KR20090011472A - 반도체 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

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히로시 이마무라
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칸켄 테크노 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 반도체 배기 가스를 효율 좋게 또한 확실하게 분해하여 무해화할 수 있는, 유지 및 보수성이 뛰어난 반도체 배기 가스 처리 장치를 제공한다.
내화 재료로 둘러싸인 내부에 반도체 배기 가스(X)를 열 분해하는 배기 가스 처리실(38)이 설치되는 동시에, 바닥부의 서로 근접하는 위치에 가스 도입구(40)와 가스 배출구(42)가 개설된 통형의 반응로 본체(30)와, 배기 가스 처리실(38)을 가열하는 전열 히터(32)와, 그 상단이 배기 가스 처리실(38)의 상부에 배치되는 동시에, 그 하단이 반응통 본체(30)의 외부로 돌출하도록 가스 도입구(40)에 삽입되어, 반도체 배기 가스(X)를 배기 가스 처리실(38)의 상부에 도입하는 가스 도입관(34)으로 구성된 반응로(14)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
반도체, 배기 가스 처리 장치, 열 분해, 반응로, 처리실, 전열 히터, 반응통

Description

반도체 배기 가스 처리 장치{A exhaust gas disposal appartus of semiconductor}
본 발명은 반도체 제조장치로부터 배출되는 인체나 환경에 대하여 유해한 반도체 배기 가스를 열 분해하여 무해화하는 반도체 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조장치로부터 배출되는 반도체 배기 가스는 인체나 환경에 대하여 유해하고, 또, 가연성, 폭발성을 갖고, 대개 금속에 대하여 높은 부식성을 갖는다. 이 반도체 배기 가스의 대표예로서는 주기율표 Ⅲ, Ⅳ, V족 원소의 수소화물, 예를 들면 SiH4, PH3, B2H6 등을 들 수 있고, 또한 제조공정에서 사용되었지만 반응하지 않은 SiH2Cl2, SiHCl3, Si2H6, TEOS(테트라에톡시실란) 등의 Si 화합물도 이 배기 가스에 포함된다.
종래, 반도체 배기 가스는 대량의 질소가스로 희석한 후, 상기 배기 가스 농도가 폭발 하한계 이하가 되도록 하고, 또 많은 과잉의 공기와 혼합하고 나서 그대로 대기에 방출하는 처리로 있었다.
그런데, 최근 환경보호에 대한 인식의 높아지는 동시에 환경행정이 엄격해지고, 상술한 바와 같은 대기방출방법은 엄격히 규제되는 방향이 되었다. 이 때문에, 반도체 배기 가스를 적극적으로 제해해야만 하게 되었다. 그래서, 반도체 배기 가스를 대기 중에 방출하는 데 있어서, 적어도 유독 가스의 농도를 허용치 이하로까지 저감화하기 위해서 반도체 배기 가스 처리 장치가 사용되고 있다.
여기에서, 반도체 배기 가스의 처리방법으로서는 습식법, 흡착법, 가열 분해법 및 연소법의 4종의 방법으로 크게 나눌 수 있지만, 기능, 이니셜 코스트(initial cost), 러닝 코스트(running cost), 설치 스페이스(installation space), 안전성 등의 모든 점에서 완전하다고 할 수 있는 처리법은 없다.
이 중에서 가열 분해법, 특히 반응로 내에 막대형의 전열 히터를 배치하고, 상기 히터가 발하는 고열에 의해서 반응로 내에 형성되는 가열영역에 반도체 배기 가스를 도입하여, 상기 가스를 열 분해하는 전열가열 분해법은 작업현장의 니즈(needs)에 잘 합치하여, 많은 현장에서 채용되고 있다. 이 가열 분해법을 사용하면, 반도체 제조현장에서 발생하는 모든 종류의 반도체 배기 가스의 제해에 대응할 수 있기 때문이다.
그렇지만, 이 가열 분해법을 사용한 반도체 배기 가스 처리 장치에서는 열원으로서 전기를 열로 변환하는 전열 히터를 사용하고 있기 때문에, 상당한 전기세가 든다.
또한, 조업상, 반응로 내에서 반응 생성물로서 분진이 생성되기 때문에, 어느 정도 분진이 모이면 반도체 배기 가스 처리 장치뿐만 아니라 반도체 제조장치의 운전도 일시정지하여 분진을 제거하는 청소작업(요컨대, 유지 및 보수(maintenance))을 해야만 한다고 하는 문제도 있었다. 왜냐하면, 열 분해의 결과 생성하는 산화물의 분진이 반응로 내면에 퇴적되어 반도체 배기 가스의 유로가 폐색될 우려가 있기 때문이다.
