KR20210036047A - 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하단의 일측에 가스가 유입되는 유입라인과, 상단에 세정처리 된 처리가스가 배출되는 배출라인과, 하단의 타측에 세정처리수를 배출하는 처리수배출라인과, 내부에 세정수를 토출하는 토출수단을 포함하는 스크라바조; 상기 스크라바조 내부에 전해수를 공급하는 세척라인과 연결되는 전기분해조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바에 관한 것이다.

Description

스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바{Scrubber for semiconductor with scale remover}

본 발명은 반도체 공정 등에서 생성되는 오염가스를 정화처리 하고 정화처리 중에 생성되는 설비 내 스케일 등에 대한 세척공정이 수행될 수 있는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼를 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정공정이 필요하다. 특히, 고집적화 된 집적회로를 제조할 때는 반도체 웨이퍼의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정공정은 매우 중요하다.

상기 반도체 웨이퍼의 습식 세정공정은 화학액 처리공정(약액 처리공정)과, 수세공정, 그리고 건조공정으로 나눌 수 있다. 상기 화학액 처리공정은 고순도 및 고농도의 화학약품을 이하여 반도체 웨이퍼를 처리하는 공정이며, 수세공정은 화학액 처리된 반도체 웨이퍼를 순수로 세척하는 공정이며, 상기 건조공정은 수세 처리된 반도체 웨이퍼를 건조하는 공정이다.

한편, 상기에서 언급한 반도체 공정 중에 발생되는 독성가스의 처리는 습식(wetting)과 연소(burning) 방식으로 나눌 수 있다.

습식 스크라바는 물(또는 세정액)을 이용하여 배기가스를 세정하는 구조로서, 비교적 간단한 구성을 가지므로 제작이 용이하고 대용량화할 수 있다는 장점이 있다.

연소식 스크라바는 수소버너 등의 버너 속을 배가가스가 통과되도록 하여 직접 연소시키거나, 또는 열원을 이용하여 고온의 체임버를 형성하고 그 속으로 배기가스가 통과되도록 하여 간접적으로 연소시키는 구조를 갖는다.

이중 습식 스크라바의 예로 대한민국 특허등록 제10-1550990호에서는 체임버, 상기 체임버의 하부에 형성된 가스유입구, 상기 체임버의 상부에 형성된 액적분리장치 및 상기 체임버의 가스유입구 높이와 상기 액적분리장치 높이 사이에 설치되어 세정액이 공급되는 세정액공급장치를 포함하여 이루어지는 습식 가스스크러버에 있어서, 상기 액적분리장치는: 실린더; 상기 실린더의 내부 중간에 설치되어, 상기 실린더를 하부의 제1단과, 상부의 제2단으로 나누어주는 중간격막으로서, 상기 중간격막의 가운데에는 통풍구를 갖는 도넛형상의 중간격막; 상기 실린더의 제1단 측면 전체에 일정 간격을 두고 복수 개 설치되어 습윤가스가 유입되는 유입구; 상기 실린더의 제2단 상부에 설치되는 유출구; 상기 중간격막의 통풍구 주위에서 수직방향으로 설치되는 바(bar) 형상의 홀더; 및 상기 홀더에 끼움결합 되는 대응되는 홀더공을 가지며, 상기 중간격막의 통풍구를 지나 상승하는 습윤가스의 힘에 의하여 승강을 하는 방해판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식 가스스크러버를 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 설비운영 과정에서 설비내에 스케일 및 슬라임 성분 등이 침적되어 공정효율이 저하되는 경우 인력을 통한 세척 혹은 별도의 장치를 설치하여 세척을 하여야 하는 번거로움이 있으며, 산화제 등 약품을 과다로 사용하는 경우 2차 오염의 문제가 야기될 수 있고, 설비내를 사람이 직접 청소하는 경우 안전사고의 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1550990호

