KR102505668B1

KR102505668B1 - 반도체 공정의 유해가스 내 NOx 및 더스트 제거 방법

Info

Publication number: KR102505668B1
Application number: KR1020220036737A
Authority: KR
Inventors: 한재현; 사공권
Original assignee: 주식회사 비에이치피
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-03-03
Anticipated expiration: 2042-03-24

Abstract

플라즈마 방전과 촉매를 이용하여, 반도체 공정 중에 배출되는 유해가스 내 NO_x 및 더스트의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 NO_x 및 더스트의 제거 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트를 제거하는 방법에 있어서, (a) 방전극이 배치된 챔버 내부로 유해가스를 공급하는 단계; (b) 상기 방전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 발생된 플라즈마 방전에 의해 활성화되고 이온화된 유해가스를 산화시키는 단계; 및 (c) 상기 산화된 유해가스를 챔버 외부로 배출시킨 후, 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

반도체 공정의 유해가스 내 NOx 및 더스트 제거 방법{METHOD FOR REMOVING NOx AND DUST FROM HARMFUL GAS EMITTED FROM SEMICONDUCTOR PROCESS}

본 발명은 플라즈마 방전과 촉매를 이용하여, 반도체 공정 중에 배출되는 유해가스 내 NO_x 및 더스트의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 NO_x 및 더스트의 제거 방법에 관한 것이다.

반도체 공정은 회로 설계, 마스크 제작, 식각, 세정, 연마 등 다양한 제조 단계를 포함한다.

이와 같은 반도체 공정에는 유독성 가스 및 화학 약품 등이 사용되며, 반도체 공정에서 배출되는 가스인 NO_x 및 더스트에는 유해성분이 다량 포함되어 있다.

반도체 공정에서 배출되는 유해가스인 NO_x 및 더스트는 인체에 유해할 뿐만 아니라, 그대로 대기 중에 방출될 경우에는 환경오염을 유발할 수도 있다. 이러한 유해가스의 유해성분을 기준치 이하로 낮추기 위해서는 정화처리 과정을 반드시 거치도록 법적으로 의무화되어 있다.

따라서, 반도체 공정 중에 발생하는 유해가스를 제거하기 위한 방법이 연구되어야 한다.

본 발명의 목적은 반도체 공정 중에 배출되는 유해가스 중 NO_x 및 더스트의 제거 효율이 우수한, 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 병렬 연결된 플라즈마 챔버를 이용하여, 유해가스 내 NO_x 및 더스트를 제거 및 산화시키는 단계를 연속적으로 수행할 수 있는, 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트를 제거하는 방법에 있어서, (a) 방전극이 배치된 챔버 내부로 유해가스를 공급하는 단계; (b) 상기 방전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 발생된 플라즈마 방전에 의해 활성화되고 이온화된 유해가스를 산화시키는 단계; 및 (c) 상기 산화된 유해가스를 챔버 외부로 배출시킨 후, 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방전극이 배치된 챔버를 2개 이상 병렬로 배치하여, 병렬로 배치된 챔버 중 하나가 작동하지 않더라도 챔버 가동을 멈춤 없이 상기 유해가스를 산화시키는 단계를 연속적으로 수행할 수 있다.

상기 (b) 단계에서, 10 ~ 120Hz의 코로나 방전, 800MHz ~ 2.5GHz의 마이크로웨이브 방전 및 2MHz ~ 120MHz의 고주파수 방전 중 1종 이상을 선택하여 플라즈마 방전을 발생시킬 수 있다.

또한 상기 (b) 단계에서, 유해가스 내 수분 함량에 따라 스팀 공급 여부를 결정할 수 있다.

상기 (c) 단계에서, 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계는 (c1) 상기 산화된 유해가스 내 NO₂를 KOH, Ca(OH)₂ 및 NaOH 중 1종 이상의 알칼리성으로 표면 처리된 탄소계 촉매에 흡착시키는 단계; (c2) 상기 흡착된 유해가스 내 NO₂가 알칼리성과 중화 반응하여 염을 형성하고, N₂와 H₂O를 생성하는 단계; 및 (c3) 상기 형성된 염이 탄소계 촉매 내에 흡수되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (c) 단계에서, 제거하는 단계는 10 ~ 150℃에서 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법은 NO_x 및 더스트의 제거 효율이 더욱 우수한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법은 촉매와 반응시키기 전에 플라즈마를 사용함으로써, 촉매의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법은 병렬 연결된 플라즈마 챔버를 이용함으로써, 유해가스 내 NO_x 및 더스트를 제거하고 산화시키는 단계를 가동 중지 없이 연속적으로 수행할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법에서 촉매를 이용하여 NO₂를 제거하는 메커니즘 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 설명하도록 한다.

