 연결되는 복수의 펌프(500); 상기 챔버관리부(200) 및 복수의 가스분광분석부(300), 유량계(400) 및 펌프(500)와 연결되어, 상기 챔버관리부 (200), 가스분광분석부(300) 및 유량계(400)로부터 전송된 정보를 관리하고, 각 펌프(500)를 제어하여 시료채취 구로부터 시료환원구까지 연결된 유로상의 가스의 흐름을 제어하는 관리부(600); 및 상기 관리부(600)와 연결되며, 상기 관리부(600)에 제어명령을 전달하고, 상기 관리부(600)로부터 전달받은 정보를 실시간 모니터링 하는 사용자 단말부(700); 를 포함하되, 상기 복수의 챔버(100)는 다수 개의 챔버 군으로 나뉘고, 각각의 챔버 군은 동일한 싸이클을 갖되 서로 다른 시간대에 챔버가 밀폐되어, 동일한 챔버 군 내의 배출 가스에 대해서는 동일한 시간대에 배출 가스 농도를 측정할 수 있고, 상기 사용자 단말부(700)를 통해 24시간 연속 모니터링이 가능하며, 챔버 내 가스 몰분율을 측정한 데이터를 이용하여 챔버를 밀폐한 시간 동안 가스배출 농도를 산정하고, 챔버 내가스 몰분율의 변화량을 근거로 챔버의 밀폐 성능을 분석하고, 챔버를 열고 챔버 내 가스 몰분율이 대기중 몰분 율과 유사하게 되는 시간을 근거로 팬의 성능을 분석하며, 일정시간 각 챔버 군이 닫혀 있는 시간이 겹치도록 한 후 챔버를 닫고 있는 시간이 겹쳐지는 구간의 데이터를 분석하고, 챔버를 닫은 초기 시간 동안 챔버 내 가스 몰분율의 변화량과 챔버를 닫은 말기 시간 동안 챔버 내가스 몰분율의 변화량을 비교하여 가스 배출 농도 측정의 신뢰성을 판단하는 것을 특징으로 하는, 복수 챔버를 갖는 배출 가스 농도 실시간 연속 모니터링 시스템이 공지되어 있다.In addition, a plurality of
또한, 한국공개특허 10-2019-0008771(공개일자 2019년01월25일)에 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer, 사중극자 질량 분석기)와 연결되는 온실가스 저감시설 효율측정 시스템으로서, 상기 온실가스 저감시설 효율측정 시스템은 측정 성분을 주입시키는 가스 주입구; 상기 가스 주입구의 분기된 관로에 연결되고, 상기 주입된 측정 성분별 농도를 교정하는 자동 교정 장치(auto calibration system); 상기 가스 주입구와 상기 자동 교정 장치를 연결하는 관로에 위치하는 핀홀(pin-hole); 및 상기 QMS 및 자동 교정 장치 각각에 연결되고, 상기 측정 성분별 농도로부터 저감시설의 제거효율(DRE)을 자동 으로 계산하는 자동 계산 소프트웨어(auto calculation S/W);를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실가스 저감시설 효율측정 시스템이 공지되어 있다.In addition, as a greenhouse gas reduction facility efficiency measurement system connected to QMS (Quadrupole Mass Spectrometer, quadrupole mass spectrometer) in Korean Patent Publication 10-2019-0008771 (published date January 25, 2019), the greenhouse gas reduction facility efficiency The measurement system includes a gas inlet for injecting a measurement component; An automatic calibration system connected to the branched conduit of the gas inlet and calibrating the concentration of each injected measurement component; A pin-hole positioned in a pipeline connecting the gas inlet and the automatic calibration device; And an automatic calculation software (auto calculation S/W) connected to each of the QMS and the automatic calibration device and automatically calculating the removal efficiency (DRE) of the reduction facility from the concentration of each measured component. Gas abatement facility efficiency measurement systems are known.
그러나, 상기 측정시스템들은 반도체 및 디스플레이 생산을 위하여 사용되는 실온에서 가스 상태인 CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, C5F8, CHF3, CH2F2, NF3, SF6 등의 불소화합물과 이들의 부산물인 CF4, C2F6, CHF3, C3F8은 측정할 수 없는 문제점이 있다. However, the above measurement systems are gaseous at room temperature used for semiconductor and display production: CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , cC 4 F 8 , cC 4 F 8 O, C 4 F 6 , C 5 Fluorine compounds such as F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 and SF 6 and their by-products, CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3 , and C 3 F 8, have a problem that cannot be measured.
이에 따라 상기 CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, C5F8, CHF3, CH2F2, NF3, SF6 등의 불소화합물과 N2O 등의 Non-CO2 온실가스에 대한 온실가스 배출량 산정을 위하여 2017. 12. 1. 반도체 및 디스플레이 공정에서의 온실가스 배출량 산정 방법(한국산업표준 KS H NEW2017)이 제정되었다.Accordingly, the above CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , cC 4 F 8 , cC 4 F 8 O, C 4 F 6 , C 5 F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 , SF 6 In order to calculate the GHG emissions from fluorine compounds such as fluorine compounds such as N 2 O and non-CO 2 GHGs such as N 2 O, the method of calculating GHG emissions from semiconductor and display processes (Korean Industrial Standard KS H NEW 2017) Was enacted.
