KR20000066084A - 폐가스 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에서 배출되는 폐가스를 처리하기 위한 폐가스 처리 시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는 폐가스 파우더의 포집원리를 종래의 "사이클론 이용방식"에서, "콜드트랩 이용방식"으로 변경한다. 이 경우, 히팅챔버로부터 배출되는 폐가스는 제 1 폐가스 응축/배출툴의 콜드트랩 작용에 의해 1차 응축 포집된 다음, 이와 연속 배치된 제 2 폐가스 응축/배출툴의 콜드트랩 작용에 의해, 또 다시, 2차 응축 포집된다. 결국, 연속 배치된 제 1, 제 2 폐가스 응축/배출툴의 반복되는 콜드트랩 작용에 의해, 최종 배출되는 폐가스는 일정 수준 이상의 청정도를 유지할 수 있다.

이러한 본 발명이 실시되는 경우, 생산라인에서는 사이클론을 전체적인 시스템의 구성에서 제외시킬 수 있기 때문에, 사이클론의 송풍방해로 인한, 폐가스 파우더의 덕트내 적재현상을 미리 방지할 수 있다.

또한, 생산라인에서는 불필요한 클리닝 공정을 배제시킴으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지시킬 수 있으며, 쿨링챔버의 제거를 통해, 전체적인 시스템 구조를 단순화시킴으로써, 장치의 유지·보수를 좀더 효율적으로 관리할 수 있다.

Description

폐가스 처리 시스템{Waste gas process system}

본 발명은 예컨대, 반도체 제조설비에서 방출되는 폐가스를 처리하기 위한 폐가스 처리 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 폐가스 파우더의 포집원리를 종래의 "사이클론 이용방식"에서, "콜드트랩 이용방식"으로 변경하고, 이를 통해, 사이클론, 쿨링챔버 등이 전체적인 시스템의 구성요소에서 배재될 수 있도록 함으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지할 수 있도록 하는 폐가스 처리 시스템에 관한 것이다.

최근, 급속한 기술 개발이 진행되고 있는 반도체 산업은 그 유용성 만큼이나, 복잡하면서도 매우 정교한 정밀도를 요구하는 많은 종류의 제조설비 및 제조공정을 필요로한다. 이러한 반도체 제조공정은 그 공정 특성상, 인체에 치명적인 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 다량으로 사용하는 것이 일반적이다.

예를 들어, 대표적인 반도체 제조 공정중 하나인 CVD(CVD: Chemical Vapor Deposition) 공정에서는 예컨대, 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화질소, 아르신, 포스핀, 디보론, 보론, 트리클로라이드 등의 유독성 가스를 사용한다.

이러한 CVD 공정 이외에도, 플라즈마 에칭, 에피택시 증착, 스퍼터링 등과 같은 여러 종류의 반도체 공정들에서도 상술한 각종 유독성 가스를 다량으로 사용하고 있다.

그런데, 상술한 바와 같이, 반도체 제조공정에 사용되는 가스는 그 독성이 매우 심각한 바, 만약, 반도체 제조공정 후에, 이 유독성 가스를 아무런 순화과정 없이, 대기중으로 무단 방출할 경우, 인체 및 생태계에 심각한 영향이 미칠 수 있다. 따라서, 종래의 생산라인에서는 라인 내부의 일정 영역에 폐가스를 전담 처리할 수 있는 폐가스 처리 시스템을 고정 배치하고, 이 폐가스 처리 시스템을 이용하여, 반도체 제조공정 중 발생하는 유독성 가스를 일정 수준 이상으로 순화 처리함으로써, 최종 배출되는 폐가스의 청정도가 소정의 법적 기준을 충분히 만족할 수 있도록 노력하고 있다.

이러한 종래, 폐가스 처리 시스템의 유사한 예는, 일례로, 미국특허공보 제 4149859 호 "온열가스로부터 드라이 파티클을 분리 및 냉각하는 프로세스(Process for cooling and separation of dry particulate matter from a hot gas)", 미국특허공보 제 4194889 호 "유황함유 배기가스 처리장치 및 방법(Method of and apparatus for processing sulfur containing exhaust gas)", 미국특허공보 제 4344920 호 "대기오염 콘트롤 시스템(Air pollution control system)", 미국특허공보 제 4624688 호 "가스정화장치(Device for the purification of gases)", 미국특허공보 제 4874402 호 "온열가스 냉각 및 정화 프로세스(Process for purifying and cooling a hot gas)" 등에 좀더 상세하게 제시되어 있다.

상술한 종래의 폐가스 처리 시스템은 예컨대, 히팅챔버, 쿨링챔버, 사이클론, 송풍기, 포집통 등의 조합으로 이루어지는데, 이 경우, 사이클론은 통상, 다수개가 연속 배치되어, 서로 연결된 구조를 이룬다.