또한, 가열 분해법을 사용한 반도체 배기 가스 처리 장치에서는 반도체 배기 가스의 가열 분해에 있어서 반응을 규제하는 요인으로서, 공급 공기량, 반응계 내에 부여되는 에너지량(전열 히터의 표면온도), 반응통 내를 이동하는 가스의 용량 및 속도가 있지만, 이 이외에 배기 가스와 공기의 난류에 의한 혼합의 상태가 영향을 준다. 즉, 배기 가스와 공기가 층류 이동하고 있으면 반응 효율이 내려가기 때문에, 난류에 의해 양자를 혼합하는 것이 반응 효율을 높이는 데에 있어서 중요하다. 특히, 전열가열 분해법에서는 가스 연소법의 경우와 같이 화염연소에 의한 강한 난류를 얻을 수 없기 때문에, 충분한 기류 교반을 위해서는 별도 난류를 일으키게 하는 수단이 필요하게 된다.
여기에서, 기체 이동에 있어서 난류를 일으키기 위해서는 통로에 장해물을 배치하는 것이 유효하지만, 이러한 장해물의 존재는 통기 저항을 높게 하여 버리는 동시에, 반응에 의해 생성한 분진이 퇴적되기 쉽고, 이것에 의해 통기 저항이 증가하여 악순환을 초래한다고 하는 문제가 있었다.
또, 상술한 바와 같이 반도체 배기 가스는 금속에 대하여 높은 부식성을 갖고 있기 때문에, 반응로 내에 배치하는 전열 히터에 대하여 그 표면을 부식으로부터 지키는 방식 처리를 해야만 하지만, 이러한 방식 처리를 하였다고 해도 부식 을 완전히 막는 것은 곤란하며, 사용형태(즉, 열 분해하는 가스의 종류)에 따라서는 상기 전열 히터를 빈번히 교환해야만 한다고 하는 문제도 있었다.
그리고, 가열 분해법을 사용한 반도체 배기 가스 처리 장치에서는 전열 히터가 발한 고열이 반응로 내의 상부에 축적되는 경향이 있기 때문에, 반응로 내 전체를 반도체 배기 가스의 열 분해가 가능한 온도역(溫度域)으로 유지하려고 한 경우, 상대적으로 저온이 되는 반응로 내 하부의 온도에 맞추어 전열 히터를 작동시켜야만 한다. 이와 같이 하면, 충분한 고온으로 되어 있는 반응로 내의 상부에서는 전열 히터에 의한 불필요한 가열이 계속되어, 전기에너지가 불필요하게 소비되어 버린다고 하는 문제도 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 첫째로 반응로 내에서의 반도체 배기 가스의 열 분해 효율을 향상시키는 것, 두번째 반응로의 유지 및 보수 부담을 경감시키는 것을 그 과제로 한다. 다시 말하면, 본 발명의 주요 과제는 반도체 배기 가스를 효율 좋게 또한 확실하게 분해하여 무해화할 수 있고, 유지 및 보수성이 우수한 반도체 배기 가스 처리 장치를 제공하는 것이다.
청구항 1에 기재한 발명은 「내화 재료로 둘러싸인 내부에 반도체 배기 가스(X)를 열 분해하는 배기 가스 처리실(38)이 설치되는 동시에, 바닥부의 서로 근접하는 위치에 가스 도입구(40)와 가스 배출구(42)가 개설된 통형의 반응로 본 체(30)와, 배기 가스 처리실(38)을 가열하는 전열 히터(32)와, 그 상단이 배기 가스 처리실(38)의 상부에 배치되는 동시에, 그 하단이 반응통 본체(30)의 외부로 돌출하도록 가스 도입구(40)에 삽입되어, 반도체 배기 가스(X)를 배기 가스 처리실(38)의 상부에 도입하는 가스 도입관(34)으로 구성된 반응로(14)를 구비하는」 반도체 배기 가스 처리 장치(10)이다.
본 발명에서는 반응로(14) 바닥부의 서로 근접하는 위치에 가스 도입구(40) 및 가스 배출구(42)가 개설되어 있고, 또, 가스 도입구(40)에는 가스 도입관(34)이 삽입되어 있기 때문에, 반도체 배기 가스(X)가 가스 도입관(34)의 내부를 통류할 때에, 상기 배기 가스(X)와, 배기 가스 처리실(38) 내에서 열 분해한 고온의 처리제 반도체 배기 가스(X)와의 사이에서 열교환시킬 수 있다.
또한, 가스 도입관(34)은 고열이 축적되는 경향이 있는 배기 가스 처리실(38)의 상부에 반도체 배기 가스(X)를 공급하는 것이다. 따라서, 가스 도입관(34)을 통해서 배기 가스 처리실(38)에 도입된 반도체 배기 가스(X)는 확실하게 고열에 노출되게 되고, 상기 반도체 배기 가스(X)를 효율적으로 열 분해시킬 수 있다.
