KR20030065853A - 폐가스 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐가스 처리 장치에 관한 것으로서, 반도체 공정 설비로부터 배출되는 폐가스를 처리하기 위하여 폐가스를 수용하는 소정의 공간을 형성하도록 그 상·하단측에 개방구가 마련된 가열챔버; 상기 가열챔버의 외주에 설치되어 소정의 온도로 가열되어 폐가스의 처리조건을 형성시키는 히터와; 상기 가열챔버의 내부에 설치되어 상기 폐가스 및 히터의 고온의 열에 의한 반응에 의해 상기 가열챔버가 부식되는 것을 방지하는 차폐수단을 포함한다.
상술한 바와 같이 가열챔버의 내부에 차폐수단을 마련하여 폐가스에 의하여 가열챔버가 쉽게 부식되는 것을 방지하여 장치의 수명을 연장하고 예방정비주기를 늘릴 수 있게 된다.
또한, 가열챔버 교체 비용을 월등히 줄일 수 있음과 아울러 상기 가열챔버 부식에 따른 히터의 부식 또한 방지하여 히터의 수명을 연장시키는 이점이 있다.

Description

폐가스 처리 장치{Gas Effluent Treatment System}
본 발명은 폐가스 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열처리장치의 가열챔버 구조를 개선하여 가열챔버가 그 내부에 통과하는 폐가스와 고온의 가열조건에 의해 반응하여 가열챔버가 부식되어 구멍이 뚫리고 히터가 부식되는 것을 방지하도록 하는 폐가스 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 공정 설비 예컨대, 화학기상증착설비 또는 확산설비 등에서는 주로 유독성 화확약품 및 화학가스등의 공정가스를 필요로 한다.
그러나, 이러한 각 화학가스들은 인체에 해로운 유독성가스로서 작업자의 신체와 접촉되거나 소량이라도 흡입하게 될 경우 매우 치명적인 신체 상해를 유발하게 되어 대기 중으로 그대로 방출되면 인체 및 생태계에 매우 심각한 환경 오염문제를 발생하게 된다.
따라서, 종래에는 상술한 공정 또는 클리닝과정을 수행한 반응가스 또는 미 반응가스로 배출되는 폐가스를 처리하기 위한 폐가스 처리장치를 사용하고 있다.
상술한 폐가스 처리장치의 일부 구성으로 반도체 공정 설비로부터 공급된 폐가스 및 폐가스를 산화시키기 위한 공기, 공기와 폐가스의 급격한 반응을 방지하는 불활성가스를 챔버로 공급받아 챔버 외주에 설치된 히터를 사용하여 소정온도로 가열하여 반응시켜 혼합기체를 고체상으로 상변화시켜 포집하는 폐가스 처리 장치가 있다.
또한, 소정의 공정을 실시한 후에는 공정챔버 내부를 클리닝하게 되는데, 이때에는 CF4, C2F6, NF3등과 같은 불소계의 가스를 사용하여 실시하게 된다.
그러나, 종래에는 상기 챔버의 내부로 공급되는 공정가스, 예컨대, 화학기상증착설비의 클리닝 가스로 사용되는 불소(flourine)계의 가스가 히터의 가열조건과 반응하여 챔버를 부식시키고, 그 챔버가 부식함에 따라 히터까지 부식되게 되는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 챔버 및 히터의 부식으로 장비의 수명이 짧아져서 예방정비 주기를 단축시켜야만 하고, 부품 교체비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐가스 처리 장치의 내부 구조를 개선하여 챔버가 부식되는 것을 방지함과 아울러 챔버 외주에 설치된 히터가 부식되는 것을 방지하는 폐가스 처리 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 공정 설비로부터 배출되는 폐가스를 처리하기 위하여 폐가스를 수용하는 소정의 공간을 형성하도록 그 상·하단측에 개방구가 마련된 가열챔버와; 상기 가열챔버의 외주에 설치되어 소정의 온도로 가열되어 폐가스의 처리조건을 형성시키는 히터와; 상기 가열챔버의 내부에설치되어 상기 폐가스 및 히터의 고온의 열에 의한 반응에 의해 상기 가열챔버가 부식되는 것을 방지하는 차폐수단을 포함한다.
