KR102235005B1 - 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정 잔류가스 제거방법 - Google Patents

이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정 잔류가스 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정라인(process line)의 공정 잔류가스를 흡입하기 위한 공정 연결라인과, 밸브(AV2, AV4)를 포함하고, 상기 공정 연결라인의 전단이 상기 공정라인에 연결되기 위한 것인 공정 연결부; 퍼지가스 공급라인과, 밸브(AV1, AV3, AV5)와, 상기 퍼지가스 공급라인의 전단에서 퍼지가스가 유입되고, 상기 퍼지가스 공급라인의 후단이 상기 공정 연결라인의 후단에 연결되는 것인 퍼지가스 공급부; 상기 공정 연결라인의 후단에 연결되고, 진공펌프를 포함하는 펌프부; 및 상기 진공펌프에 연결되고, 배출라인과, 밸브(AV6, AV7, AV8, AV9, AV10, AV11)와, 상기 공정 잔류가스 처리를 위한 카트리지와, 블로어를 포함하는 배출부;를 포함하고, 이동형(portable)으로 사용하기 위한 이동형 공정 잔류가스 제거장치에 관한 것이다. 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정 잔류가스 제거방법은 흡착능력이 있는 카트리지를 사용하여 위험한 공정가스를 화학분해하고, 별도의 스크러버(Scrubber) 없이 안전하게 처리할 수 있고, 이동형으로 구현함으로써, 설치공간 및 시간을 최소화할 수 있다.

Description

이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정 잔류가스 제거방법{PORTABLE PURGE APPARATUS FOR REMOVING PROCESS RESIDUAL GAS AND METHOD OF REMOVING PROCESS RESIDUAL GAS}
본 발명은 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정 잔류가스 제거방법 에 관한 것으로, 상세하게는 위험한 공정가스를 별도의 스크러버(Scrubber) 없이 안전하게 처리할 수 있는 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정 잔류가스 제거방법 에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 화학 증기 증착 공정, 저압 증기 화학 증착 공정, 플라즈마 강화 화학 증착 공정, 플라즈마 부식 공정 등으로 이루어진다. 그리고 상기와 같은 반도체 제조 공정에서는 소모되지 않고 배기 가스에 포함되어 발생하는 HCl, Cl2, HF 등과 같은 유해 가스, 분진 및/또는 증기는 작업자에게 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 반도체 제조 공정에 사용되는 장치를 오염시키는 문제점도 발생한다.
따라서 종래에 반도체 제조 공정에서 배출되는 상기와 같은 유해성 가스를 처리하기 위하여 고온의 환경에서 유해 가스를 열분해 하여 정화하는 연소식 처리법과, 흡착제를 이용하여 정화하는 방식의 건식처리법과, 유해 가스를 물과 접촉하도록 하여 포집한 후 오염된 물을 정화하는 방식의 습식처리법 및 상기 방법을 혼용한 처리법이 있다.
연소식 처리법은 히터를 이용한 간접가열방식과 LPG 등과 같은 연료가스를 연소시켜 유해 가스를 태우는 직접가열방식으로 구분되며, 고농도의 가스를 처리하는데 적합한 것으로 알려져 있으나, 고온의 환경을 조성하기 위해 히터를 사용하거나 LPG 등의 가스를 연소시킴에 따라 안전상의 문제와 더불어 경제성이 취약하다는 점이 문제점으로 지적되고 있다.
건식처리법 중에서 흡착제를 이용하는 방식은 알루미나, 소석회, 알루미나 실리케이트, 제올라이트 등의 무기흡착제, 활성탄, 상기 무기 흡착제를 담체로 하여 알칼리 화합물이나 산성 화합물을 처리한 첨착 무기 흡착제 또는 금속으로 코팅한 첨착 무기 흡착제, 상기 활성탄에 화학물질을 첨착한 첨착 활성탄을 흡착제로 사용하며, 상기에 기재한 무기 흡착제, 활성탄, 화합물이나 금속 첨착 무기 흡착제, 화학물질 첨착 활성탄을 다층 적층하여 사용하기도 한다.
