KR101138906B1 - 폐가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

폐가스 처리장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 폐가스 처리장치는, 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스가 유동하는 폐가스유동관과, 상기 폐가스유동관 상에 장착되어 진동을 발생시키는 진동자 모듈장치와, 상기 폐가스유동관과 체결되어 상기 폐가스유동관을 통과한 상기 폐가스를 연소시키는 버닝챔버와, 상기 버닝챔버에 장착되는 스크래퍼 모듈장치와, 상기 버닝챔버를 통과한 상기 폐가스를 정제시키는 수처리탑과, 상기 수처리탑의 상단부에 장착되어, 상기 수처리탑을 통과한 상기 폐가스에서 미세 파우더를 제거하는 방전식 집진장치를 포함한다.

Description

폐가스 처리장치 {waste gas treatment apparatus}

본 발명은 폐가스 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동자 모듈장치 및 스크래퍼 모듈장치를 구비하여 파우더의 제거가 간편한 폐가스 처리장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스는 산화, 식각, 증착 및 포토공정 등 다양한 제조공정을 거쳐 제조된다. 이때, 상기 제조공정에는 유독성 화공약품 및 화학가스가 사용될 수 있다. 예를 들면, 반도체 디바이스의 제조공정에는 암모니아, 산화질소, 아르신, 포시핀, 디보론 및 보론 트리클로라이드 등과 같은 유독성 가스가 사용될 수 있다.

따라서 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스가 대기 중으로 그대로 방출될 경우, 상기와 같은 유독성 가스로 인해 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 폐가스의 자연발화로 인해 화재사고가 발생될 수 있다.

상기와 같은 이유로, 일반적인 반도체 제조공정에서는 다양한 형태의 폐가스 처리장치를 사용하고 있다. 폐가스 처리장치는 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스를 정제하여 대기로 방출시킴으로써 상기와 같은 문제점을 해소한다.

일반적으로 폐가스 처리장치는 폐가스를 연소하도록 하기 위한 버너와 버닝챔버로 구성되는 건식부와, 상기 건식부에 의해 연소된 폐가스를 정제하는 습식부로 구성된다.

그러나 종래의 폐가스 처리장치는 폐가스의 연소시 발생되는 파우더가 버닝챔버에 증착되는 문제점이 있었다. 또한, 폐가스에 함유된 파우더가 배관 등에 증착되어 배관의 막힘현상을 초래하는 문제점이 있었다.

덧붙여, 상기와 같이 버닝챔버에 파우더가 증착되거나 배관의 막힘현상 등이 발생한 경우, 설비의 작동을 중단시키고 제거인력을 동원하여 제거작업이 별도로 이뤄져야 하므로, 작업효율상 큰 손실을 초래하였다.

본 발명의 실시예들은 버닝챔버에 파우더가 증착되는 현상을 최소화하고, 배관의 막힘 현상을 미연에 방지하는 폐가스 처리장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스가 유동하는 폐가스유동관과, 상기 폐가스유동관 상에 장착되어 진동을 발생시키는 진동자 모듈장치와, 상기 폐가스유동관과 체결되어 상기 폐가스유동관을 통과한 상기 폐가스를 연소시키는 버닝챔버와, 상기 버닝챔버에 장착되는 스크래퍼 모듈장치와, 상기 버닝챔버를 통과한 상기 폐가스를 정제시키는 수처리탑과, 상기 수처리탑의 상단부에 장착되어, 상기 수처리탑을 통과한 상기 폐가스에서 미세 파우더를 제거하는 방전식 집진장치를 포함하는 폐가스 처리장치가 제공될 수 있다.

이때, 상기 진동자 모듈장치는, 상기 폐가스유동관의 외측부에 구비되며, 초음파에 의한 진동을 발생시키는 초음파진동자와, 상기 초음파진동자가 발생시킨 진동을 상기 폐가스유동관에 전달하는 결합부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 초음파의 주파수는 20 KHz 이상 28 KHz 이하일 수 있다.

