KR20120083806A - 수소화물 기상 성장법에 있어서 발생되는 부산물 처리 방법 및 장치 - Google Patents

수소화물 기상 성장법에 있어서 발생되는 부산물 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 HVPE법으로 성장 질화물 반도체를 성장시키거나 반응기 클리닝 중 발생하는 부산물인 NH4Cl, HCl, NH3 을 위탁 폐기하지 않고도 환경 오염없이 일반 대기나 하수로 방류할 수 있도록 효과적으로 처리할 수 있는 부산물 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

수소화물 기상 성장법에 있어서 발생되는 부산물 처리 방법 및 장치{Method and Apparatus for treatment of by-product in hydride vapor phase epitaxy}
본 발명은 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy : 수소화물 기상 성장) 장치에서 발생되는 부산물의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 질화물 반도체를 성장하거나 반응기 클리닝 중 발생하는 부산물인 NH4Cl, HCl, NH3 의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
AlN, GaN, InN 등과 같은 질화물 반도체 재료는 밴드갭이 0.65 eV에서 6.2 eV에 이르는 직접 천이형 반도체 재료이므로 이 세가지 재료가 고용체(solid-solution)를 형성하여 적외선에서부터 자외선까지 모든 가시광선을 발광할 수 있어 LED(Light Emitting Diode), LD(Laser Diode)와 같은 발광 소자용 재료로 각광을 받고 있다. 또한 재료의 물성이 단단하고 강하며 전자이동도(electron mobility)도 큰 장점이 있어 고온, 방사능 등의 열악한 환경에서도 높은 출력으로 동작하는 고온/고출력/고속 전자소자로도 활용되는 재료이다.
GaN를 성장하는 방식에는, HVPE(Hydride vapor phase epitaxy), MOCVD(Metalorganic vapor phase epitaxy), MBE(Molecular beam epitaxy)등이 있는데, GaN wafer를 후막으로 성장하기 위해서는 성장속도가 비교적 빠른 HVPE 방법이 유리하다. HVPE 란, 수소화물 기상 성장법으로, 그 성장장치는 도 1과 같은 형태로 구성될 수 있다. 컴퓨터의 제어를 받는 반응기(reactor)는 원료가 공급되는 소스 존(source zone)과 성장이 이루어지는 성장 존(growth zone)으로 나뉘어지며, 소스 존에는 Ga 메탈(metal)이 들어 있는 보트(boat)가 구비되며, 가스 캐비닛과 연결된 가스 공급장치의 공급량 제어를 받아 NH3 공급 튜브(tube), Ga 메탈과 반응하여 GaCl을 발생시키기 위한 HCl 공급 튜브, 및 도핑(doping)을 위한 도펀트(dopant) 공급 튜브를 통해 필요한 가스들을 공급받게 된다.
즉, 소스 존에서는, 가열로1에 의해 적절한 온도로 유지되면서 [화학식 1]과 같이 반응이 일어나 GaCl 이 생성된다.
[화학식 1]
Ga(s) + HCl(g) -> GaCl(g) + 1/2H2 (g)
성장 존에는 GaN를 성장시키기 위한 기판이 장착되어 있으며 기판의 종류는 사파이어, SiC, GaAs, Si, GaN 등의 기판이 사용될 수 있다. 가열로2에 의해 GaN 가 성장되기에 적합한 온도로 유지된 성장 존에 위와 같은 GaCl과 NH3 가스를 흘려 보내면 [화학식 2]와 같은 반응이 일어나 기판 위에 GaN가 성장될 수 있다.
[화학식 2]
GaCl(g) + NH3 (g) ->GaN(s) + HCl(g) + H2 (g)
이 외에도 위의 반응 후, 잉여 HCl과 NH3가 반응하여 [화학식 3]과 같이 고체의 NH4Cl입자도 생성된다.
[화학식 3]
HCl(g) + NH3 (g) -> NH4Cl(s)
결국, 전체적으로 GaN 성장 후에 발생되는 부산물로는 HCl(g), NH3 (g), NH4Cl(s) 이 발생된다.
