KR20010045251A - 폐가스 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 설비에서 배기되는 기체상의 유독성 폐가스를 공기와 반응시켜 폐가스중 일부가 비교적 안정된 분진 형태로 상 변화되도록 한 후 분진은 필터 유닛에서 집진되도록 하고, 미처 정화되지 않은 나머지 유독성 폐가스는 촉매 유닛에 의하여 무해 가스로 처리되도록 하며 필터 유닛 및 촉매 유닛 중 어느 하나에서 설비 이상이 발생하더라도 폐가스 처리 공정이 중단되지 않고 계속 진행될 수 있도록 안전성을 향상시켜 반도체 제조 공정이 폐가스 처리 공정에 의하여 영향받지 않도록 한 폐가스 처리 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 반도체 제조 장치에서 배출되는 폐가스를 산화 처리하여 미세 분진, 폐가스, 정제가스의 혼합물로 만든 후, 필터 유닛에서 미세분진을 제거하고 촉매 유닛에서 잔류 폐가스를 처리함은 물론 필터 유닛 및 촉매 유닛중 어느 하나 또는 모두가 고장을 일으키더라도 반도체 제조 장치로 폐가스가 역류되거나 폐가스의 배출 유량이 변경되지 않도록 한다.

Description

폐가스 처리 시스템{System for disposol of waste gas}

본 발명은 반도체 공정중 발생한 유독성 폐가스를 처리하는 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 반도체 제조 설비에서 배기되는 기체상의 유독성 폐가스를 공기와 반응시켜 폐가스중 일부가 비교적 안정된 분진 형태로 상 변화되도록 한 후 분진은 필터 유닛에서 집진되도록 하고, 미처 정화되지 않은 나머지 유독성 폐가스는 촉매 유닛에 의하여 무해 가스로 처리되도록 하며 필터 유닛 및 촉매 유닛 중 어느 하나에서 설비 이상이 발생하더라도 폐가스 처리 공정이 중단되지 않고 계속 진행될 수 있도록 안전성을 향상시켜 반도체 제조 공정이 폐가스 처리 공정에 의하여 영향받지 않도록 한 폐가스 처리 시스템에 관한 것이다.

최근들어 급속하게 발전하는 반도체 기술은 컴퓨터 분야, 정보통신 분야, 자동차 분야, 항공 분야, 우주산업 분야에 이르기까지 거의 모든 분야의 급속한 기술 발전을 가져왔다.

이와 같은 역할을 하는 반도체 기술은 손톱 크기 정도를 갖는 순수 실리콘 웨이퍼에에 수백만∼수천만개의 박막 소자(예를 들어 트랜지스터)를 집적하는 단계에까지 이르고 있다.

그러나, 타 산업에 지대한 영향을 미치는 반도체 기술은 그 장점에 비례하여 환경 및 인체에 매우 유해한 공해를 다량 발생하는 단점을 갖는 산업 분야로 이는 반도체 공정 특성상 인위적으로 제조된 매우 유독한 각종 화학 가스가 사용되며, 더욱이 유독성 화학 가스들은 반도체 공정중 극소량만이 반응되어 소모되고 나머지는 대부분이 폐가스 형태로 외부로 배출되기 때문에 유독성 가스를 사용하는 반도체 장치 및 시스템의 배기 계통에는 폐가스 처리 시스템이 설치되어 유독성 폐가스가 인체 및 환경에 무해한 가스로 처리되도록 한다.