이러한 종래의 폐가스 처리 시스템에서, 먼저, 히팅챔버는 프로세스 챔버로부터 배기되는 폐가스를 유입받은 후, 이를 열분해시켜, 쿨링챔버쪽로 플로우시킨다. 계속해서, 쿨링챔버는 열분해된 폐가스를 유입받은 후, 이 폐가스를 냉각시켜, 고형화하고, 고형화된 폐가스 파우더를 사이클론쪽으로 배출한다. 이때, 송풍기는 쿨링챔버로부터 배출되는 폐가스 파우더를 사이클론쪽으로 강하게 불어넣는 역할을 수행한다.

이어서, 사이클론은 폐가스 파우더를 유입받은 후, 이 폐가스 파우더를 소정의 원심분리작용을 통해, 두 가지 종류, 예컨대, 비중이 무거운 폐가스 파우더와, 비중이 가벼운 폐가스 파우더로 분리한다. 이때, 비중이 무거운 폐가스 파우더는 중력의 작용에 의해 사이클론의 내부면을 따라 흘러내림으로써, 사이클론의 저부에 연통 배치된 포집통으로 포집되며, 비중이 가벼운 폐가스 파우더는 원심력의 영향에 의해 사이클론의 내부면을 부유함으로써, 사이클론의 측부에 배치된 다른 사이클론으로 유입된다. 이때, 상술한 송풍기는 사이클론으로부터 배출되는 폐가스 파우더를 이 사이클론의 측부에 연통 배치된 다른 사이클론쪽으로 강하게 불어넣는 역할을 수행한다.

계속해서, 사이클론과 연통된 다른 사이클론은 상술한 원심분리작용을 반복 수행함으로써, 1차 분리된 폐가스 파우더를 다시 분리하고, 이 다른 사이클론의 측부에 연통 배치된 또 다른 사이클론 역시, 상술한 원심분리작용을 또 다시 반복 수행함으로써, 2차 분리된 폐가스 파우더를 또 다시 분리한다. 결국, 연속 배치된 각 사이클론들의 반복되는 원심분리작용에 의해, 최종 배출되는 폐가스는 일정 수준 이상의 청정도를 유지한다.

이후, 종래의 생산라인에서는 소정의 반도체 제조공정이 완료될 때 마다, 상술한 히팅챔버, 쿨링챔버, 사이클론, 송풍기 등의 연계작용을 체계적으로 수행시켜, 폐가스의 신속한 순화를 유도함으로써, 최종 배출되는 폐가스가 소정의 법적 기준을 충분히 만족할 수 있을 정도의 청정도를 유지할 수 있도록 한다.

그러나, 이러한 종래의 폐가스 처리 시스템을 운용하는데에는 몇 가지 중대한 문제점이 있다.

상술한 바와 같이, 쿨링챔버로부터 배출되는 폐가스 파우더는 송풍기의 강한 송풍작용에 의해 사이클론쪽으로 유입되며, 이 폐가스 파우더를 유입받는 사이클론은 원심분리작용을 이용하여 폐가스 파우더를 분리한다. 그런데, 이 경우, 사이클론의 원심분리작용은 폐가스 파우더를 종류별로 분리하는데에는 유용하게 사용될 수 있지만, 송풍기의 측면에서보면, 오히려, 송풍기의 전체적인 송풍률을 크게 저하시키는 원인으로 작용한다.

이러한 사이클론의 방해로 인해, 송풍기의 전체적인 송풍률은 약 30% 정도 감소되며, 그 결과, 송풍기는 쿨링챔버로부터 배출되는 폐가스 파우더를 사이클론쪽으로 전량 유입시키지 못하게 되고, 결국, 쿨링챔버와 사이클론을 연결하는 덕트 내부에는 다량의 폐가스 파우더가 적재된다.

이와 같이 덕트내부에 적재된 폐가스 파우더는 쿨링챔버의 배출로를 차단하는 문제점을 야기하게 되며, 이에 따라, 쿨링챔버의 기준압력이 크게 떨어짐으로써, 결국, 장치의 전체적인 기능이 현저히 저하되는 결과가 초래된다.

한편, 쿨링챔버로부터 배출되는 폐가스 파우더 중, 입자의 크기가 미세한 폐가스 파우더는 송풍기의 송풍률이 저하되더라도, 사이클론쪽으로 유입될 수 있는데, 이 경우, 유입 폐가스 파우더는 그 질량이 매우 가볍기 때문에, 사이클론의 원심분리작용이 수행되더라도, 포집통으로 포집되지 못하고, 배기덕트로 직접 배기되는 문제점을 유발한다. 이 경우, 사이클론과 사이클론을 연결하는 배기덕트의 내부에는 다량의 폐가스 파우더가 적재된다.