청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재된 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「전열 히터(32)가, 반응로 본체(30) 또는 가스 도입관(34)의 적어도 어느 한쪽에 내장되어 있는」 것을 특징으로 하는 것으로, 이것에 의해 플루오르화수소(HF) 등의 부식성 가스에 의해서 전열 히터(32)가 부식되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「가스 도입관(34)의 내면 및 반응로 본체(30)의 내주면을 따라 비접촉상태로 이동하는 스크레이퍼(36; scraper)가 설치되어 있는」 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 스크레이퍼(36)에 의해 가스 도입관(34)의 내주면 및 반응로 본체(30)의 내주면에 부착하려고 하는 분진이 상시(간헐적으로) 떨어져, 상기 내주면에 분진이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다. 덧붙여, 스크레이퍼(36)가 가스 도입관(34) 및 반응로 본체(30)의 내주면을 따라 회전하기 때문에, 가스 도입관(34) 및 반응로 본체(30) 내의 반도체 배기 가스(X)가 상시 휘저어져 난류를 형성한다. 그 결과, 배기 가스 처리실(38) 내에서 충분한 체류시간이 확보되어, 반도체 배기 가스(X)를 확실하게 열 분해시킬 수 있다.
청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「전열 히터(32)를, 배기 가스 처리실(38)의 상부를 가열하는 상단 히터 소자(32A)와, 배기 가스 처리실(38)의 하부를 가열하는 하단 히터 소자(32B)로 구성하는 동시에, 반응로(14)에, 배기 가스 처리실(38) 상부의 온도를 측정하는 상부 온도 센서(50)와, 배기 가스 처리실(38) 하부의 온도를 측정하는 하부 온도 센서(52)를 설치하고, 상부 온도 센서(50)에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 상단 히터 소자(32A)의 출력을 제어하고, 하부 온도 센서(52)에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 하단 히터 소자(32B)의 출력을 제어하는」 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 배기 가스 처리실(38)의 상부와 하부를 각각 독립으로 온도 제어할 수 있다. 따라서, 고열이 축적되는 경향이 있는 배기 가스 처리실(38)의 상부를 가열하는 상단 히터 소자(32A)의 출력을 내리고, 상대적으로 저온이 되기 쉬운 배기 가스 처리실(38)의 하부를 가열하는 하단 히터 소자(32B)의 출력을 올리는 제어가 가능해진다. 그 결과, 불필요한 전기에너지의 소비를 억제하고, 효율적으로 배기 가스 처리실(38) 전체를 반도체 배기 가스(X)의 열 분해가 가능한 균일한 온도역으로 유지할 수 있다.
청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「가스 도입구(40) 및 이것에 삽입되는 가스 도입관(34)이 복수 설치되어 있는」 것을 특징으로 하는 것으로, 이것에 의해, 대용량의 반도체 배기 가스(X)의 처리에도 대응 가능해진다.
본 발명에 의하면, 가스 도입관의 내외로 반도체 배기 가스(X)의 열교환을 할 수 있고, 효율 좋게 상기 반도체 배기 가스(X)를 열 분해시킬 수 있다.
또한, 전열 히터를 반응로 본체 또는 가스 도입관의 적어도 어느 한쪽에 내장함으로써, 상기 전열 히터의 부식을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 가스 도입관의 내면 및 반응로 본체의 내주면을 따라 비접촉상태로 원주형으로 이동하는 스크레이퍼를 설치함으로써, 가스 도입관 및 반응로 본체의 내주면에 분진이 퇴적되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 배기 가스 처리실 내에 난류를 형성할 수 있고, 반도체 배기 가스의 열 분해 효율을 높일 수 있다.
그리고, 전열 히터를, 배기 가스 처리실의 상부를 가열하는 상단 히터 소자와, 배기 가스 처리실의 하부를 가열하는 하단 히터 소자로 구성하는 동시에, 반응로에, 배기 가스 처리실 상부의 온도를 측정하는 상부 온도 센서와, 배기 가스 처리실 하부의 온도를 측정하는 하부 온도 센서를 설치하고, 상부 온도 센서에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 상단 히터 소자의 출력을 제어하고, 하부 온도 센서에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 하단 히터 소자의 출력을 제어함으로써, 배기 가스 처리실의 상부와 하부를 각각 독립으로 온도 제어할 수 있고, 불필요한 전기에너지의 소비를 억제하고, 효율적으로 배기 가스 처리실 전체를 반도체 배기 가스(X)의 열 분해가 가능한 균일한 온도역으로 유지할 수 있다.