특히, 상기 반도체 및 디스플레이 공정에서의 온실가스 배출량 산정 방법(한국산업표준 KS H NEW2017)에서는 국립환경과학원에서 제정한 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인을 적용하여 온실가스 저감시설의 저감효율 측정하도록 하고 있다.In particular, in the method for calculating GHG emissions in the semiconductor and display process (Korean Industrial Standard KS H NEW 2017), the guidelines for measuring reduction efficiency of GHG reduction facilities used in the semiconductor & display industry established by the National Institute of Environmental Sciences are applied. The reduction efficiency of greenhouse gas reduction facilities is measured.
상기 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인은, 반도체 & 디스플레이 생산 공정 중 증착(CVD)과 식각 (ETCH)에 사용되는 각종 온실가스(PFCs, HFCs, SF6 및 N2O 등) 저감시설에 대한 처리효율을 측정하는데 적용하도록 하고 있는데, [도 1]에 도시한 바와 같이, 반도체 & 디스플레이 공정설비의 정상생산 공정 중 유입구 및 유출구의 총유량 측정을 위해 유입구에 Kr 가스를 주입시키고(공정 중 He를 사용하지 않을 경우 Kr 대신 He 가스 사용가능) 저감시설의 유입, 유출구에서 QMS를 이용하여 Kr 가스 농도를 측정하며, FT-IR을 이용하여 불소계 온실가스(F-GHG)의 농도를 측정함으로써 저감시설의 제거효율(DRE)을 측정하는 방식을 규정하고 있다.The guidelines for measuring the reduction efficiency of greenhouse gas reduction facilities used in the semiconductor & display industry include various greenhouse gases (PFCs, HFCs, SF 6 ) used for deposition (CVD) and etching (ETCH) during the semiconductor & display production process. N 2 O, etc.) It is applied to measure the treatment efficiency of the reduction facility. As shown in [Fig. 1], it is applied to the inlet to measure the total flow rate of the inlet and outlet during the normal production process of the semiconductor & display process equipment. Inject Kr gas (if He is not used during the process, He gas can be used instead of Kr) and measure the Kr gas concentration using QMS at the inlet and outlet of the reduction facility, and fluorine-based greenhouse gas (F By measuring the concentration of -GHG), a method of measuring the removal efficiency (DRE) of abatement facilities is prescribed.
그러나, 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인에 의한 저감효율 측정방법은 현재까지 QMS 및 FT-IR의 연계 측정장치를 제외하고는 QMS 및 FT-IR의 교정과 저감효율 측정은 해당 측정 방정식 및 매뉴얼에 의한 수작업에 의존하고 있을 뿐, 이를 자동으로 측정하기 위한 자동화 시스템은 전혀 개발된 바 없다.However, the method of measuring reduction efficiency according to the guideline for measuring reduction efficiency of greenhouse gas reduction facilities used in the semiconductor & display industry, except for the QMS and FT-IR linked measuring devices, has been calibrated with QMS and FT-IR. The reduction efficiency measurement relies on manual operation according to the measurement equation and manual, and no automated system has been developed to automatically measure it.
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위하여, 반도체 및 디스플레이 공정에서의 온실가스 배출량 산정방법(한국산업표준 KS H NEW2017)에서 규정한 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되거나 발생되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인(국립환경과학원)에 의한 교정과 측정방법을 자동으로 수행할 수 있는 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention measures the reduction efficiency of a greenhouse gas reduction facility used or generated in the semiconductor & display industry specified in the method for calculating greenhouse gas emissions in semiconductor and display processes (Korean Industrial Standard KS H NEW 2017). The task to solve is to provide an automatic measurement and analysis system for the reduction efficiency of semiconductor and display process emission greenhouse gas reduction facilities that can automatically perform calibration and measurement methods according to the method guideline (National Institute of Environmental Sciences).
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 반도체 & 디스플레이 생산 공정 중 증착(CVD)과 식각 (ETCH)에 사용되거나 발생되는 CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, C5F8, CHF3, CH2F2, NF3, SF6 로부터 선택되는 불소화합물 또는 N2O의 온실가스의 저감시설에 대한 저감효율을 측정하기 위하여, 상기 저감시설 유입 및 유출량을 측정하기 위해 사용되는 Kr가스공급장치와; 상기 Kr가스 주입량을 제어하기 위한 유량제어기(MFC)와; 상기 저감시설 유입 및 유출구에서 각각 Kr가스 농도를 측정하고 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 측정하기 위한 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)와; 상기 저감시설 유입, 유출구에서 각각 상기 온실가스의 농도를 측정하기 위한 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer; 프리에변환적외선분광광도계);를 포함하여 구성되며, 상기 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)는 Real time 온라인 분석을 위한 자동분석제어 S/W에 의해 분석데이터가 출력되고 제어되는 디스플레이유닛을 포함하되, 상기 디스플레이유닛은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면과; 표준물질을 이용하여 교정곡선을 출력하되, 상관계수(R2) 0.98 이상이며, 상기 교정곡선 중앙농도를 5회 이상 반복 측정하여 상대오차(σ)±5% 미만이 되도록 교정조건입력 및 교정곡선을 출력하는 교정(Calibration)화면과; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면과; 상기 전체가스의 성분별 농도변화 그래프 및 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면;을 포함하여 구성되는 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템을 과제의 해결수단으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is used for deposition (CVD) and etching (ETCH) during the semiconductor & display production process or generated CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , cC 4 F 8 , cC 4 To measure the reduction efficiency of the facility to reduce greenhouse gases of N 2 O or fluorine compounds selected from F 8 O, C 4 F 6 , C 5 F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 , SF 6 , A Kr gas supply device used to measure the inflow and outflow of the reduction facility; A flow rate controller (MFC) for controlling the injection amount of the Kr gas; QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) for measuring the Kr gas concentration at the inlet and outlet of the reduction facility and measuring the total gas flow rate including the greenhouse gas; Consists of a Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) for measuring the concentration of the greenhouse gas at the inlet and outlet of the abatement facility, respectively, and the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; Quadrupole Mass Spectrometer). ) Includes a display unit in which analysis data is output and controlled by an automatic analysis control S/W for real time online analysis, wherein the display unit is the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current. An analog scan (Analog Sacn) screen for outputting real-time measurement results; Output the calibration curve using a standard material, but the correlation coefficient (R 2 ) is 0.98 or more, and the center concentration of the calibration curve is repeatedly measured 5 or more times, and the calibration conditions are input and the calibration curve is less than ±5% of the relative error (σ). A calibration screen for outputting the output; A flow monitoring screen for outputting a real-time measurement result of the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current for each component of the total gas; A semiconductor and display process emission reduction including a graph of the concentration change of the whole gas and a concentration monitoring screen that outputs real-time measurement results of the ion current of each component of the whole gas. The automatic measurement and analysis system for the reduction efficiency of the facility is used as a means of solving the problem.
