KR102325324B1 - 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법 - Google Patents

잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정가스 공급장치, 공정가스 분배장치 및 공정가스 사용장치 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기장치에 있어서, 상기 공정장치로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고, 상기 잔류 공정가스가 통과하는 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스를 공급을 제어하는 잔류 공정가스 공급밸브를 포함하는 잔류 공정가스 공급부; 상기 잔류 공정가스 공급부로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고 저장하기 위한 저장용기를 포함하는 저장부; 및 상기 잔류 공정가스의 누출을 방지하고, 상기 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 커버를 포함하는 커버부;를 포함하는 잔류 공정가스 배기장치에 관한 것이다. 본 발명은 배관 및 챔버 내에 존재하는 고농도의 잔류 공정가스를 안전하게 배출하고, 위험한 성분의 농도를 원하는 수준까지 낮출 수 있다.

Description

잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법{RESIDUAL PROCESS GAS EXHAUST APPARATUS AND METHOD FOR EXHAUSTING RESIDUAL PROCESS GAS USING THE SAME}
본 발명은 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법 에 관한 것으로, 상세하게는 배관 및 챔버 내에 존재하는 고농도의 잔류 공정가스를 안전하게 배출하고, 위험한 성분의 농도를 원하는 수준까지 낮출 수 있는 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정가스는 크게 세가지 종류로 나눌 수 있다. 첫번째는 외부에 상당량이 누출되어도 작업자의 생명이나 건강에 위험이 되지 않는 불활성 가스와 두번째는 누출 시 공기중의 산소와 반응해서 곧바로 불이 붙거나 점화원에 의해서 폭발 및 화재가 발생할 수 있는 인화성 가스와 세번째는 미량의 누출에 의해서 생명체에 치명적인 위해를 가할 수 있는 독성 가스가 있다. 또한 일부 가스는 인화성과 독성을 동시에 가지는 위험한 공정가스일 수 있다. 따라서 이러한 반도체 공정가스는 기밀이 유지되는 배관 및 챔버 내에서만 존재하고, 외부에 누출되는 양이 수백만분의 일도 허용되지 않도록 관리하고 있다.
그러나 모든 공정의 특성상 유지, 보수 및 공정변경 등에 의해서 배관 및 챔버 내에 공정가스를 배출하고 내부를 불활성 가스로 대체하고 오염물질을 제거하는 크리닝을 실시해야 하는 경우가 있다. 이러한 배기 및 크리닝을 위해서 고정된 형태의 배기처리 설비와 연결하는 배관 및 제어시스템이 구축되어 있지만, 가동이 중단되거나 고정된 배기처리 설비 및 배관구성을 활용할 수 없거나 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
고농도의 잔류 공정가스 처리에서 가장 어려운 부분은 처음 잔류가스가 존재하는 배관 연결구 및 밸브를 취급하는데 있어, 사고나 사건에 의해 가스가 누출되거나 이상 반응에 의한 고열발생 및 화재, 폭발 등의 위험이 발생하지 않도록 안전을 확보하는 것이다. 또한, 취급하는 배관, 연결구 및 밸브 등의 부품이 노후화, 부식 등의 원인으로 오염원(파티클, 오염 가스 등)의 발생으로 인한 문제는 청정관리가 필수적인 반도체 및 디스플레이 산업에서 엄격하게 제한되어야 한다. 따라서 고농도의 잔류 공정가스를 위험하지 않도록 안전하게 처리할 수 있는 장치 및 방법에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 배관 및 챔버 내에 존재하는 고농도의 잔류 공정가스를 안전하게 배출하고, 배관 및 챔버 내에 퍼지가스(불활성 가스)를 공급하여 잔류 공정가스에 포함된 위험 성분의 농도를 원하는 수준까지 낮출 수 있는 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 진공 상태의 저장용기에 잔류 공정가스를 저장하고, 탈착함으로써, 고농도의 잔류 공정가스를 안전하게 처리할 수 있는 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 배관의 연결부 및 밸브에 커버부를 설치함으로써, 고농도의 잔류 공정가스가 외부로 누출되지 않고, 외부의 오염원(파티클, 가스 등)과 접촉하지 않게 차단할 수 있는 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 유지, 보수 및 공정변경에 따라 요구되는 공정중단 시간을 최소화하고, 비용을 절감할 수 있는 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공정가스 공급장치(20), 공정가스 분배장치(30) 및 공정가스 사용장치(40) 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치(20, 30, 40)에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기장치에 있어서, 상기 공정장치로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고, 상기 잔류 공정가스가 통과하는 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스를 공급을 제어하는 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 포함하는 잔류 공정가스 공급부(100); 상기 잔류 공정가스 공급부(100)로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고 저장하기 위한 저장용기(210)를 포함하는 저장부(200); 및 상기 잔류 공정가스의 누출을 방지하고, 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 커버(310)를 포함하는 커버부(300);를 포함하는 잔류 공정가스 배기장치(10)가 제공된다.