상기 차폐수단은 상기 가열챔버의 내부에 소정의 간격을 두고 설치되는 내부챔버와; 상기 가열챔버 및 내부챔버의 사이로 흐르는 부식방지가스를 포함한다.
상기 부식방지가스는 부식성이 없는 가스인 N2, O2, Air, Ar, H2, He 등으로 한다.
상기 내부챔버는 일단측은 플랜지부재를 매개로 가열챔버의 일단과 동일선상을 이루도록 결합되고; 상기 플랜지부에는 상기 내부챔버 및 가열챔버의 사이로 부식방지가스를 공급하는 가스유입홀이 마련되어 상기 가스유입홀을 통해 공급된 부식방지가스가 상기 가열챔버의 하단측 개방구를 통해 토출되도록 구성된다.
또한, 상기 내부챔버는 일단측은 플랜지부재를 매개로 가열챔버의 일단과 동일선상을 이루도록 결합되고; 상기 내부챔버의 타단측에는 상기 가열챔버 및 내부챔버의 유로를 차폐하도록 칸막이부재가 마련되고; 상기 플랜지부재에는 상기 가열챔버 및 내부챔버의 사이로 공급가스를 공급하고 토출시키는 가스유·출입홀이 형성되고; 상기 가스유출홀이 마련된 측에는 상기 가열챔버 및 내부챔버 사이로 공급되는 가스의 압력을 측정하는 압력게이지 및 소정의 압이 되면 유로를 개방하는 밸브수단이 마련된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 폐가스 처리 장치의 구조를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 폐가스 처리 장치의 구조를 도시한 단면도,
도 3은 상기 도 1의 구성에 있어서, 부식이 발생하게 된 경우를 고려하여 내부챔버(21)에 가상홀(21a)을 형성하여 그 폐가스(CF4)의 농도를 측정하기 위한 구성을 도시한 도면,
도 4는 상기 도 3의 구성에 의해 공급되는 질소(N2)유량에 따른 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)사이의 임의의 위치(A지점 : 상기 가상홀(21a)위치의 약간 아래 위치)에서 CF4농도변화를 측정한 값에 대한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 폐가스 처리 장치11 : 가열챔버
13 : 히터20 : 차폐수단
21 : 내부챔버23 : 부식방지가스(질소)
21a : 가상홀25 : 플랜지부재
25a,25b : 가스유출입홀27 : 칸막이부재
31 : 압력게이지33 : 밸브수단
이하, 첨부된 도면 도 1을 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 폐가스처리 장치(10)의 구성 및 작용에 대해서 설명한다.
상기 폐가스 처리 장치(10)는 상기 도면에 도시된 바와 같이 반도체 공정 설비로부터 배출되는 폐가스(예컨대, 화학기상증착설비의 챔버 클리닝을 실시하는 불소계의 가스 : CF4, C2F6, NF3등)를 처리하기 위하여 폐가스를 수용하는 소정의 공간을 형성함과 아울러 아울러 그 상·하단측이 개방된 개방구(11a,11b)를 갖는 가열챔버(11)와, 상기 가열챔버(11)의 외주에 설치되어 소정의 온도로 가열되어 상기 폐가스의 처리조건을 형성하는 히터(13)로 구성된다.
상기 가열챔버(11)의 상측에는 상술한 폐가스, 공기 등을 상기 가열챔버(11)의 내부로 공급하는 매니폴드(미도시)가 결합되고, 상기 가열챔버(11)의 하측에는 상기 가열챔버(11)의 내부에서 폐가스가 소정온도로 가열하여 반응시켜 혼합기체를 고체상으로 상변화시켜 포집된다.
상기 가열챔버(11)의 내부에는 상기 가열챔버(11)가 폐가스가 공기와 고온의 조건에서 반응하는 작용에 의해 상기 가열챔버(11)를 부식시키는 것을 방지하기 위하여 차폐수단(20)이 설치된다.
상기 차폐수단(20)은 상기 가열챔버(11)와 소정의 간격을 두고 설치되는 내부챔버(21)와, 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)의 사이로 흐르는 부식방지가스(23)로 구성된다.
상기 부식방지가스(23)는 부식성이 없는 가스 예컨대, N2, O2, Air, Ar, H2, He 등으로 함이 바람직하다.