또한, 상기 스크래퍼 모듈장치는, 상기 버닝챔버의 내측에 회전 가능하도록 장착되는 내측챔버와, 상기 내측챔버를 회전시키는 동력부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 내측챔버의 외면에는 복수개의 돌기가 원주방향을 따라 형성되고, 상기 동력부의 일단에는 상기 복수개의 돌기와 서로 맞물리는 기어가 형성될 수 있다.

삭제

이때, 상기 방전식 집진장치는, 전자를 방출하여 상기 폐가스에 함유된 미세 파우더를 대전시키는 방전부와, 상기 대전된 미세 파우더가 축적되는 집진부와, 상기 집진부의 벽면에 워터 필름(water film)을 형성하여 상기 축적된 미세 파우더를 제거하는 물공급부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 진동자 모듈장치를 구비함으로써, 폐가스유동관에 파우더 등이 증착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 스크래퍼 모듈장치를 구비함으로써, 버닝챔버에 파우더가 증착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들은 방전식 집진장치를 구비함으로써, 미세 파우더까지 여과할 수 있으며, 유해성분의 외부 배출을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 진동자 모듈장치를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 버닝챔버 및 스크래퍼 모듈장치를 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 스크래퍼 모듈장치를 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 방전식 집진장치를 보여주는 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 방전식 집진장치의 작동을 보여주는 작동상태도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리장치(100)를 보여주는 개략도이다.

도 1을 참고하면, 폐가스 처리장치(100)는 전처리장치(110)를 포함할 수 있다. 전처리장치(110)의 일측에는 제 1 유입구(111)가 형성된다. 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스는 제 1 유입구(111)를 통해 전처리장치(110)의 내부로 유입된다.

전처리장치(110)에서는 상기 폐가스에 함유된 수분을 제거한다. 이때, 전처리장치(110)는 핫-질소를 사용하여 상기 폐가스에 함유된 수분을 제거할 수 있다. 또한, 전처리장치(110)는 상기 폐가스에 물을 분사하여 상기 폐가스에 함유된 수용성 가스를 제거한다.

상기와 같은 전처리장치(110)는 종래 공지된 바 있으며, 본 발명의 기술적 요지가 아닌 바, 구체적인 구성 및 작동에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.

한편, 전처리장치(110)의 하부측에는 제 1 드레인(113)이 형성될 수 있다. 또한, 제 1 드레인(113)에는 파우더 트랩장치(120)가 연결될 수 있다.

전처리장치(110)에서 상기 폐가스의 전처리(前處理)가 일어나는 동안, 상기 폐가스와 수분이 반응하여 파우더가 생성될 수 있다. 또한, 상기 폐가스 중에는 다량의 먼지(dust) 및 불순물 등이 함유되어 있을 수 있다.

상기와 같은 파우더, 먼지 및 불순물 등은 전처리장치(110) 내에서 분사되는 물과 섞여 제 1 드레인(113)을 통해 배출될 수 있다. 파우더 트랩장치(120)는 상기 파우더, 먼지 및 불순물 등을 일시적으로 저장하였다가, 고체상태에 가까운 성분은 제 2 드레인(121)을 통해 외부로 배출한다. 또한, 액체상태에 가까운 성분은 제 3 드레인(122)을 통해 드레인탱크(190)로 배출시킨다.

한편, 폐가스 처리장치(100)는 전처리장치(110)와 후술할 버닝챔버(150)의 연결통로인 폐가스유동관(130)을 포함한다. 폐가스유동관(130)은 일측이 전처리장치(110)의 제 1 배출구(112)에 체결되고, 타측이 버닝챔버(150)와 체결될 수 있다. 따라서 전처리장치(110)에서 배출된 상기 폐가스는 폐가스유동관(130)을 유동하여 버닝챔버(150)로 이동할 수 있다.

폐가스 처리장치(100)는 폐가스유동관(130)의 일측에 장착되는 진동자 모듈장치(140)를 포함한다. 진동자 모듈장치(140)는 초음파를 사용하여 폐가스유동관(130)을 진동시킬 수 있다.

