KR20020082134A - 과플루오르 화합물 가스의 연소 독성 제거 방법 및 장치 - Google Patents

과플루오르 화합물 가스의 연소 독성 제거 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부산물의 생성 및 장치 내벽의 부식을 방지하거나 효과적으로 억제하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치를 제공하는 것으로서, 연소로(a)와, 상기 연소로 근방에 형성된 가스 도입부(b)와, 제1의 가스를 습식 스크러빙(scrubbing)하는 습식 스크러버(scrubber)와, 상기 가스 도입부를 상기 스크러버에 접속하는 접속 배관(d)을 포함하고, 상기 접속 배관은 하향 브랜치(branch)를 구비한다. 습식 스크러버에서의 습식 스크러빙 공정 중에 제1의 가스내에 수분이 흡수되는 경우에 상기 제1의 가스내의 수분은 가스 도입부에 도달하기 이전에 액체 상태로 자동적으로 분리되어 브랜치(branch)를 통해 장치로부터 흘러 나간다.

Description

과플루오르 화합물 가스의 연소 독성 제거 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMBUSTION TOXICITY-ELIMINATION OF PFC GAS}
발명의 분야
본 발명은 PFC 가스(perfluoro-compound gas ; 과플루오르 화합물, 이하,PFC 가스라고 함)의 연소 독성 또는 유해 요소 제거 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 연소를 통해 PFC 가스의 독성 또는 유해 물질을 제거하여 장치의 부식, 및 PFC 가스의 연소에 기인한 부산물의 생성을 효과적으로 방지 또는 억제하고 그에 따라 세정 횟수 및/또는 장치에 대한 부품 교환의 횟수를 줄이기 위한 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래 기술
반도체 장치의 제조 공정에서 드라이 에칭 장치가 사용된다. 반도체 장치 제조를 위한 상기 드라이 에칭 공정에서 6플르오르화-황(SF6) 및 트리플르오로-메탄(CHF3) 등과 같은 PFC 가스는 상기 PFC 가스와 염소(Cl)계 가스 또는 헬륨(He)과 같은 캐리어 가스로 구성된 가스 혼합물의 형태로 상기 드라이 에칭 장치에 공급된다.
PFC 가스는 일반적으로 유독성이 있으므로 대기로 방출하기 이전에 연소 독성 제거 장치에서 처리된다. 즉, 유독 성분을 분해하여 해롭지 않은 물질로 만들기 위해 화염(flame)에 접촉된다.
예컨대, 1998년에 발간된 일본국 특허공개공보 제19-249143호에는 연소 독성 또는 유해 요소 제거 공정을 이용하여 폐기 가스를 처리하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법에서, 처리될 폐기 가스(예컨대, 실란(silane ; SiH4))을 함유하는 가스, 및 아르신(arsine ; AsH3), 포스핀(phosphine ; PH3), 및 디보란(diborne ;B2H6) 등의 적어도 하나의 휘발성 무기질 수소 화합물)은 그 유독성을 제거하기 위해 화염에 접촉된다.
도 1은 PFC 가스의 연소 독성 제거를 위한 종래 장치(50)를 개략적으로 도시하는 것으로서, 상기 장치는 스크러버(scrubber ; 52), 가스 도입부(56), 연소로(57), 및 연소 제어부(58)를 포함한다.
도입 배관(51)은 상기 스크러버(52)의 입구에 접속된다. 제1의 가스 혼합물(M1)은 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)에 도입되고 배관(51)을 경유하여 스크러버(52)의 입구에 보내진다. 스크러버(52)의 출구는 접속 배관(53, 55)을 경유하여 가스 도입부(56)의 입구에 접속된다.
도입 배관(54)은 배관(53, 55)의 접속점에 접속된다. 제2의 가스 혼합물(M2)은 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)에 도입되고 배관(54, 55)을 경유하여 가스 도입부(56)의 입구에 보내진다. 가스 도입부(56)는 연소 제어부(58)에 접속된다. 연소 제어부(58)는 연소로(57)에 접속된다. 연소 제어부(58)는 상기 연소 제어부(58)에 연소 가스(CG)를 도입하는 연소 가스 도입부(59)를 구비한다.