그러나, HVPE 법으로GaN를 성장시킨 후, 기존의 부산물 처리 방법에서는, 도 2와 같이, 파우더 스크러버(powder scrubber)로 고체 NH4Cl을 포집한 후, 가스 스크러버(또는 버닝 스크러버, burnning scrubber)나 습식 스크러버(wet scrubber)와 같은 가스 소각 장치 혹은 수화 처리 장치에 의해서 단독적으로 처리되는 경우가 많다. 예를 들어, 기존의 부산물 처리 방법에서는, 가스 스크러버로 부산물(HCl, NH3)을 처리할 경우, 암모니아 가스를 어느 정도 처리가능 하지만 가스 스크러버로 유입되는 염산기체(HCl)에 의하여, 가스 스크러버에 심각한 손상을 입힐 수 있다. 또한 부산물(HCl, NH3)을 처리하기 위해 습식 스크러버를 사용할 경우 염산기체는 물에 녹여 염산수로 만들어 중화처리가 가능하나 암모니아 가스도 물에 잘 녹으므로 중화처리 후에도 질소성분이 함유된 폐수를 발생시키므로 환경 오염 문제로 일반 하수로 방류할 수 없게 되는 단점이 존재한다. 또한, 기존의 부산물 처리 방법에서는, 통상적으로 위탁폐기를 하게 되는데, 이때 발생되는 폐기 처리비용이 발생한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, HVPE법으로 성장 질화물 반도체를 성장시키거나 반응기 클리닝 중 발생하는 부산물인 NH4Cl, HCl, NH3 을 위탁 폐기하지 않고도 환경 오염없이 일반 대기나 하수로 방류할 수 있도록 효과적으로 처리할 수 있는 부산물 처리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, HVPE 장치의 반응기의 배기구에 결합되어 부산물을 처리하는 부산물 처리 장치는, 상기 배기구를 통해 유입되는 물질을 통과시켜 고체 NH4Cl 입자를 여과시켜 포집하는 파우더 스크러버; 상기 파우더 스크러버를 통과한 물질을 제1경로 또는 제2경로로 배출하는 제1밸브; 상기 제1경로로 유입되는 물질에 포함된 HCl을 물에 녹도록 혼합시켜 염산수로 만든 후 알칼리 용액으로 중화시켜 방류하는 습식 스크러버; 및 상기 제1경로로 유입되는 물질에 포함된 NH3 를 일정 온도 범위(예를 들어, 800~900 ℃)에서 N2와 H2로 열분해 하여 대기로 방출하는 가스 스크러버; 및 상기 파우더 스크러버를 통과한 물질이 상기 제1경로 또는 상기 제2경로로 배출되도록 상기 제1밸브를 제어하는 제어장치를 포함한다.
상기 가스 스크러버는 상기 반응기에서 GaN 성장 공정 시에 이용하고, 상기 습식 스크러버는 상기 반응기의 클리닝 시에 이용한다.
상기 습식 스크러버는, 하위 레벨 수위를 감지하는 제1센서, 및 상위 레벨 수위를 감지하는 제2센서가 설치된 제1탱크; 하위 레벨 수위를 감지하는 제3센서, 및 상위 레벨 수위를 감지하는 제4센서가 설치된 제2탱크; 및 상기 알칼리 용액을 저장하는 제3탱크를 포함하고, 상기 제어장치는, 상기 염산수가 상기 제1탱크로 유입되어 상기 제2센서의 신호가 액티브되면 상기 제1센서의 신호가 액티브될 때까지 제1펌프를 가동하여 상기 염산수를 상기 제1탱크로부터 상기 제2 탱크로 펌핑시키고, 상기 염산수가 상기 제2탱크로 유입되어 상기 제4센서의 신호가 액티브되면 상기 제3센서의 신호가 액티브될 때까지 제2펌프를 가동하여 상기 염산수를 상기 제2탱크로부터 외부로 방류시키되, 상기 제2탱크에 설치된 pH 센서의 신호를 통해 상기 제2탱크의 염산수의 pH 농도를 확인한 후, 상기 제3탱크의 알칼리 용액을 상기 제2탱크에 혼합시켜 일정 pH 범위(예를 들어, 5.8~8.6)로 중화된 용액을 방류시킬 수 있다.