최근에는 반도체 고집적화와 고성능화에 따라서 고직접화 및 고성능화된 반도체를 뒷받침하기 위하여 고성능화된 반도체 장비를 요구하고 있다. 즉, 종래 반도체 제조 공정에서 허용되던 환경 조건 등이 반도체의 고직접화와 고성능화에 따라 더 엄격하게 적용되며, 따라서 새로운 환경 조건에 맞는 반도체 제조공정 장비가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체와 디스플레이 제조 공정장비의 가스 공급라인 내부에 잔류한 위험한 공정가스의 Purge를 빠르고 안전하게 수행할 수 있는 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정라인 잔류가스 처리방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 흡착능력이 있는 카트리지를 사용하여 위험한 공정가스를 화학분해하고, 별도의 스크러버(Scrubber) 없이 안전하게 처리할 수 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정라인 잔류가스 처리방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 이동형으로 구현함으로써, 설치공간 및 시간을 최소화할 수 있는 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정라인 잔류가스 처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공정라인(process line, 20)의 공정 잔류가스를 흡입하기 위한 공정 연결라인(110)과, 밸브(120, AV2, AV4)를 포함하고, 상기 공정 연결라인(110)의 전단이 상기 공정라인에 연결되기 위한 것인 공정 연결부(100); 퍼지가스 공급라인(210)과, 밸브(220, AV1, AV3, AV5)와, 상기 퍼지가스 공급라인(210)의 전단(211)에서 퍼지가스가 유입되고, 상기 퍼지가스 공급라인(210)의 후단이 상기 공정 연결라인(110)의 후단에 연결되는 것인 퍼지가스 공급부(200); 상기 공정 연결라인(110)의 후단에 연결되고, 진공펌프(310)를 포함하는 펌프부(300); 및 상기 진공펌프(310)에 연결되고, 배출라인(410)과, 밸브(420, AV6, AV7, AV8, AV9, AV10, AV11)와, 상기 공정 잔류가스 처리를 위한 카트리지(430)와, 블로어(440)를 포함하는 배출부(400);를 포함하고, 이동형(portable)으로 사용하기 위한 이동형 공정 잔류가스 제거장치(10)가 제공된다.
상기 이동형 잔류가스 제거장치가 하우징(500)을 추가로 포함하고, 상기 하우징(500)이 공정 연결부(100), 퍼지가스 공급부(200), 펌프부(300) 및 배출부(400)를 고정할 수 있다.
상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치가 회전부(600)를 추가로 포함하고, 상기 회전부(600)가 상기 하우징(500)의 하부에 고정되고, 상기 이동형 잔류가스 제거장치를 이동시키기 위한 바퀴(610)를 포함할 수 있다.
상기 공정 연결라인(110)이 상기 공정라인(20)에 퍼지가스를 공급하기 위한 것일 수 있다.
상기 진공펌프(310)가 상기 공정 잔류가스 또는 퍼지가스를 상기 공정 연결라인(110)으로부터 상기 배출라인(410)으로 배기하기 위한 것일 수 있다.
상기 배출라인(410)이 상기 진공펌프(300)로부터 배기되는 배기가스를 유입하고 처리한 배기가스를 외부로 배출하기 위한 것일 수 있다.
상기 퍼지가스 공급부(200)가 상기 퍼지가스를 정제하는 정제기(230)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 카트리지(430)가 상기 배기가스에 포함된 공정 잔류가스를 처리하여 제거할 수 있다.
상기 카트리지(430)가 물리 흡착제, 화학 흡착제 및 촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 물리 흡착제는 활성탄, 다성분 제올라이트 및 산화알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 화학 흡착제는 산 처리된 활성탄, 염기 처리된 활성탄, 알루미나 및 기능성 흡착제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 촉매는 금속소재 촉매화합물 및 귀금속 소재 촉매화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 잔류가스는 NH3, HCl, HF, H2S, Cl2, CO, VOCs(Volatile Organic Compounds), NF3, SiH4 및 반도체 특수가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 포함할 수 있다.