상기 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 나타내는 유량표시부와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 이온 흐름(ion current)표시부;를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.The analog scan (Analog Sacn) screen includes a graph output unit indicating ion current (Y axis) with respect to the total gas flow rate (X axis) including the greenhouse gas; A flow rate display unit indicating a total gas flow rate including the greenhouse gas; It is configured to include a; ion current display unit of the total gas containing the greenhouse gas as a means of solving the problem.
상기 교정(Calibration)화면은 상기 표준물질 농도제어입력부와; 유량제어기(MFC) 제어입력부와; 상기 표준물질 농도(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 교정곡선출력부와; 상관계수(R2) 0.98 이상 및 상대오차(σ)±5%미만을 나타내는 교정기준표시부와; 측정시간(X축)에 대한 상기 표준물질의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.The calibration screen includes the standard substance concentration control input unit; A flow rate controller (MFC) control input unit; A calibration curve output unit indicating ion current (Y axis) with respect to the standard material concentration (X axis); A calibration reference display unit showing a correlation coefficient (R 2 ) of 0.98 or more and a relative error (σ) of less than ±5%; A graph output unit indicating ion current (Y-axis) for each component of the standard material with respect to the measurement time (X-axis) is configured as a means of solving the problem.
상기 표준물질은 상기 반도체 & 디스플레이 생산 공정에서 발생되는 배기가스성분의 각 성분을 특정농도로 혼합하여 제조한 가스인 것을 과제의 해결수단으로 한다.The standard material is a gas produced by mixing each component of the exhaust gas component generated in the semiconductor & display production process at a specific concentration as a means of solving the problem.
상기 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(Y축)을 나타내는 시간별 유량그래프 출력부와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.The flow monitoring screen includes an hourly flow rate graph output unit indicating the total gas flow rate (Y axis) including the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis); A graph output unit indicating ion current (Y-axis) for each component of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X-axis) is configured as a means of solving the problem.
상기 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 농도(Y축)의 변화를 나타내는 농도변화 그래프 출력부와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.The concentration monitoring screen includes: a concentration change graph output unit indicating a change in the concentration (Y axis) of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis); A graph output unit indicating ion current (Y-axis) for each component of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X-axis) is configured as a means of solving the problem.
본 발명의 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템은 반도체 및 디스플레이 공정에서의 온실가스 배출량 산정방법(한국산업표준 KS H NEW2017)에서 규정한 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되거나 발생되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인(국립환경과학원)에 의한 교정과 측정방법을 자동으로 수행할 수 있으므로 종래 측정 방정식 및 매뉴얼에 의한 수작업에 의존하는 방식보다 신속, 정확한 온실가스 저감시설의 저감효율을 측정할 수 있는 우수한 효과가 있다.The automatic measurement and analysis system for the reduction efficiency of the semiconductor and display process emission GHG reduction facility of the present invention is used or generated in the semiconductor & display industry specified in the GHG emission calculation method (Korean Industrial Standard KS H NEW 2017) in the semiconductor and display process. Since the calibration and measurement method according to the guideline (National Institute of Environmental Sciences) for measuring the reduction efficiency of greenhouse gas reduction facilities can be performed automatically, it is faster and more accurate than the method that relies on manual operation by conventional measurement equations and manuals. There is an excellent effect that can measure the reduction efficiency of.