상기 제1탱크의 상기 상위 레벨 위의 경고 레벨을 감지하는 제5센서와 상기 제2탱크의 상기 상위 레벨 위의 경고 레벨을 감지하는 제6센서를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 제5센서 또는 상기 제6센의 신호가 액티브되면 디스플레이 수단에 시스템 이상에 대한 경고를 표시할 수 있다.
상기 부산물 처리 장치는, 상기 제2탱크에 설치된 교반기를 더 포함하고, 상기 제어장치는, 상기 제3탱크의 알칼리 용액을 상기 제2탱크에 혼합시킬 때, 모터를 가동하여 상기 모터의 회전축에 결합된 상기 교반기를 회전시켜 상기 제2탱크에서 상기 염산수와 상기 알칼리 용액이 골고루 혼합되도록 할 수 있다.
상기 알칼리 용액은 NaOH 또는 KOH의 농도가 0.0001~5.0M 인 용액일 수 있다. 상기 제2탱크의 알칼리 용액 온도를 5~100℃로 유지시키는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, HVPE 장치의 반응기의 배기구에 결합된 부산물 처리 장치를 이용해 부산물을 처리하는 부산물 처리 방법은, 상기 배기구를 통해 유입되는 물질을 파우더 스크러버에 통과시켜 고체 NH4Cl 입자를 여과시켜 포집하는 단계; 제어장치의 제어에 따라 상기 파우더 스크러버를 통과한 물질을 습식 스크러버 또는 가스 스크러버로 유입시키는 단계; 상기 습식 스크러버로 유입되는 물질에 포함된 HCl을 물에 녹도록 혼합시켜 염산수로 만든 후 알칼리 용액으로 중화시켜 방류하는 단계; 및 상기 가스 스크러버로 유입되는 물질에 포함된 NH3 를 일정 온도 범위에서 N2와 H2로 열분해 하여 대기로 방출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 부산물 처리 방법 및 장치에 따르면, HVPE법으로 성장 질화물 반도체를 성장시키거나 반응기 클리닝 중 발생하는 부산물인 NH4Cl, HCl, NH3 을 위탁 폐기하지 않고도 환경 오염없이 일반 대기나 하수로 방류할 수 있도록 효과적으로 처리할 수 있다.
또한, 전체적인 부산물 처리 과정을 자동화 처리하여 업무 능률을 향상시키며, 염산수 중화처리에 있어서는, 센서를 이용해 소량부터 대량처리가 자동으로 이루어지도록 하므로, 단독형 장비 뿐만아니라 연립형 장비에도 적용이 가능하다.
도 1은 일반적인 HVPE 성장 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 일반적인 HVPE 성장 공정 중 주입되는 원료 및 발생하는 부산물의 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부산물 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 습식 스크러버를 통과하여 염산수 탱크에 저장된 염산수를 중화처리 하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 부산물 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부산물 처리 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 부산물 처리 장치(100)는, 파우더 스크러버(powder scrubber)(110), 밸브(111), 습식 스크러버(wet scrubber)(120), 가스 스크러버(또는 버닝 스크러버, burnning scrubber)(130), 및 제어장치(140)를 포함한다.
파우더 스크러버(110)는 도 1과 같은 HVPE 장치의 반응기의 배기구에 결합되어, GaN 성장 또는 반응기 클리닝 시에 반응기의 배기구를 통해 유입되는 물질을 통과시켜 고체 NH4Cl 입자를 여과시켜 포집한다. 파우더 스크러버(110)는 미세한 고체 NH4Cl 입자를 여과시키고 기체 HCl, NH3 등은 통과시키기 위한 필터링 장치, 집진장치, 또는 침강 장치 등을 포함할 수 있다.
