KR20150093700A - 기체정화 필터유닛 - Google Patents

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Abstract

기체정화 필터유닛(10)은, 오존 발생장치에 의해 발생시킨 오존에 포함되는 불순물 중 기체성분의 불순물을 제거하는 제1 제거부(11), 및 이 제1 제거부의 후단에 배치되고, 기체성분이 제거된 불순물로부터 고체미립자의 불순물을 더 제거하는 제2 제거부(12)를 구비하고 있다. 이러한 기체정화 필터유닛(10)의 유입단(10a)으로부터 불순물을 포함하는 오존을 유입시키고, 제1 제거부(11) 및 제2 제거부(12)에 투과시킴으로써, 유출단(10b)로부터 불순물이 제거된 오존이 배출된다.

Description

기체정화 필터유닛{GAS PURIFICATION FILTER UNIT}
본 발명은, 기체정화 필터유닛에 관한 것이며, 구체적으로는 오존가스 중에 포함된 기체성분이나 고체미립자 등의 불순물을 제거하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서는, 높은 산화능력에 착목하여 오존(O3)이 이용되고 있다. 오존은 기체상태로 사용하는 경우도 있지만, 물에 녹여 오존수로서 사용하는 경우도 있다. 기체상태의 오존을 이용하는 경우로서는, 예를 들면 일련의 포토리소그래피 공정에서 에칭처리 후의 레지스트 제거에 사용된다. 레지스트 제거에는 산소 플라스마를 이용하는 처리수단이 지금까지 이용되어 왔지만, 산소 플라스마를 사용하는 경우에는, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 게이트 산화막의 내성을 열화시키는 등의 각종 문제가 발생한다는 것이 알려져 있다.
여기서, 그러한 손상을 발생시키지 않는 무손상 레지스트 제거방법으로서, 오존을 레지스트 표면에 분사하여 레지스트를 산화 분해하는 방법이 제안되었다. 또한, 분해효율을 향상시키기 위해 수분의 존재 하에서 오존을 분사하는 방법도 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 포토리소그래피 공정에서의 레지스트 제거처리부터 세정·건조까지의 일련의 처리를 단일 장치에서 수행할 때, 수증기 공급수단에 의해 공급된 수증기에 의해 레지스트 표면에 얇은 순수(pure water) 액막을 형성하고, 해당 액막에 오존 공급수단에 의해 공급된 오존을 용해시킴으로써 레지스트를 카본산, 이산화탄소, 물 등으로 분해하는 기술이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 오존수를 이용하여 기반을 세정하는 구성이 개시되어 있다. 해당 구성에서는 오존 발생기에서 발생시킨 오존과, 오존을 용해시키는 물을, 기체만을 통과시키고 액체의 투과를 저지하는 비다공성 오존가스 투과 고분자막으로 격리하여 인접시킴으로써, 오존을 직접 물에 접촉시키는 경우와는 다르며, 오존을 가압상태에서, 비다공성 오존가스 투과 고분자막으로 투과시켜, 오존 발생에서 유래하는 금속가루 등이 물에 용해되지 않는 깨끗한 고농도의 오존수 생성을 수행하는 것이 제안되어 있다.
그러나 오존을 반도체 장치의 제조공정에 적용할 때의 과제로서, 오존에 포함되는 불순물에 의한 오염, 특히 금속오염의 우려가 있었다. 오염원이 되는 금속은 전극 사이에 무성방전을 수행시킴으로써 오존을 생성할 때 생성되는 전극유래의 금속, 혹은 오존의 공급로로서 사용되는 금속배관과 오존의 반응생성물, 또한 오존 생성 시에 부차적으로 생성된 질소산화물과의 반응생성물 등을 들 수 있다.
그러한 금속불순물은 전기적 성질, 예를 들면 전기전도율, 저항, 유전율 등, 디바이스의 성능에 큰 영향을 준다. 금속불순물은 일반적으로 디바이스 재료보다 도전성이 크므로, 저농도의 금속불순물에 의한 오염일지라도, 페르미 준위에 있어서 또는 개개의 전하 캐리어로서 이들 성질에 깊은 영향을 미친다. 다수의 반도체 재료의 전기적 성질에 미치는 금속농도의 영향은 다수의 문헌에서 알려져 있다.