상술한 과정에 의해 각 덕트들 내부에 적재된 폐가스 파우더를 별도의 처리과정 없이, 그대로두면, 장치의 전체적인 기능이 크게 저하되기 때문에, 종래의 생산라인에서는 이 적재된 폐가스 파우더를 제거하기 위한 클리닝 작업을 수시로 진행하고 있다.

그런데, 이와 같이, 잦은 클리닝 작업을 진행하기 위해서는 장치를 자주 다운시켜야 하기 때문에, 결국, 생산라인에서는 전체적인 장치 가동률이 현저히 저하되는 문제점을 감수하여야 한다. 또한, 장치 클리닝 작업 도중, 작업자의 실수로, 폐가스가 누출되는 경우, 커다란 공정사고가 유발될 수 있는데, 생산라인에서는 이러한 공정사고 유발의 위험성 또한 감수하여야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 폐가스 처리 시스템의 전체적인 구조를 개선함으로써, 덕트 내부에 폐가스 파우더가 적재되는 현상을 미리 차단시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐가스 파우더의 원활한 배출을 달성시킴으로써, 폐가스 파우더의 적재로 인한, 시스템의 전체적인 기능저하를 미리 방지시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 덕트 내부에 폐가스 파우더가 적재되는 현상을 미리 차단시킴으로써, 폐가스 파우더를 제거하기 위한 별도의 클리닝 공정을 배제시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 불필요한 클리닝 공정을 배제시킴으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐가스 처리 시스템을 도시한 예시도.

도 2는 도 1의 내부구성을 도시한 예시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 전체적인 시스템의 구성을 예컨대, 히팅챔버와, 폐가스 응축/배출툴들, 폐가스 포집박스의 조합으로 단순화시킨다. 이 경우, 종래의 주요 구성요소인 쿨링챔버, 다수개의 사이클론 등은 시스템의 전체적인 구성에서 제외된다.

이때, 히팅챔버는 프로세스 챔버로부터 배출되는 폐가스를 유입받은 후, 이 폐가스를 열분해하는 역할을 수행하며, 폐가스 응축/배출툴들은 히팅챔버의 작용에 의해 열분해된 폐가스를 순차적으로 유입받은 후, 콜드트랩 영역의 작용을 통해, 이 폐가스를 급냉시켜, 고체로 응축시킴과 아울러, 응축과정이 완료된 폐가스를 외기로 배출하는 역할을 수행한다. 이 경우, 프로세스 챔버로부터 배출되는 폐가스는 히팅챔버의 작용에 의해 일차적으로 열분해된 후, 폐가스 응축/배출툴들의 반복적인 콜드트랩 작용에 의해 응축되어 폐가스 포집통으로 포집되며, 결국, 최종 배출되는 폐가스는 일정 수준 이상의 청정도를 유지한다.

요컨대, 본 발명에서는 폐가스 파우더의 포집원리를 종래의 "사이클론 이용방식"에서, "콜드트랩 이용방식"으로 변경하는 것이다.

이러한 본 발명이 실시되는 경우, 생산라인에서는 사이클론을 전체적인 시스템의 구성에서 제외시킬 수 있기 때문에, 사이클론의 송풍방해로 인한, 폐가스 파우더의 덕트내 적재현상을 미리 방지할 수 있다.

또한, 생산라인에서는 불필요한 클리닝 공정을 배제시킴으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지시킬 수 있으며, 쿨링챔버의 제거를 통해, 전체적인 시스템 구조를 단순화시킴으로써, 장치의 유지·보수를 좀더 효율적으로 관리할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐가스 처리 시스템을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 폐가스 처리 시스템(100)은 폐가스 배기덕트(2)를 통해 프로세스 챔버(1)와 연통되는 히팅챔버(10)와, 폐가스 유입/유출관들(11,24)을 통해 히팅챔버(10)와 연통되는 복수개의 폐가스 응축/배출툴들(40)과, 이 폐가스 응축/배출툴들(40)과 연통된 폐가스 포집박스(80)의 조합으로 이루어진다. 여기서, 폐가스 응축/배출툴들(40)은 복수개, 예컨대, 2개가 연속 배치되어, 서로 연통된 구조를 이룬다. 물론, 이러한 폐가스 응축/배출툴들(40)은 3개가 연속 배치될 수도 있고, 4개가 연속 배치될 수도 있다. 이러한 폐가스 응축/배출툴들(40)의 배치구조는 생산라인의 상황에 따라서 다양하게 변형될 수 있다.