반도체 공정 중에는 탄소(C), 일산화탄소(CO), 탄화수소(CH)와 같은 다량의 더스트(dust)와 질소산화물(NO_x)과 같은 산성 가스를 포함하는 유해가스가 배출된다.

이에 본 발명자는 촉매를 이용하여 유해가스 내 NO_x 및 더스트를 제거하려고 시도하였으나, 촉매 단독으로는 NO_x 및 더스트가 충분히 제거되지 않았고, 반응 온도를 200℃ 이상으로 유지해야 하는 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하고자, 본 발명자는 촉매를 환원시키기 전에 플라즈마 방전이 발생된 상태에서 유해(배기)가스를 산화시켰더니, 유해가스 내의 NO_x 또는 더스트가 NO₂, CO₂로 산화됨에 따라, 후속 알칼리로 표면 처리된 촉매와의 중화 반응 또는 환원 반응이 향상되었으며, 환원 반응의 온도를 200℃ 이상으로 유지하지 않아도 상온에서 반응이 충분히 진행되는 것을 확인하였다.

이에 따라, 본 발명자는 플라즈마와 촉매를 이용함으로써, 반도체 공정 중에 배출되는 유해가스, 특히, NO_x와 더스트를 동시에 제거할 수 있는 방법을 연구하였다.

본 발명의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법은 반도체 공정 후에 바로 수행되거나, HF 및 더스트를 제거하기 위한 1차 습식 스크러버와 2차 습식 스크러버 공정 사이에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법이 HF 및 더스트를 제거하기 위한 1차 습식 스크러버와 2차 습식 스크러버 공정 사이에 수행되어, 1차 스크러버에서 제거하지 못한 NO_x와 더스트를 85 ~ 99% 제거할 수 있다.

한편, 유해가스의 용량이 약 150CMM(cubic meter per minute)일 때, 시간 당 8500 ~ 9500m³일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 언급된 NO_x은 질소와 산소의 결합상태에 따라 여러 종류의 화합물이 존재한다. NO_x는 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO₂), 삼산화질소(N₂O₃), 오산화질소(N₂O₅)로 구분될 수 있다.

반도체 공정 중에 배출되는 유해가스에는 NO와 NO₂가 주로 포함되어 있으며, NO와 NO₂ 중에서도 NO가 대부분의 양을 차지한다.

NO는 무색, 무취의 기체이고 물에는 거의 녹지 않는다. NO₂는 NO가 대기 중에서 산화되어 생성된 것이며, NO₂는 수분과 결합하여 질산(HNO₃)을 생성할 수 있다.

본 발명에서 언급된 유해가스 내 더스트는 0.1 ~ 500㎛ 직경을 갖는 이물질이나, 분진, 탄소 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 더스트는 탄소(C), 일산화탄소(CO), 탄화수소(CH), 탄화수소화합물과 같은 탄소계열을 포함할 수 있으며, 악취나 오존을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 더스트는 벤젠, 포름알데히드, 톨루엔, 아세트알데히드 등과 같은 휘발성유기화합물(VOCs)을 포함할 수 있다.

반도체 공정 중에 배출되는 NO_x 및 더스트를 더욱 효율적으로 제거하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법은 방전극이 배치된 챔버 내부로 유해가스를 공급하는 단계(S110), 방전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 발생된 플라즈마 방전에 의해 활성화되고 이온화된 유해가스를 산화시키는 단계(S120), 산화된 유해가스를 챔버 외부로 배출시킨 후, 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.

유해가스 내 불화수소(HF)는 스크러버에서 알칼리 용액으로 일부 또는 전부 제거될 수 있으며, 본 발명의 챔버 내부로 유입되는 유해가스에는 HF 보다 NO_x 및 더스트의 부피 함량(%)이 더 클 수 있다.

플라즈마 챔버 내부로 유해가스를 공급할 수 있다. 이후 방전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 발생된 플라즈마 방전에 의해 활성화되고 이온화된 유해가스를 제거할 수 있다. 플라즈마 방전이 발생되는 과정에서 1차 스크러버에서 공급되는 수분이나, 또는 별도로 공급되는 스팀에 의하여, 유해가스 내 더스트와 NO_x를 산화시킬 수 있다.