연소 제어부(58)는 연소로(57)에서의 연소 또는 분사 상태를 제어한다. 즉, 연소 제어부(58)는 연소 가스 도입부(59)를 경유하여 도입된 연소 가스(CG)를 분사함으로써 화염(60)을 생성하고 필요에 따라 화염(60)을 제거한다.
연소로(57)는 공기 도입부(61) 및 출구 또는 배기 포트(62)를 구비한다. 공기 도입부(61)는 연소 독성 제거 공정에 의해 연소로(57)에서 생성된 가스 화합물을 희석 공기(DA)로서 희석하기 위해 공기를 도입하는데 사용된다. 출구 포트(62)는 연소로(57)내의 희석된 가스 화합물을 배기 가스(EX)로서 대기중으로 배출하는데 사용된다.
동작에 있어서, 예컨대 PFC 가스(예컨대, SF6또는 CHF3)와 염소계 가스의 가스 혼합물이 제1의 가스 혼합물(M1)로서 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)에 도입되고 배관(51)을 경유하여 스크러버(52)에 보내진다. 제1의 가스 혼합물(M1)에 함유된 상기 염소계 가스는 스크러빙 처리(scrubbing treatment)에 의해 스크러버(52)에서 제거되고 그 결과 PFC 가스를 함유하는 처리된 가스 혼합물(M1')이 된다. 상기 처리된 가스 혼합물(M1')은 배관(53, 55)을 경유하여 가스 도입부(56)에 보내진다.
반면에, 제1의 가스 혼합물로서의 동일한 PFC 가스와 그 캐리어로서의 헬륨(He) 가스의 혼합물인 제2의 가스 혼합물(M2)은 배관(54)을 통해 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)에 도입된다. 그 후, 제2의 가스 혼합물(M2)은 배관(55)을 경유하여 가스 도입부(56)에 보내진다.
가스 도입부(56)에 보내졌던 처리되어진 제2의 가스 혼합물(M2)과 제1의 가스 혼합물(M1)에 함유된 PFC 가스는 그 후에 화염(60)이 형성되는 연소로(57) 내측으로 보내진다. 화염(6))은 연소 제어부(58)의 제어하에 연소 가스 도입부(59)를 통해 도입된 연소 가스(CG)를 태움으로써 생성된다. 연소로(57)에서 제1의 가스 혼합물(M1)과 제2의 가스 혼합물(M2)에 함유된 PFC 가스는 태워져서 유해하지 않거나덜 유해한 가스로 분해된다. 상기와 같이 생성된 유해하기 않거나 덜 유해한 가스 물질은 공기 도입부(61)를 통해 도입된 공기(DA)에 의해 희석되고 그 후 배기 가스(EX)로서 배기 포트(62) 또는 출구를 경유하여 연소로(57)로부터 방출된다.
종래의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)에 있어서, 한달 정도 사용한 이우에는 부산물이 생성되어 연소 제어부(58)의 내벽상에 퇴적되고 상기로 인해 연소 효율이 떨어지게 된다. 따라서, PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)의 내부를 한달에 거의 한번 꼴로 세정해야하는 문제점이 있다. 더욱이, 가스 도입부(56)의 내벽상에서는 부식이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 PFC 가스의 연소 독성 제거를 위해 전술한 종래 기술의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(50)의 전술한 문제점을 해결하고자 발명된 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 장치의 내벽의 부식, 및 부산물의 생성을 효과적으로 억제하거나 방지하는 PFC 가스의 연소 가스 독성 제거 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 부품 교환 및 세정 횟수를 줄이는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
특정하여 언급되지 않은 다른 목적과 더불어 전술한 목적은 이하의 설명으로부터 당업자에게는 명확하게 될 것이다.
본 발명의 제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치는;
연소로(a)와,
상기 연소로 근방에 형성된 가스 도입부(b)와,
제1의 가스를 습식 스크러빙(scrubbing)하는 습식 스크러버(scrubber)와,
상기 가스 도입부를 상기 스크러버에 접속하는 접속 배관(d)을 포함하고,
상기 접속 배관은 하향 브랜치(branch)를 구비한다.