이때, 히팅챔버(10)는 프로세스 챔버(1)로부터 배출되는 폐가스를 폐가스 배기덕트(2)를 통해 유입받은 후, 이 폐가스로 일정 온도, 예컨대, 400℃~700℃의 고온을 가함으로써, 폐가스의 열분해를 촉진시키는 역할을 수행하며, 폐가스 응축/배출툴들(40)은 히팅챔버(10)로부터 배출되는 폐가스를 폐가스 유입/유출관들(11,24)을 통해 유입받은 후, 이 폐가스를 급냉시켜, 고체로 응축시키는 역할을 수행하거나, 또는, 응축과정이 완료된 폐가스를 외기로 배출하는 역할을 수행한다.

예컨대, 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)은 폐가스 유입/유출관(11)을 통해 히팅챔버로부터 배출되는 폐가스를 유입받은 후, 이 폐가스를 급냉시켜, 고체로 1차 응축시키는 역할을 수행하며, 이 폐가스 응축/배출툴(20)과 연속 배치된 제 2 폐가스 응축/배출툴(30)은 폐가스 유입/유출관(24)을 통해 1차 응축과정이 완료된 폐가스를 유입받은 후, 이 폐가스를 2차 응축시킴과 아울러, 1차, 2차 응축과정이 최종 완료된 폐가스를 폐가스 배출덕트(37)를 통해 외기로 배출하는 역할을 수행한다.

여기서, 폐가스 포집박스(80)는 상술한 폐가스 응축/배출툴들(40)의 작용에 의해 폐가스가 고체로 응축되는 경우, 이 응축된 폐가스 파우더를 한군데로 모아 포집하는 역할을 수행한다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이, 폐가스 응축/배출툴들(40), 예컨대, 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)은 통체형상의 몸체(21)와, 냉각수 공급관(26)의 조합으로 이루어지는데, 여기서, 몸체(21)는 상술한 폐가스 포집박스(80)와 연통된 상태로 예컨대, 세로로 세워진 구조를 이루며, 냉각수 공급관(26)은 몸체(21)와 밀착된 상태로, 몸체(21)의 외주면을 일정 턴수로 감싸는 구조를 이룬다. 이 냉각수 공급관(21)은 몸체의 외벽을 감싸도록 설치되어도 무방하고, 또는 몸체(21)의 내벽과 외벽사이의 틈새에 매설되어도 무방하다. 이 경우, 냉각수 공급관(26)의 관내에는 일정 온도, 예컨대, 22℃~25℃ 정도의 온도를 유지하는 냉각수가 플로우된다.

이때, 폐가스 포집박스(80)와 연통되는 몸체(21)의 하단부는 폐가스 포집박스(80)로 포집되는 폐가스 파우더가 좀더 원활한 낙하작용을 수행받을 수 있도록 예컨대, 깔대기 형상을 이룬다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체(21)의 내부에는 막대기 형상의 스크레이퍼축(22)이 몸체(21)의 내부를 가로질러 세로로 배치되는데, 이 스크레이퍼축(22)은 모터(50)와 연결된다. 이때, 스크레이퍼축(22)의 선단에는 다수개의 스크레이퍼 날개들(28)이 스크레이퍼축(22)에 의해 지지된 상태로 장착되는데, 이때, 스크레이퍼 날개들(28)은 자신의 단부가 몸체(21)의 내벽(27)과 접촉된 구조를 이룬다. 이러한 스크레이퍼 날개들(28)의 형상, 개수, 재질 등은 생산라인의 상황에 따라서 다양하게 변형될 수 있다.

이 상태에서, 모터(50)의 구동에 의해, 스크레이퍼축(22)이 일정 속도로 회전하는 경우, 이 스크레이퍼축(22)에 장착된 스크레이퍼 날개들(28) 또한 모터(50)의 구동에 맞추어 일정 속도의 회전운동을 진행하게 되는데, 이때, 상술한 바와 같이, 스크레이퍼 날개들(28)은 자신의 단부를 몸체(21)의 내벽(27)에 접촉시키고 있기 때문에, 모터(50)의 구동이 이루어지는 경우, 몸체(21)의 내벽(27)은 스크레이퍼 날개들(28)에 의해 강하게 긁히게 된다.

다른 한편, 도면에 도시된 바와 같이, 폐가스 포집박스(80)와 몸체(21)의 하단부 사이에는 몸체(21)로부터 낙하하는 폐가스 파우더(200)의 이동경로를 제공하는 폐가스 포집관(23)이 배치되며, 이 폐가스 포집관(23)상에는 폐가스 파우더(200)의 포집을 일시적으로 차단시킬 수 있는 폐가스 포집 차단용 에어밸브(70)가 설치된다.