구체적으로, 플라즈마 반응은 챔버 내부에서 수행될 수 있으며, 유해가스의 더스트 제거, 가열 및 산화(전처리)가 수행될 수 있다.

챔버는 내부에 배치되고, 편평한 형태의 대면 전극 또는 원형 봉 형태의 방전극을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

전극에 고전압을 인가하면, 전자가 방출되면서 내부에 플라즈마 방전이 발생하게 되고, 전극 사이 또는 전극과 챔버 벽면 사이의 공간에 유해가스가 이온화되거나 또는/및 활성화된다. 이온화 및 활성화된 유해가스는 1차 스크러버에 의해 공급되는 수분에 의해 산화되거나, 또는 추가로 공급되는 스팀에 의해 산화될 수 있다. 구체적으로, 더스트는 CO₂로 산화되어 제거될 수 있고, NO_x는 NO₂로 산화될 수 있다.

고체상태인 물질에 에너지를 가하면 순차적으로 액체, 기체로 변한다. 이러한 기체 상태의 물체에 가열이나 방전에 의해 에너지를 더욱 더 가하면 기체는 더 작은 입자인 원자, 이온, 전자 등으로 해리될 수 있고, 이러한 상태를 "플라즈마 상태" 라고 한다. 플라즈마 상태는 전리된 상태이기 때문에 고체, 액체, 기체 상태와는 달리 전기가 흐르고, 전체적으로 양이온(+)과 음이온(-)이 평행을 이루고 있기 때문에 전기적으로는 중성이다.

이처럼 플라즈마를 이용하면, 해리와 산화에 의해 NO가 NO₂로 산화될 수 있다. 또한 플라즈마에서 방출된 가스에서 H₂O와 O₂를 발생시킬 수 있고, 스팀으로부터 OH 라디칼, H 라디칼 및 O 라디칼을 발생시킬 수 있다.

또한 플라즈마를 이용하면, OH 라디칼, H 라디칼 및 O 라디칼의 산화에 의해 NO가 NO₂로 산화되고, N₂로 환원되기까지 NO의 전환율이 증가하는 이점이 있다.

또한 탄소(C), 일산화탄소(CO), 탄화수소(CH), 탄화수소화합물과 같은 더스트가 CO₂ 형태로 산화될 수 있다.

또한, 플라즈마 반응 단계에서는 유해가스 내 NO₂, CO₂의 생성을 촉진시킬 수 있으며, 후술할 촉매와의 반응성을 향상시킬 수 있다. 또한 유해가스가 플라즈마로 산화된 이후 촉매와 반응시키면, 촉매의 수명을 연장시킴과 동시에 유해가스를 청정가스로 변환하는데 유리한 이점이 있다.

플라즈마 발생은 코로나 10 ~ 120Hz의 코로나 방전, 800MHz ~ 2.5GHz의 마이크로웨이브 방전 및 2MHz ~ 120MHz의 고주파수 방전 중 1종 이상을 선택하여 수행될 수 있다. 코로나 방전의 주파수는 10Hz ~ 120Hz 일 수 있고, 바람직하게 60Hz ~ 120Hz일 수 있다. 마이크로웨이브 방전의 주파수는 800MHz ~ 2.5GHz 일 수 있고, 바람직하게는 910MHz ~ 2.45GHz일 수 있다. 고주파수 방전은 2MHz ~ 120MHz 일 수 있고, 바람직하게는 13.56MHz ~ 60MHz일 수 있다.

또한, 플라즈마 반응기에 직류, 직류펄스, 교류 또는 교류펄스 중 어느 하나의 전원을 공급할 수 있다.

또한 챔버를 2개 이상 병렬로 배치하여, 유해가스에서 더스트를 제거하고 산화시키는 단계를 가동 멈춤 없이 연속적으로 수행할 수 있다. 즉, 유해가스의 산화 반응을 일정한 분위기에서 연속 진행할 수 있다.

예를 들어, 2 ~ 42kW를 2세트로 갖는 코로나 방전 발생기를 2개 마련하고, 총 4 ~ 84kW를 갖는 전력을 각각의 챔버에 공급하여 플라즈마 반응을 수행할 수 있다.

2개의 챔버가 병렬로 배치된 경우, 전력을 분할 공급하여 하나의 챔버에 2 ~ 42kW를 공급하고, 다른 하나의 챔버에 2 ~ 42kW를 공급할 수 있다.

복수개의 챔버를 병렬로 연결하면, 플라즈마 방전이 상호 보완적으로 진행되어 각 챔버의 플라즈마 반응을 교대로 사용할 수 있는 이점이 있다.