도 1은 온실가스 저감시설의 처리효율 측정공정 흐름도
도 2는 본 발명의 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 교정(Calibration)화면을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면을 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면을 나타내는 도면1 is a flow chart of a process for measuring treatment efficiency of a greenhouse gas reduction facility
2 is a diagram showing an analog scan (Analog Sacn) screen of the present invention
Figure 3 is a view showing the calibration (Calibration) screen of the present invention
4 is a diagram showing a flow monitoring screen of the present invention
Figure 5 is a view showing the concentration monitoring (Concentration Monitoring) screen of the present invention
본 발명은, 반도체 & 디스플레이 생산 공정 중 증착(CVD)과 식각 (ETCH)에 사용되거나 발생되는 CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, C5F8, CHF3, CH2F2, NF3, SF6 로부터 선택되는 불소화합물 또는 N2O의 온실가스의 저감시설에 대한 저감효율을 측정하기 위하여, 상기 저감시설 유입 및 유출량을 측정하기 위해 사용되는 Kr가스공급장치와; 상기 Kr가스 주입량을 제어하기 위한 유량제어기(MFC)와; 상기 저감시설 유입 및 유출구에서 각각 Kr가스 농도를 측정하고 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 측정하기 위한 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)와; 상기 저감시설 유입, 유출구에서 각각 상기 온실가스의 농도를 측정하기 위한 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer; 프리에변환적외선분광광도계);를 포함하여 구성되며, 상기 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)는 Real time 온라인 분석을 위한 자동분석제어 S/W에 의해 분석데이터가 출력되고 제어되는 디스플레이유닛을 포함하되, 상기 디스플레이유닛은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면과; 표준물질을 이용하여 교정곡선을 출력하되, 상관계수(R2) 0.98 이상이며, 상기 교정곡선 중앙농도를 5회 이상 반복 측정하여 상대오차(σ)±5% 미만이 되도록 교정조건입력 및 교정곡선을 출력하는 교정(Calibration)화면과; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면과; 상기 전체가스의 성분별 농도변화 그래프 및 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면;을 포함하여 구성되는 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템을 기술구성의 특징으로 한다.In the present invention, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , cC 4 F 8 , cC 4 F 8 O, C 4 used or generated for deposition (CVD) and etching (ETCH) during the semiconductor & display production process In order to measure the reduction efficiency of the greenhouse gas reduction facility of fluorine compounds selected from F 6 , C 5 F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 , SF 6 or N 2 O, the reduction facility inflow and A Kr gas supply device used to measure an outflow amount; A flow rate controller (MFC) for controlling the injection amount of the Kr gas; QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) for measuring the Kr gas concentration at the inlet and outlet of the reduction facility and measuring the total gas flow rate including the greenhouse gas; Consists of a Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) for measuring the concentration of the greenhouse gas at the inlet and outlet of the abatement facility, respectively, and the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; Quadrupole Mass Spectrometer). ) Includes a display unit in which analysis data is output and controlled by an automatic analysis control S/W for real time online analysis, wherein the display unit is the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current. An analog scan (Analog Sacn) screen for outputting real-time measurement results; Output the calibration curve using a standard material, but the correlation coefficient (R 2 ) is 0.98 or more, and the center concentration of the calibration curve is repeatedly measured 5 or more times, and the calibration conditions are input and the calibration curve is less than ±5% of the relative error (σ). A calibration screen for outputting the output; A flow monitoring screen for outputting a real-time measurement result of the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current for each component of the total gas; A semiconductor and display process emission reduction including a graph of the concentration change of the whole gas and a concentration monitoring screen that outputs real-time measurement results of the ion current of each component of the whole gas. The facility's reduction efficiency automatic measurement and analysis system is a feature of the technology composition.
상기 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 나타내는 유량표시부와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 이온 흐름(ion current)표시부;를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.The analog scan (Analog Sacn) screen includes a graph output unit indicating ion current (Y axis) with respect to the total gas flow rate (X axis) including the greenhouse gas; A flow rate display unit indicating a total gas flow rate including the greenhouse gas; It is characterized in that it comprises a; ion current display unit of the total gas including the greenhouse gas.
상기 교정(Calibration)화면은 상기 표준물질 농도제어입력부와; 유량제어기(MFC) 제어입력부와; 상기 표준물질 농도(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 교정곡선출력부와; 상관계수(R2) 0.98 이상 및 상대오차(σ)±5%미만을 나타내는 교정기준표시부와; 측정시간(X축)에 대한 상기 표준물질의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.The calibration screen includes the standard substance concentration control input unit; A flow rate controller (MFC) control input unit; A calibration curve output unit indicating ion current (Y axis) with respect to the standard material concentration (X axis); A calibration reference display unit showing a correlation coefficient (R 2 ) of 0.98 or more and a relative error (σ) of less than ±5%; It is characterized in that the technical configuration comprises a graph output unit showing the ion current (Y axis) of each component of the standard material with respect to the measurement time (X axis).
상기 표준물질은 상기 반도체 & 디스플레이 생산 공정에서 발생되는 배기가스성분의 각 성분을 특정농도로 혼합하여 제조한 가스인 것을 기술구성의 특징으로 한다.The standard material is a characteristic feature of the technology configuration in that the standard material is a gas produced by mixing each component of the exhaust gas component generated in the semiconductor & display production process at a specific concentration.
상기 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(Y축)을 나타내는 시간별 유량그래프 출력부와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.The flow monitoring screen includes an hourly flow rate graph output unit indicating the total gas flow rate (Y axis) including the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis); A characteristic feature of the technology configuration includes a graph output unit indicating ion current (Y axis) for each component of the total gas including the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis).
상기 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 농도(Y축)의 변화를 나타내는 농도변화 그래프 출력부와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부;를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.The concentration monitoring screen includes: a concentration change graph output unit indicating a change in the concentration (Y axis) of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis); A characteristic feature of the technology configuration includes a graph output unit indicating ion current (Y axis) for each component of the total gas including the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis).
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention and drawings will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments and drawings described herein.