내벽상의 부식 및 부산물의 퇴적 원인을 발견하기 위해, 본 발명자는 부산물을 분석하여 장치의 적합한 배관 시스템을 재조사 및 간파하게 되었다. 그 결과, 본 발명자는 부식성 부산물의 생성은 에칭 반응을 통해 생성된 산성 가스(예컨대, HF, SoF2등)와 습식 스크러버로부터 운반된 수분에 의거한 산(acid)에 의해 발생되고(1), 부산물의의 생성은 수분에 의해 가속화되고(2), 내벽의 부식은 수분에 의해 가속화된다(3)는 점을 발견하게 되었다.
본 발명의 제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치에 있어서, 가수 도입부를 스크러버에 접속하는 접속 배관은 하향하는 브랜치(branch)를 구비한다. 따라서, 습식 스크러빙 공정 중에 습식 스크러버에서 제1의 가스 내로 수분이 흡수되어도 제1의 가스 내의 수분은 액상으로 자동 분리되고 가스 도입부에 도달하기 이전에 브랜치(branch)를 통해 장치를 흘러 나간다. 따라서, 제1의 가스 내의 수분은 제거되거나 효과적으로 감소될 수 있다.
그 결과, 부산물의 생성 및 장치 내벽의 부식이 방지 또는 효과적으로 억제된다. 상기의 의미는 세정의 횟수 및 부품 교환의 횟수가 감소된다는 것을 뜻한다.
본 발명의 제1의 특징에 따른 양호한 실시예에 있어서, 가스 도입부의 내벽은 플루오르 수지(fluororesin)에 의해 코팅된다. 상기 실시예에서, 본 발명의 장점이 향상되는 추가적인 장점이 있다.
본 발명의 제1의 특징에 따른 장치의 다른 양호한 실시예에 있어서, 도입 배관은 상기 브랜치와 상기 가스 도입부 사이의 위치에서 접속 배관에 접속되도록 추가로 제공된다. 상기 실시예에서, 제2의 가스는 제1의 가스를 따라 함께 장치 속으로 동시에 도입될 수 있는 추가적인 장점이 있다.
본 발명의 제1의 특징에 따른 장치의 또 다른 양호한 실시예에 있어서, 접속 배관은 그 내측에 돌출부를 구비한다. 상기 돌출부는 브랜치가 연장되는 접속 배관의 분기부에 위치한다. 상기 돌출부는 제1의 가스의 유동 방향과 교차하도록 형성된다. 상기 실시예에서 접속 배관을 통해 흐르는 제1의 가스는 돌출부에 충돌하기 때문에 제1의 가스에 함유된 수분의 분리가 촉진되게 된다. 따라서, 제1의 가스 내의 수분이 보다 효율적으로 제거되는 추가적인 장점이 있다.
접속 배관의 브랜치가 연소로에 접속되면 양호하다. 상기 경우에 제1의 가스로부터 분리된 수분은 자동적으로 상기 연소로에 도입되고 수분은 배기 가스와 함께 방출될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 분리된 수분을 배수하는 배수 장치가 필요 없게 되는 추가적인 장점이 있다. 더욱이, 상기 연소로에 도입된 수분이 고온으로 유지되는 상기 연소로 내에서 기화되기 때문에 기화 압력을 낮출 수 있다. 따라서, 제1의 가스로부터의 수분의 분리가 가속화되는 추가적인 장점이 있다.
수분 키퍼 장치(keeper device)가 상기 연소로에서 브랜치의 단(end)에 제공되면 양호하다. 상기 경우에 제1의 가스로부터 분리된 수분은 상기 수분 키퍼 장치상에 놓여지고 그에 따라 분리된 수분은 상기 연소로의 내벽에 직접 접하지 않게 도는 추가적인 장점이 있다.
본 발명의 제2의 특징에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법은;
PFC 가스와 염소계 가스로 이루어진 제1의 가스 혼합물을 습식 스크러버에 도입하여 상기 제1의 가스 혼합물로부터 상기 염소계 가스를 제거하는 단계(a)와,
상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득된 상기 PFC 가스의 수분량을 조절하는 단계(b)와,
상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득되고 수분량이 조절된 상기 PFC 가스를 가스 도입부에 공급하는 단계(c)와,
PFC 가스와 캐리어 가스로 이루어진 제2의 가스 혼합물을 상기 가스 도입부에 도입하는 단계(d)와,
상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득되고 수분량이 조절된 상기 PFC 가스, 및 상기 제2의 가스 혼합물을 상기 PFC 가스의 연소 독성 제거용 연소로에 공급하는 단계(e)를 포함한다.