챔버, 즉 플라즈마 반응이 수행되는 장치의 크기는 소형화된 크기로 제작되어, 이동성과 편리성을 모두 나타낼 수 있다. 예를 들어, 챔버 하나의 크기는 가로 Χ 세로 Χ 높이가 1400mm Χ 1400mm Χ 1900mm ~ 3200mm Χ 3200mm Χ 6100mm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

플라즈마 반응 단계에서는 유해가스에 산화제 역할인 스팀을 보충할 수 있다. 유해가스 내 수분은 유해가스가 산화 반응을 하기 위해 필요한 요소이기 때문에, 충분한 수분 함량을 포함하는 것이 바람직하다.

만일 유해가스 내 수분 함량이 적으면 플라즈마 반응 단계에서 유해가스에 스팀을 추가로 공급할 수 있다. 반대로 유해가스 내 수분 함량이 많으면 플라즈마 반응 단계에서 유해가스에 스팀을 공급하지 않을 수도 있다.

따라서, 유해가스가 산화 반응에 필요한 수분을 충분히 포함하는지 여부에 따라, 스팀 공급 여부를 결정할 수 있다.

유해가스에 스팀을 공급하면, 플라즈마에 의해 OH 라디칼, H 라디칼 및 O 라디칼이 발생될 수 있다.

스팀의 온도는 20 ~ 300℃일 수 있고, 바람직하게는 24 ~ 150℃의 저온일 수 있다. 플라즈마 반응 단계에서 유해가스에 스팀을 가하면, 1차 스크러버로부터 유해가스에 수분이 충분히 공급되지 않을 경우를 대비하여, 유해가스에 수분을 충분히 공급하는 효과가 있다.

이어서, 플라즈마 단계에서 제거되지 않은 유해가스를 챔버 외부로 배출시킨 후, 배출된 유해가스를 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거할 수 있다.

챔버 외부로 배출된 유해가스에는 일부 NO, 산화된 NO₂, 일부 더스트와 CO₂ 등이 포함되어 있다. 배출된 유해가스 내 NO 함량(ppm(부피/부피))은 초기 공급된 유해가스 내 NO 함량보다 적을 수 있다. 또한 배출된 유해가스 내 NO₂ 함량(ppm(부피/부피))은 초기 공급된 유해가스 내 NO₂ 함량보다 많을 수 있다.

촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계는 (c1) 상기 산화된 유해가스 내 NO₂를 KOH, Ca(OH)₂ 및 NaOH 중 1종 이상의 알칼리성으로 표면 처리된 탄소계 촉매에 흡착시키는 단계, (c2) 상기 흡착된 유해가스 내 NO₂가 알칼리성과 중화 반응하여 염을 형성하고, N₂와 H₂O를 생성하는 단계 및 (c3) 상기 형성된 염이 탄소계 촉매 내에 흡수되는 단계를 포함할 수 있다.

촉매는 알칼리성으로 표면 처리된 탄소계 다공성 촉매를 포함할 수 있다.

알칼리성으로 표면 처리된 탄소계 다공성 촉매는 탄소계 다공성 촉매에 알칼리 성분이 함침되어 있는 구성도 포함할 수 있다. 탄소계 다공성 촉매는 활성탄을 포함할 수 있다.

알칼리성으로 표면 처리된 촉매는 촉매 표면에 OH, K, Na, Ca 중 1종 이상이 흡착된 구조이거나 분산된 구조, 코팅된 구조, 촉매 내부에 함침된 구조를 나타낼 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, I) 단계에서 유해가스 내 NO₂ 가스 분자가 흡수체인 탄소계 촉매에 흡착하게 되면서, 흡수체인 탄소계 촉매의 격벽 표면에 분산될 수 있다. 이후 II) 단계에서와 같이, NO₂가 알칼리 성분과 반응하여 KNO₂, KNO₃와 같은 염을 생성할 수 있고, N₂와 H₂O를 생성할 수 있다. 반응식은 아래와 같다.

2NO₂ + 2KOH → KNO₃ + KNO₂ + H₂O

NO₂ + NO + 2KOH → 2KNO₂ + H₂O

4NO₂ + 2KOH + 8H^* → N₂ + 2KNO₂ + 4H₂O

마지막으로, III) 단계에서 KNO₂, KNO₃와 같은 염이 탄소계 다공성 촉매의 내부까지 침투하게 된다.