이 폐가스 포집 차단용 에어밸브(70)는 예컨대, 폐가스 포집박스(80)의 클리닝이 이루어지는 경우, 몸체(21)와 폐가스 포집박스(80) 사이를 완전히 차단시킴으로써, 몸체(21) 내부에 상존하는 폐가스 파우더(200)가 클리닝 중인 폐가스 포집박스(80)로 유출되는 것을 방지시킨다.

이때, 몸체(21)의 하단부는 진동 전달관(61)과 연결되는 구조를 이루는데, 이러한 진동 전달관(61)의 선단에는 일정 크기의 진동기능을 보유한 바이브레이션 밸브(60)가 더 설치된다.

이 바이브레이션 밸브(60)는 예컨대, 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)에 의한 폐가스 응축과정이 진행되는 경우, 몸체(21)의 하단부로 일정 크기의 진동을 전달함으로써, 폐가스 포집박스(80)로 포집되는 폐가스 파우더(200)가 아래로 하강하지 않고 몸체(21)의 하단부에 적재되는 문제점을 미리 방지한다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 폐가스 처리 시스템(100)의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 프로세스 챔버(1)는 반도체 제조공정, 예컨대, CVD 공정이 모두 완료되는 경우, 공정 도중에 미반응된 폐가스를 폐가스 배기덕트(2)를 통해, 히팅챔버(10)로 유입시킨다.

이때, 히팅챔버(10)는 유입되는 폐가스로, 예컨대, 400℃~700℃ 정도의 고온을 가함으로써, 폐가스를 열분해시킨 후, 열분해 완료된 폐가스를 폐가스 유입/유출관(11)을 통해 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)로 유출시킨다. 이 경우, 폐가스 유입/유출관(11)을 흐르는 폐가스는 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)로 신속히 흘러들어 몸체(21)의 내부를 가득 채우게 된다.

이때, 상술한 바와 같이, 몸체(21)의 외주면에는 냉각수 공급관(26)이 일정 턴수로 감겨져 있고, 이 냉각수 공급관(26)에는 예컨대, 22℃~25℃ 정도의 온도를 유지하는 냉각수가 플로우되고 있기 때문에, 냉각수 공급관(26)과 접촉된 몸체(21)의 내벽(27)에는 일정 범위를 차지하는 콜드트랩영역이 자연스럽게 형성된다.

이러한 상태에서, 폐가스가 몸체(21)의 내부를 채우는 경우, 폐가스의 일부는 몸체(21)의 내부로 확산되면서 몸체(21)의 내벽(27)과 접촉되게 되는데, 이때, 몸체(21)의 내벽(27)에는 상술한 냉각수의 플로우에 의해 일정 범위의 콜드트랩영역이 기 형성되어 있기 때문에, 몸체(21)의 내벽(27)과 접촉되는 폐가스의 일부는 콜드트랩영역과 접촉됨과 동시에 급격히 냉각되는 반응을 일으키게 되며, 결국, 폐가스는 단단하게 응축되어 몸체(21)의 내벽(27)에 흡착되는 구조를 이루게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 폐가스의 1차 응축과정이 진행될 때, 이와 동시에 생산라인에서는 모터(50)를 일정 속도로 구동시킴으로써, 이 모터(50)와 연계된 스크레이퍼축(22)의 신속한 회전을 유도한다. 이와 같은 모터(50)의 구동에 의해, 스크레이퍼축(22)의 빠른 회전동작이 이루어지는 경우, 이 스크레이퍼축(22)에 장착된 스크레이퍼 날개들(28) 또한 모터(50)의 구동에 맞추어 신속한 회전동작을 이루게 된다.

이때, 상술한 바와 같이, 스크레이퍼 날개들(28)은 자신의 단부가 몸체(21)의 내벽(27)과 접촉된 구조를 이루고 있기 때문에, 모터(50)의 구동에 의해, 스크레이퍼축(22)의 회전동작이 진행되는 경우, 각 스크레이퍼 날개들(28)은 몸체(21)의 내벽(27)을 강하게 긁게 된다.

여기서, 몸체(21)의 내벽(27)에는 콜드트랩영역에 의해 트래핑되어 고체로 응축된 폐가스 파우더(200)가 미리 흡착되어 있기 때문에, 상술한 스크레이퍼 날개들(28)이 모터(50)에 동작에 의해 회전하여 몸체(21)의 내벽(27)을 긁는 경우, 몸체(21)의 내벽(27)에 흡착되어 있던 폐가스 파우더(200)는 스크레이퍼 날개들(28)에 의해 긁혀져, 몸체(21)의 내벽(27)으로부터 떨어지게 된다. 이와 같이 떨어진 폐가스 파우더(200)는 몸체(210의 내벽(27)을 따라 흘러내려, 아래로 하강함으로써, 결국, 몸체(21)의 하단부에 배치된 폐가스 포집박스(80)에 전량 포집된다.