제어장치(140)는 부산물 처리 장치(100)의 전반적인 제어를 담당하며, 먼저, 밸브(111)의 개폐 또는 경로 선택을 제어하여 파우더 스크러버(110)를 통과한 물질(HCl, NH3 등)이 파이프를 통해 습식 스크러버(120) 또는 가스 스크러버(130) 쪽으로의 경로로 배출되도록 한다.
습식 스크러버(120)는 HVPE 장치의 반응기에서 GaN 성장 공정 시에 이용될 수 있으며, 유입되는 물질에 포함된 HCl을 물에 녹도록 혼합시켜 염산수로 만든 후 알칼리 용액으로 중화시켜 방류한다.
가스 스크러버(130)는 HVPE 장치의 클리닝 시에 이용될 수 있으며, 유입되는 물질에 포함된 NH3 를 일정 온도 범위(예를 들어, 800~900 ℃)에서 N2와 H2로 열분해 하여 대기로 방출한다.
도 4는 도 3의 습식 스크러버(120)를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 습식 스크러버(120)는 염산수 탱크(410)를 포함하고, 염산수 탱크(410)에는 하위 레벨 수위를 감지하는 센서(411), 및 상위 레벨 수위를 감지하는 센서(412), 상위 레벨 위의 경고 레벨을 감지하는 센서(413)이 설치된다. 또한, 습식 스크러버(120)는 중화 탱크(420)를 포함하고, 중화 탱크(420)에는 하위 레벨 수위를 감지하는 센서(421), 및 상위 레벨 수위를 감지하는 센서(422), 상위 레벨 위의 경고 레벨을 감지하는 센서(423), pH 센서(424), 및 모터(460)의 회전축에 장착되어 중화시 중화 탱크(420) 내부에서 회전시키기 위한 교반기(461)가 설치된다. 이외에도, 습식 스크러버(120)는 염산수 탱크(410)에 저장되는 염산수를 적절한 시기에 중화 탱크(420)로 펌핑하기 위한 펌프(430), 중화 탱크(420)의 중화된 용액을 외부의 하수구 등으로 방류되도록 펌핑하기 위한 펌프(450), 알칼리 용액 탱크(440), 알칼리 용액 탱크(440)로부터 알칼리 용액을 중화 탱크(420)로 펌핑할 때 동작되는 펌프(441)와 밸브(442)를 포함한다.
예를 들어, 파우더 스크러버(110)와 밸브(111)를 통과한 HCl은 소정 혼합 장치를 통해 물과 혼합되어 염산수 탱크(410)로 유입될 수 있다. 이러한 혼합장치는 제어장치(140)의 제어를 받아 동작될 수 있으며, 제어장치(140)는 소정 밸브의 개폐를 제어하여 혼합장치에서 만들어진 염산수를 염산수 탱크(410)로 유입시킬 수 있다.
염산수 탱크(410)로 유입되는 염산수는 염산수 탱크(410)에 일시 저장되며, 다만, 상위 레벨 수위 감지 센서(412)로부터 전기적 신호가 액티브되면, 제어장치(140)는 하위 레벨 수위 감지 센서(411)로부터의 전기적 신호가 액티브 될 때까지 펌프(430)를 가동하여 펌핑함으로써 염산수 탱크(410)의 염산수를 중화 탱크(420)로 이송시킨다.
또한, 마찬가지로, 중화 탱크(420)로 유입되는 염산수는 중화 탱크(420)에 저장되며, 상위 레벨 수위 감지 센서(422)로부터 전기적 신호가 액티브되면, 제어장치(140)는 하위 레벨 수위 감지 센서(421)로부터의 전기적 신호가 액티브될 때까지 펌프(450)를 가동하여 펌핑함으로써 중화 탱크(420)의 염산수를 외부의 하수구 등으로 방류 시킬 수 있다.