상기 커버(310)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 제1 커버(311); 및 상기 제1 커버의 외측에 위치하고, 상기 제1 커버의 전부 또는 일부를 밀봉하는 제2 커버(312);를 포함할 수 있다.
상기 제1 커버(311)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 밀봉하고, 상기 제2 커버(312)가 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)에 상응하는 위치의 상기 제1 커버(311)를 밀봉할 수 있다.
상기 제1 커버(311) 및 상기 제2 커버(312)가 각각 독립적으로 파이프 형태일 수 있다.
상기 제1 커버의 내부 압력이 외부 압력 보다 낮은 음압 상태이고, 상기 제2 커버와 상기 제1 커버 사이에 위치한 공간의 압력이 상기 제2 커버의 외부 압력보다 높은 양압 상태일 수 있다.
상기 잔류 공정가스 배기장치(10)가 상기 음압 상태를 발생시키는 음압 발생부(400); 및 불활성 기체를 포함하는 제1 퍼지가스를 퍼지하여 상기 양압 상태를 발생시키는 제1 퍼지부(500);를 추가로 포함할 수 있다.
상기 음압 발생부(400)가 벤츄리 튜브(venturi tube)을 포함할 수 있다.
상기 제1 커버(311)는 상기 잔류 공정가스가 상기 제1 커버의 외부로 유출되는 것을 차단하고, 상기 제2 커버(312)는 상기 제2 커버의 외부의 오염원이 상기 제2 커버의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상기 커버(310)가 상기 제2 커버(312)로부터 배출되는 제1 퍼지가스의 농도를 측정하기 위한 가스 감지기(313)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 및 크립톤(Kr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 저장용기(210)의 내부가 진공 상태일 수 있다.
상기 잔류 공정가스 배기장치(10)가 불활성 기체를 포함하는 제2 퍼지가스를 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)에 퍼지하여 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)을 청소하기 위한 제2 퍼지부(600)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 저장부(200)가 단수개 또는 복수개의 상기 저장용기(210)를 포함하고, 상기 저장용기는 각각 독립적으로 밸브를 이용하여 탈착 또는 부착할 수 있다.
상기 잔류 공정가스는 암모니아(NH3), 염산(HCl), 불화수소(HF), 황화수소(H2S), 염소(Cl2), 일산화탄소(CO), 휘발성 유기 화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds), 삼불화질소(NF3), 모노실란(SiH4) 및 반도체 특수가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 포함할 수 있다.
상기 공정가스 공급장치(20) 및 공정가스 분배장치(30)는 각각 독립적으로 가스 캐비닛(Gas Cabinet), 다중밸브박스(Valve Manifold Box) 및 다중밸브판넬(Valve Manifold Panel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 공정가스 사용장치(40)는 화학 증착 장치(CVD), 유기 금속 화학 증착 장치(MOCVD), 원자층 증착 장치(ALD), 세정 장치(Cleaning), 에칭 장치(Etching), 이온 주입 장치(Ion Implantation), 및 도핑 장치(Doping process)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 공정가스 공급장치(20), 공정가스 분배장치(30) 및 공정가스 사용장치(40) 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치(20, 30, 40)에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기방법에 있어서, 상기 잔류 공정가스 배기장치를 사용하고, (a) 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 커버(310)로 밀봉하여 잔류 공정가스의 누출을 방지하는 단계; (b) 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 열어 상기 공정장치(20, 30, 40)로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받아 저장용기(210)에 저장하는 단계; 및 (c) 상기 잔류 공정가스를 공급받은 상기 저장용기(210)를 탈착하여 상기 잔류 공정가스를 외부로 배기하는 단계;를 포함하는 잔류 공정가스 배기방법이 제공된다.