반도체 장치의 제조공정 등에 이용하는 오존으로부터 불순물을 제거하는 방법으로서, 오존 발생원으로부터 필터유닛을 개재시켜 반도체 제조공정에 오존을 공급하는 방법이 알려져 있다. 종래의 필터유닛으로서, 예를 들면 불순물을 흡착하는 기융착재를 이용하여 기체상태의 불순물을 제거하는 것이 알려져 있다. 또한, 시트 형상의 여과재 등을 이용하여 고체미립자상태의 불순물을 걸러내는 것도 알려져 있다. 한편, 오존 발생기의 무성방전을 수행하기 위한 전극구조나 전극재료를 개선하여 금속불순물이 적은 오존을 발생시키는 것도 수행되고 있다.
특허문헌 1: 특개 2001-176833호 공보 특허문헌 1: 특개 2002-057136호 공보
그러나, 종래에 알려져 있는 오존으로부터 불순물을 제거하는 필터유닛으로서는, 주로 기체상태의 불순물을 제거하는 것을 목적으로 한 것이나, 혹은 고체미립자상태의 불순물을 제거하는 것을 목적으로 하는 것만이 알려져 있어, 오존에 포함되는 기체상태의 불순물과 고체미립자상태의 불순물 모두를 효율적으로 제거하는 필터유닛이 요구되고 있었다.
또한, 오존 발생기의 전극구조나 전극재료를 개선하는 것만으로는, 발생시킨 오존에 포함되는 금속불순물의 양을 반도체장치의 제조공정을 오염시키지 않는 레벨까지 저감시키는 것은 곤란하였다.
본 발명은 이러한 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 오존에 포함되는 기체상태의 불순물과 고체미립자상태의 불순물 모두를 효율적으로 제거할 수 있으며, 반도체장치의 제조공정을 오염시키지 않는 오존을 공급할 수 있는 기체정화 필터유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 몇 가지 태양은 다음과 같은 기체정화 필터유닛을 제공하였다.
즉, 본 발명의 기체정화 필터유닛은, 오존가스에 포함되는 불순물을 제거하는 기체정화 필터유닛으로서,
상기 불순물로부터 기체성분을 제거하는 제1 제거부, 및 해당 제1 제거부의 후단에 배치되고, 상기 기체성분이 제거된 불순물로부터 고체미립자를 제거하는 제2 제거부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 제거부는, 상기 기체성분을 흡착하는 흡착재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 흡착재는, 실리카겔인 것을 특징으로 한다.
상기 실리카겔은 다수의 세공을 가지며, 각각의 세공의 구경은 10nm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 실리카겔은, 직경이 0.5mm 이상, 3mm 이하인 구 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 흡착재는, 실리카 및 알루미나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 흡착재는, 알루미나에 대한 실리카의 비율이 10 이상인 고 실리카 제올라이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 제거부는, 상기 고체미립자를 걸러내는 부위를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 제거부는, 오존 내식성이 있는 수지 케이스, 및 해당 수지 케이스 안에 수용된 상기 부위로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 부위는 시트 형상을 이루는 여과재이며, 상기 수지 케이스 안에서 접혀서 수용되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 여과재는, 공칭공경이 0.2㎛ 이상, 0.5㎛ 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 수지 케이스 및 상기 여과재는, 불소계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 불소계 수지는, 4불화에틸렌·6불화프로필렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시불소수지 중 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 제거부는, 상기 흡착재를 수용하는 외장체, 및 해당 외장체의 일부에 형성되고, 상기 제2 제거부를 구성하는 수지 케이스를 착탈 가능하게 수용하는 수용부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 수용부는, 스테인리스로 이루어지는 망부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기체정화 필터유닛에 따르면, 오존 발생장치에 의해 발생시킨 오존에 포함되는 불순물 중 기체성분의 불순물을 제거하는 제1 제거부, 및 이 제1 제거부의 후단에 배치되고, 기체성분이 제거된 불순물로부터 고체미립자의 불순물을 더 제거하는 제2 제거부로 기체정화 필터유닛을 구성함으로써, 오존 발생기로부터 발생시킨 오존에 포함되는 기체상태의 불순물 및 고체미립자상태의 불순물 모두를 효율적으로 제거할 수 있게 된다.
이러한 구성의 기체정화 필터유닛을, 예를 들면 오존 발생기와 반도체장치의 제조공정 사이에 인라인 필터로서 삽입하면, 반도체장치의 제조에서의 오존처리공정에 대하여 금속불순물이 극도로 적은 고순도의 오존을 공급할 수 있게 되어, 반도체장치가 중금속 등에 오염될 우려를 저감할 수 있게 된다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 기체정화 필터유닛을 나타내는 단면도이다.