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세정공정과 세척공정이 1 장치에 의해 구현될 수 있고, 전해수를 사용하여 스케일 및 슬라임 성분들의 부착을 지연시키고 부착된 스케일 성분들이 용해되어 나올 수 있게 하여 스크라바내 차압이 높게 유지되지 않도록 관리함으로써 설비 세정을 위한 설비내 인력투입을 줄여 안전사고를 방지할 수 있고, 설비 유지보수 횟수를 줄여 연속적인 조업이 가능하도록 하고자 함이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바(이하 "본 발명의 스크라바"라함)는, 하단의 일측에 가스가 유입되는 유입라인과, 상단에 세정처리 된 처리가스가 배출되는 배출라인과, 하단의 타측에 세정처리수를 배출하는 처리수배출라인과, 내부에 세정수를 토출하는 토출수단을 포함하는 스크라바조; 상기 스크라바조 내부에 전해수를 공급하는 세척라인과 연결되는 전기분해조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 스크라바조에 있어 하나 이상의 개소에 압력을 측정하는 하나 이상의 압력계와, 상기 압력계에서 측정되는 압력값에 연동하여 상기 밸브를 제어함으로써 상기 스크라바조의 세정모드와 세척모드를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 세척라인과 밸브에 의해 연결되어 상기 스크라바조 내부에 약품을 공급하는 약품공급라인과 연결되는 약품저장조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 배출라인에는 후처리장치가 구성되되, 상기 후처리장치는 하단에 상기 배출라인이 연통하며 상단에 이물질이 제거된 가스가 배출되는 후배출라인이 형성되고 내부에 전해액이 충진된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 다공을 형성하는 양극과, 상기 양극에 이격을 형성하는 음극과, 상기 하우징 외부에서 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하는 전원부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 하우징의 하단에는 슬러지배출라인이 형성되며, 상기 배출라인은 상기 하우징 내부에서 상기 양극의 하면과 대향하는 가스토출노즐과 연통하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 양극의 하면에는 밀폐면을 형성하도록 격벽이 형성되며 상기 격벽 내부에 상기 가스토출노즐이 구성되는 것을 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스크라바는 운전중에 설비내부에 스케일, 미생물 등 이물질이 침적되어 운전효율이 저하되는 경우 전해수를 이용하여 침적된 이물질을 세척할 수 있어 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다.

또한 본 발명의 스크라바는 반도체 공정 등에서 생성되는 가스의 정화효율을 높이는 것은 물론 스케일, 미생물 등 이물질 침적물이 스크라바에 부착되어 운전효율이 저감되는 것을 방지하여 추가 세척공정이 불필요하게 함으로써 안전사고의 발생을 제어토록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 스크라바를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 스크라바의 작동상태의 일 예를 나타내는 블록.
도 3은 본 발명의 스크라바의 다른 실시예를 나타내는 개략도.

이하 본 발명의 실시 예을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 스크라바(1)는 도 1에서 보는 바와 같이, 하단의 일측에 가스가 유입되는 유입라인(21)과, 상단에 세정처리 된 처리가스가 배출되는 배출라인(22)과, 하단의 타측에 세정처리수를 배출하는 처리수배출라인(23)과, 내부에 세정수를 토출하는 토출수단(24)을 포함하는 스크라바조(2); 상기 스크라바조(2) 내부에 전해수를 공급하는 세척라인(41)과 연결되는 전기분해조(4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 본 발명의 스크라바(1)는 반도체 공정 등에서 생성되는 가스를 세정에 의한 정화처리 하는 종래의 스크라바의 기능에 더하여 운전중에 설비내부의 패킹볼, 데미스터 등에 스케일, 미생물 등의 이물질이 침적되어 운전효율이 저하되는 경우에 전해수에 의한 세척이 가능하도록 하는 것이다.

상기 스크라바조(2)는 하단의 일측에 가스가 유입되는 유입라인(21)과, 상단에 세정처리 된 처리가스가 배출되는 배출라인(22)과, 하단의 타측에 세정처리수를 배출하는 처리수배출라인(23)과, 내부에 세정수를 토출하는 토출수단(24)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유입라인(21)으로 반도체 공정 등에서 생성되는 가스가 유입되는 것으로 이러한 가스에는 각종 오염물질이 혼입된 상태로 상기 스크라바조(2)에서는 이렇게 유입라인(21)으로 유입된 가스가 스크라바조(2) 내부에서 상향하는 과정에서 상기 토출수단(24)에서 하방향으로 토출하는 세정수와 충돌하도록 하여 가스에 혼입된 각종 오염물질이 세정수에 의해 걸러져 상기 스크라바조(2) 하단부에 오염물질이 포함된 세정처리수가 저장되도록 하는 것이며, 이러한 세정처리수는 상기 처리수배출라인(23)을 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다.

이렇게 세정처리 된 처리가스는 상기 배출라인(22)을 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다.

이와 같은 스크라바조(2)의 기능은 종래 공지기술로서 다양하게 존재하고 있는 바, 그 상세 설명은 생략한다.