따라서, 반도체 배기 가스를 효율 좋게 또한 확실하게 분해하여 무해화할 수 있는 유지 및 보수성이 우수한 반도체 배기 가스 처리 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 개시하는 실시예에 따라서 설명한다. 도 1은 본 발명장치의 플로를 도시하는 개략도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 본 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치(10)는 대략 입구 스크러버(12; inlet scrubber), 반응로(14), 출구 스크러버(16; outlet scrubber), 배기팬(8), 및 수조(20; water tank) 등으로 구성되어 있다.
입구 스크러버(12)는 반응로(14)에 도입하는 반도체 배기 가스(X)에 포함되는 분진이나 수용성의 가스 등을 제거하기 위한 것으로, 직관형의 스크러버 본체(12a)와, 상기 스크러버 본체(12a) 내부의 정상부 근방에 설치되어, 물(W) 또는 약액을 분무형으로서 살포하는 스프레이 노즐(12b)을 갖는다.
이 입구 스크러버(12)의 정상부는 공장의 반도체 제조장치(도시하지 않음)와 입구 덕트(22)를 통해서 연결되어 있고, 반도체 제조공정에서 배출된 각종 반도체 배기 가스(X)가 이 입구 스크러버(12)의 정상부에 도입되도록 되어 있다.
또한, 본 실시예에서는 입구 스크러버(12)가 수조(20)와 별개로 배치되는 동시에, 양자를 수세 가스 공급 배관(24) 및 배수관(26)으로 접속하여 입구 스크러버(12)의 배수가 수조(20)로 보내지도록 구성하고 있지만, 이 입구 스크러버(12)를 수조(20)상에 입설하고, 입구 스크러버(12)의 내부와 수조(20)의 내부가 직접 연통하도록 하여도 좋다.
그리고, 스프레이 노즐(12b)과 수조(20)의 사이에는 순환수 펌프(28)가 설치되어 있고, 수조(20) 내에 저류된 물(W)을 스프레이 노즐(12b)에 빨아올리도록 되어 있다.
반응로(14)는 반도체 배기 가스(X)를 전열가열 분해법에 의해서 분해하는 장치로, 도 2에 도시하는 바와 같이, 반응로 본체(30), 전열 히터(32), 가스 도입관(34) 및 스크레이퍼(36) 등으로 구성되어 있다.
반응로 본체(30)는 대략 세라믹 등의 내화 재료로 구성된 통형의 내장(內張, lining)부재(30a)와, 로크 울(rock wool)이나 세라믹섬유 등으로 구성되고, 상기 내장부재(30a)의 외주를 둘러싸는 단열부재(30b)와, 스테인레스(SUS) 등으로 구성되고, 상기 단열부재(30b)의 외주를 둘러싸는 외피 재킷(30c)으로 구성되어 있고, 내장부재(30a)의 내부공간이 밀폐되어, 배기 가스 처리실(38)이 형성되어 있다.
또한, 이 반응로 본체(30)의 바닥부 중앙에는 가스 도입구(40)가 개설되는 동시에, 이 가스 도입구(40)에 근접하는 위치에 가스 배출구(42)가 개설되어 있다. 그리고, 가스 도입구(40)에는 배기 가스 처리실(38) 내에 반도체 배기 가스(X)를 도입하는 가스 도입관(34)이 삽입되어 있고, 가스 배출구(42)에는 배기 가스 처리실(38)에서 분해 처리된 반도체 배기 가스(X)를 후술하는 출구 스크러버(16)에 송급하는 분해가스 송급 배관(44)이 접속되어 있다.
여기에서, 이 분해가스 송급 배관(44)의 상류측에는 그 내부에 순환수 펌프(28)로 끌어올린 물(W)을 분사하는 샤워(44a)가 장착되어 있다.
전열 히터(32)는 배기 가스 처리실(38) 내를 가열하여 반도체 배기 가스(X)를 열 분해시키기 위한 것이다. 이 전열 히터(32)를 구성하는 히터 소자로서는 예를 들면 탄화규소를 중실(中實) 또는 중공(中空)의 막대형으로 성형한 발열체나, 도 2에 도시하는 바와 같이, 니크롬선이나 칸탈(Sandvik AB사 등록상표)선 등의 금속선을 코일형으로 권취한 발열체 등을 들 수 있다.
본 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에서는 도 2에 도시하는 바와 같이, 전열 히터(32)가, 배기 가스 처리실(38)의 상부를 가열하는 상단 히터 소자(32A)와, 배기 가스 처리실(38)의 하부를 가열하는 하단 히터 소자(32B)로 구성되어 있다.