이때, 폐가스 포집박스(80)와 연통되는 몸체(21)의 하단부는 깔대기 형상을 이루고 있기 때문에, 폐가스 포집박스(80)로 포집되는 폐가스 파우더(200)는 좀더 원활한 흐름을 유지하며, 폐가스 포집박스(80)로 신속히 하강할 수 있다.

이상태에서, 생산라인에서는 진동 전달관(61)의 선단에 배치된 바이브레이션 밸브(60)를 구동시킨다. 이 경우, 바이브레이션 밸브(60)는 몸체(21)의 하단부로 일정 크기의 진동력을 전달하여, 몸체(21)의 빠른 진동을 유도함으로써, 폐가스 파우더(200)가 몸체(21)의 하단부에 적재되지 않고 폐가스 포집박스(80)로 원활하게 포집될 수 있도록 한다.

종래의 경우, 히팅챔버의 작용에 의해 열분해된 폐가스는 쿨링챔버와 사이클론의 연계작용에 의해 포집 분리되었는데, 이 경우, 사이클론의 송풍방해로 인해, 사이클론으로 유입되어야할 폐가스 파우더의 일부가 쿨링챔버와 사이클론 사이를 연결하는 덕트내에 적재됨으로써, 장치의 잦은 고장을 유발시키는 문제점으로 작용하였다.

그러나, 본 발명의 경우, 상술한 바와 같이, 히팅챔버(10)의 작용에 의해 열분해된 폐가스는 폐가스 응축/배출툴(40)의 콜드트랩작용에 의해 포집 분리되기 때문에, 생산라인에서는 사이클론을 전체적인 시스템의 구성에서 제외시킬 수 있으며, 결국, 사이클론의 송풍방해로 인한, 폐가스 파우더(200)의 덕트내 적재현상을 미리 방지할 수 있다.

이 경우, 생산라인에서는 덕트 내에 적재된 폐가스 파우더를 제거하기 위한 불필요한 클리닝 공정을 진행하지 않아도 됨으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지할 수 있는 이점을 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 경우, 폐가스의 포집 분리 작용은 폐가스 응축/배출툴(40)의 단일 작용에 의해 한꺼번에 진행되기 때문에, 생산라인에서는 쿨링챔버를 전체적인 시스템의 구성에서 제외시켜, 전체적인 시스템 구조를 단순화시킬 수 있음으로써, 장치의 유지·보수를 좀더 효율적으로 관리할 수 있다.

한편, 상술한 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)은 자신에게 유입된 폐가스 중, 상술한 응축과정을 거치지 않은 나머지 폐가스를 폐가스 유입/유출관(24)을 통해 제 2 폐가스 응축/배출툴(30)로 유출시킨다.

여기서, 폐가스 유입/유출관(24)을 흐르는 폐가스는 제 2 폐가스 응축/배출툴(30)로 신속히 흘러들어 몸체(31)의 내부를 가득 채우게 된다.

이때, 상술한 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)의 경우와 마찬가지로, 제 2 폐가스 응축/배출툴(30)을 이루는 몸체(31)의 외주면에는 냉각수 공급관(34)이 일정 턴수로 감겨져 있고, 이 냉각수 공급관(34)에는 예컨대, 22℃~25℃ 정도의 온도를 유지하는 냉각수가 플로우되고 있기 때문에, 냉각수 공급관(34)과 접촉된 몸체(31)의 내벽에는 일정 범위를 차지하는 콜드트랩영역이 자연스럽게 형성된다.

이러한 상태에서, 폐가스가 몸체(31)의 내부를 채우는 경우, 폐가스는 몸체(31)의 내부로 확산되면서 몸체(31)의 내벽(35)과 접촉되게 된다. 그런데, 이때, 몸체(31)의 내벽(35)에는 상술한 냉각수의 플로우에 의해 일정 범위의 콜드트랩영역이 기 형성되어 있기 때문에, 몸체(31)의 내벽(35)과 접촉되는 폐가스의 일부는 콜드트랩영역과 접촉됨과 동시에 급격히 냉각되는 반응을 일으키게 되며, 결국, 폐가스는 단단하게 응축되어 몸체(31)의 내벽(35)에 흡착되는 구조를 이루게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 폐가스의 2차 응축과정이 진행될 때, 이와 동시에 생산라인에서는 모터(51)를 일정 속도로 구동시킴으로써, 이 모터(51)와 연계된 스크레이퍼축(32)의 신속한 회전을 유도한다. 이와 같은 모터(51)의 구동에 의해, 스크레이퍼축(32)의 빠른 회전동작이 이루어지는 경우, 이 스크레이퍼축(32)에 장착된 스크레이퍼 날개들(36) 또한 모터(51)의 구동에 맞추어 신속한 회전동작을 이루게 된다.