상기 커버(310)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 제1 커버(311); 및 상기 제1 커버의 외측에 위치하고, 상기 제1 커버의 전부 또는 일부를 밀봉하는 제2 커버(312);를 포함할 수 있다.
단계 (a)는 상기 제1 커버(311)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 밀봉하고, 상기 제2 커버(312)가 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)에 상응하는 위치의 상기 제1 커버(311)를 밀봉하여 잔류 공정가스의 누출을 방지하는 단계;일 수 있다.
상기 제1 커버의 내부 압력이 외부 압력보다 낮은 음압 상태이고, 상기 제2 커버와 상기 제1 커버 사이에 위치한 공간의 압력이 상기 제2 커버의 외부 압력보다 높은 양압 상태일 수 있다.
본 발명의 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법은 배관 및 챔버 내에 존재하는 고농도의 잔류 공정가스를 안전하게 배출하고, 배관 및 챔버 내에 퍼지가스(불활성 가스)를 공급하여 잔류 공정가스에 포함된 위험 성분의 농도를 원하는 수준까지 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 진공 상태의 저장용기에 잔류 공정가스를 저장하고, 탈착함으로써, 고농도의 잔류 공정가스를 안전하게 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 배관의 연결부 및 밸브에 커버부를 설치함으로써, 고농도의 잔류 공정가스가 외부로 누출되지 않고, 외부의 오염원(파티클, 가스 등)과 접촉하지 않게 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 유지, 보수 및 공정변경에 따라 요구되는 공정중단 시간을 최소화하고, 비용을 절감할 수 있는 효과가 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 잔류 공정가스 배기장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치 중 커버부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치와 공정가스 분배장치를 연결한 모습을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치와 공정가스 사용장치를 연결한 모습을 나타내는 구성도이다.
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 잔류 공정가스 배기장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치 중 커버부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치와 공정가스 분배장치를 연결한 모습을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치와 공정가스 사용장치를 연결한 모습을 나타내는 구성도이다.
이하 도 1 내지 4를 참조하여, 본 발명의 잔류 공정가스 배기장치에 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 공정가스 공급장치(20), 공정가스 분배장치(30) 및 공정가스 사용장치(40) 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치(20, 30, 40)에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기장치에 있어서, 상기 공정장치로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고, 상기 잔류 공정가스가 통과하는 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스를 공급을 제어하는 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 포함하는 잔류 공정가스 공급부(100); 상기 잔류 공정가스 공급부(100)로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고 저장하기 위한 저장용기(210)를 포함하는 저장부(200); 및 상기 잔류 공정가스의 누출을 방지하고, 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 커버(310)를 포함하는 커버부(300);를 포함하는 잔류 공정가스 배기장치(10)를 제공한다.
상기 공정장치(20, 30, 40) 및 상기 잔류 공정가스 배기장치(10)에 사용되는 다수의 배관 및 밸브는 스테인리스 강(SUS, Steel Use Stainless) 계열의 소재를 사용할 수 있으며, 상기 배관은 ¼” 튜브에서 40A 파이프까지 다양한 규격의 원통형 구조를 포함할 수 있고, Elbow, Tee, Cross 등으로 분기될 수 있다.
상기 커버(310)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 제1 커버(311); 및 상기 제1 커버의 외측에 위치하고, 상기 제1 커버의 전부 또는 일부를 밀봉하는 제2 커버(312);를 포함할 수 있다.
상기 제1 커버(311)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 밀봉하고, 상기 제2 커버(312)가 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)에 상응하는 위치의 상기 제1 커버(311)를 밀봉할 수 있다.
상기 제1 커버(311) 및 제2 커버(312)가 각각 독립적으로 파이프 형태일 수 있다.
상기 제1 커버(311)의 소재는 SUS, 플라스틱 및 고무 재질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이는 배관의 복잡한 구조에 대해 밀착성이 높고, 맞춤식 지그 형태로 제조하기 위함이다.