본 발명의 제2의 특징에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법에 있어서, 상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득된 PFC 가스의 수분량은 연소로에서 PFC 가스의 연소 독성 제거 처리 이전에 조절된다. 따라서, 본 발명의 제1의 특징에 따른 장치의 장점과 동일한 장점을 얻을 수 있다.
본 발명의 제2의 특징에 따른 방법의 양호한 실시예에 있어서, 가스 도입부의 내벽이 플루오르 수지로 피복되면 양호하다. 상기 실시예에서 본 발명의 장점이향상되는 추가적인 장점이 있다.
본 발명의 제2의 특징에 따른 방법의 다른 양호한 실시예에 있어서, 상기 단계(b)에서 상기 제1의 가스 혼합물로부터 분리된 수분이 바이패스를 경유하여 상기 연소로에 공급되면 양호하다. 상기 실시예에서 상기와 같이 분리된 수분을 배수하기 위한 배수 장치가 필요 없게 되고 상기 제1의 가스로부터의 수분의 분리가 가속화되는 추가적인 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 제2의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 4는 본 발명의 제3의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 5는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 장치에서 브랜치(branch)에 대한 접속 배관의 접속부의 구성에 대한 개략적인 확대 단면도.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면과 관련하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
제1의 실시예
도 2는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)를 개략 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)는 스크러버(scrubber ; 12), 가스 도입부(16), 연소로(17), 및 연소 제어부(18)를 포함한다.
도입 배관(11)은 스크러버(12)의 입구에 접속된다. 제1의 가스 혼합물(M1)은 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 도입되어 도입 배관(11)을 경유하여 스크러버(12)의 입구에 보내진다. 제1의 가스 혼합물(M1)은 특정한 PFC 가스와 염소계 가스의 혼합물이다. 제1의 가스 혼합물(M1)은 PFC 가스로부터 염소계 가스를 분리하기 위해 스크러버(12)를 통과할 필요성이 있다. 스크러버(12)의 출구는 접속배관(13, 15)을 경유하여 가스 도입부(16)의 입구에 접속된다.
배관(14)은 배관(13, 15)의 접속점에 접속된다. 제2의 가스 혼합물(M2)은 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 도입되어 배관(14, 15)을 경유하여 가스 도입부(16)의 입구에 보내진다. 제2의 가스 혼합물(M2)은 제1의 가스 혼합물(M1)로서의 동일한 PFC 가스와 캐리어 가스(예컨대, He)의 혼합물이다. 따라서, 제2의 가스 혼합물(M2)은 스크러버(12)를 통과할 필요성이 없다.
가스 도입부(16)는 연소 제어부(18)에 접속된다. 연소 제어부(18)는 연소로 또는 연소 챔버(17)에 접속된다. 연소 제어부(18)는 연소 가스(CG)를 상기 연소 제어부(18)속으로 도입하는 연소 가스 도입부(19)를 구비한다.
제1의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에서 가스 도입부(16)의 내벽은 플루오르 수지 코팅으로 피복된다. 플루오르 수지의 코팅 재료 및 방법은 한정되어 있지 않다. 어떠한 공지의 코팅 재료 및 코팅 방법도 이용될 수 있다. 플루오르 수지 코팅은 본 발명에서 필수적이지 않기 때문에 플루오르 수지 코팅은 생략 가능하다.
수평으로 연장되는 접속 배관(13)은 스크러버(12)와 가스 도입부(16) 사이에서 접속점(24)으로부터 하향하는 브랜치(23)를 구비한다. 상기 브랜치(23)는 접속 배관(13)의 수평부에 대해 수직이다. 접속점(24)은 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 수분을 분리하여 액체를 생성하도록 형성된다. 브랜치(23)는 상기와 같이 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 분리된 액체가 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)의 외측으로 자연스럽게 하향하여 흐르도록 설계된다.