이때, 상술한 바와 같이, 스크레이퍼 날개들(36)은 자신의 단부가 몸체(31)의 내벽(35)과 접촉된 구조를 이루고 있기 때문에, 모터(51)의 구동에 의해, 스크레이퍼축(32)의 회전동작이 진행되는 경우, 각 스크레이퍼 날개들(36)은 몸체(31)의 내벽(35)을 강하게 긁게 된다.

여기서, 몸체(31)의 내벽(35)에는 콜드트랩영역에 의해 트래핑되어 고체로 응축된 폐가스 파우더(200)가 미리 흡착되어 있기 때문에, 상술한 스크레이퍼 날개들(36)이 모터(51)에 동작에 의해 회전하여 몸체(31)의 내벽(35)을 긁는 경우, 몸체(31)의 내벽(35)에 흡착되어 있던 폐가스 파우더(200)는 스크레이퍼 날개들(36)에 의해 긁혀져, 몸체(31)의 내벽(35)으로부터 떨어지게 된다. 이와 같이 떨어진 폐가스 파우더(200)는 몸체(31)의 내벽(35)을 따라 흘러내려, 아래로 하강함으로써, 결국, 몸체(31)의 하단부에 배치된 폐가스 포집박스(80)에 전량 포집된다.

이때, 폐가스 포집박스(80)와 연통되는 몸체(31)의 하단부는 깔대기 형상을 이루고 있기 때문에, 폐가스 포집박스(80)로 포집되는 폐가스 파우더(200)는 좀더 원활한 흐름을 유지하며, 폐가스 포집박스(80)로 신속히 하강할 수 있다.

이상태에서, 생산라인에서는 상술한 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)의 경우와 마찬가지로, 진동 전달관(61)의 선단에 배치된 바이브레이션 밸브(60)를 구동시킨다. 이 경우, 바이브레이션 밸브(60)는 몸체(31)의 하단부로 일정 크기의 진동력을 전달하여, 몸체(31)의 빠른 진동을 유도함으로써, 폐가스 파우더(200)가 몸체의 하단부에 적재되지 않고 폐가스 포집박스(80)로 원활하게 포집될 수 있도록 한다.

이후, 상술한 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)과, 제 2 폐가스 응축/배출툴(30)의 연속적인 작용을 통한, 제 1, 제 2 응축과정을 모두 완료한 폐가스는 폐가스 배출덕트를 통해 외기로 배출된다. 물론, 이 폐가스는 상술한 제 1, 제 2 응축과정을 미리 완료받았기 때문에, 소정의 법적 기준을 충분히 만족하는 청정도를 유지한다.

요컨대, 본 발명에서는 폐가스 파우더의 포집원리를 종래의 "사이클론 이용방식"에서, "콜드트랩 이용방식"으로 변경한다.

이 경우, 히팅챔버(10)로부터 배출되는 폐가스는 제 1 폐가스 응축/배출툴(20)의 콜드트랩 작용에 의해 1차 응축 포집된 다음, 이와 연속 배치된 제 2 폐가스 응축/배출툴(30)의 콜드트랩 작용에 의해, 또 다시, 2차 응축 포집된다. 결국, 연속 배치된 제 1, 제 2 폐가스 응축/배출툴(20,30)의 반복되는 콜드트랩 작용에 의해, 최종 배출되는 폐가스는 일정 수준 이상의 청정도를 유지할 수 있다.

한편, 상술한 폐가스 처리공정을 장시간 진행하다 보면, 폐가스 포집박스(80)에 포집된 폐가스 파우더(200)의 적재량이 대폭 증가하고, 폐가스 포집박스(80) 내부의 오염도가 매우 심각해지는 문제점이 유발되는데, 이 경우, 생산라인에서는 폐가스 포집박스(80)를 예컨대, 베큠장치(도시안됨)를 이용하여 클리닝하는 공정을 진행함으로써, 폐가스 포집박스(80)가 일정 수준 이상의 정청도를 유지할 수 있도록 한다.

이때, 생산라인에서는 폐가스 포집관(23,33)상에 배치되는 폐가스 포집 차단용 에어밸브들(70,71)을 작동시켜, 제 1, 제 2 폐가스 응축/배출툴(20,30)과 폐가스 포집박스(80) 사이를 완전히 차단시킴으로써, 폐가스 파우더(200)의 포집이 일시적으로 중단될 수 있도록 한다.