상기 제2 커버(312)의 소재는 SUS, 플라스틱 및 고무 재질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제1 커버(311)의 내부 압력이 외부 압력보다 낮은 음압 상태이고, 상기 제2 커버(312)와 제1 커버(311) 사이에 위치한 공간의 압력이 상기 제2 커버의 외부 압력보다 높은 양압 상태일 수 있다.
상기 잔류 공정가스 배기장치(10)가 상기 음압 상태를 발생시키는 음압 발생부(400); 및 불활성 기체를 포함하는 제1 퍼지가스를 퍼지하여 상기 양압 상태를 발생시키는 제1 퍼지부(500);를 추가로 포함할 수 있다.
상기 음압 발생부(400)가 벤츄리 튜브(venturi tube)을 포함할 수 있다.
상기 제1 커버(311)는 상기 잔류 공정가스가 상기 제1 커버(311)의 외부로 유출되는 것을 차단하고, 상기 제2 커버(312)는 상기 제2 커버(312)의 외부의 오염원이 상기 제2 커버(312)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상기 제1 커버(311)는 벤츄리 효과를 통해 내부 기압을 인위적으로 떨어뜨려 제1 커버(311) 내부의 고농도 잔류 공정가스가 외부로 빠져나가지 못하게 하고, 상기 제2 커버(312)는 퍼지가스(불활성 가스)의 주입을 통해 내부 기압을 인위적으로 높여 외부의 오염원(파티클, 가스 등) 또는 공기성분이 유입되는 것을 차단함으로써, 고농도 잔류 공정가스가 누출되거나 이상 반응에 의해 고열발생 및 화재, 폭발 등의 위험이 발생하는 것을 방지한다.
상기 음압 상태는 -100mbarg 에서 -1mbarg 일 수 있고, 상기 양압 상태는 +1mbarg 에서 +100mbarg 일 수 있다.
상기 커버(310)가 상기 제2 커버(312)로부터 배출되는 제1 퍼지가스의 농도를 측정하기 위한 가스 감지기(313)를 추가로 포함할 수 있고, 상기 가스감지기(313)를 통해 실시간으로 모니터링함으로써, 고농도 잔류 공정가스의 누출 여부를 감시하고, 비상 차단할 수 있는 효과가 있다.
상기 제1 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 및 크립톤(Kr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 4~5Nine(99.99%~99.999%) 순도로 공급될 수 있다.
상기 저장용기(210)의 내부가 진공 상태일 수 있고, 상기 진공상태는 압력이 -1기압(-0.1013MPa, G)보다 크고, 대기압(0.0MPa, G) 보다 작은 상태를 의미한다.
상기 저장부(200)가 단수 또는 복수개의 상기 저장용기(210)를 포함하고, 상기 저장용기는 각각 독립적으로 밸브를 이용하여 퍼지 및 진공배기를 통해 안전하게 탈착 및 부착할 수 있다.
도 1을 참조하면, 2개의 저장용기(210)를 기준으로 구성되었으나, 3개 이상 멀티로도 구성할 수 있다.
상기 잔류 공정가스 배기장치(10)가 불활성 기체를 포함하는 제2 퍼지가스를 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)에 퍼지하여 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)을 청소하기 위한 제2 퍼지부(600)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제2 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 및 크립톤(Kr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 5Nine(99.999%) 내지 8Nine(99.999999%) 이상의 순도(가스 내 H2O, O2 불순물 10ppb이하)로 공급될 수 있다.
상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 제2 퍼지부(600)는 압력트랜스미터를 추가로 포함할 수 있다.
상기 저장부(200)는 저장용기용 수동밸브(211A, 211B), 저장용기용 자동밸브(221A, 221B), 퍼지용 자동밸브(222A, 222B), 배기용 자동밸브(223A, 223B) 및 잔류 공정가스 공급제어용 자동밸브(224A, 224B) 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 잔류 공정가스는 암모니아(NH3), 염산(HCl), 불화수소(HF), 황화수소(H2S), 염소(Cl2), 일산화탄소(CO), 휘발성 유기 화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds), 삼불화질소(NF3), 모노실란(SiH4) 및 반도체 특수가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 포함할 수 있다.