연소 제어부(18)는 연소로(17)에서 연소 또는 분사 상태를 제어한다. 즉, 연소 제어부(18)는 연소 가스 도입부(19)를 경유하여 도입된 연소 가스(CG)를 분사함으로써 화염(20)을 생성하고 필요에 따라 화염(20) 제거한다.
연소로(17)는 공기 도입부(21) 및 출구 또는 배기 포트(22)를 구비한다. 공기 도입부(21)는 희석 공기(DA)로서 연소 독성 제거 공정에 의해 연소로(17)에서 생성된 가스 화합물을 희석하는 공기를 도입하는데 사용된다. 출구 포트(22)는 희석된 가스 화합물을 배기 가스(EX)로서 대기 중으로 방출하는데 사용된다.
접속 배관(13)의 접속점(24)에 있어서, 돌출부(25)가 도 5에 도시된 바와 같이 형성된다. 돌출부(25)는 스크러버(12)를 통과하는 처리된 제1의 가스 혼합물(M1')의 유동 방향에 직교한다. 접속 배관(13)을 통해 유동하는 제1의 가스 혼합물(M1')은 접속점(24)에서 돌출부(25)와 충돌하고 그 결과 상기 처리된 제1의 가스 혼합물(M1')에 함유된 수분은 용이하게 압축되어 돌출부(25)의 표면상에 달라 붙는다. 압축된 수분의 양이 일정량에 도달하면 압축된 수분은 돌출부(25)로부터 분리되어 브랜치(23)속으로 떨어진다. 그 후, 압축된 수분은 액체(L)의 형태로 배수 장치로서 브랜치(23)의 출구로부터 떨어진다.
PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 사용되는 재료에 대한 제한은 없다. 종래 기술에 따른 재료도 상기 목적을 위해서 사용될 수 있다.
다음에, PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)의 동작이 이하에서 설명될 것이다.
동작에 있어서 PFC 가스(예컨대, SF6, 또는 CHF3)와 염소계 가스의 혼합물로서의 제1의 가스 혼합물(M1)은 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 도입되고 도입 배관(11)을 경유하여 스크러버(12)에 보내진다. 제1의 가스 혼합물(M1)에 함유된 염소계 가스는 스크러빙 처리에 의해 스크러버(12)에서 제거되어 처리된 가스 혼합물(M1')이 된다. 따라서, 상기 제1의 가스 혼합물(M1')은 PFC 가스 뿐만 아니라 댜량의 수분을 함유한다. 상기 처리된 제1의 가스 혼합물(M1')은 배관(13, 15)을 경유하여 가스 도입부(16)에 보내진다.
처리된 제1의 가스 혼합물(M1')은 접속점(24)에 제공된 돌출부(25)를 통해 가스 도입부(16)에 보내지기 때문에 제1의 가스 혼합물(M1') 내의 수분이 효과적으로 분리되어 액체(L)가 된다. 따라서, 제1의 가스 혼합물(M1') 내의 수분량이 잘 조절된다. 상기와 같이 분리된 액체(L) 상태의 수분은 브랜치(23)를 경유하여 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)로부터 자동적으로 배출된다.
반면에, 제2의 가스 혼합물(M2)로서, 제1의 가스 혼합물로서의 동일한 PFC 가스와 그 캐리어로서의 헬륨 가스의 혼합물은 배관(14)을 통해 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 도입된다. 그 후, 제2의 가스 혼합물(M2)은 배관(15)을 경유하여 가스 도입부(16)에 보내진다.
상기 가스 도입부(16)에 보내진 제2의 가스 혼합물(M2) 및 상기 처리된 제1의 가스 혼합물(M1')에 함유된 PFC 가스는 그 후 화염(20)이 형성되는 연소로(17)의 내측으로 보내진다. 화염(20)은 연소 제어부(18)의 제어하에 섹션(19)을 통해도입된 연소 가스를 분사함으로써 생성된다. 연소로(17)에서 제1의 가스 혼합물(M1)과 상기 제2의 가스 혼합물(M2)에 함유된 유해한 PFC 가스는 유해하지 않거나 덜 유해한 가스 물질로 분해된다. 상기와 같이 생성된 유해하지 않거나 덜 유해한 가스 물질은 공기 도입부(21)를 통해 도입된 공기에 의해 희석되고 그 후 배기 가스(EX)로서 출구 또는 배기 포트(22)를 경유하여 연소로(17)로부터 방출된다.