우선, [도 1]에 도시한 바와 같이, 본 발명의 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템은 반도체 & 디스플레이 생산 공정 중 증착(CVD)과 식각 (ETCH)에 사용되거나 발생되는 CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, C5F8, CHF3, CH2F2, NF3, SF6 로부터 선택되는 불소화합물 또는 N2O의 온실가스의 저감시설에 대한 저감효율을 측정하기 위하여, 상기 저감시설 유입 및 유출량을 측정하기 위해 사용되는 Kr가스공급장치와; 상기 Kr가스 주입량을 제어하기 위한 유량제어기(MFC)와; 상기 저감시설 유입 및 유출구에서 각각 Kr가스 농도를 측정하고 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 측정하기 위한 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)와; 상기 저감시설 유입, 유출구에서 각각 상기 온실가스의 농도를 측정하기 위한 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer; 프리에변환적외선분광광도계);를 포함하여 구성되며, 상기 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)는 Real time 온라인 분석을 위한 자동분석제어 S/W에 의해 분석데이터가 출력되고 제어되는 디스플레이유닛을 포함하여 구성된다.First, as shown in [Fig. 1], the automatic measurement and analysis system for the reduction efficiency of the semiconductor and display process emission greenhouse gas reduction facility of the present invention is used for deposition (CVD) and etching (ETCH) during the semiconductor & display production process. From generated CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , cC 4 F 8 , cC 4 F 8 O, C 4 F 6 , C 5 F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 , SF 6 A Kr gas supply device used to measure the inflow and outflow of the reduction facility in order to measure the reduction efficiency of the selected fluorine compound or N 2 O greenhouse gas reduction facility; A flow rate controller (MFC) for controlling the injection amount of the Kr gas; QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) for measuring the Kr gas concentration at the inlet and outlet of the reduction facility and measuring the total gas flow rate including the greenhouse gas; Consists of a Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) for measuring the concentration of the greenhouse gas at the inlet and outlet of the abatement facility, respectively, and the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; Quadrupole Mass Spectrometer). ) Is composed of a display unit in which analysis data is output and controlled by automatic analysis control S/W for real time online analysis.
이때, 상기 디스플레이유닛은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면과; 표준물질을 이용하여 교정곡선을 출력하되, 상관계수(R2) 0.98 이상이며, 상기 교정곡선 중앙농도를 5회 이상 반복 측정하여 상대오차(σ)±5% 미만이 되도록 교정조건입력 및 교정곡선을 출력하는 교정(Calibration)화면과; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면과; 상기 전체가스의 성분별 농도변화 그래프 및 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면;을 포함하여 구성된다.At this time, the display unit includes an analog scan (Analog Sacn) screen for outputting real-time measurement results of the total gas flow rate and ion current including the greenhouse gas; Output the calibration curve using a standard material, but the correlation coefficient (R 2 ) is 0.98 or more, and the center concentration of the calibration curve is repeatedly measured 5 or more times, and the calibration conditions are input and the calibration curve is less than ±5% of the relative error (σ). A calibration screen for outputting the output; A flow monitoring screen for outputting a real-time measurement result of the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current for each component of the total gas; And a concentration monitoring screen that outputs a graph of changes in concentration of the total gas for each component and a real-time measurement result of ion current for each component of the total gas.
여기서, 상기 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)의 표준물질을 이용한 교정과 관련하여, 반도체 & 디스플레이 업종에서 사용되거나 발생되는 온실가스 저감시설의 저감효율 측정방법 가이드라인(국립환경과학원)에 의한 교정과 측정방법에서는, FT-IR와 QMS 교정은 모두 교정 장치와 표준물질(최소 2차 표준물질 이상)을 이용하여 8점 교정점(calibration point)을 측정 후 교정 곡선을 작성하는 것을 원칙으로 하는데, 이 교정 방법은 UNFCCC LCD 산업 SF 6 저감 관련 CDM사업 승인 방법론인 AM0078(Point of Use Abatement Device to Reduce SF6 emissions in LCD Manufacturing Operations)에서 사용되고 있다. (만약, 5점 교정점으로 측정하여도 상관계수(R2) 0.98 이상을 충족하면 사용 가능함). Here, in relation to the calibration using the standard material of the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer), the guideline for measuring the reduction efficiency of greenhouse gas reduction facilities used or generated in the semiconductor & display industry (National Institute of Environmental Sciences) In the calibration and measurement method according to the method, in principle, FT-IR and QMS calibration are performed by measuring an 8-point calibration point using a calibration device and a standard material (minimum secondary standard material) and then creating a calibration curve. However, this calibration method is being used in AM0078 (Point of Use Abatement Device to Reduce SF6 emissions in LCD Manufacturing Operations), a methodology for approval of the UNFCCC
상기 교정 절차를 간단히 요약하면 교정점의 농도는 교정장치 내 유량제어기의 유량을 제어하여 조정하고 가장 높은 농도의 교정점은 희석되지 않은 표준물질의 농도로 한다. 그 이하 교정점의 농도는 희석가스(balance gas N2, 5N)의 유량을 높여가며 균등하게 낮춰 8점을 측정하여 직선성에 대한 교정을 실시한다. To summarize the above calibration procedure, the concentration of the calibration point is adjusted by controlling the flow rate of the flow controller in the calibration device, and the highest concentration calibration point is the concentration of the undiluted standard material. The concentration of the calibration point below that is equally lowered by increasing the flow rate of the dilution gas (balance gas N2, 5N), and measuring 8 points to calibrate the linearity.
이 때 교정점 별로 측정 data는 최소 20점 이상의 측정 평균값을 사용하도록 한다. 직선성 교정이 종료되면 교정곡선의 정 중앙 농도를 5회 이상 반복 측정하여 상대오차(σ) ± 5 % 미만이 되도록 한다. At this time, the measurement data for each calibration point should use a measurement average value of at least 20 points. When the linearity calibration is completed, the center concentration of the calibration curve is repeatedly measured 5 or more times so that the relative error (σ) is less than ± 5%.