상기 내부챔버(21)는 상기 가열챔버(11)의 내부에 형성되고, 그 중앙부가 관통되게 형성된 플랜지부재(25)를 매개로 상기 가열챔버(11)의 일단과 그 일단이 동일선상에서 결합된다.
상기 플랜지부재(25)의 일측에는 상기 내부챔버(21) 및 가열챔버(11)의 사이로 부식방지가스(23)를 공급하는 가스유입홀(25a) 마련되어 상기 가스유입홀(25a)을 통해 공급되는 부식방지가스(23)는 상기 가열챔버(11)의 하단측에 마련된 개방구(11b)를 통해 흘러나가게 된다.
상술한 바와 같이 구성함에 따라 폐가스(예컨대, 화학기상증착 또는 확산 설비의 클리닝 공정시 사용되는 CF4, C2F6, NF3등과 같은 불소계의 가스)와, 히터(13)의 처리조건에 의해 반응하는 작용에 의해 가열챔버(11)가 부식되는 것을 차폐수단(20)에 의해 우선적으로 방지하게 된다.
즉, 내부챔버(21)는 일차적으로 가열챔버(11)가 가스가 반응하는 것을 차폐하는 역할을 수행하게 되고, 계속적인 사용에 의해 내부챔버(31)가 부식되어 구멍이 생기게 되더라도 상기 내부챔버(21) 및 가열챔버(11)의 사이로 흐르는 부식방지가스(23)의 흐름 또는 압력으로 폐가스가 상기 가열챔버(11)에 직접 접하게 되는 것을 방지하게 된다.
다음, 폐가스가 계속 흘러들게 되면 상기 부식방지가스(23)에 의한 희석효과로 인해 그 농도가 종래에 비하여 크게 줄게 됨에 따라 가열챔버(11)에 치명적인 부식이 생기게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 가열챔버(11)가 부식되는 시간을 종래에 비하여 현저히 늘일 수 있게 되어 예방정비 주기를 보다 길게 할 수 있고, 가열챔버(11)의 교체비용을 줄일 수 있게 되며, 또한, 히터(13)의 수명을 연장시키게 된다.
도 2는 상기 차폐수단(20)의 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 1의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 명기하며 자세한 설명은 생략한다.
도면에 도시된 바와 같이 도 1과 다른 점은 상기 플랜지부재(25)와 결합된 내부챔버(21)의 타단측에 칸막이부재(27)를 설치한 것이 다르다.
상기 칸막이부재(27)에 의해 부식방지가스(23)는 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)의 사이에서만 머물게 되며, 그 공급 및 토출은 플랜지부재(25)에 마련된 가스유·출입홀(25a,25b)에 의해 가능하게 된다.
상기 가스유출홀(25b)이 형성된 측에는 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)의 사이로 흐르는 부식방지가스(23)의 압력을 측정하는 압력게이지(31)가 설치되고, 그 일측에는 유로를 개폐시키는 밸브수단(33)이 설치되어 상기 압력게이지(31)를 통해 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)의 사이로 공급되는 부식방지가스(23)의 압력을 측정하여 히터(13)의 높은 가열 온도에 의한 온도팽창이 발생될 경우 그 밸브수단(33)을 열어 유로를 개방하여 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)의 사이로 흐르는 부식방지가스(23)를 유출시켜 일정압을 유지하는 구조로 된다.
상술한 구성에 있어서는 부식이 발생하게 되어 내부챔버(21) 또는가열챔버(11)에 구멍이 생기게 될 경우 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)의 사이로 공급되는 부식방지가스(23)의 압력이 떨어지는 것을 압력게이지(31)를 통해 확인하게 됨에 따라 그 부식상태를 쉽게 인식할 수 있는 이점이 있는 것이다.
도 3은 도 1의 구성에 있어서, 부식이 발생하게 된 경우를 고려하여 내부챔버(21)에 가상홀(21a)을 형성하여 그 폐가스의 농도를 측정하기 위한 구성 예를 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 상기 가열챔버의 길이(H)를 700㎜, 상기 내부챔버(21)의 외주면에서 상기 가열챔버(11)의 내주면사이의 거리(t)를 2㎜로 하고, 상기 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)는 원통형상으로 한 것이다.