최근 환경 오염 방지를 위한 각종 환경 규제 및 법적 규제가 강화되고 있는 시점에서 반도체 공정으로 인하여 발생한 폐가스를 완전 무결하게 처리하기 위한 다양한 폐가스처리 시스템 및 방법의 기술 개발이 진행되고 있는 바, 폐가스 처리시스템은 반도체 장치 및 설비의 배기 계통과 직결됨으로 폐가스 처리 시스템의 파손 및 설비 이상에 의하여 폐가스 처리 공정이 지속되지 못할 경우 배기되지 못한 유독성 가스에 의하여 반도체 공정이 지속적으로 진행될 수 없어 반도체 제조 공정이 원활하게 진행되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정에서 발생한 유독성 폐가스를 1차적으로 미세 분진 형태로 상변화시킨 후, 미세 분진은 필터 유닛에서 필터링 하고, 미세분진으로 정제되지 않은 유독성 폐가스가 다시 촉매 유닛을 통과하도록 하여 유독성 폐가스를 완전히 정제시킴은 물론 필터 유닛 및 촉매 유닛중 어느 하나 또는 필터 유닛 및 촉매 유닛이 모두 설비 이상이 발생되더라도 반도체 공정에 영향을 미치지 않도록 함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 상세하게 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 폐가스 처리 시스템을 도시한 개념도.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 폐가스 처리 시스템은 반도체 제조 장치로부터 배출된 폐가스를 공급받아 폐가스를 미세분진, 잔류 폐가스, 정제가스의 혼합물이 생성되도록 하는 폐가스 제 1 반응수단과, 폐가스 1차 반응수단과 적어도 2 개 이상이 병렬 방식으로 연결되어 혼합물중 미세 분진을 필터링하여 잔류 폐가스, 정제가스의 혼합가스를 배출하는 필터 유닛들과, 필터 유닛으로부터 배출된 혼합가스를 공급받아 잔류 폐가스를 처리하여 정제가스를 배출하는 폐가스 제 2 반응수단과, 폐가스 제 2 반응수단에 연통된 메인 배기관과, 폐가스 제 1 반응수단으로 공급되는 폐가스를 선택적으로 공급받아 처리한 후 정제가스를 상기 메인 배기관으로 배출하는 폐가스 제 3 반응수단을 포함한다.

이하, 본 발명에 의한 폐가스 처리 시스템의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 폐가스 처리 시스템(601)은 전체적으로 보아 폐가스를 분해 및 처리하여 무해 가스로 정제하는 폐가스 정제 유닛 그룹(500)과 폐가스 정제 유닛 그룹(500)이 정상적으로 작동하지 않더라도 반도체 제조 설비에서 발생한 폐가스가 정상적으로 배기되면서 폐가스가 정제되도록 하는 리스크 유닛(rescue unit;400), 배관 및 이들을 제어하는 컨트롤러(600) 구성된다.

이하, 폐가스 처리 시스템(601)의 구성 요소를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

폐가스 정제 유닛 그룹(500)은 폐가스를 산화시켜 폐가스, 정제가스, 미세분진으로 구성된 혼합물중 미세분진을 필터링하는 필터 유닛(300)과, 폐가스 및 정제가스의 혼합가스로부터 폐가스를 반응시켜 폐가스를 정제하는 촉매 유닛(200) 및 혼합물 및 혼합 가스를 이송시키는 배관으로 구성되는 바, 폐가스 정제 유닛 그룹(500)을 먼저 설명한 후 리스크 유닛(400)을 설명하기로 한다.

먼저, 반도체 제조 장치(미도시)에 형성된 폐가스 배기구(미도시)에는 소정 직경을 갖는 메인 배관(10)이 연결되고, 메인 배관(10)에는 에어가 공급되는 에어 공급 배관(20)이 설치된다.

이와 같이 폐가스가 통과하는 메인 배관(10)에 에어가 공급될 경우 폐가스는 메인 배관(10)의 내부에서 산화되기 매우 좋은 환경이 되어, 메인 배관(10)의 내부에서는 폐가스와 에어가 산화 반응하여 폐가스중 일부는 매우 입자가 작은 미세 분진으로 상변화된다.

이로써 메인 배관(10)의 내부에는 폐가스, 정제가스, 미세분진의 혼합물이 공존하게 된다. 미설명 도면부호 개폐 밸브(30)이다.

혼합물이 공존하는 메인 배관(10)은 다시 적어도 2 개 이상의 필터 유닛(310)에 병렬 방식으로 연통되는데, 필터 유닛(310)은 메인 배관(10)의 내부에서 형성된 미세 분진을 폐가스 및 정제가스로부터 분리시키기 위함이다.

이를 구현하기 위한 필터 유닛(310)은 전체적으로 보아 필터 챔버(312), 필터 어셈블리(314), 필터 클리너(319) 및 미세 분진 수거통(318)으로 구성된다.