상기 공정가스 공급장치(20) 및 공정가스 분배장치(30)는 각각 독립적으로 가스 캐비닛(Gas Cabinet), 다중밸브박스(Valve Manifold Box) 및 다중밸브판넬(Valve Manifold Panel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만 상기 공정가스 공급장치 및 공정가스 분배장치는 당해 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 기술된 장치뿐만 아니라 이외의 장치를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 공정가스 사용장치(40)는 화학 증착 장치(CVD), 유기 금속 화학 증착 장치(MOCVD), 원자층 증착 장치(ALD), 세정 장치(Cleaning), 에칭 장치(Etching), 이온 주입 장치(Ion Implantation), 및 도핑 장치(Doping process)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만 상기 공정가스 사용장치는 당해 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 기술된 장치뿐만 아니라 이외의 장치를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 3을 참조하면, 상기 공정가스 분배장치(20)는 공정가스 공급라인, 공정가스 분배라인 및 잔류 공정가스 배출라인을 포함할 수 있고, 상기 공정가스 분배장치(20)에 포함되는 상기 잔류 공정가스 배출라인과 상기 잔류 공정가스 배기장치(10)의 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)이 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 통해 연결되어 연결부를 형성하고, 상기 연결부 및 상기 밸브(120)를 밀봉하여 상기 커버부(300)가 설치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 공정가스 사용장치(40)는 챔버, 공정가스 공급라인, 및 잔류 공정가스 배출라인을 포함할 수 있고, 상기 공정가스 사용장치(40)에 포함되는 잔류 공정가스 배출라인과 상기 잔류 공정가스 배기장치(10)의 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)이 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 통해 연결되어 연결부를 형성하고, 상기 연결부 및 상기 밸브(120)를 밀봉하여 상기 커버부(300)가 설치될 수 있다.
또한 본 발명은 공정가스 공급장치(20), 공정가스 분배장치(30) 및 공정가스 사용장치(40) 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치(20, 30, 40)에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기방법에 있어서, 상기 잔류 공정가스 배기장치를 사용하고, (a) 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 커버(310)로 밀봉하여 잔류 공정가스의 누출을 방지하는 단계; (b) 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 열어 상기 공정장치(20, 30, 40)로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받아 저장용기(210)에 저장하는 단계; 및 (c) 상기 잔류 공정가스를 공급받은 상기 저장용기(210)를 탈착하여 상기 잔류 공정가스를 외부로 배기하는 단계;를 포함하는 잔류 공정가스 배기방법을 제공한다.
상기 커버(310)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120) 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 제1 커버(311); 및 상기 제1 커버의 외측에 위치하고, 상기 제1 커버의 전부 또는 일부를 밀봉하는 제2 커버(312);를 포함할 수 있다.
단계 (a)는 상기 제1 커버(311)가 상기 잔류 공정가스 공급라인(110) 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 밀봉하고, 상기 제2 커버(312)가 상기 잔류 공정가스 공급밸브(120)에 상응하는 위치의 상기 제2 커버(312)를 밀봉하여 잔류 공정가스의 누출을 방지하는 단계;일 수 있다.
상기 제1 커버의 내부 압력이 외부 압력보다 낮은 음압 상태이고, 상기 제2 커버와 상기 제1 커버 사이에 위치한 공간의 압력이 상기 제2 커버의 외부 압력보다 높은 양압 상태일 수 있다.
단계 (a)가 (a-1) 음압 발생부(400)로부터 발생한 음압을 흡입하고, 제1 커버(311)의 내부압력이 외부의 압력보다 낮은 음압 상태로 유지하여 상기 잔류 공정가스가 상기 제1 커버의 외부로 유출되는 것을 차단하는 단계; 및 (a-2) 불활성 기체를 포함하는 제1 퍼지가스를 퍼지하고, 제2 커버(312)의 내부를 양압 상태로 유지하여 상기 제2 커버의 외부의 오염원이 상기 제2 커버의 내부로 유입되는 것을 차단하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (a-1)이 벤츄리 효과 (Venturi effect)를 이용하는 단계일 수 있다.
단계 (b)가 상기 공정장치(20, 30, 40) 또는 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)의 압력과 상기 저장용기(210)의 압력이 동일해질 때까지 수행될 수 있다.
단계 (b) 이후에, 불활성 기체를 포함하는 제2 퍼지가스를 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)에 퍼지하여 상기 잔류 공정가스 공급라인(110)를 청소하는 단계 (b');를 추가로 포함할 수 있다.