그런데, 환경 오염을 고려하여 중화 탱크(420)의 염산수를 바로 방류시키는 것은 아니고, 여기서, 제어장치(140)는 pH 센서(424)로부터의 전기적 신호를 통해 중화 탱크(420)의 염산수의 pH 농도를 확인한 후, 알칼리 용액 탱크(440)에 저장된 알칼리 용액을 중화 탱크(420)에 혼합시켜 일정 pH 범위(예를 들어, 5.8~8.6)로 중화된 용액을 방류시킬 수 있다. 예를 들어, 제어장치(140)는 pH 센서(424)로부터의 신호에 기초하여 계측한 pH 농도가 5.8 미만인 경우에, 제어장치(140)는 펌프(441)를 가동하고 밸브(442)를 열어 알칼리 용액 탱크(440)에 저장된 용액이 중화 탱크(420)로 펌핑되도록 할 수 있다. 이때, 알칼리 용액 탱크(440)에 저장된 용액은 NaOH 또는 KOH일 수 있으며, 그 농도는 0.0001~5.0M 일 수 있다. 제어장치(140)는 pH 센서(424)로부터의 신호에 기초하여 알칼리 용액 탱크(440)으로부터 중화 탱크(420)로 펌핑되는 알칼리 용액의 양을 조절함으로써 그 혼합 용액이 일정 pH 범위(예를 들어, 5.8~8.6)가 되도록 중화시킬 수 있다. 이때 중화 반응의 속도를 빠르게 하기 위하여 중화 탱크(420)의 용액의 온도가 5~100℃로 유지되도록 할 수 있다. 이를 위해 도면에는 도시하지 않았지만, 온도 센서가 중화 탱크(420)의 용액의 온도를 감지하도록 설치될 수 있고, 제어장치(140)는 온도 센서로부터의 전기적 신호에 기초하여 중화 탱크(420)의 용액의 온도를 5~100℃로 유지시킬 수 있다.
이외에도, 중화 탱크(420)에는 모터(460)의 회전축에 결합된 교반기(461)이 설치되며, 제어장치(140)는 알칼리 용액 탱크(440)의 알칼리 용액을 중화 탱크(420)에 혼합시킬 때, 모터(460)를 가동하여 모터(460)의 회전축에 결합된 교반기(461)를 회전시킴으로써 중화 탱크(420)에서 염산수와 알칼리 용액이 골고루 혼합되도록 할 수 있다.
한편, 염산수 탱크(410)에는 경고 레벨 감지 센서(413)이 설치되어 있고, 중화 탱크(420)에도 경고 레벨 감지 센서(423)가 설치되어 있으며, 제어장치(140)는 이와 같은 경고 레벨 감지 센서(413/423)로부터의 전기적 신호가 액티브되면 LCD와 같은 디스플레이 수단에 시스템 이상(수위가 비정상적으로 높아짐)에 대한 경고를 표시할 수 있다. 이와 같은 경고 표시에 따라 운영자는 각종 센서(411~413, 421~423)나 기타 시스템의 이상 여부를 확인하고 필요시 센서나 기타 장비를 교체할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 부산물 처리 장치(100)의 동작을 도 5의 흐름도를 참조하여 좀 더 설명한다.
먼저, 도 1과 같은 HVPE 장치의 반응기에서 GaN 성장 공정 중에는(S10), [화학식 3]과 [화학식 4]에 따라 GaN, NH4Cl, NH3 이 생성되고, 이때 반응기의 배기구에 결합된 파우더 스크러버(110)의 필터링 장치, 집진장치, 또는 침강 장치 등의 여과 수단을 통해 미세한 고체 NH4Cl 입자가 여과되고, 기체 NH3 는 통과되며, 제어장치(140)의 밸브(111) 제어에 따라 NH3 가 가스 스크러버(130)로 유입된다(S11).
이에 따라, 가스 스크러버(130)에서 유입된 NH3 는 일정 온도 범위(예를 들어, 800~900 ℃)로 열을 가해 처리됨으로써 N2와 H2로 열분해 된다(S12). 열분해 시에 N2와 같은 가스를 가스 스크러버(130)로 흘릴 수도 있다. 열분해되어 생성된 N2와 H2는 대기로 방출된다(S13).