또한, 이 상단 히터 소자(32A) 및 하단 히터 소자(32B(즉 전열 히터(32))가 반응로 본체(30)의 내부, 더욱 구체적으로는 내장부재(30a)의 내표면측에 내장되어 있다.
그리고, 상단 히터 소자(32A) 및 하단 히터 소자(32B)의 각각의 단부에는 급전부(32a 및 32b)가 설치되어 있고, 이 급전부(32a 및 32b)의 각각은, 전선(46a 및 46b)을 통해서 전력 제어 수단(48)에 접속되어 있다. 이 전력 제어 수단(48)은 시퀀서(sequencer) 등으로 이루어지고, 상단 히터 소자(32A) 및 하단 히터 소자(32B)의 각각에 공급하는 전력을 제어하는 것이다.
여기에서, 본 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에서는 반응로(14)에, 배기 가스 처리실(38) 상부의 온도를 측정하는 상부 온도 센서(50)와, 배기 가스 처리실(38) 하부의 온도를 측정하는 하부 온도 센서(52)가 설치되어 있고, 상부 온도 센서(50) 및 하부 온도 센서(52)에서 측정한 온도 데이터가 각각 배선(50a 및 52a)을 통해서 전력 제어 수단(48)에 주어지도록 되어 있다. 이 때문에, 상부 온도 센서(50) 및 하부 온도 센서(52)에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 상단 히터 소자(32A) 및 하단 히터 소자(32B)의 각각에 공급하는 전력의 양이 제어된다.
가스 도입관(34)은 하스텔로이(HASTELLOY(Haynes International 등록상표))와 같이 내열성·내부식성이 우수한 금속이나 세라믹 등으로 구성된 관형의 부재로, 그 상단(선단)이 반응로 본체(30)의 천정면에 근접하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 이 가스 도입관(34)의 하단(후단)에는 입구 스크러버(12)의 하단으로부터 도출되어, 입구 스크러버(12)에서 세정된 반도체 배기 가스(X)를 상기 가스 도입관(34)으로 보내주는 수세 가스 공급 배관(24)이 접속되어 있다.
스크레이퍼(36)는 가스 도입관(34)의 내주면 및 반응로 본체(30)의 내주면을 따라 비접촉상태로 원주형으로 이동하여, 가스 도입관(34) 및 반응로 본체(30)의 내주면에 부착되는 분진을 제거하는 동시에, 배기 가스 처리실(38) 내에 난류를 발생시키기 위한 것이다. 본 실시예에서는 이와 같은 스크레이퍼(36)가 반응로(14)의 천장부분에 장착된 모터(54)와, 회전축(56)을 통해서 모터(54)에 접속된 회전판(58)과, 가스 도입관(34)의 내주면에 대하여 약간의 간격을 갖게 하여 회전판(58)으로부터 수직 설치한 제 1 교반 막대(60)와, 반응로 본체(30)의 내주면에 대하여 약간의 간격을 갖게 하여 회전판(58)으로부터 수직 설치한 제 2 교반 막대(62)로 구성되어 있다.
제 1 교반 막대(60)와 가스 도입관(34) 내주면의 간격, 및 제 2 교반 막대(62)와 반응로 본체(30) 내주면의 간격은 적절하게 조정하면 좋지만, 1mm 내지 2mm이 적합하다. 또한, 제 1 교반 막대(60) 및 제 2 교반 막대(62)의 재질은 스테인레스(SUS)가 적합하지만, 내열성이 있고, 충분한 기계 강도, 열충격 강도를 얻을 수 있는 재질이면 다른 재질, 예를 들면 알루미나, 멀라이트 등의 세라믹 등을 사용할 수도 있다.
또한, 제 1 교반 막대(60) 및 제 2 교반 막대(62)의 배치나 개수, 길이, 형상 등은 반도체 배기 가스(X)의 성분(조성)이나 농도, 풍량 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다.
이상과 같이 구성된 스크레이퍼(36)에서는 모터(54)를 구동시키면 회전판(58)에 장착된 제 1 교반 막대(60) 및 제 2 교반 막대(62)가 가스 도입관(34)의 내주면 및 반응로 본체(30)의 내주면을 따라 비접촉상태로 원주형으로 회전 이동한다. 여기에서, 모터(54)에, 미리 설정한 소정의 시간에만 상기 모터(54)를 작동시 키는 타이머장치(도시하지 않음)를 설치함으로써, 예를 들면 1시간마다 1분간 스크레이퍼(36)를 작동시키는 것처럼, 스크레이퍼(36)를 간헐적으로 운전시킬 수 있다.