실시예 1: 잔류 공정가스 배기방법
본 발명에 따른 하나의 실시예는 잔류 공정가스 배기장치(10)를 사용하여 공정가스 공급장치(20), 공정가스 분배장치(30) 및 공정가스 사용장치(40) 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치(20, 30, 40)에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하는 방법에 관한 것이다.
1. 잔류 공정가스 배기장치 연결 전 리크 및 오염 확인 단계
커버부(300)를 설치하고, 음압 흡입 및 양압 퍼지를 실시하면서 음압 유지상태, 가스감지기의 측정값 등을 이용하여 고농도 잔류 공정가스를 제거하기 위해 연결해야 하는 연결부 및 밸브(120)의 안전 상태를 점검한다.
2. 공정 잔류가스 배기장치 연결 및 연결 후 리크 및 오염 확인 단계
잔류 공정가스 배기장치(10)의 연결을 완료하고, 커버부(300)의 설치를 확인한 이후, 1단계와 동일하게 음압 흡입 및 양압 퍼지를 실시하면서 압력트랜스미터, 가스감지기(313) 등을 통해 외부 리크나 오염의 발생 유무를 판단하고 안전 상태를 점검한다.
3. 연결부 체결 상태 확인 및 밸브 내부 리크 유무 확인 단계
연결부의 체결불량에 따른 외부 리크에 대한 확인과 동시에 고농도 잔류 공정가스를 제거하기 위해 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 열기 전 밸브의 내부 리크 및 파손에 의한 리크 혹은 오염의 유출 유무를 확인하는 단계로, 진공에 의한 감압검사 혹은 가압검사 방법을 통해 리크 및 오염을 점검한다. 이 경우는 제2 퍼지부(600)에 외부 유틸리티 및 장치(가스공급장치, 진공펌프, 헬륨리크 검사기 등)를 연결해서 확인한다.
4. 밸브일시적 열림 및 닫힘 확인 단계
일시적으로 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 열었다가 닫아줌으로서, 적은 양의 고농도 잔류 공정가스를 잔류 공정가스 공급라인(110)에 공급하고, 압력변화 등을 통해 기본적인 안전을 점검한다. 그리고 밸브조작을 통해 진공상태의 저장용기(210)에 적은 양의 고농도 잔류 공정가스를 유도하고 전체적으로 동압상태를 만들어 압력변화를 확인함으로써 정상적으로 잔류 공정가스가 이송 및 저장되는지 확인한다.
5. 고농도 잔류 공정가스 공급 및 저장 단계
잔류 공정가스 공급밸브(120)를 완전히 열고, 잔류 공정가스 공급제어용 자동밸브(224A, 224B)와 저장용기용 자동밸브(221A, 221B)를 오픈하면, 저장용기(210)와 공정장치(20, 30, 40) 또는 잔류 공정가스 공급라인(110)의 압력차로 인해 연속적으로 고농도 잔류 공정가스가 공급되고, 공급된 고농도 잔류 공정가스를 어느 하나의 저장용기(210)에 저장한다. 이 때, 저장용기(210)와 공정장치(20, 30, 40) 또는 잔류 공정가스 공급라인(110)의 압력이 동일해질 때까지 저장이 이루어지게 된다. 어느 하나의 저장용기(210)가 공정장치(20, 30, 40) 또는 잔류 공정가스 공급라인(110)과 동압이 되면, 고농도 잔류 공정가스를 진공상태를 유지하고 있는 다른 하나의 저장용기에 저장하는 과정을 진행하게 되고, 고농도 잔류 공정가스가 저장된 저장용기를 교체하면서 충분히 고농도 잔류 공정가스를 제거하게 된다.
6. 저장용기 교체
잔류 공정가스가 저장된 저장용기에 연결된 제어 밸브를 잠그고, 다른 하나의 진공상태의 저장용기에 연결된 제어 밸브를 열어주어 상기 5단계의 저장 단계를 실시한다.
7. 저장용기의 탈착 및 부착
잔류 공정가스가 저장된 저장용기를 탈착하는 것과 진공상태의 빈 저장용기를 부착하는 단계로, 상기 단계는 제2 퍼지부(600)를 통한 퍼지가스 공급과 배기를 반복하는 싸이클 퍼지를 실시함으로써, 저장용기(210)의 밸브와 저장부(200)의 제어밸브 사이 공간의 외부 오염원(공기)을 제거한 이후에 안전한 상태에서 이루어진다. 이를 위해 저장부(200)에는 다수의 제어밸브가 구성되고, 자동 또는 수동으로 조작하여 사용된 저장용기를 탈착하고, 새로운 저장용기를 부착할 수 있다.