도 2a는, 본 발명의 실시형태에 따른 기체정화 필터유닛에서의 제1 제거부로부터 제2 제거부를 꺼낸 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2b는, 본 발명의 실시형태에 따른 기체정화 필터유닛에서의 제2 제거부의 개략단면도이다.
도 3은, 제2 제거부에 적절하게 이용되는 여과재의 구조를 나타내는 요부 파단 사시도이다.
도 4는, 여과재의 수용상태를 나타내는 요부 파단 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기체정화 필터유닛의 일 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태는 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위해 구체적으로 설명하는 것이며, 특별히 지정하지 않는 한 본 발명을 한정하지 않는다. 또한, 이하의 설명에서 이용하는 도면은 본 발명의 특징을 알기 쉽게 하기 위해 편의상 요부가 되는 부분을 확대하여 나타내고 있는 경우가 있으며, 각 구성요소의 크기 비율 등이 실제와 같다고 할 수는 없다.
도 1은, 본 실시형태에서의 기체정화 필터유닛을 나타내는 단면도이다.
기체정화 필터유닛(10)은, 예를 들면 반도체장치의 제조공정에 이용되는 오존(오존가스)를 정화하는 것이며, 오존 발생장치와 반도체장치의 제조공정 사이에서 오존을 공급하는 배관의 중간에 삽입되는 인라인 필터로서 이용할 수 있다.
기체정화 필터유닛(10)은 오존 발생장치에 의해 발생시킨 오존에 포함되는 불순물 중 기체성분의 불순물을 제거하는 제1 제거부(11), 및 이 제1 제거부(11)의 후단에 배치되고, 기체성분이 제거된 불순물로부터 고체미립자의 불순물을 더 제거하는 제2 제거부(12)를 구비하고 있다. 이러한 기체정화 필터유닛(10)의 유입단(10a)으로부터 불순물을 포함하는 오존을 유입시키고, 제1 제거부(11) 및 제2 제거부(12)에 투과시킴으로써, 유출단(10b)으로부터 불순물이 제거된 오존이 배출된다(도 1에서 점선 화살표 참조).
제1 제거부(11)는, 일단 측이 오존 발생장치에서 발생시킨 불순물을 포함하는 오존 기체(01)는, 외형이 대략 원통형인 외장체(21)를 구비하고 있다. 외장체(21)는 오존의 산화력에 대하여 내구성이 있으며 또한 강성이 풍부한 소재, 예를 들면 스테인리스에 의해 형성되어 있다. 외장체(21)의 일단 측은 오존 발생장치로 이어지는 배관을 접속하기 위해 소정의 구경이 되도록 좁혀진 접속부(22)가 형성되어 있다.
제1 제거부(11)의 타단 측에는 제2 제거부(12)를 착탈 가능하게 수용하는 수용부(23)가 형성되어 있다. 이러한 수용부(23)에는 외형 형상이 대략 원통형을 이루는 제2 제거부(12)를 수용할 수 있도록 원통 형상의 공간이 형성되어 있다. 그리고 이 수용부(23)에는 오존에 대하여 내구성이 있는 스테인리스로 이루어지는 망부재(24)를 구비하고 있다. 망부재(24)는 제1 제거부(11)를 투과한 오존을 후단 측의 제2 제거부(12)로 유입할 수 있게 한다.
제1 제거부(11)를 구성하는 외장체(21)의 내부에는 오존 발생장치에 의해 발생시킨 오존에 포함되는 불순물 중 기체성분의 불순물을 물리흡착 또는 화학흡착하여 제거하는 흡착재(25)가 충전되어 있다. 외장체(21)의 일단 측은 이러한 흡착재(25)를 용이하게 교환할 수 있도록 개폐 가능한 구조인 것이 바람직하다.
흡착재(25)로는 오존가스로부터 금속화합물을 제거하는 정제재료(purification material)가 이용된다. 불순물을 포함하는 오존을 흡착재(25)와 접촉시킴으로써 기체성분의 불순물이 낮은 수준까지 저감된다. 불순물을 포함하는 오존이 제1 제거부(11)를 투과함으로써 오존 속의 기체성분의 전체 금속오염은 100 체적ppt 미만, 바람직하게는 10 체적ppt 미만, 보다 바람직하게는 1 체적ppt 미만으로 저감된다.