이처럼, 유해가스 내 NO₂가 탄소계 다공성 촉매에 함침되어 있는 알칼리 성분과 중화 반응을 할 수 있고, 상온(24±3℃) 및 상압(대기압) 조건에서 화학적으로 KNO₂, KNO₃와 같은 염이 촉매 내부로 흡수되어 제거될 수 있다. 이렇게 흡수된 NO₂는 자연에 방출되지 않게 된다.

플라즈마 단계에서 NO_x와 더스트를 산화 처리한 후, SCR 촉매로 중화 반응, 환원 반응 처리하면, NO_x와 더스트의 흡착 및 제거 반응이 더 원활하게 진행될 수 있다.

촉매를 이용한 제거 반응은 비교적 저온인 10 ~ 150℃에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 18 ~ 100℃에서 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 24 ~ 80℃에서 수행될 수 있다.

환원 반응이 150℃ 이하의 상온에서 수행됨으로써, 150℃를 초과하는 고온에서의 환원 반응 대비, 별도의 열교환기와 고온 가스가 필요 없고, 에너지 절감 효과가 있으며, 안전하면서 운용비용이 절감되는 효과가 있다.

촉매는 허니컴 타입과 플레이트 타입 중 어느 하나를 사용할 수 있으나, 메탈 허니컴 타입의 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 허니컴 타입은 벌집 모양을 나타내기 때문에 표면적이 넓고 내구성이 우수하며, 안정적이며 재생이 가능한 특징이 있다.

이처럼, 본 발명에서는 먼저 플라즈마를 이용하여 NO를 NO₂로 산화시킨 후, 촉매를 이용하여 상온에서 중화, 환원과 같은 제거 반응을 진행하기 때문에, 유해가스의 흡착 반응성이 향상되어, 유해가스 내 NO_x, 더스트의 제거 효율이 더욱 우수한 효과가 있다.

만일, NO의 산화 반응보다 중화, 환원 반응이 먼저 진행되거나, 플라즈마를 단독 사용하거나, SCR 반응을 단독으로 사용하는 경우에는 반응성이 떨어지면서 유해가스의 제거 효율이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 유해가스를 산화 처리한 후, 중화, 환원 처리하는 것이 바람직하고, 플라즈마 단계와 촉매를 이용한 제거 단계를 모두 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 통해, 더스트는 초기 유해가스 내 더스트 농도 대비 95% 이상 제거될 수 있다. NO_x는 초기 유해가스 내 NO_x의 농도 1000 ~ 1500ppm(부피/부피) 대비 90% 이상 제거될 수 있다.

본 발명의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법을 통해 생성된 청정 가스에는 N₂와 H₂O가 대부분을 차지하며, 더스트와 NO_x는 거의 남아있지 않을 것으로 예상된다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims

반도체 공정 중에 배출되며, NO_x 및 더스트를 포함하는 유해가스를 제거하는 방법에 있어서,
(a) 방전극이 배치된 챔버 내부로 유해가스를 공급하는 단계;
(b) 상기 방전극에 전원을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 발생된 플라즈마 방전에 의해 활성화되고 이온화된 유해가스를 산화시키는 단계; 및
(c) 상기 산화된 유해가스를 챔버 외부로 배출시킨 후, 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계에서, 촉매와 반응시켜 유해가스를 제거하는 단계는
(c1) 상기 산화된 유해가스 내 NO₂를 KOH, Ca(OH)₂ 및 NaOH 중 1종 이상의 알칼리성으로 표면 처리된 탄소계 촉매에 흡착시키는 단계;
(c2) 상기 흡착된 유해가스 내 NO₂가 알칼리성과 중화 반응하여 염을 형성하고, N₂와 H₂O를 생성하는 단계; 및
(c3) 상기 형성된 염이 탄소계 촉매 내에 흡수되는 단계를 포함하는 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법.
제1항에 있어서,
상기 방전극이 배치된 챔버를 2개 이상 병렬로 배치하여, 상기 유해가스를 산화시키는 단계를 연속적으로 수행하는 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 10 ~ 120Hz의 코로나 방전, 800MHz ~ 2.5GHz의 마이크로웨이브 방전 및 2MHz ~ 120MHz의 고주파수 방전 중 1종 이상을 선택하여 플라즈마 방전을 발생시키는 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 유해가스 내 수분 함량에 따라 스팀 공급 여부를 결정하는 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 제거하는 단계는 10 ~ 150℃에서 수행되는 반도체 공정의 유해가스 내 NO_x 및 더스트 제거 방법.
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