등록특허 10-0338323

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.7
H01L 21/30
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2002년05월30일
10-0338323
2002년05월15일
(21) 출원번호 10-2000-0048368 (65) 공개번호 특2002-0015188
(22) 출원일자 2000년08월21일 (43) 공개일자 2002년02월27일
(73) 특허권자 코아텍주식회사
문영환
경기 평택시 모곡동 440-6
(72) 발명자 문영환
경기도성남시분당구구미동무지개마을건영아파트310동402호
김도완
경기도오산시서동125신동아아파트205동301호
김진홍
경기도평택시합정동835주공아파트205동401호
(74) 대리인 홍성철
심사관 : 정회환
(54) 반도체 공정 배출 가스중 유해 성분에 대한 약제식 처리장치
요약
본 발명은 반도체 공정에서 발생하는 유해 가스를 약제식으로 정화처리하기 위한 장치의 제공에 관한 것으로, 특히 장
치의 구성이 컴팩트하면서 운전 관리가 간편, 안전하고 고장이 거의 없으며, 그러면서 목적하는 유해 가스의 정화처리
를 높은 효율로 경제성있게 달성할 수 있는 반도체 공정 배출 가스중 유해 성분에 대한 약제식 처리 장치에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 공정에서 발생하는 유해 가스를 정화처리하기 위한 장치(1)로서, 처리대상 유해 가스가 도입되는 가
스도입부(2)와, 상기 가스도입부(2)로부터의 가스가 밸브(3)를 거쳐 내부에 도입되고 그 도입된 가스중의 유해성분들
을 약제식으로 제거 처리하는 약제 충전 용기(15)와, 상기 용기(15) 내부를 통과하면서 유해성분들이 제거된 가스가
밸브(4) 및 진공펌프(13)를 거쳐 배출되어지는 배출구(14)를 포함하여 구성되고, 상기 약제 충전 용기(15)의 교체작
업시 가스도입부(2)를 통해 도입된 가스가 이 약제 충전 용기(15)를 우회하여 보조 약제 충전 용기(18)가 설치된 배
관을 거쳐 배출구(14)로 배출되도록 구성되어 있으며, 또 상기 약제 충전 용기(15)의 교체작업시 그 작업개시전 질소
유입구(6)를 통해 들어온 질소가 배관 및 용기(15)내의 잔존 유해가스를 배출 제거하도록 구성되어 있는 것을 특징으
로 하는 반도체 공정 배출 가스중 유해 성분에 대한 약제식 처리 장치를 제공한다.

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대표도
도 1
명세서
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명에 따른 약제식 유해 가스 처리 장치의 전체 구성 개요도,
도2는 도1의 장치에 있어서 전기 제어부의 개요도,
도3은 도1의 장치에 대한 제어 논리도이다.
* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 장치 2 : 가스도입부 3,4,5,9,11 : 밸브
6 : 질소유입구 7 : 체크 밸브 8 : 질소 유량 조절기
10 : 필터 12 : 열전대 13 : 진공 펌프
14 : 배출구 15 : 약제 충전 용기 16 : 가스농도검출기
17 : 압력계 18 : 보조 약제 충전 용기
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 유해성분들을 포함하는 가스를 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히
가스중의 유해성분들을 약제식으로 제거 처리하는 약제식 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 및 LCD 제조 공정중 식각, 화학증착, 확산등의 공정에서는 Cl2나 BCl3와 같은 염소계 유독가스, 산
성 가스(HCL, HBr, HF), 실란 등의 독성 가스 또는 불소화합물 가스 등이 배출된다. 이러한 반도체 공정 배출 가스에
함유된 유해성분들 중 식각 공정에 주로 사용되는 산성 가스(HCL, HF, BCl3)는 배기관의 부식을 초래할 수 있고, 실
란류는 공기와 접촉 산화되어 배기관에 누적됨으로써 배기관의 막힘 현상을 초래할 수 있으며, 불소화합물 가스(CF4,
C2F6, CHF3, C3H8, C4 H8, NF3, SF6)는 대기중에 방출될 경우 지구 온난화를 유발할 수 있다. 산성 가스의 경우는
주로 습식으로 처리되며, 실란류는 연소 처리후 분말 상태로 제거된다. 불소화합물 가스의 경우는 한 가지 처리 방법으
로 처리하기는 어렵기 때문에 고온에서 연소시킨 후 배출되는 HF를 습식으로 2차 처리하는 방식이 알려져 있다. 습식
처리의 경우 대량의 폐수가 발생하여 발생된 폐수를 추가로 처리해야 하는 문제점이 있으며, 연소 방식의 경우 고온 처
리에 따른 안전성 문제 및 운전 비용 문제가 추가로 발생할 수 있다.