상기 폐가스는 폐가스유동관(130)을 유동하는 동안 수분과 반응하여 파우더를 생성시킬 수 있다. 상기와 같은 파우더는 폐가스유동관(130)의 내측에 고착되어 막힘현상을 초래할 수 있다. 진동자 모듈장치(140)는 폐가스유공관(130)을 진동시킴으로써, 상기와 같은 파우더가 폐가스유동관(130)의 내측에 고착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 필요에 따라 진동자 모듈장치(140)는 폐가스유동관(130)에 다수개 장착될 수도 있다. 예를 들면, 진동자 모듈장치(140)는 제 1 배출구(112)에 인접한 위치에 하나 설치되고, 버닝챔버(150)에 인접한 위치에 하나 설치되며, 폐가스유동관(130)의 중단부에 하나 설치되어 총 세 개가 설치될 수도 있다.

다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 진동자 모듈장치(140)가 폐가스유동관(130)의 중단부에 하나 설치된 경우를 중심으로 설명한다. 또한, 진동자 모듈장치(140)의 상세한 구성 및 작동에 대하여는 후술하기로 한다.

한편, 폐가스 처리장치(100)는 폐가스유동관(130)을 통해 배출되는 상기 폐가스를 연소시켜 파우더를 생성하는 버닝챔버(150)를 포함한다. 버닝챔버(150)는 상부측에 버너(151)를 구비할 수 있다. 버너(151)는 상기 폐가스를 연소시켜 상기 폐가스에 함유된 유해성분을 고체상태의 파우더로 열분해 시킨다. 버닝챔버(150) 및 버너(151)의 상세한 구성 및 작동에 대하여는 종래 공지된 바 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

폐가스 처리장치(100)는 버닝챔버(150)에 체결되는 스크래퍼 모듈장치(160)를 포함한다. 스크래퍼 모듈장치(160)는 상기 파우더가 버닝챔버(150)에 고착되는 것을 방지한다. 스크래퍼 모듈장치(160)의 상세한 구성 및 작동에 대하여는 후술하기로 한다.

한편, 폐가스 처리장치(100)는 수처리탑(170) 및 수처리탑(170)의 상부에 장착되는 방전식 집진장치(180)를 더 포함할 수 있다.

수처리탑(170)은 버닝챔버(150)에서 건식(乾式) 처리를 거친 상기 폐가스를 습식(濕式) 처리한다. 즉, 상기 폐가스에 물과 같은 용매를 분사하여 수용성 가스를 용해시킨다. 또한, 상기 폐가스에 잔존하는 파우더 등을 여과시킨다. 상기와 같은 수처리탑(170)의 구성 및 작동에 대하여는 종래 공지된 바 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

방전식 집진장치(180)는 수처리탑(170)의 상부에 장착되어 상기 폐가스에 잔존하는 미세 파우더를 여과한다. 수처리탑(170)을 통해 습식 처리를 거쳤더라도, 상기 폐가스에는 미세 파우더가 잔존할 수 있다. 방전식 집진장치(180)는 상기와 같은 미세 파우더를 한번 더 여과함으로써 유해성분이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 방전식 집진장치(180)의 상세한 구성 및 작동에 대하여는 후술하기로 한다.

한편, 폐가스 처리장치(100)는 드레인탱크(190)를 더 포함할 수 있다. 드레인 탱크(190)에는 상기 폐가스를 정제하는 과정에서 발생된 각종 불순물, 슬러지(sludge) 및 파우더 등이 저장된다.

도 2는 도 1에 도시된 진동자 모듈장치(140)를 보여주는 개략도이다.

도 2를 참고하면, 진동자모듈장치(140)는 초음파진동자(141)를 포함할 수 있다. 초음파진동자(141)는 폐가스유동관(130)의 외측부에 배치되어 초음파에 의한 진동을 발생시킬 수 있다.

한편, 진동자모듈장치(140)는 초음파진동자(141)와 폐가스유동관(130) 사이에 장착되는 결합부(142)를 포함할 수 있다. 결합부(142)는 초음파진동자(141)가 발생시킨 진동을 폐가스유동관(130)으로 전달한다.

상기와 같이 초음파진동자(141) 및 폐가스유동관(130)을 구비한 진동자모듈장치(140)는 폐가스유동관(130)을 진동시켜 폐가스유동관(130)의 내측면에 파우더가 고착되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 초음파진동자(120)의 초음파 주파수에 따라 파우더의 처리 정도가 달라질 수 있다. 이에 대하여는 첨부된 표를 참고하여 설명한다.