이 경우, 제 1, 제 2 폐가스 응축/배출툴(20,30)의 몸체(21,31) 내부에 상존하는 폐가스 파우더(200)는 클리닝 진행중인 폐가스 포집박스(80)로 유츌되지 않게 되며, 결국, 생산라인에서는 좀더 안정적인 폐가스 포집박스(80) 클리닝 공정을 진행시킬 수 있게 된다.

이후, 생산라인에서는 소정의 반도체 제조공정이 완료될 때 마다, 상술한 히팅챔버(10), 폐가스 응축/배출툴들(40)의 연계작용을 체계적으로 수행시켜, 폐가스의 안정적인 청정화를 유도함으로써, 최종 배출되는 폐가스의 청정도가 소정의 법적 기준을 충분히 만족할 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 발명에서는 폐가스 파우더의 포집원리를 종래의 "사이클론 이용방식"에서, "콜드트랩 이용방식"으로 변경하고, 이를 통해, 사이클론, 쿨링챔버 등이 전체적인 시스템의 구성요소에서 배재될 수 있도록 함으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지할 수 있다.

이러한 본 발명은 상술한 CVD 설비에 국한되어 적용되지 않으며, 다양한 반도체 제조설비, 예컨대, 플라즈마 에칭설비, 에피텍시 증착설비, 스퍼터링 설비, 디퓨전 설비 등에서 전반적으로 유용하게 적용될 수 있다.

그리고, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐가스 처리 시스템에서는 폐가스 파우더의 포집원리를 종래의 "사이클론 이용방식"에서, "콜드트랩 이용방식"으로 변경한다. 이 경우, 히팅챔버로부터 배출되는 폐가스는 제 1 폐가스 응축/배출툴의 콜드트랩 작용에 의해 1차 응축 포집된 다음, 이와 연속 배치된 제 2 폐가스 응축/배출툴의 콜드트랩 작용에 의해, 또 다시, 2차 응축 포집된다. 결국, 연속 배치된 제 1, 제 2 폐가스 응축/배출툴의 반복되는 콜드트랩 작용에 의해, 최종 배출되는 폐가스는 일정 수준 이상의 청정도를 유지할 수 있다.

이러한 본 발명이 실시되는 경우, 생산라인에서는 사이클론을 전체적인 시스템의 구성에서 제외시킬 수 있기 때문에, 사이클론의 송풍방해로 인한, 폐가스 파우더의 덕트내 적재현상을 미리 방지할 수 있다.

또한, 생산라인에서는 불필요한 클리닝 공정을 배제시킴으로써, "장치의 가동률 저하", "예측하지 못한 폐가스의 누출" 등의 문제점을 미리 방지시킬 수 있으며, 쿨링챔버의 제거를 통해, 전체적인 시스템 구조를 단순화시킴으로써, 장치의 유지·보수를 좀더 효율적으로 관리할 수 있다.

Claims (5)

1. 프로세스 챔버로부터 배출되는 폐가스를 유입받은 후, 상기 폐가스를 열분해하는 히팅챔버와;

   상기 히팅챔버와 연통된 상태로 연속 배치되며, 열분해된 상기 폐가스를 순차적으로 유입받은 후, 상기 폐가스를 급냉시켜, 고체로 응축시킴과 아울러, 상기 응축과정이 완료된 상기 폐가스를 외기로 배출하는 복수개의 폐가스 응축/배출툴들과;

   상기 폐가스 응축/배출툴들과 연통된 상태로 배치되며, 응축된 상기 폐가스를 포집하는 폐가스 포집박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐가스 응축/배출툴들은 폐가스 유입/유출관을 구비하며, 상기 폐가스 포집박스와 연통된 상태로 배치되는 통체형상의 몸체와;

   상기 몸체와 밀착된 상태로 상기 몸체의 외주면을 소정의 턴수로 감싸는 냉각수 공급관과;

   상기 몸체의 내부를 가로질러 배치되며, 외력에 의해 회전하는 스크레이퍼축과;

   상기 스크레이퍼축에 의해 지지되며, 상기 몸체의 내벽과 접촉된 상태로 상기 스크레이퍼축의 회전에 따라 회전하는 복수개의 스크레이퍼 날개들을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 폐가스 포집박스와 연통되는 상기 몸체의 소정 부분은 깔대기 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 폐가스 포집박스와 상기 몸체의 사이에는 상기 폐가스의 포집을 일시적으로 차단하는 폐가스 포집 차단용 밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체는 바이브레이션 밸브와 연결되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 시스템.