상기 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 불활성 가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 카트리지(430)가 내부에 수명측정 센서를 포함할 수 있다.
상기 배출부(400)가 상기 카트리지(430)에서 배출되는 가스의 농도를 측정하기 위한 가스 감지기를 추가로 포함할 수 있다.
상기 블로어(440)는 상기 배기가스가 상기 카트리지(430)에서 흐름을 지속하도록 압력차이(블로어 전, 후 압력차이)를 -1 mbar 내지 -100 mbar 정도로 하여 음압을 유지하도록 하기 위한 것일 수 있다.
상기 이동형 잔류가스 제거장치(10)는 공정가스 공급장치(30)와 상기 공정가스 사용장치(40) 사이의 공정라인(20)에 연결되고, 상기 공정라인(20)의 상기 공정가스의 잔류가스를 청소하기 위한 것일 수 있다.
상기 공정가스 공급장치는 가스 캐비닛(Gas Cabinet), 다중밸브박스(Valve Manifold Box) 및 다중밸브판넬(Valve Manifold Panel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 공정가스 사용장치는 화학 증착 장비(CVD), MOCVD, ALD, Cleaning, Etching, Ion Implantation, 및 Doping process로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, (a) 진공펌프를 사용하여 공정라인(process line, 20)의 공정 잔류가스를 흡기하고, 상기 공정라인(20)을 진공상태로 형성하는 단계; (b) 흡기된 상기 공정 잔류가스를 퍼지가스와 혼합하여 혼합가스를 형성하는 단계; (c) 상기 혼합가스에서 상기 공정 잔류가스를 제거하고, 상기 공정 잔류가스가 제거된 혼합가스를 외부로 배출하는 단계; (d) 상기 진공상태가 형성된 상기 공정라인으로 퍼지가스를 공급하는 단계; 및 (e) 퍼지가스가 공급된 공정라인에서 상기 퍼지가스를 외부로 배출하여 상기 공정라인을 청소하는 단계;를 포함하는 공정 잔류가스 제거방법이 제공된다.
상기 공정라인 잔류가스 제거방법이 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정라인 잔류가스 처리방법은 반도체와 디스플레이 제조 공정장비의 가스 공급라인 내부에 잔류한 위험한 공정가스의 Purge를 빠르고 안전하게 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정라인 잔류가스 처리방법 흡착능력이 있는 카트리지를 사용하여 위험한 공정가스를 화학분해하고, 별도의 스크러버(Scrubber) 없이 안전하게 처리할 수 있다.
또한 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치 및 공정라인 잔류가스 처리방법은 이동형으로 구현함으로써, 적재적소(POU: Point of Use)에 배치할 수 있어 설치공간 및 시간을 최소화할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 이동형 공정 잔류가스 제거장치 의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 가압 Leak Check 방법의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 2b는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 감압 Leak Check 방법의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 2c는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 Auto Leak Check 방법의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 2d는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 Standby 단계의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 Tiny Pre-purge 단계의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 고객사 배관 Leak Check 단계의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 Cycle Purge의 Purge gas 공급시의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
도 5b는 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이용한 공정 잔류가스 제거방법에서 Cycle Purge의 Purge gas Vent시의 가스흐름을 보여주는 모식도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 이동형 공정 잔류가스 제거장치의 구성도이다.
이하 도 1을 참조하여, 본 발명의 이동형 공정 잔류가스 제거장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 공정라인(process line, 20)의 공정 잔류가스를 흡입하기 위한 공정 연결라인(110)과, 밸브(120, AV2, AV4)를 포함하고, 상기 공정 연결라인(110)의 전단이 상기 공정라인에 연결되기 위한 것인 공정 연결부(100); 퍼지가스 공급라인(210)과, 밸브(220, AV1, AV3, AV5)와, 상기 퍼지가스 공급라인(210)의 전단(211)에서 퍼지가스가 유입되고, 상기 퍼지가스 공급라인(210)의 후단이 상기 공정 연결라인(110)의 후단에 연결되는 것인 퍼지가스 공급부(200); 상기 공정 연결라인(110)의 후단에 연결되고, 진공펌프(310)를 포함하는 펌프부(300); 및 상기 진공펌프(310)에 연결되고, 배출라인(410)과, 밸브(420, AV6, AV7, AV8, AV9, AV10, AV11)와, 상기 공정 잔류가스 처리를 위한 카트리지(430)와, 블로어(440)를 포함하는 배출부(400);를 포함하고, 이동형(portable)으로 사용하기 위한 이동형 공정 잔류가스 제거장치(10)를 제공한다.