특정 성분의 유해 가스에 대한 화학 반응 활성을 이용하는 약제식 처리의 경우 습식 처리와는 달리 폐수 처리장에 추가
로 부하를 주지 않고, 대부분의 경우 상온에서 반응이 진행되기 때문에 연소 방식에서 나타나는 안전성 및 운전 비용 문
제를 해결할 수 있어 현재의 습식 및 열산화식 처리 방법이 이 약제식 처리 방법으로 대체되어 가고 있는 추세이다. 이
러한 약제석 처리 방법은 현재 유해 가스 중 불연성 가스에 대해 적용되고 있으며, 약제의 유해 가스 정화 처리는 다음
반응식(1),(2) 그리고 (3)에 의해 진행된다.
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X·HCl Me(OH)x →X·H2O Me(Cl)x - - - - - - - - - - - - - (1)
X·HF Me(OH)x →X·H2O Me(Cl)x - - - - - - - - - - - - - (2)
X/3·BCl3 Me(OH)x →X/2·H2O Me(Cl)x X/6·B203- - - - - (3)
상기 식들에서 X는 정수를 나타낸다.

현재 반도체 공정과 관련한 유해 가스 처리 약제의 경우 망간, 칼슘, 나트륨, 철 등의 금속 수화물 또는 금속 산화물을
주성분으로 하고 있는데, 약제의 유해 가스 처리 성능은 금속 수화물의 선정에 가장 크게 좌우된다. 또한 약제의 성능은
제조 방법이나 주성분 외에 제조 과정에서 도입되는 부성분들에 따라 달라지기도 하는데, 이는 제조 방법이나 부성분들
이 약제의 비표면적, 기공 형성, 주성분의 분산도 등 반응 활성에 기여하는 물성들에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 이 밖
에도 최종 생산된 약제의 형태나 크기, 강도나 비중 등 물리적인 성질 역시 약제의 반응 활성과 수명에 영향을 미치는
요인이다.

발명이 이루고자 하는 기술적 과제

반도체 공정에서 배출되는 유해 가스를 제거하기 위해 제조된 약제는 일정한 형태를 가진 금속제(스테인레스강, 탄소강
등) 용기에 충전되어 사용된다. 유해 가스를 약제가 충전된 용기에 주입하고 유해 성분이 제거된 후 배출시키기 위해서
는 유해 가스의 도입과 배출에 따른 가스의 흐름을 적합하게 제어하고 약제와 약제를 충전한 용기를 안전하게 관리하는
별도의 장치가 필요하다. 본 발명은 이러한 약제를 이용한 유해 가스 처리 장치로서 장치의 운전 관리가 간편, 안전하게
이루어질 수 있으면서 최적의 처리효과를 가져올 수 있는 장치를 제공하기 위해 연구개발된 것이다.

발명의 구성 및 작용
이하에서, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 장치의 전체적인 구성개요를 보여 주는데, 반도체 공정에서 발생한 처리대상 유해 가스는 가스도
입부(2)를 통해 장치(1)로 유입된 후 약제 충전 용기(15)를 거치면서 유해성분들이 제거되고, 이와 같이 유해성분들
이 제거 처리된 청정한 가스가 배출구(14)로 배출되도록 되어 있다. 정상 작동 상태에서 밸브(3)는 열린 상태가 되며
유해 가스는 약제가 충전된 용기(15)로 들어 간다. 용기(15)내에서 약제와 반응하여 유해성분이 제거된 정화 가스는
용기(15)에서 나온 후 밸브(4)를 거쳐 배출구(14)로 배출된다. 이 때, 배출 가스의 흐름은 진공 펌프(13)에 의해 상
압 이하의 압력으로 진공 펌프(13)에 도달하게 되며 펌프 후단에서 상압으로 배출된다.

식각 또는 화학 증기 증착 등 반도체 공정에서 배출되는 유해 가스 중에는 파우더 물질이 포함되어 진공 펌프(13)나 처
리장치 중의 배관 등에 누적되어 막힘 현상을 초래할 수 있다. 본 발명의 장치는 이러한 문제점을 해소하기 위해 약제충
전 용기(15)의 배출구와 진공 펌프(13) 사이에 처리 가스중의 미세 파우더를 포집제거할 수 있는 필터(10)를 설치하
였다.
약제 수명이 다하여 약제가 충전된 용기(15)를 교체할 경우나 장치에 이상발생시 밸브(3)와 밸브(4)가 닫히고 밸브(
5)는 열려서 유해 가스는 용기(15)를 우회하여 배출구(14)를 통해 시스템으로부터 배출된다. 이 경우 유해 가스는 소
형의 보조 약제 충전 용기(18)를 통과하여 유해 성분이 제거된 후 배출된다.
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도면중 17은 압력계인데, 이 압력계(17)는 장치에 도입되는 유해 가스의 압력을 측정하여 이를 전기적 신호로 바꾸어
도2의 압력조절기(209)로 전달한다. 6은 질소의 유입구를 나타내는데, 질소는 용기(15) 교체시 배관과 용기(15)내에
잔류한 유해성분을 제거하여 장치 관리자가 유해 가스에 노출되는 것을 방지할 목적으로 장치에 도입사용한다. 7은 질
소 가스의 역류를 방지하기 위해 설치된 체크 밸브이고, 8은 질소의 유량을 조절하기 위해 설치된 유량 조절기이다. 9
는 질소의 흐름을 제어하는 밸브로서 정상작동중에는 닫혀 있게 되고, 용기(15) 교체시 열려서 용기(15) 내부에 잔존
한 유해성분을 질소로 밀어 내게 된다. 12는 용기 내부의 이상 온도 상승 여부를 감지하기 위해 장착된 열전대이다. 1
1은 밸브인데, 이 밸브(11)는 정상작동중에 일정한 시간간격으로 열려 16으로 지칭된 가스농도검출기에 용기 내부의
가스를 보내게 된다. 유해 가스는 가스농도검출기(16)를 통과한 후 진공 펌프(13)에 흡입되어, 밸브(4)를 통해 진공
펌프(13)로 유입된 가스와 함께 배출구(14)로 배출된다.