출구 스크러버(16)는 반응로(14) 내에서 반도체 배기 가스(X)를 열 분해하였을 때에 부생하는 분진이나 수용성의 가스 등을 제거하는 동시에, 고온이 된 반도체 배기 가스(X)를 냉각하기 위한 것으로, 그 하단에 분해가스 송급 배관(44)이 접속된 직관형의 스크러버 본체(16a)와, 반도체 배기 가스(X) 통류방향에 대향하도록 상방으로부터 청정한 물(이하, 「신수(NW; 新水)」이라고 함) 또는 약액을 분무하는 하향의 스프레이 노즐(16b)을 갖는다(도 1 참조).
본 실시예에서는 출구 스크러버(16)가 물(W) 또는 약액을 저류하는 수조(20)상에 입설되어 있고, 스프레이 노즐(16b)로부터 분무된 신수(NW)가 수조(20)로 보내지도록 되어 있지만, 이 출구 스크러버(16)를 수조(20)와 별개로 배치하는 동시에 양자를 배관으로 접속하여 출구 스크러버(16)의 배수가 수조(20)로 보내지도록 하여도 좋다.
그리고, 출구 스크러버(16)의 정상부 출구에는 브리더(64; breather)를 통해서 처리 완료의 반도체 배기 가스(X)를 대기 중으로 방출하는 배기팬(18)이 접속되어 있다.
수조(20)는 입구 스크러버(12)나 샤워(60) 등에 공급하는 물(W)을 저류하고, 또한, 입구 스크러버(12), 샤워(60) 및 출구 스크러버(16) 등으로부터 배출되는 물(W)을 회수하는 용기이다.
상기 수조(20)에는 출구 스크러버(16)의 스프레이 노즐(16b)로부터 분무된 신수(NW)가 항상 공급되고 있기 때문에, 소정량 이상의 물(W)이 저류하지 않도록 잉여수를 오버플로우(overflow)시켜 배수 처리 장치(도시하지 않음)에 보내도록 하고 있다.
또, 본 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에 있어서의 반응로(14)를 제외하는 다른 부분에는 반도체 배기 가스(X)에 포함되거나, 또는, 상기 배기 가스(X)의 분해에 의해서 생기는 플루오르산 등의 부식성 성분에 의한 부식으로부터 각부를 지키기 위해서, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 불포화폴리에스테르수지 및 불소수지 등에 의한 내부식성의 라이닝이나 코팅이 실시되고 있다.
다음에, 본 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치(10)의 작용에 관해서 설명한다. 반도체 제조장치로부터 배출된 반도체 배기 가스(X)는 입구 덕트(22)를 통해서 입구 스크러버(12) 내에 도입되고, 스프레이 노즐(12b)로부터 살포된 안개형의 물(W)에 접촉하여, 상기 가스(F) 중의 분진이 스프레이 노즐(12b)로부터 물(W)에 접촉하여 포착되어 수조(20)에 보내진다. 또한, 이것과 동시에 배기 가스(X) 중의 수용성 성분도 물(W)에 흡수 제거된다.
입구 스크러버(12)에서 세정된 저온습윤의 반도체 배기 가스(X)는 수세가스 공급 배관(24)을 통해서 가스 도입관(34)으로 보내진다. 배기 가스(X)는 가스 도입관(34)을 상승하고, 그 상승 중에 열 분해 후의 반도체 배기 가스(X)와의 사이에서 열교환되어, 충분히 예열된 시점에서 가스 도입관(34)의 선단으로부터 배기 가스 처리실(38) 내에 방출된다.
충분히 예열된 후, 가스 도입관(34)의 선단으로부터 반응로 본체(30) 내(구 체적으로는 배기 가스 처리실(38) 내)에 방출된 배기 가스(X)는 충분한 고온으로 유지되어 있고, 스크레이퍼(36)에 의해서 난류가 생기고 있는 배기 가스 처리실(38) 내에서 즉시 열 분해된다.
이 때, 반도체 배기 가스(X)에는 불소화합물이 포함되어 있는 경우, 반도체 배기 가스(X)의 열 분해에 의해서 불소(F2)가 발생하는 동시에, 이 불소(F2)가 공기 중의 수소나 물과 즉석으로 반응하여 맹독이며, 또한, 물에 극히 녹기 쉬운 플루오르화수소(HF)를 생성한다.
이렇게 하여 열 분해된 반도체 배기 가스(X)는 계속해서 가스 배출구(42)를 경유하여 분해가스 송급 배관(44)에 도입된다.