보다 구체적으로 필터 챔버(312)는 소정 직경 및 소정 길이를 갖는 원통 형상으로 원통의 밑면에는 소정 수납 공간이 마련된 미세 분진 수거통(318)과 연통된 미세 분진 수거 배관(317)이 형성되고, 원통의 곡면에는 앞서 설명한 메인 배관(10)이 연통되고, 원통의 상면에는 혼합물로부터 미세 분진이 제거된 폐가스 및 정제가스가 배기되는 혼합가스 배기관(315)이 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 필터 챔버(312)의 내측면에는 필터 어셈블리(314)가 설치된다.

필터 어셈블리(314)는 필터 지지플레이트(314a) 및 필터(314b)로 구성되는 바, 필터 지지 플레이트(314a)는 필터 챔버(312)에 연통된 메인 배관(10)의 상부에서 필터 챔버(312)의 내부가 2 개의 영역으로 나뉘어지도록 필터 챔버(312)의 내주면을 따라서 용접 등의 방법에 의하여 설치되는 바, 필터 지지 플레이트(314a)에는 적어도 1 개 이상의 개구가 형성된다.

이와 같이 형성된 필터 지지 플레이트(314a)에는 다시 필터(314b)가 설치된다.

필터(314b)는 필터 지지 플레이트(314a)의 상면에 형성된 개구의 주위에 설치되는 링형 필터 지지 프레임(미도시), 필터 지지 프레임에 입구가 설치되고 필터 지지 플레이트(314a)를 통하여 필터 지지 플레이트(314a)의 밑면쪽으로 삽입된 필터 백(filter bag), 필터 백의 내부에 삽입되는 새장 형상의 필터 케이지(filter cage)로 구성된다.

이때, 필터(314b)는 미세분진 - 폐가스- 정제가스가 메인 배관(10)을 통하여 필터 챔버(312) 내부로 삽입된 후 폐가스 및 정제가스는 필터 백을 통하여 혼합가스 배기관(315)으로 배출되고, 미세분진은 필터(314b)에 의하여 필터링되도록 한다.

이와 같은 상태가 계속될 경우 필터 백의 외표면을 미세분진이 공극을 막아 점차 필터(314b)의 기능 저하가 발생되지만 반도체 제조 공정을 지속하기 위해서는 필터(314b)를 교체할 수는 없음으로 필터 챔버(312)의 내부에는 필터 클리너(319)를 설치한다.

필터 클리너(319)는 필터 지지 플레이트(316)를 기준으로 분리된 필터 챔버(312) 내부에 형성된 2 개의 영역의 압력차를 감지하는 압력감지센서(미도시), 필터(314b)의 필터 케이지 내부에 단부가 삽입된 에어 분사 노즐(319b), 에어 분사 노즐(319c)에 에어를 공급하는 에어 공급관(319d)으로 구성되어 필터 백에 미세분진이 많이 부착되어 필터 지지 플레이트(316)의 밑면에 해당하는 영역의 압력이 필터 지지 플레이트(316)의 상부 영역의 압력보다 일정 압력만큼 높게 되면, 에어 분사 노즐(319c)로부터 고압의 공기가 필터 백을 순간적으로 부풀리면서 발생하는 충격에 의하여 필터 백에 부착된 미세분진이 외부로 떨어지도록 한다.

이때, 필터 백에 부착된 미세분진은 필터 챔버(312)의 하부에 형성된 미세 분진 수거 배관(317)을 따라서 이동한 후 앞서 설명한 미세 분진 수거통(318)으로 수건된다.

한편, 각각의 필터 유닛(312)에 형성된 혼합 가스 배기관(315)들의 단부에는 전기적 신호에 의하여 개폐되는 개폐 밸브(330가 각각 설치되고, 개폐 밸브(330)에는 일측 단부가 필터 유닛(310)의 개수만큼 분기되어 상기 개폐 밸브(330)와 연통되고 타측 단부는 촉매 장치(200)에 연통된 공통 배관(220)이 설치된다.