탈착 및 부착에 대한 상세한 절차의 예를 들면, 탈착이 필요한 경우 저장용기용 자동밸브(221)를 닫은 상태에서 저장용기의 수동밸브(211)을 닫는다. 상기 수동밸브(211)와 상기 저장용기용 자동밸브(221)사이에 존재하는 잔류 공정가스를 제거하고, 연결부위를 탈착하기 위해, 싸이클 퍼지하여 이 구간을 퍼지가스(N2, Ar 등)로 대체하는 작업을 실시한다. 구체적으로 수동밸브(211)가 닫힌 상태에서 저장용기용 자동밸브(221)를 열어 싸이클 퍼지를 준비한다. 이후 배기용 자동밸브(223)을 열고 배기한 후 닫아준다. 다음으로 퍼지용 자동밸브(222)를 열어 퍼지 가스가 탈착을 위한 구간에 공급되도록 하고 일정 시간 후에 닫아준다. 이와 같이 배기용 자동밸브(223)을 열었다가 닫음으로써 배기하고, 퍼지용 자동밸브(222)을 열어 퍼지가스를 공급한 후 다시 닫아주는 동작을 수십 회 이상 충분히 오염이 제거될 때까지 실시한다. 그리고 저장용기(210)을 탈착하고 다시 새로운 저장용기를 부착해서 동일한 방법으로 배기용 자동밸브(223)와 퍼지용 자동밸브(222)를 열었다가 닫아주는 동작을 반복해서 실시하는 싸이클 퍼지를 실시함으로서 부착 단계를 완료할 수 있다.
8. 고농도 잔류 공정가스 희석 단계
제2 퍼지부(600)의 제어밸브와 잔류 공정가스 공급라인(110)의 제어밸브를 이용하여 잔류 공정가스 공급라인(110) 또는 챔버 내부에 불활성 고순도 퍼지가스(제2 퍼지가스)를 투입하고, 고농도 잔류 공정가스를 희석하여 위험성분의 농도를 낮출 수 있다. 또한 위험성분의 농도가 낮아진 잔류 공정가스(제2 퍼지가스+잔류 공정가스)는 상기 5단계를 통해 저장용기(210)에 저장되고, 배출될 수 있다.
9. 잔류 공정가스 배기장치 해체 및 고농도 잔류 공정가스 제거 완료
안전하게 잔류 공정가스가 배출되고, 희석된 것을 확인한 이후 잔류 공정가스 공급밸브(120)를 잠그고, 잔류 공정가스 공급라인(110) 또는 챔버 내부를 고순도 퍼지가스(제2 퍼지가스)로 대체한 이후 잔류 공정가스 배기장치의 연결을 해제함으로서 공정을 마무리하게 된다.