상기 이동형 잔류가스 제거장치가 하우징(500)을 추가로 포함하고, 상기 하우징(500)이 공정 연결부(100), 퍼지가스 공급부(200), 펌프부(300) 및 배출부(400)를 고정할 수 있다.
상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치가 회전부(600)를 추가로 포함하고, 상기 회전부(600)가 상기 하우징(500)의 하부에 고정되고, 상기 이동형 잔류가스 제거장치를 이동시키기 위한 바퀴(610)를 포함할 수 있다.
상기 공정 연결라인(110)이 상기 공정라인(20)에 퍼지가스를 공급하기 위한 것일 수 있다.
상기 진공펌프(310)가 상기 공정 잔류가스 또는 퍼지가스를 상기 공정 연결라인(110)으로부터 상기 배출라인(410)으로 배기하기 위한 것일 수 있다.
상기 배출라인(410)이 상기 진공펌프(300)로부터 배기되는 배기가스를 유입하고 처리한 배기가스를 외부로 배출하기 위한 것일 수 있다.
상기 퍼지가스 공급부(200)가 상기 퍼지가스를 정제하는 정제기(230)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 정제기(230)는 4~5Nine 순도로 공급되는 퍼지가스를 8Nine(99.999999%)이상의 순도(가스 내 H₂O, O₂ 불순물 10ppb이하)로 정제할 수 있다.
상기 퍼지가스 공급부(200)는 MFC, NEEDLE VALVE 및 MFM을 추가로 포함할 수 있고, MFC 및 NEEDLE VALVE를 사용하여 퍼지가스의 유량을 조절하며, NEEDLE VALVE로 조절하는 유량은 MFM을 사용하여 확인할 수 있고, 상기 퍼지가스의 유량은 10 내지 350 slpm일 수 있다.
상기 카트리지(430)가 상기 배기가스에 포함된 공정 잔류가스를 처리하여 제거할 수 있다.
상기 카트리지(430)가 물리 흡착제, 화학 흡착제 및 촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 물리 흡착제는 활성탄, 다성분 제올라이트 및 산화알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 화학 흡착제는 산 처리된 활성탄, 염기 처리된 활성탄, 알루미나 및 기능성 흡착제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 촉매는 Fe, Cu, Ni 등과 같은 금속소재를 포함하는 촉매화합물 및 Pt, Ru, Pd 등과 같은 귀금속 소재를 포함하는 촉매화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만 상기 물리 흡착제, 상기 화학 흡착제 및 상기 촉매는 당해 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 기술된 물질뿐만 아니라 이외의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 잔류가스는 NH3, HCl, HF, H2S, Cl2, CO, VOCs(Volatile Organic Compounds), NF3, SiH4 및 반도체 특수가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 포함할 수 있다.
상기 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 불활성 가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 카트리지(430)가 내부에 수명측정 센서를 포함할 수 있다.
상기 배출부(400)가 상기 카트리지(430)에서 배출되는 가스의 농도를 측정하기 위한 가스 감지기를 추가로 포함할 수 있다.
상기 블로어(440)는 상기 배기가스가 상기 카트리지(430)에서 흐름을 지속하도록 압력차이(블로어 전, 후 압력차이)를 -1 mbar 내지 -100 mbar 정도로 하여 음압을 유지하도록 하기 위한 것일 수 있다.