상기 표 1은 초음파진동자(120)의 초음파 주파수 범위에 따라 파우더가 제거되는 정도를 표로 나타낸 것이다. 파우더는 대표적으로 SiO₂와 NaCl이 있는데, SiO₂는 100 ㎛ 이하의 크기(particle size)에 해당하고, NaCl은 100 ㎛ 이상의 크기에 해당한다.

표 1을 참고하면, 주파수가 40 KHz인 경우에는 100 ㎛ 이하의 크기에 해당하는 파우더의 제거율은 중급 정도이나, 100 ㎛ 이상의 크기에 해당하는 파우더의 제거율은 하급으로 잘 제거되지 않음을 알 수 있다.

주파수가 28 KHz인 경우에는 100 ㎛ 이하의 크기에 해당하는 파우더 및 100 ㎛ 이상의 크기에 해당하는 파우더의 제거율이 모두 중급으로 비교적 양호하게 제거됨을 알 수 있다.

주파수가 20 KHz인 경우에는 100 ㎛ 이하의 크기에 해당하는 파우더 및 100 ㎛ 이상의 크기에 해당하는 파우더의 제거율이 모두 상급으로 잘 제거됨을 알 수 있다.

따라서 초음파진동자(120)의 주파수 범위는 20 KHz 이상 28 KHz 이하로 함이 효율적이다.

도 3은 도 1에 도시된 버닝챔버(150) 및 스크래퍼 모듈장치(160)를 보여주는 개략도이다. 도 4는 도 3에 도시된 스크래퍼 모듈장치(160)를 보여주는 개략도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 스크래퍼 모듈장치(160)는 버닝챔버(150)의 내측에 회전 가능하도록 장착되는 내측챔버(161)를 포함할 수 있다. 이때, 내측챔버(161)의 외면에는 원주방향으로 다수개의 돌기(161a)가 형성될 수 있다.

스크래퍼 모듈장치(160)는 내측챔버(161)를 회전시키는 동력부(162)를 포함할 수 있다. 이때, 동력부(162)에는 내측챔버(161)의 외면에 형성된 다수개의 돌기(161a)와 서로 맞물리는 기어부(162a)가 형성될 수 있다.

또한, 버닝챔버(150)에는 플랜지부(152)가 형성되어 동력부(162)가 플랜지부(152)에 장착될 수 있다. 덧붙여, 기어부(162a)는 플랜지부(152)를 통해 다수개의 돌기(161a)와 체결될 수 있다.

폐가스 처리장치(100)의 작동 중, 스크래퍼 모듈장치(160)는 동력부(162)를 통해 지속적으로 내측챔버(161)를 회전시킨다. 따라서 버닝챔버(150)에서 상기 폐가스가 열분해되는 과정에서 버닝챔버(150)의 내벽에 파우더가 고착되는 것을 최소화할 수 있다.

덧붙여, 스크래퍼 모듈장치(160)는 버닝챔버(150)에 내측챔버(161) 및 동력부(162)만을 설치하면, 다른 기종의 폐가스 처리장치에도 다양하게 적용 가능하여 호환성이 매우 우수하다.

도 5는 도 1에 도시된 방전식 집진장치(180)를 보여주는 개략도이다. 도 6은 도 5에 도시된 방전식 집진장치(180)의 작동을 보여주는 작동상태도이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 방전식 집진장치(180)는 방전부(181), 집진부(182) 및 물공급부(183)를 포함할 수 있다. 집진부(182)는 관(關) 형태로 형성되며, 내측으로는 수처리탑(170)을 통과한 상기 폐가스가 유동한다. 방전부(181)는 집진부(182)의 중심부에 배치되며, 전자를 방출한다.

물공급부(183)는 집진부(182)의 외측부로 물을 공급한다. 집진부(182)의 외측으로 공급되는 물은 집진부(182)의 상부로 넘쳐흘러 집진부(182)의 내측면을 따라 흐른다. 즉, 물공급부(183)에 의해 집진부(182)의 내측면에는 벽면을 따라 흐르는 워터 필름(water film, 183a)이 형성된다.