상기 전기분해조(4)는 상기 스크라바조(2) 내부에 전해수를 공급하는 세척라인(41)과 연결되는 구성에 해당한다. 상기 전기분해조(4)에는 당연히 공지의 구성으로서 양극 및 음극과 전해질 등이 구성되어 전기의 인가에 의해 산성수 또는 알카리수가 생성되도록 하는 것으로 이러한 전기분해조(4)에서 전해수를 생성하는 작용기작의 경우도 다양한 공지기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다.

이렇게 스크라바조(2)의 세척을 위해 전해수를 사용하는 이유는 난분해성 유기오염물질 등의 축적에 의해 형성되는 스케일의 경우 전해수의 차아염소산(HOCl)이나 히드록시라디칼(OH-)에 의해 설비에 침적되어 부착된 스케일을 분리 및 분해토록 하는 것이다. 즉 화학약품의 사용을 제어하거나 줄임으로써 친환경적으로 세척이 이루어지도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 스크라바(1)에는 상기 세척라인(41)과 밸브(82)에 의해 연결되어 상기 스크라바조(2) 내부에 약품을 공급하는 약품공급라인(81)과 연결되는 약품저장조(8)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브(82)의 작동에 기해 상기 약품저장조(8)로부터 상기 약품공급라인(81) 및 상기 세척수공급라인(41)을 통해 약품이 상기 스크라바조(2)로 공급되도록 하는 것이다. 이러한 약품은 세정과정에서 세정수와 함께 스크라바조(2)로 공급되도록 할 수 있으며, 세척과정에서 전해수와 함께 스크라바조(2)로 공급되도록 할 수 있다.

세척과정에서 전해수와 함께 공급되는 일 예로 약품으로서 염화나트륨성분이 첨가되도록 하여 스케일의 경우 전해수에 의한 분리 및 분해가 이루어지도록 하고 염화나트륨 성분에 의해 미생물의 제거가 이루어지도록 할 수 있다.

또한 본 발명에서는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 스크라바조(2)에 있어 하나 이상의 개소에 압력을 측정하는 하나 이상의 압력계(5)가 구성되도록 하고, 상기 압력계(5)에서 측정되는 압력값에 연동하여 상기 밸브(82)를 제어함으로써 상기 스크라바조(2)의 세정모드(61)와 세척모드(62)를 제어하는 제어부(6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 제어부(6)는 각 압력계(5)에서 측정되는 압력값이 설정된 임계치 이상인 경우에 설비가 스케일 등의 침적으로 공정효율이 저하되는 것으로 판단하여 밸브(82) 및 도면에 도시된 바는 없으나 펌프를 제어하여 스크라바조(2)를 세척모드(62)로 전환시키도록 하는 것이다.

상기 세정모드(61)는 상기에서 언급한 바와 같이 스크라바조(2)로 세정수가 공급되도록 하여 유입가스를 정화처리 하는 공정인 것이며, 상기 세척모드(62)는 상기에서 언급한 바와 같이 스크라바조(2)로 전해수 또는 약품이 공급되도록 하여 세척이 이루어지는 공정인 것이다.

한편 본 발명은 상기 세정모드(61)에 있어 상기 배출라인(22)으로 배출되는 처리가스가 후처리장치(7)를 더 거치도록 하여 정화효율을 더욱 배가시키도록 하는 실시 예를 도 3에서 제시하고 있다.

본 실시 예의 후처리장치(7)는 도 3에서 보는 바와 같이 하단에 상기 배출라인(22)이 연통하며 상단에 이물질이 제거된 가스가 배출되는 후배출라인(711)이 형성되고 내부에 전해액(712)이 충진된 하우징(71)과, 상기 하우징(71)의 내부에 다공을 형성하는 양극(72)과, 상기 양극(72)에 이격을 형성하는 음극(73)과, 상기 하우징(71) 외부에서 상기 양극(72) 및 음극(73)에 전원을 인가하는 전원부(74)가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징(71)의 하부로 상기 배출라인(22)을 통해 1차적으로 상기 스크라바조(2)에서 정화처리 된 가스가 유입되는 것이며, 이렇게 유입된 가스는 내부에 다공을 형성하는 양극(72)을 통과하면서 가스에 혼입된 이물질이 양극(72)의 다공에 의해 흡착에 의한 여과가 이루어지도록 하는 것이며, 이렇게 양극(72)에 의해 여과가 이루어진 가스는 후배출라인(711)을 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다.