상기 이동형 잔류가스 제거장치(10)는 공정가스 공급장치(30)와 상기 공정가스 사용장치(40) 사이의 공정라인(20)에 연결되고, 상기 공정라인(20)의 상기 공정가스의 잔류가스를 청소하기 위한 것일 수 있다.
상기 공정가스 공급장치는 가스 캐비닛(Gas Cabinet), 다중밸브박스(Valve Manifold Box) 및 다중밸브판넬(Valve Manifold Panel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 공정가스 사용장치는 화학 증착 장비(CVD), MOCVD, ALD, Cleaning, Etching, Ion Implantation, 및 Doping process로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만 상기 공정가스 사용장치는 당해 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 기술된 물질뿐만 아니라 이외의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 1에서 카트리지(430)는 Purge Gas(N2)에 희석되어 유입되는 공정가스(NH3, HCl 등)를 물리흡착 및 화학흡착을 통하여 외부에 안전하게 배출할 수 있는 수준까지 낮추는 역할을 한다. Blower(440)는 카트리지를 통과하여 배기가 원활하게 수행될 수 있도록 flow와 음압을 유지하는 장치이고, 진공펌프(310)는 공정라인(20)의 잔류가스를 좀더 완벽하게 제거할 수 있도록 진공 배기하고, 필요한 배관의 감압 Leak Check를 수행하는 제품이다. 정제기(Purifier, 230)는 Purge용 N2 Gas에 포함된 불순물을 제거해서 초고순도(99.999999% 이상) N2로 정제하는 제품, MFC(MFC1)은 공정라인(20)의 Purge용 N2 Gas의 유량을 제어하는 제품, MFM(MFM1)은 Purge Gas(N2) 유량을 측정하는 제품, NEEDLE VALVE(NV1)은 Purge gas 유량 제어하는 제품, GAS DETECTOR는 퍼지가스에 포함된 공정가스(NH3, HCl, 등)의 농도를 측정함으로서 Purge 중단시점의 판단과 카트리지의 수명측정에 사용되는 제품이다. 또한 Pressure Transducer(PT1,2,3)은 필요한 부분의 압력을 측정해서 Sequence동작을 판단하는데 사용되는 제품이고, CHECK VALVE(CV1,2)은 Gas의 역류 방지 제품이고, Manual valve(MV1~11)와 Air valve(AV1~11)는 Gas를 Open/Close 하는 제품, Pressure gauge(PG1,2)는 압력을 바늘눈금으로 표시하는 제품, Filter(FT1)는 Particle 제거 제품, Analyzer는 가스 내 농도 측정하는 제품이다. 또한 위험상황을 감지하는 SAFETY류 제품으로, 자외선 및 적외선으로 화염을 감지하는 Fire detector(F/D), 연기를 감지하는 Smoke detector(S/D) 및 화염으로 인한 고온을 감지하는 High temp(H/T)가 있다.
본 발명에 따른 이동형 잔류가스 제거장치는 종래 장치에 비해 오염될 수 있는 공간을 최소화 할 수 있고, 이에 따라 더욱 빠른 오염제거와 청정 복구 서비스를 구현할 수 있다.
또한 본 발명은 (a) 진공펌프를 사용하여 공정라인(process line, 20)의 공정 잔류가스를 흡기하고, 상기 공정라인(20)을 진공상태로 형성하는 단계; (b) 흡기된 상기 공정 잔류가스를 퍼지가스와 혼합하여 혼합가스를 형성하는 단계; (c) 상기 혼합가스에서 상기 공정 잔류가스를 제거하고, 상기 공정 잔류가스가 제거된 혼합가스를 외부로 배출하는 단계; (d) 상기 진공상태가 형성된 상기 공정라인으로 퍼지가스를 공급하는 단계; 및 (e) 퍼지가스가 공급된 공정라인에서 상기 퍼지가스를 외부로 배출하여 상기 공정라인을 청소하는 단계;를 포함하는 공정 잔류가스 제거방법을 제공한다.
단계 (a)에서 상기 진공상태는 압력이 0기압 보다 크고, 대기압(1기압)보다 작은 상태를 의미한다.