제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 있어서, 가스 도입부(16)를 스크러버(12)에 접속하는 접속 배관(13)은 접속점(24)에서 하향하는 브랜치(23)를 구비한다. 따라서, 습식 스크러버(12)에서 습식 스크러빙 공정 중에 제1의 가스 혼합물(M1)속으로 수분이 흡수되어도 제1의 가스 혼합물(M1)내의 수분은 자연적으로 액체 상태로 분리되어 가스 도입부(16)에 도달하기 이전에 브랜치(23)를 통해 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)로부터 흘러 나간다. 따라서, 제1의 가스 혼합물(M1)내의 수분은 제거되거나 효과적으로 감소될 수 있다.
결과적으로, 부산물의 생성 및 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)의 내벽의 부식이 방지되거나 또는 효과적으로 억제된다. 상기 의미는 세정 횟수 및 부품 교환의 횟수가 감소될 수 있다는 것을 뜻한다.
본 발명의 제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법은 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)로 실행된다. 상기 방법에 있어서, 상기 장치(10)의 동작작에서 기술된 바와 같이 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 획득된 PFC 가스의 수분량은 연소로(17)에서 PFC 가스의 연소 독성 제거 처리 이전에 돌출부(25) 및 브랜치(23)에 의해 조절되거나 감소된다. 따라서, 상기 제1의 실시예에 있어서 상기 장치(10)의 장점과 동일한 장점이 획득 가능하다.
제2의 실시예
도 3은 본 발명의 제2의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)의 구성을 도시하고 있다.
상기 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)는 브랜치(12)가 브랜치(23A)로 대체된다는 점을 제외하고는 제1의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)와 동일한 구성으로 되어 있다. 따라서, 설명의 간략화를 위해 제1의 실시예와 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙여 그 설명은 생략한다.
PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)에 있어서, 브랜치(23A)의 한쪽 단(end)은 접속 배관(13)의 접속점(24)에 접속되고 그 다른쪽 단은 연소로(17)에 접속된다. 따라서, 브랜치(23A)는 연소로(17)까지 가스 혼합물(M1', M2)에 대한 패스(path)의 바이패스로서 작용한다.
접속점(24)에서 압축된 수분은 브랜치(23A)를 경유하여 연소로(17)에 도입된다. 연소로(17)의 내측은 고온으로 화염(20)에 의해 가열되므로 연소로(17)에 도입된 수분은 기화되고 희석 공기(DA)에 의해 희석되고 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)의 출구(22)를 통해 다른 가스 화합물을 따라 함께 배기 가스로서 연소로(17)로부터 방출된다. 상기 의미는 수분, 즉 액체(L)에 대한 배수 장치가 필요 없다는 것을 뜻한다.
더욱이, 연소로(17)에서 수분의 기화 도는 액체(L)에 기인하여 연소로(17)의증기압이 감소된다. 따라서, 제1의 가스 혼합물(M1)으로부터 분리된 수분인 액체(L)는 제1의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 비해 바이패스로서 브랜치(23A)를 경유하여 연소로(17)속에 흘러 들어가기가 쉬워진다. 상기 의미는 제1의 가스 혼합물(M1)로부터의 수분 제거가 가속화 된다는 것을 뜻한다.
본 발명의 제2의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법은 전술한 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)로 실행된다. 상기 방법에서 제1의 실시예와 유사하게 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 획득된 PFC 가스의 수분량은 연소로(17)에서 PFC 가스의 연소 독성 제거 처리 이전에 돌출부(25) 및 브랜치(23A)에 의해 조절되거나 감소된다. 따라서, 제2의실시예의 방법에 있어서, 상기 장치(10A)의 장점과 동일한 장점이 획득 가능하다.
제3의 실시예
도 4은 본 발명의 제3의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10B)의 구성을 도시하고 있다.