이를 위해서 도면에서 보는 바와 같이 상기 배출라인(22)에 의해 상기 하우징(71) 내부로 유입되는 가스는 배출라인(22)의 위치와 대향하도록 형성되는 양극(72)으로 유입되도록 하여 다공을 형성하는 양극(72)에서 가스에 혼입된 이물질이 걸러지도록 하는 것이다.

이러한 기능이 더욱 극대화 되도록 하기 위해 상기 배출라인(22)은 상기 하우징(71) 내부에서 상기 양극(72)의 하면과 대향하는 가스토출노즐(713)과 연통하도록 구성되는데, 배출라인(22)을 통해 유동하는 가스가 상기 하우징(71) 내부에서 상기 양극(72)의 하면과 대향하는 가스토출노즐(713)을 통해 상기 양극(72) 방향으로 가스가 토출되도록 하는 것이며, 이에 더하여 상기 양극(72)의 하면에는 밀폐면을 형성하도록 격벽(75)이 형성되며 상기 격벽(75) 내부에 상기 가스토출노즐(713)이 구성되도록 하여 가스토출노즐(713)을 통해 하우징(71) 내부로 토출되는 가스는 상기 양극(72)을 통해서만 전해질(712)로 유출되도록 하여 유입되는 가스 전체가 양극(72)을 통과하도록 하는 것이다. 상기 격벽(75)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 양극(72)의 하면과 격벽(75) 및 하우징(71)에 의해 밀폐된 공간이 형성되도록 하는 것이다.

이렇게 다공을 형성하는 양극(72)은 탄소재질 등 다양한 공지의 재질이 사용될 수 있음은 당연하다.

이러한 양극(72)을 통한 여과과정이 진행되면 상기 양극(72)이 폐색될 수 있는데, 본 실시예에서는 이 경우 상기 전원부(74)가 양극(72) 및 음극(73)에 전원을 인가하여 상기 하우징(71) 내부에서 전기분해가 이루어지도록 한다. 이렇게 하우징(71) 내부에서 전기분해가 이루지면 전기분해에 의한 열에 의해 양극(72)에 흡착된 이물질이 탈착이 이루어지게 되는 것이며, 이렇게 탈착이 된 이물질은 양극(72)에서 발생되는 전해수(산성수)에 의해 분해가 이루어진다. 이러한 세척과정에서 하우징(71)의 하부에 침적되는 이물질은 상기 하우징(71)의 하단에 슬러지배출라인을 통해 외부로 배출시키는 것이다.

즉 본 실시 예의 후처리장치(7)의 경우도 필터링 공정과 세척공정이 1 장치에 의해 수행되어지도록 하는 것이며, 세척공정에서 전해수가 사용되어 화학약품에 의한 2차 오염의 문제 등이 제어될 수 있도록 하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명의 스크라바 2 : 스크라바조
4 : 전기분해조

Claims (6)

1. 하단의 일측에 가스가 유입되는 유입라인과, 상단에 세정처리 된 처리가스가 배출되는 배출라인과, 하단의 타측에 세정처리수를 배출하는 처리수배출라인과, 내부에 세정수를 토출하는 토출수단을 포함하는 스크라바조;
   상기 스크라바조 내부에 전해수를 공급하는 세척라인과 연결되는 전기분해조;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스크라바조에 있어 하나 이상의 개소에 압력을 측정하는 하나 이상의 압력계와, 상기 압력계에서 측정되는 압력값에 연동하여 상기 밸브를 제어함으로써 상기 스크라바조의 세정모드와 세척모드를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 세척라인과 밸브에 의해 연결되어 상기 스크라바조 내부에 약품을 공급하는 약품공급라인과 연결되는 약품저장조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배출라인에는 후처리장치가 구성되되, 상기 후처리장치는 하단에 상기 배출라인이 연통하며 상단에 이물질이 제거된 가스가 배출되는 후배출라인이 형성되며 내부에 전해액이 충진된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 다공을 형성하는 양극과, 상기 양극에 이격을 형성하는 음극과, 상기 하우징 외부에서 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하는 전원부가 포함되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 하우징의 하단에는 슬러지배출라인이 형성되며, 상기 배출라인은 상기 하우징 내부에서 상기 양극의 하면과 대향하는 가스토출노즐과 연통하는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 양극의 하면에는 상기 하우징과 밀폐면을 형성하도록 격벽이 형성되며 상기 격벽 내부에 상기 가스토출노즐이 구성되는 것을 특징으로 하는 스케일 제거장치가 구비된 반도체용 스크라바.

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