상기 공정라인 잔류가스 제거방법이 상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 사용하여 수행될 수 있다.
실시예 1: 공정라인 잔류가스 제거방법
본 발명에 따른 하나의 실시예는 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 사용하여 공정라인의 잔류가스를 제거하는 방법에 관한 것이다.
1. 자체점검 및 Stand by 단계(도 2a 내지 2d 참조)
자체점검 단계는 안전한 Purge gas를 사용하여 배관의 LEAK 여부를 확인하고, 기본 안전을 위해 실시하는 단계이고, 상기 자체점검 단계는 이동형 공정 잔류가스 제거장치의 첫 설치 및 철거 후 재설치 시에만 진행하고, Process Line 연결만 변경할 경우는 진행하지 않는다. 상기 자체점검 단계는 배관 특성에 맞춰 가압, 감압, Auto Leak Check의 3가지 방법으로 압력의 변화를 통해 Leak 여부를 판단한다.
구체적으로 저압밸브들이 사용된 배관에 사용되는 방법으로 배관 내 압력을 3~5barg 의 값으로 유지하여 PT1 값의 변화 여부로 Leak 여부를 판단하고(1번 가압), 진공밸브들이 사용된 배관에 사용되는 방법으로 1barg 의 압력으로 배관을 채워 넣고 PT2 값으로 Leak 여부를 판단한다(2번 가압). 작동순서로는 AV2(close) -> AV3(close) -> AV7과 AV8(close) -> AV4(open) -> AV1(open) -> AV5(open) -> PT1 확인(2~8barg) -> AV5(close) -> PT1 유지(2~8barg)되면 단계를 종료하고, PT1 유지(2~8barg)되지 않으면 문제를 해결하고 AV5(open) 단계로 돌아가 PT1 값의 변화를 확인한다(도 2a).
또한 감압 방법은 진공펌프를 이용하여 배관 내 압력을 진공상태(약 -0.98barg)로 만든 뒤 PT2 값으로 Leak 여부를 판단하는 방법으로, 작동순서로는 AV3(close) -> AV11(open) -> AV9(open) -> AV7(open) -> AV2(open) -> AV4(open) -> 진공펌프 작동 -> PT2 확인(-0.98barg) -> AV7(close) -> 진공펌프 중단 -> PT2 유지(설정값 -0.90 ~ -0.99barg)되면 단계를 종료하고, PT2 유지(설정값 -0.90 ~ -0.99barg)되지 않으면 문제를 해결하고 AV7(open) 단계로 돌아가 PT2 값의 변화를 확인한다(도 2b).
또한 Auto Leak Check는 카트리지 때문에 압력을 유지하기 어려운 배관에 사용되는 방법으로 한 구간의 배관에 Blower를 사용하여 gas를 순환시켜 PT2,3 값으로 확인하는 방법으로 작동순서로는 AV3(close) -> AV2(close) -> AV11(close) -> AV6(open) -> AV7(open) -> AV9(open) -> Blower 작동 -> PT2 변화 확인(약 10분간)하여 변화가 없으면 단계를 종료하고, PT2 값이 변화하면 문제를 해결하고 Blower 작동 단계로 돌아가 PT2 값의 변화를 확인한다(도 2c).
Stand by 단계는 다른 Process line에 연결하기 전 진행하는 단계로서, 제품 내 배관의 Cleaning 및 카트리지 활성화를 위해 수행한다. 상기 단계를 수행함으로써 수분, 산소 등 불순물과 공정가스가 반응하여 배관의 손상발생 위험성을 방지하기 위해 고순도 정제기(Purifier, 230)를 사용해 정제된 가스로 배관을 청소(Cleaning)하고, Needle valve 와 MFC를 사용하여 유량을 조절할 수 있다(설정값, 예: 유량 350slpm). 작동 순서로는 AV1(open) -> AV9(open) -> AV7(open) -> Blower 작동 -> AV3(open) -> AV5(open)이다(도 2d).