한편, 도 1과 같은 HVPE 장치의 반응기를 깨끗하게 청소하기 위한 클리닝 공정 중에도(S20), [화학식 3]과 [화학식 4]에 따라 반응기 내에 GaN, NH4Cl등이 잔존할 수 있으나, 이외에 클리닝을 위해 가스 공급장치를 통해 반응기 내로 HCl 가스가 공급된다. 이때 반응기의 배기구에 결합된 파우더 스크러버(110)의 필터링 장치, 집진장치, 또는 침강 장치 등의 여과 수단을 통해 미세한 고체 NH4Cl 입자가 여과되고, 기체 HCl 은 통과되며, 제어장치(140)의 밸브(111) 제어에 따라 HCl이 습식 스크러버(120)로 유입된다(S21).
이때, 파우더 스크러버(110)와 밸브(111)를 통과한 HCl은 소정 혼합 장치를 통해 물과 혼합되어 염산수 탱크(410)로 유입될 수 있다. 염산수 탱크(410)로 유입되는 염산수는 염산수 탱크(410)에 일시 저장되며, 다만, 상위 레벨 수위 감지 센서(412)로부터 전기적 신호가 액티브되면, 제어장치(140)는 하위 레벨 수위 감지 센서(411)로부터의 전기적 신호가 액티브될 때까지 펌프(430)를 가동하여 펌핑함으로써 염산수 탱크(410)의 염산수를 중화 탱크(420)로 이송시킨다(S22). 또한, 마찬가지로, 중화 탱크(420)로 유입되는 염산수는 중화 탱크(420)에 저장되며, 상위 레벨 수위 감지 센서(422)로부터 전기적 신호가 액티브되면, 제어장치(140)는 하위 레벨 수위 감지 센서(421)로부터의 전기적 신호가 액티브될 때까지 펌프(450)를 가동하여 펌핑함으로써 중화 탱크(420)의 염산수를 외부의 하수구 등으로 방류 시킬 수 있다.
그런데, 환경 오염을 고려하여 중화 탱크(420)의 염산수를 바로 방류시키는 것은 아니고, 여기서, 제어장치(140)는 pH 센서(424)로부터의 전기적 신호를 통해 중화 탱크(420)의 염산수의 pH 농도를 확인한 후(S23), 알칼리 용액 탱크(440)에 저장된 알칼리 용액을 중화 탱크(420)에 혼합시켜(S24) 일정 pH 범위(예를 들어, 5.8~8.6)로 중화된 용액을 방류시킬 수 있다(S25). 예를 들어, 제어장치(140)는 pH 센서(424)로부터의 신호에 기초하여 계측한 pH 농도가 5.8 미만인 경우에, 제어장치(140)는 펌프(441)를 가동하고 밸브(442)를 열어 알칼리 용액 탱크(440)에 저장된 용액이 중화 탱크(420)로 펌핑되도록 할 수 있다. 이때, 알칼리 용액 탱크(440)에 저장된 용액은 NaOH 또는 KOH일 수 있으며, 그 농도는 0.0001~5.0M 일 수 있다. 제어장치(140)는 pH 센서(424)로부터의 신호에 기초하여 알칼리 용액 탱크(440)으로부터 중화 탱크(420)로 펌핑되는 알칼리 용액의 양을 조절함으로써 그 혼합 용액이 일정 pH 범위(예를 들어, 5.8~8.6)가 되도록 중화시킬 수 있다. 이때 중화 반응의 속도를 빠르게 하기 위하여 중화 탱크(420)의 용액의 온도가 5~100℃로 유지되도록 할 수 있다. 이를 위해 도면에는 도시하지 않았지만, 온도 센서가 중화 탱크(420)의 용액의 온도를 감지하도록 설치될 수 있고, 제어장치(140)는 온도 센서로부터의 전기적 신호에 기초하여 중화 탱크(420)의 용액의 온도를 5~100℃로 유지시킬 수 있다. 여기서, 제어장치(140)는 알칼리 용액 탱크(440)의 알칼리 용액을 중화 탱크(420)에 혼합시킬 때, 모터(460)를 가동하여 모터(460)의 회전축에 결합된 교반기(461)를 회전시킴으로써 중화 탱크(420)에서 염산수와 알칼리 용액이 골고루 교반되도록 할 수 있다. 이와 같이 중화 탱크(420)에서 pH 범위(예를 들어, 5.8~8.6)로 충분히 중화 적정된 용액이 최종 방류된다(S25).