그러나, 상기와 같이, 교정 곡선을 작성하는 것은 수식 및 수작업에 의한 방식에 의존하므로 신속, 정확한 온실가스 저감시설의 저감효율을 측정할 수 없는 문제점이 있으므로, 본 발명은 이를 해결한 것으로, 본 발명에서 사용되는 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)는 Real time 온라인 분석을 위한 자동분석제어 S/W에 의해 분석데이터가 출력되고 제어되는 디스플레이유닛을 포함하되, 상기 디스플레이유닛은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면과; 표준물질을 이용하여 교정곡선을 출력하되, 상관계수(R2) 0.98 이상이며, 상기 교정곡선 중앙농도를 5회 이상 반복 측정하여 상대오차(σ)±5% 미만이 되도록 교정조건입력 및 교정곡선을 출력하는 교정(Calibration)화면과; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면과; 상기 전체가스의 성분별 농도변화 그래프 및 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면;을 포함하여 구성되어 QMS의 자동교정, 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량의 자동측정 및 저감효율을 자동으로 측정하는 것이 특징적 구성 및 효과로 한다.However, as described above, since the creation of the calibration curve depends on the formula and the manual method, there is a problem that it is not possible to quickly and accurately measure the reduction efficiency of the greenhouse gas reduction facility, so the present invention solves this, the present invention QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) used in the system includes a display unit in which analysis data is output and controlled by an automatic analysis control S/W for real time online analysis, wherein the display unit contains the greenhouse gas. An analog scan (Analog Sacn) screen for outputting real-time measurement results of the total gas flow rate and ion current included; Output the calibration curve using a standard material, but the correlation coefficient (R 2 ) is 0.98 or more, and the center concentration of the calibration curve is repeatedly measured 5 or more times, and the calibration conditions are input and the calibration curve is less than ±5% of the relative error (σ). A calibration screen for outputting the output; A flow monitoring screen for outputting a real-time measurement result of the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current for each component of the total gas; A concentration monitoring screen for outputting a graph of the concentration change by component of the total gas and a real-time measurement result of the ion current by the component of the total gas; and automatic calibration of QMS, the greenhouse gas It is a characteristic composition and effect that the automatic measurement of the total gas flow rate and the reduction efficiency are automatically measured.
여기서, 상기 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)는 QMS의 자동교정, 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량의 자동측정 및 저감효율을 자동으로 측정하며, Real time 온라인 분석을 위한 자동분석제어 S/W에 의해 수행되도록 구성된다.Here, the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) automatically calibrates QMS, automatically measures the total gas flow rate including the greenhouse gas, and automatically measures the reduction efficiency, and automatic analysis control for real time online analysis It is configured to be performed by S/W.
또한, 상기 저감효율은 저감시설의 유입구과 유출구에서 공정주기 동안 동시 측정된 온실가스가 포함된 가스 총량을 QMS로 적산함과 동시에 FT-IR에 의하여 측정된 온실가스별 총량을 각각 계산하며 그 계산 알고리즘은 다음과 같으며, 이는 자동분석제어 S/W에 의해 수행되도록 구성된다.In addition, the reduction efficiency is calculated by calculating the total amount of each greenhouse gas measured by FT-IR at the same time by integrating the total amount of gas including greenhouse gases simultaneously measured during the process cycle at the inlet and outlet of the abatement facility by QMS. Is as follows, and it is configured to be performed by the automatic analysis control S/W.
저감효율(DRE) = (1- Vout / Vin)*100%Reduction efficiency (DRE) = (1- Vout / Vin)*100%
Vin : 정상운전되는 공정주기 동안 저감시설로 유입되는 온실가스별 총량(SL- Standard Liter)Vin: Total amount of each greenhouse gas flowing into the reduction facility during the normal operation process cycle (SL-Standard Liter)
Vout : 정상운전되는 공정주기 동안 저감시설로 유출되는 온실가스별 총량(SL- Standard Liter)Vout: Total amount of each greenhouse gas emitted to the reduction facility during the normal operation process cycle (SL-Standard Liter)
상기 식에서, Vin와 Vout은 일정 시간 동안 유입 / 유출구에서 측정되는 F-GHG(플루오르화 온실가스)의 총 적산 유량으로서 다음 식에 의해 산출된다.In the above equation, Vin and Vout are the total integrated flow rates of F-GHG (fluorinated greenhouse gas) measured at the inlet/outlet for a certain period of time and are calculated by the following equation.
(Vi : in 과 out으로 표시(sl), Δt : FT-IT의 측정 주기, Fi : 총 유량(SLM), Ci : FGHF gas 측정 농도(ppmv))(Vi: in and out (sl), Δt: measurement period of FT-IT, Fi: total flow rate (SLM), Ci: FGHF gas measurement concentration (ppmv))
특히, 본 발명에서는, 온실가스의 양을 측정하는 FT-IR과 해당가스가 포함된 전체 유량을 측정하는 QMS시스템의 조합으로 이루어지는데, 예를 들어, 90%의 온실가스 저감량이 측정되었지만 희석량이 10배로 늘어났다면 9%의 저감밖에 인정받지 못하게 되는 문제점이 있다.In particular, in the present invention, it consists of a combination of FT-IR that measures the amount of greenhouse gas and a QMS system that measures the total flow rate that contains the gas. For example, 90% of greenhouse gas reduction was measured, but the dilution amount If it is increased by 10 times, there is a problem that only 9% reduction is recognized.