상기 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10B)는 수분 키퍼(keeper) 장치(26)가 연소로(17)의 브랜치(23A)의 단(end)에 제공된다는 점을 제외하고는 제2의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)와 동일한 구성이다. 따라서, 설명의 간략화를 위해 제1의 실시예와 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 번호를 붙여 그 설명은 생략한다.
PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10B)에 있어서, 브랜치(23A)의 한쪽 단은 접속 배관(13)의 접속점(24)에 접속되고 그 다른쪽 단은 연소로(17)에 접속된다.따라서, 브랜치(23A)는 연소로(17)까지의 가스 혼합물(M1', M2)에 대한 패스(path)의 바이패스로서 작용한다.
제2의 실시예와 유사하게 접속점(24)에서의 압축된 수분은 브랜치(23A)를 경유하여 연소로(17)에 도입된다. 연소로(17)의 내측은 화염(20)에 의해 고온으로 가열되므로 연소로(17)속으로 도입된 수분은 기화되고 희석 공기(DA)에 의해 희석되고 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10B)의 출구(22)를 통해 다른 가스 화합물을 따라 함께 배기 가스로서 연소로(17)로부터 방출된다. 상기 의미는 제2의 실시예에서와 같이 수분에 대한 배수 장치가 필요없다는 것을 뜻하고 상기는 제2의 실시예와 같다.
더욱이, 연소로(17)에서 수분 또는 액체(L)의 기화에 기인하여 연소로(17)의 증기압이 감소된다. 따라서, 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 분리된 액체(L)는 제1의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 비해 브랜치(23A)를 경유하여 연소로(17)속에 흘러 들어가기가 쉬워진다. 상기 의미는 제2의 실시예에서와 같이 제1의 가스 혼합물(M1)로부터의 수분 제거가 가속화 된다는 것을 뜻하고 상기는 제2의 실시예와 동일하다.
제3의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10B)에 있어서, 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 분리된 압축된 수분(즉, 액체(L))은 수분 키퍼 장치(26)상에 놓여지도록 설계된다. 따라서, 액체(L)가 기화 이전에 연소로(17)의 내벽을 따라 하향으로 흘러가는 것이 방지되고 상기 액체(L)는 연소로(17)의 바닥에 제공된 출구(22)로부터 방출되는 것이 방지된다.
압축되 수분 또는 액체(L)을 일시적으로 유지 또는 보관할 수만 있다면 어떠한 구조라도 수분 키퍼 장치(26)에 적용이 가능하다. 예컨대, 단순히 플레이트 형상의 부재가 상기 목적을 위해 사용될 수 있다. 수분 키퍼 장치(26)상에 일시적으로 놓여진 액체(L)는 수분 키퍼 장치(26)와의 접촉으로부터 짧은 시간 후에 또는 거의 동시에 열에 의해 기화된다. 그 후, 상기와 같이 기화된 액체(L)는 상기 출구(22)를 통해 다른 가스 화합물을 따라 함께 방출된다.
본 발명의 제3의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법은 전술한 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10B)로 실행된다. 상기 방법에서, 제1의 실시예와 유사하게 제1의 가스 혼합물(M1)로부터 획득된 PFC 가스의 수분량은 연소로(17)에서 PFC 가스의 연소 가스 제거 처리 이전에 돌출부(25) 및 브랜치(23)에 의해 조절되거나 감소된다.
실험예
본 발명의 장점을 확인하기 위해 본 발명자는 이하의 실험을 실시하였다.
반도체 제조 장치용의 드라이 에칭 장치로부터 방출된 PFC 가스는 도 2의 제1의 실시예의 전술한 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A) 및 도 1의 전술한 종래 기술에 따른 장치(50)를 사용하여 연소 독성 제거 처리가 장시간 실행되었다. 그 후, 상기 장치(10, 50)에 대해 배관(15, 55), 가스 도입부(16, 56), 연소 제어부(18, 58), 및 스크레이퍼부(scraper section ; 도시되지 않음)를 육안으로 검사하였다. 제1의 실시예의 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10A)에 대한 검사는 4개월 사용한 이후에 실행되었다. 반면에, 종래 기술에 따른 장치(50)에 대한 검사는45일 사용한 이후에 실행되었다.