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. 공정가스 공급장치, 공정가스 분배장치 및 공정가스 사용장치 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기장치에 있어서,
    상기 공정장치로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고, 상기 잔류 공정가스가 통과하는 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스를 공급을 제어하는 잔류 공정가스 공급밸브를 포함하는 잔류 공정가스 공급부;
    상기 잔류 공정가스 공급부로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받고 저장하기 위한 저장용기를 포함하는 저장부; 및
    상기 잔류 공정가스의 누출을 방지하고, 상기 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 커버를 포함하는 커버부;를 포함하고,
    상기 커버가
    상기 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 제1 커버; 및
    상기 제1 커버의 외측에 위치하고, 상기 제1 커버의 전부 또는 일부를 밀봉하는 제2 커버;를
    포함하는 것인, 잔류 공정가스 배기장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버가 상기 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브를 밀봉하고,
    상기 제2 커버가 상기 잔류 공정가스 공급밸브에 상응하는 위치의 상기 제1 커버를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버 및 상기 제2 커버가 각각 독립적으로 파이프 형태인 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버의 내부 압력이 외부 압력 보다 낮은 음압 상태이고,
    상기 제2 커버와 상기 제1 커버 사이에 위치한 공간의 압력이 상기 제2 커버의 외부 압력보다 높은 양압 상태인 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 잔류 공정가스 배기장치가
    상기 음압 상태를 발생시키는 음압 발생부; 및
    불활성 기체를 포함하는 제1 퍼지가스를 퍼지하여 상기 양압 상태를 발생시키는 제1 퍼지부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 음압 발생부가 벤츄리 튜브(venturi tube)을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버는 상기 잔류 공정가스가 상기 제1 커버의 외부로 유출되는 것을 차단하고,
    상기 제2 커버는 상기 제2 커버의 외부의 오염원이 상기 제2 커버의 내부로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커버가 상기 제2 커버로부터 배출되는 제1 퍼지가스의 농도를 측정하기 위한 가스 감지기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 퍼지가스는 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 및 크립톤(Kr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 저장용기의 내부가 진공 상태인 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 저장부가 단수개 또는 복수개의 상기 저장용기를 포함하고,
    상기 저장용기는 각각 독립적으로 밸브를 이용하여 탈착 또는 부착하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 잔류 공정가스 배기장치가
    불활성 기체를 포함하는 제2 퍼지가스를 상기 잔류 공정가스 공급라인에 퍼지하여 상기 잔류 공정가스 공급라인을 청소하기 위한 제2 퍼지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 잔류 공정가스는 암모니아(NH3), 염산(HCl), 불화수소(HF), 황화수소(H2S), 염소(Cl2), 일산화탄소(CO), 휘발성 유기 화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds), 삼불화질소(NF3), 모노실란(SiH4) 및 반도체 특수가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 공정가스 공급장치 및 공정가스 분배장치는 각각 독립적으로 가스 캐비닛(Gas Cabinet), 다중밸브박스(Valve Manifold Box) 및 다중밸브판넬(Valve Manifold Panel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 공정가스 사용장치는 화학 증착 장치(CVD), 유기 금속 화학 증착 장치(MOCVD), 원자층 증착 장치(ALD), 세정 장치(Cleaning), 에칭 장치(Etching), 이온 주입 장치(Ion Implantation), 및 도핑 장치(Doping process)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기장치.
  17. 공정가스 공급장치, 공정가스 분배장치 및 공정가스 사용장치 중에서 선택된 1종 이상의 공정장치에 잔류하는 잔류 공정가스를 배기하기 위한 잔류 공정가스 배기방법에 있어서,
    제1항에 따른 잔류 공정가스 배기장치를 사용하고,
    (a) 잔류 공정가스 공급라인 및 잔류 공정가스 공급밸브 중에서 선택된 1종 이상을 커버로 밀봉하여 잔류 공정가스의 누출을 방지하는 단계;
    (b) 상기 잔류 공정가스 공급밸브를 열어 상기 공정장치로부터 상기 잔류 공정가스를 공급받아 저장용기에 저장하는 단계;
    (c) 상기 잔류 공정가스를 공급받은 상기 저장용기를 탈착하여 상기 잔류 공정가스를 외부로 배기하는 단계;를 포함하고,
    상기 커버가
    상기 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브 중에서 선택된 1종 이상을 밀봉하는 제1 커버; 및 상기 제1 커버의 외측에 위치하고, 상기 제1 커버의 전부 또는 일부를 밀봉하는 제2 커버;를 포함하는 것인, 잔류 공정가스 배기방법.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    단계 (a)는
    상기 제1 커버가 상기 잔류 공정가스 공급라인 및 상기 잔류 공정가스 공급밸브를 밀봉하고, 상기 제2 커버가 상기 잔류 공정가스 공급밸브에 상응하는 위치의 상기 제1 커버를 밀봉하여 잔류 공정가스의 누출을 방지하는 단계;인 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 커버의 내부 압력이 외부 압력보다 낮은 음압 상태이고,
    상기 제2 커버와 상기 제1 커버 사이에 위치한 공간의 압력이 상기 제2 커버의 외부 압력보다 높은 양압 상태인 것을 특징으로 하는 잔류 공정가스 배기방법.
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KR1020200095441A KR102325324B1 (ko) 2020-07-30 2020-07-30 잔류 공정가스 배기장치 및 그를 이용한 잔류 공정가스 배기방법

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