도2는 본 장치를 통한 가스 흐름을 제어하기 위해, 그리고 장치의 상태를 운전자에게 알려 주기 위해 설치된 전기 장치
들이 부착된 콘트롤 패널(조작반)을 보여 준다. 여기에서 201은 장치에 전원을 공급해 주는 스위치이다. 202는 장치
내부에 설치된 조명등을 켜고 끄는 스위치이다. 203은 질소 가스 공급을 제어하는 스위치이다. 204는 가스의 흐름을
정상흐름작동과 우회흐름작동중 하나로 선택할 수 있도록 하여 주는 스위치이다. 205와 206은 장치의 콘트롤을 위해
장착된 주요 부분을 보호하기 위해 장착된 휴즈이다. 207은 장치에 이상발생시 경고음을 발생하는 부저이다. 208은 장
치에 치명적인 이상이 생긴 경우 장치를 안전 상태로 전환하기 위해 설치된 비상 스위치이다. 209는 장치의 압력을 원
하는 설정치로 제어하는 압력조절기이다. 장치내부로 도입된 유해 가스의 압력은 진공 펌프(13)의 진공도를 조절함으
로써 제어된다. 210은 가스농도검출기(16)에서 보내는 신호를 수치로 보여 주는 전기 장치이다. 213에서 218은 장치
의 상태와 이상 유무를 보여 주는 점멸등이다. 211은 점멸등의 정상 작동 여부를 확인하기 위해 부착된 스위치이다. 2
12는 장치에 이상발생시 울리는 경고음을 해제하고 이상상태 교정후 점멸등의 점멸을 종료하는 기능을 수행하는 스위
치이다.

도3은 도1에 나타낸 장치의 제어 논리도이다.
발명의 효과
본 발명은 상술한 바와 같은 구성, 작용을 통해 반도체 공정에서 발생하는 유해 가스를 약제식으로 정화처리할 수 있도
록 된 장치로서, 특히 장치의 구성이 컴팩트하면서 운전 관리가 간편, 안전하고 고장이 거의 없으며, 그러면서 목적하는
유해 가스의 정화처리를 높은 효율로 경제성있게 달성할 수 있게 된 신규유용한 효과를 제공하는 것이다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.

반도체 공정에서 발생하는 유해 가스를 정화처리하기 위한 장치(1)로서, 처리대상 유해 가스가 도입되는 가스도입부(
2)와, 상기 가스도입부(2)로부터의 가스가 밸브(3)를 거쳐 내부에 도입되고 그 도입된 가스중의 유해성분들을 약제식
으로 제거 처리하는 약제 충전 용기(15)와, 상기 용기(15) 내부를 통과하면서 유해성분들이 제거된 가스가 밸브(4)
및 진공펌프(13)를 거쳐 배출되어지는 배출구(14)를 포함하여 구성되고, 상기 약제 충전 용기(15)의 교체작업시 가스
도입부(2)를 통해 도입된 가스가 이 약제 충전 용기(15)를 우회하여 보조 약제 충전 용기(18)가 설치된 배관을 거쳐
배출구(14)로 배출되도록 구성되어 있으며, 또 상기 약제 충전 용기(15)의 교체작업시 그 작업개시전 질소유입구(6)
를 통해 들어온 질소가 배관 및 용기(15)내의 잔존 유해가스를 배출 제거하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 반
도체 공정 배출 가스중 유해 성분에 대한 약제식 처리 장치.

청구항 2.
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제1항에 있어서, 상기 약제 충전 용기(15)의 배출구측에 유해 가스중의 파우더 성분을 포집 제거하기 위한 필터(10)
가 또한 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 배출 가스중 유해 성분에 대한 약제식 처리 장치.
도면
도면 1
도면 2
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도면 3
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