분해가스 송급 배관(44) 내에는 샤워(44a)가 장착되어 있고, 배기 가스 처리실(38)에서 분해된 가장 고온이며 또한 가장 분자운동이 왕성한 상태의 반도체 배기 가스(X)에 직접 물(W)을 분무할 수 있기 때문에, 반도체 배기 가스(X)와 물(W)이 높은 확률로 기액(氣液) 접촉할 수 있다. 요컨대, 반도체 배기 가스(X)의 열 분해에 의해서 부생한 분진이나 수용성 성분(예를 들면 HF)과 물(W)이 높은 확률로 기액 접촉할 수 있다. 이 때문에, 분진이나 수용성 성분을 효율 좋게 물(W) 중에 용해·흡수시킬 수 있고, 후술하는 출구 스크러버(16)에서의 배기 가스 처리 부하를 경감시킬 수 있는 동시에, 분해가스 송급 배관(44) 내에 분진 등이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다. 덧붙여, 반응로(14)에서 열 분해된 고온의 반도체 배기 가스(X)를 출구 스크러버(16)에 보내기 전에 미리 냉각할 수 있고, 이 샤워(60) 이 후의 배기 가스 유로를 형성하는 재료로서 내열성을 억제한 저렴한 것(예를 들면, 표면에 내부식성의 수지 피막을 설치한 스테인레스재 등)을 사용할 수 있다.
또, 샤워(44a)에서 분무된 물(W)은 분해가스 송급 배관(44)을 흘러내린 후, 출구 스크러버(16)의 하단부를 통해서 수조(20)로 보내진다.
계속해서, 샤워(44a)에 의해서 분진이나 수용성 성분이 효과적으로 제거되고, 또한 냉각된 반도체 배기 가스(X)는 출구 스크러버(16)에 도입되어, 출구 스크러버(16) 내의 하측으로부터 상측을 향해서 통류한다.
그리고, 출구 스크러버(16) 내에서 신수(NW)에 의한 충분한 세정과 온도 저하가 이루어지고, 유해 성분의 제해가 완료된 처리 완료의 반도체 배기 가스(X)는, 배기팬(18)을 통해서 대기 중으로 방출된다.
본 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치(10)에 의하면, 반응로(14) 바닥부의 서로 근접하는 위치에 가스 도입구(40) 및 가스 배출구(42)가 개설되어 있고, 또, 가스 도입구(40)에는 가스 도입관(34)이 삽입되어 있기 때문에, 반도체 배기 가스(X)가 가스 도입관(34)의 내부를 통류할 때에, 상기 배기 가스(X)와, 배기 가스 처리실(38) 내에서 열 분해한 고온의 처리제 반도체 배기 가스(X)의 사이에서 열교환시킬 수 있다. 이 때문에, 반도체 배기 가스(X)를 효율 좋게 열 분해시킬 수 있다.
또한, 전열 히터(32)가 반응로 본체(30)에 내장되어 있기 때문에, 플루오르화수소(HF) 등의 부식성 가스에 의해서 전열 히터(32)가 부식되는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 전열 히터(32) 파손에 따른 히터의 교환빈도를 저감할 수 있다.
또, 반응로(14)에는 가스 도입관(34)의 내면 및 반응로 본체(30)의 내주면을 따라 비접촉상태로 원주형으로 이동하는 스크레이퍼(36)가 설치되어 있기 때문에, 가스 도입관(34)의 내주면 및 반응로 본체(30)의 내주면에 부착하고자 하는 분진이 상시(간헐적으로) 떨어져, 상기 내주면에 분진이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다. 덧붙여, 스크레이퍼(36)가 가스 도입관(34) 및 반응로 본체(30)의 내주면을 따라 회전하기 때문에, 가스 도입관(34) 및 반응로 본체(30) 내의 반도체 배기 가스(X)가 상시 휘저어져 난류를 형성한다. 그 결과, 배기 가스 처리실(38) 내에서 충분한 체류시간이 확보되고, 반도체 배기 가스(X)를 확실하게 열 분해시킬 수 있다.
그리고, (1) 전열 히터(32)를, 배기 가스 처리실(38)의 상부를 가열하는 상단 히터 소자(32A)와, 배기 가스 처리실(38)의 하부를 가열하는 하단 히터 소자(32B)로 구성하는 동시에, (2) 반응로(14)에, 배기 가스 처리실(38) 상부의 온도를 측정하는 상부 온도 센서(50)와, 배기 가스 처리실(38) 하부의 온도를 측정하는 하부 온도 센서(52)를 설치하고, (3) 상부 온도 센서(50)에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 상단 히터 소자(32A)의 출력을 제어하고, 하부 온도 센서(52)에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 하단 히터 소자(32B)의 출력을 제어하도록 하고 있기 때문에, 배기 가스 처리실(38)의 상부와 하부를 각각 독립으로 온도 제어할 수 있다. 따라서, 고열이 축적되는 경향이 있는 배기 가스 처리실(38)의 상부를 가열하는 상단 히터 소자(32A)의 출력을 내리고, 배기 가스 처리실(38)의 상부에 대하여 상대적으로 저온이 되기 쉬운 배기 가스 처리실(38)의 하부를 가열하는 하단 히터 소자(32B)의 출력을 올리는 제어가 가능해져, 불필요한 전기에너지의 소비를 억제 하고, 효율적으로 배기 가스 처리실(38) 전체를, 반도체 배기 가스(X)의 열 분해가 가능한 균일한 온도역으로 유지할 수 있다.