2. Process line 연결 단계
우선 Purge gas로 Bleed purge를 유지하며 공정라인(Process Line, 20)을 연결하고, Joint부 Snoop사용하여 Leak를 확인하는데 Leak를 확인하는 방법으로는 상기 자체점검 단계의 감압 방법과 동일하다. 이는 이후 감압 Leak Check시 외부 공기 유입 가능성을 차단하기 위해 실행한다. 이어서 공정 연결라인(110)을 포함하여 진공 값을 확인할 수 있는 PT2 배관까지 전체적으로 진공펌프를 사용하여 설정값 -0.90 ~ - 0.99barg 압력으로 감압 Leak Check를 진행한다. 이는 공정라인 연결 시 발생할 수 있는 Leak를 확인하여 안전유지를 위해 실행한다.
3. Tiny Pre-purge 단계(도 3 참조)
잘못된 가스배관에 연결되어 지정된 가스군 외의 가스가 제품 내에 흐르는 등의 문제가 생겼을 때 발생할 수 있는 사고를 방지하기 위해 실시하는 단계로, 고객사의 밸브를 1-2초 정도 짧게 열고 닫아 유입된 미량의 공정가스로 카트리지의 변화(온도변화, 외형변화 등)를 확인한다. 작동 순서로는 AV11(open) -> AV9(open) -> AV7(open) -> Blower 작동 -> AV3(open) -> AV5(open) -> AV2(open) -> AV4(open) 이다.
4. Full Pre-purge 단계
Tiny Pre-purge로 안전이 확인된 고객사 배관 내 공정가스를 제거하기 위해 실시하는 단계이고, 고객사의 밸브를 완전히 오픈하여 공정가스를 내장된 카트리지를 통과시켜 상기 공정가스를 화학분해 하여 별도의 Scrubber 필요없이 안전하게 Vent할 수 있다.
고객사의 밸브를 오픈하여 고객사 배관 내의 가스가 이동형 공정 잔류가스 제거장치로 완전히 흐를 수 있도록 하고, 진공펌프를 작동하여 상기 공정라인의 압력이 진공이 될 때까지 진행한다. 이때 진공여부는 PT2로 확인할 수 있다.
5. 고객사 배관 Leak Check 단계 (도 4 참조)
배관 내 진공조건을 주어 Leak를 확인하는 단계로, 사용자 판단에 따라 생략할 수도 있다. 상기 4. Full Pre-purge 단계에서 형성된 진공조건을 유지하여 상기 자체점검 단계의 감압 방법과 동일한 방법으로 배관의 Leak Check를 실시하고, Leak 여부는 PT2의 값으로 확인한다.
6. Cycle Purge 단계 (도 5a 및 5b 참조)
마지막으로 Full Pre-vent로 공정가스가 제거되고, 감압 Leak Check로 안전이 확인된 고객사 배관을 Cleaning 하기 위해 실시하였다(잔류가스 및 오염물질 등 제거).
우선 MFC를 사용하여 모델에 따라서 예를 들면 30slpm의 유량을 고객사 배관에 공급하고, 진공펌프를 이용하여 배관 내 퍼지가스를 제거한다. Purge와 Vent 반복횟수가 고객사 배관길이에 따라 달라지는 설정횟수를 만족하고, Process Line의 GAS Detector의 값이 가스 별 특성 자료(MSDS)를 참조하여 설정한 노출 시 인체에 무해한 농도를 만족하였을 때 고객사 배관에 Purge gas를 공급하는 작업으로 Sequence 완료한다.