따라서, 본 발명에서, 희석으로 인한 저감을 보정하기 위해 사용되는 추적가스(tracer gas)의 총량을 상기 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer; 사중극자질량분석기)를 사용하여 측정하여 저감량 측정에 반영하게 되며, 이때 희석량측정에 사용되는 추적가스(tracer gas)는 전체 공정에 사용되거나 부산물로 발생할 수 없는 gas(대표적으로 Kr)를 사용하는 바, 단원자분자 gas의 측정이 가능한 QMS를 사용하는 이유가 여기에 있다.Therefore, in the present invention, the total amount of tracer gas used to compensate for the reduction due to dilution is measured using the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) and reflected in the reduction amount measurement. The tracer gas used for dilution measurement is a gas that cannot be used in the entire process or generated as a by-product (typically Kr). This is why QMS is used that can measure monoatomic molecular gas. have.
한편, [도 2]를 참조하여 설명하면, 본 발명에서, 상기 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(101)와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 나타내는 유량표시부(102)와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 이온 흐름(ion current)표시부(103);를 포함하여 구성된다.On the other hand, referring to [Fig. 2], in the present invention, the analog scan screen is an ion current (Y axis) for the total gas flow rate (X axis) including the greenhouse gas. A
즉, 상기 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면에서는 온실가스가 포함된 전체 가스유량 및 이온 흐름(ion current)의 총량을 일률적으로 측정하여 출력한다.That is, in the analog scan (Analog Sacn) screen, the total amount of gas flow including greenhouse gas and the total amount of ion current are uniformly measured and output.
또한, [도 3]에 도시한 바와 같이, 상기 교정(Calibration)화면은 상기 표준물질 농도제어입력부(201)와; 유량제어기(MFC) 제어입력부(202)와; 상기 표준물질 농도(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 교정곡선출력부(203)와; 상관계수(R2) 0.98 이상 및 상대오차(σ)±5%미만을 나타내는 교정기준표시부(204)와; 측정시간(X축)에 대한 상기 표준물질의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(205);를 포함하여 구성된다.In addition, as shown in Fig. 3, the calibration screen includes the standard substance concentration
즉, 상기 교정(Calibration)화면은 상기 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면에서 출력한 온실가스가 포함된 전체 가스유량 및 이온 흐름(ion current)의 총량을 검증하기 위하여, 표준물질을 이용하여 교정곡선을 출력하되, 상기 교정곡선의 직진성(상관계수, R2)와 교정곡선 포인트 값의 상대표준편차(σ)를 자동으로 연산하면서, 직진성(상관계수, R2) 값이 0.98이상, 즉 R2≥0.98, 상대표준편차(σ)값이 ±5%이하, 즉 σ≤±5%를 충족하면 다음에서 설명하는 플로우 모니터링(Flow Monitoring)을 수행하고, 수준 미달시에는 교정조건을 재입력하여 재측정하도록 구성된다.That is, the calibration screen uses a standard material to verify the total gas flow rate and the total amount of ion current including greenhouse gas output from the analog scan screen. Output, but the straightness (correlation coefficient, R 2 ) of the calibration curve and the relative standard deviation (σ) of the calibration curve point values are automatically calculated, and the straightness (correlation coefficient, R 2 ) value is 0.98 or more, that is, R 2 ≥ If the value of 0.98, the relative standard deviation (σ) is less than ±5%, that is, σ ≤ ±5%, then flow monitoring described below is performed, and if the level is not reached, re-input the calibration conditions and measure again. Is configured to
이때, 사용되는 상기 표준물질은 상기 반도체 & 디스플레이 생산 공정에서 발생되는 배기가스성분의 각 성분을 특정농도로 혼합하여 제조한 가스를 사용한다.At this time, the standard material used is a gas prepared by mixing each component of the exhaust gas component generated in the semiconductor & display production process at a specific concentration.
또한, [도 4]에 도시한 바와 같이, 상기 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(Y축)을 나타내는 시간별 유량그래프 출력부(301)와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(302);를 포함하여 구성된다.In addition, as shown in [Fig. 4], the flow monitoring screen is an hourly flow graph output unit indicating the total gas flow rate (Y axis) including the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis). 301) and; And a
즉, 교정(Calibration)화면에 출력된 교정곡선의 직진성(상관계수, R2) 값이 0.98이상, 상대표준편차(σ)값이 ±5%이하의 교정기준을 충족하면, 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current)을 측정하게 된다.In other words, if the calibration curve output on the calibration screen has a linearity (correlation coefficient, R 2 ) value of 0.98 or more and a relative standard deviation (σ) of ±5% or less, the greenhouse gas is included. The total gas flow rate and ion current for each component of the total gas are measured.
또한, [도 5]에 도시한 바와 같이, 상기 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 농도(Y축)의 변화를 나타내는 농도변화 그래프 출력부(401)와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(402);를 포함하여 구성된다.In addition, as shown in [Fig. 5], the concentration monitoring screen is a concentration representing a change in the concentration (Y axis) of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis) A change
이때, 상기 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면에서 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 농도(Y축)의 변화를 나타내는 농도변화 그래프가 거의 균일한 추이를 보이는 경우에는 저감효율이 균일하게 측정되는 것을 확인할 수 있다.At this time, when the concentration change graph indicating the change in the concentration (Y-axis) of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X-axis) on the concentration monitoring screen shows an almost uniform trend It can be seen that the reduction efficiency is uniformly measured.