또, 상술한 실시예에서는 전열 히터(32)를 반응로 본체(30) 내에 내장하는 경우를 개시하였지만, 이 전열 히터(32)를 두껍게 성형한 가스 도입관(34) 내에 내장하도록 하여도 좋다. 이 경우에도, 플루오르화수소(HF) 등의 부식성 가스에 의해서 전열 히터(32)가 부식되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 전열 히터(32)를 가스 도입관(34)에 내장한 경우, 반응로(14)의 외부로 빠지나가 열의 양(소위 열 로스(heat loss))을 저감할 수 있어, 반도체 배기 가스(X)의 열 분해 효율을 더 한층 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 반응로(30)에 가스 도입구(40) 및 가스 도입관(34)을 각각 1개 설치하는 경우를 개시하였지만, 이 반응로(30)에 설치되는 가스 도입구(40) 및 이것에 삽입되는 가스 도입관(34)의 수는 복수이어도 좋다. 왜냐하면, 가스 도입구(40) 및 가스 도입관(34)을 복수 설치함으로써 대용량의 반도체 배기 가스(X)의 처리에도 대응 가능해지기 때문이다.
또, 상술한 예에서는, 전열 히터(32)를 반응로 본체(30)에 내장하는 경우를 개시하였지만, 예를 들면 제해 처리해야 하는 반도체 배기 가스(X)에서의 부식성 성분이 차지하는 비율이 낮아, 전열 히터(32)의 부식이 문제가 되지 않은 경우에는, 전열 히터(32)를 배기 가스 처리실(38) 내에 설치하도록 하여도 좋다.
도 1은 본 발명에 있어서의 일 실시예의 반도체 배기 가스 처리 장치의 플로를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 있어서의 일 실시예의 반응로의 개략을 도시하는 개략 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 반도체 배기 가스 처리 장치 12 : 입구 스크러버
14 : 반응로 16 : 출구 스크러버
18 : 배기팬 22 : 입구 덕트
24 : 수세가스 공급 배관 28 : 순환수 펌프
30 : 반응로 본체 32 : 전열 히터
32A : 상단 히터 소자 32B : 하단 히터 소자
32a, 32b : 급전부 34 : 가스 도입관
36 : 스크레이퍼 38 : 배기 가스 처리실
40 : 가스 도입구 42 : 가스 배출구
48 : 전력 제어 수단 50 : 상부 온도 센서
52 : 하부 온도 센서 X : 배기 가스
A : 외기

Claims (5)

  1. 내화 재료로 둘러싸인 내부에 반도체 배기 가스를 열 분해하는 배기 가스 처리실이 설치되는 동시에, 바닥부의 서로 근접하는 위치에 가스 도입구와 가스 배출구가 개설된 통형의 반응로 본체와;
    상기 배기 가스 처리실을 가열하는 전열 히터; 및
    상단이 상기 배기 가스 처리실의 상부에 배치되는 동시에, 하단이 상기 반응통 본체의 외부로 돌출하도록 상기 가스 도입구에 삽입되고, 상기 반도체 배기 가스를 상기 배기 가스 처리실의 상부에 도입하는 가스 도입관으로 구성된 반응로를 구비하는 반도체 배기 가스 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전열 히터는 상기 반응로 본체 또는 상기 가스 도입관의 적어도 어느 한쪽에 내장되는 것을 특징으로 하는 반도체 배기 가스 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가스 도입관의 내주면 및 상기 반응로 본체의 내주면을 따라 비접촉상태로 이동하는 스크레이퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 배기 가스 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전열 히터를, 상기 배기 가스 처리실 의 상부를 가열하는 상단 히터 소자와, 상기 배기 가스 처리실의 하부를 가열하는 하단 히터 소자로 구성하는 동시에,
    상기 반응로에, 상기 배기 가스 처리실 상부의 온도를 측정하는 상부 온도 센서와, 상기 배기 가스 처리실 하부의 온도를 측정하는 하부 온도 센서를 설치하고,
    상기 상부 온도 센서에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 상기 상단 히터 소자의 출력을 제어하고, 상기 하부 온도 센서에서 측정한 온도 데이터에 기초하여 상기 하단 히터 소자의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 배기 가스 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가스 도입구 및 이것에 삽입되는 상기 가스 도입관이 복수 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 배기 가스 처리 장치.
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