흡착재(25)로서 이용되는 정제재료는, 예를 들면 오존분해 촉매작용을 가지는 전이금속원소를 포함하지 않는 고표면적 무기산화물이다. 몇 가지 정제재료는 본 발명의 방법의 금속제거를 야기한다는 것이 알려져 있다. 흡착재(25)로서 이용되는 정제재료의 일례로서, 약 4 이상의 Si/A비를 가지는 고실리카 제올라이트를 포함하는 고표면적 무기화합물을 들 수 있다. 바람직하게는, SiO2/Al2O3비가 10 이상인 고실리카 제올라이트가 좋다. 또한, 중금속 함유가 극도로 적거나 혹은 포함하지 않는 것도 중요하다.
흡착재(25)로서 이용되는 정제재료는, 바람직하게는 약 20m2/g를 초과, 및 보다 바람직하게는 약 100m2/g를 초과하는 표면적을 가지나, 보다 큰 표면적이라도 허용할 수 있다. 재료의 표면적은 내측 및 외측 양측의 표면적을 고려해야만 한다. 정체재료의 표면적은, 업계표준에 의해 통상적으로는 Brunauer-Emmett-Teller법(BET법)을 사용하여 측정할 수 있다.
간단하게는, BET법은 고체의 외부표면 및 접촉 가능한 내부세공표면을, 흡착질이 완전한 단분자층으로 덮는 데 필요하다고 여겨지는 흡착질 또는 흡착가스(예를 들면 질소, 크립톤)의 양을 측정한다. 이 단분자층의 용량을 BET식을 이용하여 흡착등온선으로부터 계산할 수 있으며, 이어서 표면적을 흡착질 분자의 크기를 이용하여 단분자층의 용량으로부터 계산할 수 있다.
흡착재(25)로서 이용되는 정제재료에서 사용되는 금속산화물의 종류는 이에 한정되지 않으나, 산화규소, 산화알루미늄, 알루미노규산염산화물(때로는 제올라이트라고 불린다), 산화티타늄이 포함된다.
바람직한 실시형태로서, 정제재료는 오존에 의한 화학적 및 물리적 열화에 대하여 내구성이 있는 외장체(21) 속에 배치된다. 예를 들면, 0.2 ra 등의 최소한도의 표면조도를 가지는 316L 스테인리스 등의 고순도 스테인리스강은 특히 바람직한 외장체(21)의 용기이다. 부식성, 산화성 또는 다른 상태의 반응성 가스가 사용되는 어느 실시형태에 있어서는, 용기는 조업조건 하에서 안정된 재료로부터 선택된다.
흡착재(25)로서 이용되는 정제재료로서, 상술한 실리카 제올라이트 이외에 실리카겔을 바람직하게 예로 들 수 있다.
실리카겔(Silica gel)은, 메타규산나트륨(Na2SiO3)의 수용액으로부터 얻어지는 산성분을 가수분해하고, 이를 통해 얻어진 규산겔을 탈수, 건조한 것이다.
제1 제거부(11)의 외장체(21)에 충전되는 실리카겔로서는, 예를 들면 직경이 0.5mm 이상, 3mm 이하인 구 형상으로 형성된 것을 들 수 있다. 또한, 실리카겔은 다수의 세공을 가지며, 각각의 세공의 구경은 10nm 이하인 것을 이용하는 것이 흡착력 면에서 바람직하다.
실리카겔은 주지와 같이 수분을 흡수하는 성질이 있으나, 실리카겔의 수분 함유량이 증가하면 금속화합물의 제거능력이 저하될 우려가 있다. 이는 금속화합물을 흡착하는 실리카겔의 세공에 수분이 먼저 흡착되어버리기 때문이다. 이 때문에 흡착재(25)로서 이용되는 실리카겔은 미리 적절한 수분량 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
흡착재(25)로서 실리카겔을 이용하는 경우, 고레벨 오존에 대한 금속화합물의 제거를 효율적으로 수행할 수 있다. 상술한 실리카 제올라이트로는 수십 g/m3 이상의 고레벨 오존을 투과시킬 때 오존의 분해가 촉진되어, 분해열에 의한 발열에 의해, 흡착된 금속화합물을 재방출할 가능성도 있다. 그러나 흡착재(25)로서 실리카겔을 이용함으로써 오존의 분해가 억제되고, 수 g/m3 이하의 저레벨 오존부터 수십 g/m3 이상의 고레벨 오존까지, 금속화합물을 확실하게 흡착할 수 있게 된다.