촉매 장치(200)는 폐가스의 반응을 촉진시켜 폐가스가 정제되도록 보조 역할을 하는 촉매 물질(미도시), 촉매 물질이 수납된 촉매 챔버(210)로 구성된다.

이때, 촉매 장치(200)는 적어도 2 종류 이상의 다른 촉매 물질이 사용될 수 있으며 이와 같이 촉매 물질을 적어도 2 종류 이상 사용할 경우 매우 탁월한 폐가스 정제 능력을 갖을 수 있다.

촉매 챔버(210)의 일측 단부에는 앞서 설명하였듯이 폐가스와 정제가스가 혼합된 혼합 가스가 공급되고, 촉매 챔버(210)의 타측 단부에는 정제된 가스가 배기되는 정제가스 배기관(220)이 연통되는 바, 정제가스 배기관(220)은 주배기관(230)에 연통되고, 정제가스 배기관(220) 상에는 정제가스 배기관(220)을 개폐하는 개폐밸브(225)가 설치된다.

이와 같은 구성을 갖는 폐가스 정제 유닛 그룹(500)은 반도체 제조 장치에서 발생한 폐가스를 산화시켜 미세 분진 형태로 만든 후 미세 분진, 산화되지 않은 잔류 폐가스 및 정제 가스를 필터 유닛(310)을 통과시켜 미세 분진을 제거하고, 산화되지 않은 잔류 폐가스 및 정제 가스를 촉매 유닛을 통과시키면서 잔류 폐가스를 정제하여 처리된 무독한 가스가 블러워(미도시)가 설치된 주배기관(230)을 통과하여 외부로 배출되도록 한다.

그러나, 폐가스가 산화되는 메인 배관(10)에서 발생한 미세 분진에 의하여 메인 배관(10) 또는 공용 배관(220)의 막힘에 의하여 폐가스가 필터 유닛(310)이나 촉매 유닛(210)을 통과한 후 주배기관(230)으로 배기되지 못할 경우 폐가스가 반도체 제조 장치쪽으로 역류되어 반도체 제조 공정에 막대한 영향을 미치게 됨으로 이를 방지하기 위하여 본 발명에 의한 폐가스 처리 시스템(601)에는 리스크 유닛(400)이 설치된다.

리스크 유닛(400)은 메인 배관(10)에 일측 단부가 연통된 바이패스 배관(410), 바이패스 배관(410)의 타측 단부에 연통된 또다른 촉매 유닛(430)으로 구성된다.

이때, 바이패스 배관(410)에는 개폐 밸브(420)가 설치되고, 바이패스 배관(410)에 연결되어 폐가스가 유입되는 촉매 유닛(430)의 배기구는 주 배기관(230)과 연통된다.

이때, 바이패스 배관(410)에 형성된 개폐 밸브(420)는 앞서 설명한 메인 배관(10)에 형성된 개폐 밸브(30)와 연동된다. 즉, 메인 배관(10)에 형성된 개폐 밸브(30)가 닫힐 경우 바이패스 배관(410)에 형성된 개폐 밸브(420)는 개방되고, 바이패스 배관(410)에 형성된 개폐 밸브(420)가 개방될 경우 메인 배관(10)에 형성된 개폐 밸브(30)는 닫히게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 리스크 유닛(400)이 반도체 제조 장치에 연결된 폐가스 처리 시스템에 적용될 경우 매우 유용하게 사용될 수 있다.

이는 폐가스 처리 시스템의 성능 저하 및 폐가스 처리 시스템이 다운될 경우 폐가스 처리 시스템 뿐만 아니라 폐가스 처리 시스템과 연결된 반도체 제조 장치에 곧바로 영향을 미쳐 정밀하게 진행되는 반도체 제조 공정 불량이 발생되기 때문이다.