또한, 상기 가상홀(21a)은 종래 부식이 가장 잘 일어나는 위치를 선정한 것으로서, 그 직경(d)사이즈를 각각 다르게 하여 형성(예컨대, 20㎜ 또는 40㎜ 등)하고, CF4농도측정위치는 상기 가상홀(21a)의 중심으로부터 소정거리(L : 40㎜)로 떨어진 위치로 한다.
도 4는 상기 도 3의 구성에 의해 공급되는 질소(N2)유량에 따른 가열챔버(11) 및 내부챔버(21)사이의 임의의 위치(A지점 : 상기 가상홀(21a)위치의 약간 아래 위치)에서 CF4농도변화를 측정한 값에 대한 그래프이다.
상기 도 4에서 가로축은 질소공급량[SLM(Standard Liter per Minute)]의 수치를 나타내고, 세로축은 CF4농도치[ppmV]를 나타내며, △표시선은 상기 가상홀(21a)의 사이즈를 그 직경 40㎜로 한 것이고, □표시선은 그 가상홀(21a)의사이즈를 20㎜로 하여 측정한 값을 나타낸 것이다.
상기 도표에 도시된 바와 같이 공급되는 질소(N2)량에 비례하여 CF4의 농도가 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있으며, 가상홀(21a)의 사이즈가 20㎜인 경우 질소량이 7[ℓ/min]에서 그 농도치가 0가 됨을 알 수 있고, 가상홀(21a)의 사이즈가 40㎜인 경우 질소량이 10[ℓ/min]에서 그 농도치가 0가 됨을 알 수 있다.
상술한 결과치에 대한 조건은 CF4를 0.5[SLM], 공기를 200[SLM]으로 공급하고, 히터(13)의 가열온도를 700℃로 셋팅한 상태에서 측정한 값이다.
상기 CF4의 농도치는 FTIR(Fourier Transform Infra-Red) Spectroscopy 측정에 의해 그 측정이 가능하다.
상술한 바와 같이 가열챔버의 내부에 차폐수단을 마련하여 폐가스에 의하여 가열챔버가 쉽게 부식되는 것을 방지하여 장치의 수명을 연장하고 예방정비주기를 늘릴 수 있게 된다.
또한, 가열챔버 교체 비용을 월등히 줄일 수 있음과 아울러 상기 가열챔버 부식에 따른 히터의 부식 또한 방지하여 히터의 수명을 연장시키는 이점이 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 반도체 공정 설비로부터 배출되는 폐가스를 처리하기 위하여 폐가스를 수용하는 소정의 공간을 형성하도록 그 상·하단측에 개방구가 마련된 가열챔버;
    상기 폐가스를 소정의 온도로 가열되어 폐가스의 처리조건을 형성시키는 히터;
    상기 가열챔버의 내부에 설치되어 상기 폐가스 및 히터의 고온의 열에 의한 반응에 의해 상기 가열챔버가 부식되는 것을 방지하는 차폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐수단은 상기 가열챔버의 내부에 소정의 간격을 두고 설치되는 내부챔버와;
    상기 가열챔버 및 내부챔버의 사이로 흐르는 부식방지가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 부식방지가스는 부식성이 없는 N2, O2, Air, Ar, H2, He 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 내부챔버는 일단측은 플랜지부재를 매개로 가열챔버의 일단과 동일선상을 이루도록 결합되고;
    상기 플랜지부에는 상기 내부챔버 및 가열챔버의 사이로 부식방지가스를 공급하는 가스유입홀이 마련되어 상기 가스유입홀을 통해 공급된 부식방지가스가 상기 가열챔버의 하단측 개방구를 통해 토출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 내부챔버는 일단측은 플랜지부재를 매개로 가열챔버의 일단과 동일선상을 이루도록 결합되고;
    상기 내부챔버의 타단측에는 상기 가열챔버 및 내부챔버의 유로를 차폐하도록 칸막이부재가 마련되고;
    상기 플랜지부재에는 상기 가열챔버 및 내부챔버의 사이로 공급가스를 공급하고 토출시키는 가스유·출입홀이 형성되고;
    상기 가스유출부에는 상기 가열챔버 및 내부챔버 사이로 공급되는 가스의 압력을 측정하여 소정의 압이 되면 유로를 개방하는 압력게이지 및 밸브수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
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