외장체(21)로서 테프론(등록상표) 베이스의, 또는 배접된 재료를 사용하는 것은 몇 가지 실시형태에서 바람직하게 이용된다. 통상적으로는, 외장체(21)로서, 다양한 보통의 가스가 흐르는 플로우 라인에 관하여, 약 1~300 표준리터의 가스/분(slm) 범위의 가스유량 및 24개월 범위의 원하는 평균수명을 취급하게 된다. 오존의 온도는 -80℃부터 +100℃의 범위에 적응할 수 있는 것이 바람직하다. 유입단(10a)에서의 외장체(21)로의 최대입구압력은, 보통 약 0psig부터 3000psig(20700kPa의 범위이다. 예를 들면, 약 3~12인치(6~25cm)의 범위의 직경과 4~24인치(8~60cm)의 길이를 가지는 실린더 형상의 외장체(21)가 바람직하다. 금속오염물질을 100ppt 미만의 수준까지 제거하기 위해, 흡착재(25) 안에서 오존이 충분한 체류시간을 가질 필요가 있으므로, 외장체(21)의 크기는 오존의 유량 및 체적, 정화재료의 활성 및 제거되어야 할 불순물의 양에 의존하게 된다.
도 2a는 기체정화 필터유닛을 구성하는 제1 제거부에서 제2 제거부를 꺼낸 상태를 나타내는 단면도이며, 도 2b는 도 2a에서의 A-A선을 따른 제2 제거부의 단면을 나타낸 개략도이다.
제1 제거부(11)의 후단 측, 즉 제1 제거부(11)의 수용부(23)에 대하여 착탈 가능하게 수용되는 제2 제거부(12)는, 오존 내식성을 가지는 대략 원통형의 수지 케이스(31), 및 이 수지 케이스(31) 안에 수용되며, 오존에 포함되는 불순물 중 고체미립자를 걸러내는 여과재(부위)(32)로 구성되어 있다.
여과재(부위)(32)는, 예를 들면 시트 형상의 필터재를 국화 형태, 플리츠 형상으로 접어 노출표면적을 증가시켜서 수지 케이스(31)의 내부에 수용한 것이면 된다. 또한, 수지 케이스(31)는 산화력이 강한 오존에 대한 내식성이 풍부한 재료, 예를 들면 불소계 수지로 구성된다. 불소계 수지로서 특히 바람직한 것은, 4불화에틸렌·6불화프로필렌 공중합체(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시불소수지(PFA)를 바람직하게 들 수 있다.
이러한 제2 제거부(12)는 일단 측, 즉 제1 제거부(11)의 수용부(23)에 형성된 망부재(24)에 대면하는 부분이, 제1 제거부(11)에 의해 기체성분의 불순물을 제거한 후의 오존이 유입되는 유입 측이 된다. 또한, 타단 측이, 제2 제거부(12)에 의해 고체미립자가 걸러진 후의 고순도의 오존가스를 반도체장치의 제조공정 등을 향해 유출시키는 유출단(10b)을 구성하고 있다.
불순물 중 고체미립자를 걸러내는 여과재(32)로서는, 예를 들면 직물, 부직포, 성형체 및 망체를 들 수 있다. 직물 필터는 섬유체를 짜서 형성할 수도 있으며, 또한 섬유체를 꼬아서 연사를 제작하고, 그 연사를 짜서 형성할 수도 있다. 나아가, 반도체장치의 제조공정에 영향을 주는 중금속을 흡착하는 입자를 연사에 섞어 짠 것도 바람직하다.
부직포 필터로서는, 예를 들면 수 mm부터 수 cm 길이로 절단된 섬유체를 공지의 방법에 의해 뒤얽음으로써 형성할 수 있다. 복수 종류의 섬유체를 뒤얽히게 하여 형성할 수도 있다. 성형체 필터로서는, 예를 들면 수 mm 부터 수 cm 길이로 절단된 섬유체를 공지의 성형 방법에 의해 임의의 형태로 성형함으로써 얻어진다. 망 형상의 필터로서는, 섬유체를 망 형상으로 짬으로써 형성할 수 있다. 또한, 이들 섬유체에 반도체장치의 제조공정에 영향을 주는 중금속을 흡착하는 입자를 부착시키는 것도 바람직하다.