본 발명에서는 이와 같이 폐가스 처리 시스템의 성능 저하 및 폐가스 처리 시스템중 일부가 사용 불가능이나 성능 저하가 발생되더라도 폐가스 처리 시스템의 고유의 기능을 충분히 발휘할 수 있는 구성을 갖지만 폐가스 처리 시스템의 성능이 전체적으로 저하된 상태에서는 반도체 제조 장치에 영향을 미치지 않도록 보장하기 어렵기 때문에 리스크 유닛(400)을 통하여 반도체 제조 장치에서 발생한 폐가스를 곧바로 촉매 유닛(430)을 통하여 주 배기관(230)으로 배출하되 주 배기관(230)으로 배출되는 가스는 정상적으로 가동되는 폐가스 처리 시스템으로 유입시켜 무해한 가스만이 대기중으로 방출되도록 할 수 있는 바, 리스크 유닛(400)은 시스템의 성능이 크게 저하된 폐가스 처리 시스템을 복구하는데 필요한 시간을 확보해줄뿐 아니라 폐가스 처리 시스템이 작동하지 않는 중에도 반도체 제조 장치에 어떠한 영향도 미치지 않도록 한다.

이상에서 상세하게 살펴본 바에 의하면, 반도체 제조 장치에서 배출되는 폐가스를 산화 처리하여 미세 분진, 폐가스, 정제가스의 혼합물로 만든 후, 필터 유닛에서 미세분진을 제거하고 촉매 유닛에서 잔류 폐가스를 처리함은 물론 필터 유닛 및 촉매 유닛중 어느 하나 또는 모두가 고장을 일으키더라도 반도체 제조 장치로 폐가스가 역류되거나 폐가스의 배출 유량이 변경되지 않도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 반도체 제조 장치로부터 배출된 폐가스를 공급받아 상기 폐가스를 미세분진, 잔류 폐가스, 정제가스의 혼합물이 생성되도록 하는 폐가스 제 1 반응수단과;

   상기 폐가스 1차 반응수단과 적어도 2 개 이상이 병렬 방식으로 연결되어 상기 혼합물중 상기 미세 분진을 필터링하여 상기 잔류 폐가스, 상기 정제가스의 혼합가스를 배출하는 필터 유닛들과;

   상기 필터 유닛으로부터 배출된 상기 혼합가스를 공급받아 상기 잔류 폐가스를 처리하여 정제가스를 배출하는 폐가스 제 2 반응수단과;

   상기 폐가스 제 2 반응수단에 연통된 메인 배기관과;

   상기 폐가스 제 1 반응수단으로 공급되는 상기 폐가스를 선택적으로 공급받아 처리한 후 정제가스를 상기 메인 배기관으로 배출하는 폐가스 제 3 반응수단을 포함하는 폐가스 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐가스 제 1 반응수단은

   상기 반도체 제조 장치와 상기 필터 유닛을 연결하는 배관이고,

   상기 폐가스 제 2 반응수단, 상기 폐가스 제 3 반응수단은

   상기 잔류 폐가스를 공급받아 처리하기 위한 촉매 물질이 수납된 촉매 유닛인 폐가스 처리장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 폐가스 제 1 반응수단에는 상기 제 3 반응수단으로 상기 혼합물이 공급되도록 분기 배관이 연통되고, 상기 분기 배관에는 상기 폐가스를 선택적으로 제 3 반응수단으로 공급하는 제 1 개폐밸브가 형성되며, 상기 폐가스 제 1 반응수단에는 상기 제 1 개폐밸브와 연동되어 개폐가 이루어지는 제 2 개폐밸브가 설치된 폐가스 처리장치.
4. 반도체 제조 장치로부터 배출된 폐가스를 공급받아 상기 폐가스를 미세분진, 잔류 폐가스, 정제가스의 혼합물이 생성되도록 하는 폐가스 제 1 반응수단과;

   상기 폐가스 1차 반응수단과 적어도 2 개 이상이 병렬 방식으로 연결되어 상기 혼합물중 상기 미세 분진을 필터링하여 상기 잔류 폐가스, 상기 정제가스의 혼합가스를 배출하는 필터 유닛들과;

   상기 필터 유닛으로부터 배출된 상기 혼합가스를 공급받아 상기 잔류 폐가스를 처리하여 정제가스를 배출하는 폐가스 제 2 반응수단과;

   상기 폐가스 제 2 반응수단에 연통된 메인 배기관을 포함하는 폐가스 처리장치.