상기와 같이, 상기 저감시설의 유입 및 유출구에서 각각 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current), FT-IR에 의한 온실가스의 농도를 측정하여 저감효율을 측정하게 된다.As described above, reduction efficiency by measuring the total gas flow including the greenhouse gas at the inlet and outlet of the reduction facility, the ion current for each component of the total gas, and the concentration of greenhouse gas by FT-IR, respectively. Is measured.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments and drawings disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and drawings. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (6)
상기 디스플레이유닛은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면과; 표준물질을 이용하여 교정곡선을 출력하되, 상관계수(R2) 0.98 이상이며, 상기 교정곡선 중앙농도를 5회 이상 반복 측정하여 상대오차(σ)±5% 미만이 되도록 교정조건입력 및 교정곡선을 출력하는 교정(Calibration)화면과; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량과 상기 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면과; 상기 전체가스의 성분별 농도변화 그래프 및 상기 전체가스의 성분별 이온 흐름(ion current)의 실시간 측정결과를 출력하는 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면;을 포함하여 구성되며,
상기 아날로그 스캔(Analog Sacn)화면은 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(101)와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량을 나타내는 유량표시부(102)와; 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 이온 흐름(ion current)표시부(103);를 포함하여 구성되고,
상기 교정(Calibration)화면은 상기 표준물질 농도제어입력부(201)와; 유량제어기(MFC) 제어입력부(202)와; 상기 표준물질 농도(X축)에 대한 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 교정곡선출력부(203)와; 상관계수(R2) 0.98 이상 및 상대오차(σ)±5%미만을 나타내는 교정기준표시부(204)와; 측정시간(X축)에 대한 상기 표준물질의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(205);를 포함하여 구성되며,
상기 플로우 모니터링(Flow Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스유량(Y축)을 나타내는 시간별 유량그래프 출력부(301)와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(302);를 포함하여 구성되고,
상기 농도 모니터링(Concentration Monitoring)화면은 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 농도(Y축)의 변화를 나타내는 농도변화 그래프 출력부(401)와; 측정시간(X축)에 대한 상기 온실가스가 포함된 전체 가스의 성분별 이온 흐름(ion current)(Y축)을 나타내는 그래프 출력부(402);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템
CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , cC 4 F 8 , cC 4 F 8 O, C 4 F 6 , C used or generated for deposition (CVD) and etching (ETCH) during the semiconductor & display production process In order to measure the reduction efficiency for the reduction facility of fluorine compounds selected from 5 F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 , SF 6 or N 2 O greenhouse gas, the amount of inflow and outflow of the abatement facility is measured. A Kr gas supply device used for; A flow rate controller (MFC) for controlling the injection amount of the Kr gas; QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; quadrupole mass spectrometer) for measuring the Kr gas concentration at the inlet and outlet of the reduction facility and measuring the total gas flow rate including the greenhouse gas; Consists of a Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) for measuring the concentration of the greenhouse gas at the inlet and outlet of the abatement facility, respectively, and the QMS (Quadrupole Mass Spectrometer; Quadrupole Mass Spectrometer). ) Includes a display unit in which the automatic calibration of the QMS, the automatic measurement of the total gas flow including the greenhouse gas, and the reduction efficiency are automatically measured by the automatic analysis control S/W, and real time online analysis data is output and controlled. But,
The display unit includes an analog scan (Analog Sacn) screen outputting a real-time measurement result of the total gas flow rate and ion current including the greenhouse gas; Output the calibration curve using a standard material, but the correlation coefficient (R 2 ) is 0.98 or more, and the center concentration of the calibration curve is repeatedly measured 5 or more times, and the calibration conditions are input and the calibration curve is less than ±5% of the relative error (σ). A calibration screen for outputting the output; A flow monitoring screen for outputting a real-time measurement result of the total gas flow including the greenhouse gas and the ion current for each component of the total gas; And a concentration monitoring screen that outputs a graph of the concentration change by component of the total gas and a real-time measurement result of the ion current by component of the total gas,
The analog scan (Analog Sacn) screen includes a graph output unit 101 indicating ion current (Y axis) with respect to the total gas flow rate (X axis) including the greenhouse gas; A flow rate display unit 102 indicating the total gas flow rate including the greenhouse gas; Consists of including; ion current display unit 103 of the total gas containing the greenhouse gas,
The calibration screen includes the standard substance concentration control input unit 201; A flow rate controller (MFC) control input unit 202; A calibration curve output unit 203 indicating ion current (Y axis) with respect to the standard material concentration (X axis); A calibration reference display unit 204 showing a correlation coefficient (R 2 ) of 0.98 or more and a relative error (σ) of less than ±5%; And a graph output unit 205 showing ion current (Y-axis) for each component of the standard material with respect to the measurement time (X-axis), and
The flow monitoring screen includes an hourly flow rate graph output unit 301 indicating the total gas flow rate (Y axis) including the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis); And a graph output unit 302 showing ion current (Y axis) for each component of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis), and
The concentration monitoring screen includes: a concentration change graph output unit 401 indicating a change in concentration (Y-axis) of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X-axis); A semiconductor and display comprising: a graph output unit 402 indicating ion current (Y axis) for each component of the total gas containing the greenhouse gas with respect to the measurement time (X axis) Automatic measurement and analysis system for reduction efficiency of process emission greenhouse gas reduction facilities
상기 표준물질은 상기 반도체 & 디스플레이 생산 공정에서 발생되는 배기가스성분의 각 성분을 특정농도로 혼합하여 제조한 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 공정배출 온실가스 저감시설의 저감효율 자동측정분석시스템The method of claim 1,
The standard material is a gas produced by mixing each component of the exhaust gas component generated in the semiconductor & display production process at a specific concentration, and an automatic measurement and analysis system for the reduction efficiency of a greenhouse gas reduction facility for semiconductor and display processes.
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