이들 여과재(32)로서 이용되는 재료에서의 섬유의 벌어져 있는 부분 사이의 크기가 포착성능에 영향을 미치는데, 이 성능, 이른바 공칭공경은, 예를 들면 0.2㎛ 이상 0.5㎛ 이하인 범위가 바람직하다. 여과재(32)의 공칭공경이 0.2㎛ 미만이면, 여과재(32)의 유입 측과 유출 측 사이에서 차압이 너무 커져 오존이 분해될 우려가 있다. 한편, 여과재(32)의 공칭공경이 0.5㎛보다 크면, 반도체장치의 제조공정에 영향을 주는 중금속의 입자를 걸러낼 확률에 영향을 줄 우려가 있다.
이하, 여과재(32)로서 적절하게 이용할 수 있는 다공질 PTFE막(여과막)의 제조방법의 일례를 나타낸다. 도 3에 나타낸 것처럼, 소수성 다공질 PTFE막(40)의 양 가장자리부(40b)에, 열가소성 불소계 수지제의 무공 엣지필름(51)을 200℃이상으로 가열된 열롤 등으로 열압착한 후, 각각 공급액 및 여과액을 위한 유체통로가 되는 열가소성 불소계 수지로 이루어지는 지지네트(52)와 지지네트(53) 사이에 지지시킨다. 지지네트는 대단히 유연하고 구부러지기 쉬운 다공질 PTFE막을 지지하는 역할도 한다.
또한, 여기에서 열가소성 불소계 수지란, 가열에 의해 용융되는 4불화에틸렌-퍼플루오르알킬비닐에테르공중합체(PFA), 4불화에틸렌-6불화플로필렌공중합체(FEP), 4불화에틸렌-퍼플루오르알킬비닐에테르공중합체-6불화프로필렌공중합체(EPE)로부터 선택한 열가소성 불소계 수지 등이다. 소수성 다공질막으로서 PTFE를 사용하여 불소계 수지부재와 열융착하는 경우에는 엣지필름으로서 열가소성 불소계 수지를 사용할 필요가 있다. 소수성 다공질 수지막으로서 PTFE 이외의 막을 사용하는 경우에는 엣지필름은 사용하지 않아도 된다. 이러한 공정에 의해 제2 제거부(12)에 적용할 수 있는 여과재(32)가 얻어진다.
도 3에 나타낸 것과 같은 구조를 가지는 적층체로 이루어지는 여과재(32)를 번갈아 반대방향으로 접어 플리츠 형상으로 만들고, 양측 가장자리를 중첩하여 열융착시켜 이음매가 없게(endless) 만들어 본 실시형태에 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 것처럼 이 여과재(32)를 다공(61)을 가지는 열가소성 불소계 수지제인 다공 내측 코어(62) 및 다공(63)을 가지는 다공 외측 슬리브(64) 사이에 삽입하고, 엣지필름 및 지지네트의 상하 가장자리 단부를 열가소성 불소계 수지제의 엔드캡(65)으로 밀봉하여, 필터 엘리먼트(제2 제거부)(66)를 얻을 수 있다.
이상, 상세하게 설명한 것처럼 본 실시형태의 기체정화 필터유닛(10)에 따르면 오존 발생장치에 의해 발생시킨 오존에 포함되는 불순물 중 기체성분의 불순물을 제거하는 제1 제거부(11), 및 이 제1 제거부(11)의 후단에 배치되고, 기체성분이 제거된 불순물로부터 고체미립자의 불순물을 더 제거하는 제2 제거부(12)로 기체정화 필터유닛(10)을 구성함으로써, 오존 발생기로부터 발생시킨 오존에 포함되는 기체상태의 불순물 및 고체미립자상태의 불순물 모두를 효율적으로 제거할 수 있게 된다.
이러한 구성의 기체정화 필터유닛(10)을, 예를 들면 오존 발생기와 반도체장치의 제조공정 사이에 인라인 필터로서 삽입하면, 반도체장치의 제조에서의 오존처리공정에 대하여 금속불순물이 극도로 적은 고순도의 오존을 공급할 수 있게 되어, 반도체장치가 중금속 등에 오염될 우려를 저감할 수 있게 된다.
실시예
본 발명의 효과를 검증하기 위해, 본 발명의 기체정화 필터유닛에 따른 금속성분의 흡착 능력을 측정하였다.