이하, 방전식 집진장치(180)의 작동에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 수처리탑(170)을 통과한 상기 폐가스가 관 형태의 집진부(182)를 통해 유입된다. 이때, 상기 폐가스는 수처리탑(170)에서 미쳐 여과되지 못한 미세 파우더를 함유할 수 있다. 방전부(181)는 전자를 방출하여 상기 미세 파우더를 하전시킨다.

상기와 같이 하전된 미세 파우더는 정전기적 현상에 의해 집진부(182) 측으로 유도된다. 즉, 상기와 같이 하전된 미세 파우더는 집진부(182)의 내벽으로 이동한다.

이때, 집진부(182)의 내벽에는 물공급부(183)에 의해 워터 필름(183a)이 형성되어 있으므로, 상기와 같이 집진부(182)의 내벽으로 유도된 미세 파우더는 물과 함께 하부로 배출된다.

따라서, 수처리탑(170)에서 미처 여과되지 못한 미세 파우더는 방전식 집진장치(180)에 의해 여과되고, 정제된 폐가스만이 외부로 배출될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리장치(100)는 진동자 모듈장치(140)를 구비하여 폐가스유동관(130)의 막힘현상을 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리장치(100)는 스크래퍼 모듈장치(160)를 구비하여 버닝챔버(150)에 파우더가 고착되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 따라서 파우더의 고착에 따른 설비의 다운을 방지할 수 있으며, 나아가 반도체 생산작업의 효율을 극대화할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리장치(100)는 방전식 집진장치(180)를 구비하여 수처리탑(170)에서 여과되지 못한 미세 파우더까지 여과할 수 있다. 따라서 유해성분의 외부 배출을 최소화 시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 폐가스 처리장치
110: 전처리장치
120: 파우더 트랩장치
130: 폐가스유동관
140: 진동자 모듈장치
150: 버닝챔버
160: 스크래퍼 모듈장치
170: 수처리탑
180: 방전식 집진장치
190: 드레인탱크

Claims (7)

1. 반도체 제조공정에서 발생된 폐가스가 유동하는 폐가스유동관과,
   상기 폐가스유동관 상에 장착되어 진동을 발생시키는 진동자 모듈장치와,
   상기 폐가스유동관과 체결되어 상기 폐가스유동관을 통과한 상기 폐가스를 연소시키는 버닝챔버와,
   상기 버닝챔버에 장착되는 스크래퍼 모듈장치와,
   상기 버닝챔버를 통과한 상기 폐가스를 정제시키는 수처리탑과,
   상기 수처리탑의 상단부에 장착되어, 상기 수처리탑을 통과한 상기 폐가스에서 미세 파우더를 제거하는 방전식 집진장치를 포함하는 폐가스 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 진동자 모듈장치는,
   상기 폐가스유동관의 외측부에 구비되며, 초음파에 의한 진동을 발생시키는 초음파진동자와,
   상기 초음파진동자가 발생시킨 진동을 상기 폐가스유동관에 전달하는 결합부를 포함하는 폐가스 처리장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 초음파의 주파수는 20 KHz 이상 28 KHz 이하인 폐가스 처리장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 스크래퍼 모듈장치는,
   상기 버닝챔버의 내측에 회전 가능하도록 장착되는 내측챔버와,
   상기 내측챔버를 회전시키는 동력부를 포함하는 폐가스 처리장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 내측챔버의 외면에는 복수개의 돌기가 원주방향을 따라 형성되고,
   상기 동력부의 일단에는 상기 복수개의 돌기와 서로 맞물리는 기어가 형성된 폐가스 처리장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 방전식 집진장치는,
   전자를 방출하여 상기 폐가스에 함유된 미세 파우더를 대전시키는 방전부와,
   상기 대전된 미세 파우더가 축적되는 집진부와,
   상기 집진부의 벽면에 워터 필름(water film)을 형성하여 상기 축적된 미세 파우더를 제거하는 물공급부를 포함하는 폐가스 처리장치.
   

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