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
파우더 스크러버: 110
습식 스크러버: 120
가스 스크러버: 130
제어장치: 140

Claims (7)

  1. HVPE 장치의 반응기의 배기구에 결합되어 부산물을 처리하는 부산물 처리 장치에 있어서,
    상기 배기구를 통해 유입되는 물질을 통과시켜 고체 NH4Cl 입자를 여과시켜 포집하는 파우더 스크러버;
    상기 파우더 스크러버를 통과한 물질을 제1경로 또는 제2경로로 배출하는 제1밸브;
    상기 제1경로로 유입되는 물질에 포함된 HCl을 물에 녹도록 혼합시켜 염산수로 만든 후 알칼리 용액으로 중화시켜 방류하는 습식 스크러버; 및
    상기 제1경로로 유입되는 물질에 포함된 NH3 를 일정 온도 범위에서 N2와 H2로 열분해 하여 대기로 방출하는 가스 스크러버; 및
    상기 파우더 스크러버를 통과한 물질이 상기 제1경로 또는 상기 제2경로로 배출되도록 상기 제1밸브를 제어하는 제어장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 스크러버는 상기 반응기에서 GaN 성장 공정 시에 이용하고, 상기 습식 스크러버는 상기 반응기의 클리닝 시에 이용하는 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 습식 스크러버는,
    하위 레벨 수위를 감지하는 제1센서, 및 상위 레벨 수위를 감지하는 제2센서가 설치된 제1탱크;
    하위 레벨 수위를 감지하는 제3센서, 및 상위 레벨 수위를 감지하는 제4센서가 설치된 제2탱크; 및
    상기 알칼리 용액을 저장하는 제3탱크를 포함하고,
    상기 제어장치는,
    상기 염산수가 상기 제1탱크로 유입되어 상기 제2센서의 신호가 액티브되면 상기 제1센서의 신호가 액티브될 때까지 제1펌프를 가동하여 상기 염산수를 상기 제1탱크로부터 상기 제2 탱크로 펌핑시키고, 상기 염산수가 상기 제2탱크로 유입되어 상기 제4센서의 신호가 액티브되면 상기 제3센서의 신호가 액티브될 때까지 제2펌프를 가동하여 상기 염산수를 상기 제2탱크로부터 외부로 방류시키되,
    상기 제2탱크에 설치된 pH 센서의 신호를 통해 상기 제2탱크의 염산수의 pH 농도를 확인한 후, 상기 제3탱크의 알칼리 용액을 상기 제2탱크에 혼합시켜 일정 pH 범위로 중화된 용액을 방류시키는 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1탱크의 상기 상위 레벨 위의 경고 레벨을 감지하는 제5센서와 상기 제2탱크의 상기 상위 레벨 위의 경고 레벨을 감지하는 제6센서를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 제5센서 또는 상기 제6센의 신호가 액티브되면 디스플레이 수단에 시스템 이상에 대한 경고를 표시하는 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2탱크에 설치된 교반기를 더 포함하고,
    상기 제어장치는, 상기 제3탱크의 알칼리 용액을 상기 제2탱크에 혼합시킬 때, 모터를 가동하여 상기 모터의 회전축에 결합된 상기 교반기를 회전시켜 상기 제2탱크에서 상기 염산수와 상기 알칼리 용액이 골고루 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 pH 범위는 5.8~8.6인 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 용액은 NaOH 또는 KOH의 농도가 0.0001 ~ 5.0M 인 용액이며, 상기 알칼리 용액의 온도를 5~100℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 부산물 처리 장치.
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