상기 검사 결과는 이하의 표 1에 도시되어 있다.
표 1
표 1에서, ◎, Ｏ, △, 및 ×의 의미는 이하와 같다.
◎ : 부식의 발생이 발견되지 않음
Ｏ: 약간 노란 부산물이 붙게 됨
△ : 부식성 부산물이 퇴적되거나 플루오르 수지 코팅이 약간 분리됨
×: 부식이 발견됨
표 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 장치(50)에 있어서 부식성 부산물은 단지 45일 사용한 이후에 모든 위치에서 발견되었다. 상기 스크레이퍼에서는 심각한 부식이 발견되고 그 결과 상기 스크레이퍼의 대체가 필요하였다. 상기 출구(22)에서 심각한 부식이 발견되어 배기 가스가 상당히 누출되었다.
반면에, 제1의 실시예에 따른 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치(10)에 있어서 4개월간 사용한 이후에 도입 배관(15)에서만 약간의 플루오르 수지 코팅의 분리가발견되었다. 다른 위치상에는 약간의 부산물이 퇴적되었다.
따라서, 종래 기술에 따른 장치(50)에 비해 본 발명의 장점이 확인되었다.
본 발명은 전술한 제1 내지 제3의 실시예에 한정되지 않는다. 어떠한 변형 또는 변경도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 포함될 수 있다. 예컨대, 6플르오르화-황(SF6) 및 트리플르오로-메탄(CHF3) 이외에 다른 어떠한 PFC 가스가 사용 가능하다. 또한, 전술한 실시예에 도시된 것 이외에 어떠한 다른 구조가 제1의 가스 혼합물(M1)내에서 수분을 압축하기 위한 배관에 제공될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예가 기술되었지만 변형예는 본 발명의 본질을 벗어남이 없이 당업자에게는 본 발명의 변형은 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 이하의 청구항에 의해서만 결정될 것이다.

Claims (9)

  1. PFC 가스의 연소 독성 제거 장치에 있어서,
    연소로(a)와,
    상기 연소로 근방에 형성된 가스 도입부(b)와,
    제1의 가스를 습식 스크러빙(scrubbing)하는 습식 스크러버(scrubber)와,
    상기 가스 도입부를 상기 스크러버에 접속하는 접속 배관(d)을 포함하고,
    상기 접속 배관은 하향 브랜치(branch)를 구비하는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 도입부의 내벽은 플루오르 수지에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 브랜치(branch)와 상기 가스 도입부 사이의 위치에 상기 접속 배관이 접속되도록 도입 배관이 제공되는 것을 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접속 배관은 그 내측에 돌출부를 구비하고,
    상기 돌출부는 상기 브랜치가 연장되기 시작하는 상기 접속 배관의 분기부에 위치하고, 상기 제1의가스의 유동 방향과 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 접속 배관의 상기 브랜치는 상기 연소로에 접속되는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 브랜치의 한쪽 단(end)이 상기 연소로내에 제공된 수분 키퍼(keeper) 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 장치.
  7. PFC 가스의 연소 독성 제거 방법에 있어서,
    PFC 가스와 염소계 가스로 이루어진 제1의 가스 혼합물을 습식 스크러버(scrubber)에 도입하여 상기 제1의 가스 혼합물로부터 상기 염소계 가스를 제거하는 단계(a)와,
    상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득된 상기 PFC 가스의 수분량을 조절하는 단계(b)와,
    상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득되고 수분량이 조절된 상기 PFC 가스를가스 도입부에 공급하는 단계(c)와,
    PFC 가스와 캐리어 가스로 이루어진 제2의 가스 혼합물을 상기 가스 도입부에 도입하는 단계(d)와,
    상기 제1의 가스 혼합물로부터 획득되고 수분량이 조절된 상기 PFC 가스, 및 상기 제2의 가스 혼합물을 상기 PFC 가스의 연소 독성 제거용 연소로에 공급하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가스 도입부의 내벽은 플루오르 수지에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 단계(b)에서 상기 제1의 가스 혼합물로부터 분리된 수분은 바이패스를 경유하여 상기 연소로에 공급되는 것을 특징으로 하는 PFC 가스의 연소 독성 제거 방법.
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