Purge를 위한 작동 순서로는 AV11(open) -> AV9(open) -> AV7(open) -> Blower 작동 -> AV3(open) -> AV5(open) -> AV1(open) -> AV4(open) 이고, Vent를 위한 작동 순서로는 AV11(open) -> AV9(open) -> AV7(open) -> Blower 작동 -> AV1(open) -> AV5(open) -> 진공펌프 작동 -> AV2(open) -> AV4(open) -> AV1 (close)이다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 공정라인(process line)의 공정 잔류가스를 흡입하기 위한 공정 연결라인과, 밸브를 포함하고, 상기 공정 연결라인의 전단이 상기 공정라인에 연결되기 위한 것인 공정 연결부;
    퍼지가스 공급라인과, 밸브와, 상기 퍼지가스 공급라인의 전단에서 퍼지가스가 유입되고, 상기 퍼지가스 공급라인의 후단이 상기 공정 연결라인의 후단에 연결되는 것인 퍼지가스 공급부;
    상기 공정 연결라인의 후단에 연결되고, 진공펌프를 포함하는 펌프부; 및
    상기 진공펌프에 연결되고, 배출라인과, 밸브와, 상기 공정 잔류가스 처리를 위한 카트리지와, 블로어를 포함하는 배출부;를 포함하고,
    이동형(portable)으로 사용하기 위한 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치가 하우징을 추가로 포함하고,
    상기 하우징이 공정 연결부, 퍼지가스 공급부, 펌프부 및 배출부를 고정하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치가 회전부를 추가로 포함하고,
    상기 회전부가 상기 하우징의 하부에 고정되고, 상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 이동시키기 위한 바퀴를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공정 연결라인이 상기 공정라인에 퍼지가스를 공급하기 위한 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진공펌프가 상기 공정 잔류가스 또는 퍼지가스를 상기 공정 연결라인으로부터 상기 배출라인으로 배기하기 위한 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배출라인이 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스를 유입하고 처리한 배기가스를 외부로 배출하기 위한 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지가스 공급부가 상기 퍼지가스를 정제하는 정제기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 카트리지가 상기 배기가스에 포함된 공정 잔류가스를 처리하여 제거하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지가 물리 흡착제, 화학 흡착제 및 촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 물리 흡착제는 활성탄, 다성분 제올라이트 및 산화알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 화학 흡착제는 산 처리된 활성탄, 염기 처리된 활성탄, 알루미나 및 기능성 흡착제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 촉매는 금속소재 촉매화합물 및 귀금속 소재 촉매화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 잔류가스는 NH3, HCl, HF, H2S, Cl2, CO, VOCs(Volatile Organic Compounds), NF3, SiH4 및 반도체 특수가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 불활성 가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지가 내부에 수명측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 배출부가 상기 카트리지에서 배출되는 가스의 농도를 측정하기 위한 가스 감지기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 블로어는 상기 배기가스가 상기 카트리지에서 흐름을 지속하도록 압력차이(블로어 전, 후 압력차이)를 -1 mbar 내지 -100 mbar 정도로 하여 음압을 유지하도록 하기 위한 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 공정 잔류가스 제거장치는 공정가스 공급장치와 공정가스 사용장치 사이의 공정라인에 연결되고, 상기 공정라인의 상기 공정가스의 잔류가스를 청소하기 위한 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 공정가스 공급장치는 가스 캐비닛(Gas Cabinet), 다중밸브박스(Valve Manifold Box) 및 다중밸브판넬(Valve Manifold Panel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 공정가스 사용장치는 화학 증착 장비(CVD), MOCVD, ALD, Cleaning, Etching, Ion Implantation, 및 Doping process로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 공정 잔류가스 제거장치.
  19. (a) 진공펌프를 사용하여 공정라인(process line)의 공정 잔류가스를 흡기하고, 상기 공정라인을 진공상태로 형성하는 단계;
    (b) 흡기된 상기 공정 잔류가스를 퍼지가스와 혼합하여 혼합가스를 형성하는 단계;
    (c) 상기 혼합가스에서 상기 공정 잔류가스를 제거하고, 상기 공정 잔류가스가 제거된 혼합가스를 외부로 배출하는 단계:
    (d) 상기 진공상태가 형성된 상기 공정라인으로 퍼지가스를 공급하는 단계; 및
    (e) 퍼지가스가 공급된 공정라인에서 상기 퍼지가스를 외부로 배출하여 상기 공정라인을 청소하는 단계;를
    포함하는 공정 잔류가스 제거방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 공정라인 잔류가스 제거방법이 이동형 공정 잔류가스 제거장치를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 공정 잔류가스 제거방법.
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