검증에 있어서는, 고레벨 오존발생장치에 스테인리스강의 배관을 통해 필터유닛을 접속하고, 해당 필터유닛으로부터의 유출가스 속에 포함되는 금속성분을 측정하는 장치구성으로 하였다.
본 발명예로서, 도 1에 나타낸 제1 제거부(11) 및 제2 제거부(12)를 구비한 기체정화 필터유닛(10)을 이용하며, 제1 제거부(11)에는 흡착재(25)로서 실리카겔을 충전하였다. 실리카겔은 직경이 1~3mm인 구 형태이며, 세공경이 1~10nm인 것을 이용하고, 미리 가열 건조시켰다.
한편, 비교예로서는 이러한 기체정화 필터유닛(10) 중 제1 제거부(11)를 제거한 제2 제거부(12)만으로 구성하였다.
도입한 가스는 수십 g/m3 이상의 고레벨 오존가스이며, 배관으로서 스테인리스강을 이용하였다. 이러한 스테인리스강 배관에는 오염원이 되는 금속성분으로서 Fe, Cr, Mn이 포함되어 있다.
금속성분의 농도측정방법은 원자흡광분석법을 이용하였다. 본 발명예 및 비교예 각각의 유출가스를 순수 속에 방출시켜 버블링하고, 얻어진 시료용액을 비교함으로써, 본 발명예 및 비교예 각각의 유출가스 속에 포함되는 금속성분(Fe, Cr, Mn)을 각각 측정하였다.
이러한 검증결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 속의 가스 공급측의 농도는 오존 발생장치에 의해 생성된 오존가스의 공급 측에서의 금속농도, 즉 스테인리스강의 배관을 통과하기 전의 오존가스 속의 금속농도를 나타낸다.
Fe Cr Mn
본 발명예 0.03 0.01 0.03
비교예 0.05 2.68 0.69
가스공급측의 농도 0.01 0.18 0.04
(ppb)
이러한 검증결과에 따르면, 제1 제거부(11)로서 실리카겔을 흡착재로서 이용한 기체정화 필터유닛을 거친 오존가스 속의 금속성분의 농도는, 제1 제거부(11)를 가지지 않는 제2 제거부(12)만의 비교예와 비교하여, Cr이 99% 이상, Mn이 95% 이상 제거되어 있다. Cr이나 Mn을 고정밀도로 제거할 수 있는 본 발명의 지체정화 필터유닛을 이용하면, 오존을 반도체장치의 제조공정에 적용하여도 금속오염을 확실하게 방지할 수 있다는 것이 확인되었다.
10 기체정화 필터유닛
11 제1 제거부
12 제2 제거부
23 수용부
25 흡착재
31 수지 케이스
32 여과재

Claims (15)

  1. 오존가스에 포함되는 불순물을 제거하는 기체정화 필터유닛으로서,
    상기 불순물로부터 기체성분을 제거하는 제1 제거부, 및
    해당 제1 제거부의 후단에 배치되고, 상기 기체성분이 제거된 불순물로부터 고체미립자를 제거하는 제2 제거부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제거부는, 상기 기체성분을 흡착하는 흡착재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡착재는, 실리카겔인 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실리카겔은 다수의 세공을 가지며, 각각의 세공의 구경은 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 실리카겔은 직경이 0.5mm 이상, 3mm 이하인 구 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 흡착재는, 실리카 및 알루미나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡착재는, 알루미나에 대한 실리카의 비율이 10 이상인 고 실리카 제올라이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제거부는, 상기 고체미립자를 걸러내는 부위를 구비하는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 제거부는, 오존 내식성이 있는 수지 케이스, 및 해당 수지 케이스 안에 수용된 상기 부위로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 부위는 시트 형상을 이루는 여과재이며, 상기 수지 케이스 안에서 접혀서 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 여과재는, 공칭공경이 0.2㎛ 이상, 0.5㎛ 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 케이스 및 상기 여과재는, 불소계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 불소계 수지는, 4불화에틸렌·6불화프로필렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시불소수지 중 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 제거부는, 상기 흡착재를 수용하는 외장체, 및 해당 외장체의 일부에 형성되고, 상기 제2 제거부를 구성하는 수지 케이스를 착탈 가능하게 수용하는 수용부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수용부는, 스테인리스로 이루어지는 망부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기체정화 필터유닛.
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