KR0179318B1

KR0179318B1 - 다단식 싸이클론형 집진장치

Info

Publication number: KR0179318B1
Application number: KR1019960049780A
Authority: KR
Inventors: 박영배; 김형렬
Original assignee: 김경균; 유니온산업주식회사
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR19980030387A

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정중에 발생하는 폐가스를 재처리하는 경우 발생되는 2차 생성물을 안정되게 포집하기 위한 다단식 싸이클론형 집진장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 폐가스 처리장치에 연통되고 소정부분에서 분기된 가스유입관과; 상기 분기된 가스유입관에 각각 연통된 주 싸이클론 및 보조 싸이클론과; 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론의 하부에 각각 독립적으로 연통된 포집탱크와; 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론의 상부에 합기관을 개재하여 연통된 블로워와; 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론중 어느 하나만이 동작하도록 하는 선택수단으로 구성되며, 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론은 각각 적어도 두 개이상의 직렬로 연결된 싸이클론으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

다단식 싸이클론형 집진장치

본 발명은 개선된 싸이클론형 집진장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조공정중에 발생하는 폐가스를 재처리하는 경우 발생되는 2차 생성물을 안정되게 포집하기 위한 다단식 싸이클론형 집진장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정에서는 다량의 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 사용한다. 예를 들어, CVD(Chemical Vapor Deposition)공정에서는 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화질소, 아르신, 포스핀, 디보린, 보론 및 트리클로라이드 등을 사용하지만 공정중에서는 소량만이 소비되고 배출되는 폐가스는 비교적 다량의 고농도의 독성물질을 함유한다. 또한 저압 CVD, 플라즈마강화 CVD, 플라즈마 부식, 에피택시 증착등과 같은 제반 반도체 공정들에서도 각종의 독성 폐가스를 생성한다. 또한 이러한 폐가스를 대기중에 방출하기 전에 폐가스중의 유독성 물질을 제거하는 것이 환경적으로 또는 법적으로 의무화되어 있다. 따라서 반도체 제조공정으로부터 유출되는 폐가스를 처리하기 위한 여러 가지의 방법들이 연구되어, 실용화되어 왔으며 만족할 만한 성능과 효율을 갖는 폐가스 처리장치도 상당 개발되고 있다.

도 1에는 본 출원인에 의한 출원 제 96-1363 호에 개시된 폐가스 처리장치가 개략적으로 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 기능별로 대별하여, 폐가스 처리장치는 상부에 설치되는 폐가스와 불활성 기체, 특히 질소 및 공기가 각각 유입되는 유입헤드(100), 유입헤드의 하부에 설치되며 가열챔버(200)의 상부에서 공기와 폐가스의 반응을 억제토록 하는 반응방지부(800), 폐가스, 공기 및 질소의 혼합가스를 가열하는 가열챔버(200), 가열된 혼합가스를 재가열하는 2차 가열장치(300), 공기를 재유입시키는 2차 공기 유입부(400), 석출된 미세 분진을 포집할 수 있는 포집챔버(600) 및 포집된 미세분진을 모아두는 포집용기(700)로 구성된다.

이와 같이 구성된 폐가스 처리장치에 폐가스가 유입헤드(100)에 유입하면 질소를 포함하는 불활성기체에 의해서 반응방지부(800)까지 유도되고, 반응방지부(800)에 의해 가열챔버(200)의 상부에서는 공기와 폐가스의 반응이 억제되며, 챔버(200)의 일정 높이 이하에서만 폐가스와 공기와의 반응이 일어난다. 또한 가열챔버에서 반응후 반응 석출물인 미세분진과 기체는 2차 가열장치(300)에 의해서 가열되고, 2차공기 유입부(400)의 고속의 공기흐름에 의하여 포집챔버(600)로 유도된다. 포집챔버(600)에서 포집된 분진은 포집용기(700)에 축적된다. 또한 정제된 기체는 포집용기(700)의 상부에 형성된 가스배출용 구멍(720)을 통하여 배출되고, 이 기체는 외부에서 불어넣어 주는 냉각공기(A)에 유도되어 하부용기(500)의 내부와 포집챔버(600)사이에 형성된 공간부를 거쳐 덕트(900)를 통해서 외부로 배출된다.

그러나 이와 같은 폐가스 처리장치에 있어서, 포집용기로부터 냉각공기(A)에 유도된 정제된 기체에는 포집된 분진의 일부가 포함되는 경우가 있다. 즉, 냉각공기가 상기 하부용기내의 공간부로 유입되면 포집용기내의 정제된 기체가 냉각용기에 유도되어 따라 올라가게 되는데, 이때 무게가 가벼운 분진도 함께 따라 올라가게 된다. 이에 따라 분진이 일부 포함된 기체가 그대로 외부에 배출되게 되어 환경을 오염시키게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 폐가스 처리장치의 후단에 설치하여 폐가스 처리장치에서 제거되지 않고 배출되는 분진 등의 2차 생성물을 안정하게 제거할 수 있는 다단식 싸이클론형 집진장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 일반적인 폐가스 처리장치의 구조도

도 2는 싸이클론의 기본 구조도

도 3은 본 발명에 의한 집진장치의 블록도

도 4는 본 발명의 집진장치의 정면도

도 5는 본 발명의 집진장치의 측면도

도 6은 본 발명의 집진장치의 평면도

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 정면도

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 필터분진 제거장치의 단면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 사용되는 일반적인 싸이클론의 기본 구성을 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 싸이클론은 일반적으로 원통형 제 1 본체(6)와 테이퍼진 원통형 제 2 본체(7)가 연접된 형태를 하고 있으며, 제 1 본체의 상단은 캡(3)으로 밀봉되어 있고, 제 2 본체의 하단은 다른 장치와의 접속을 위해 플랜지(5)가 형성되어 있다. 또한 캡(3)의 중앙을 관통하여 가스배출관(8)이 형성되어 있고 가스배출관의 상단은 다른 장치와의 접속을 위해 플랜지(4)가 형성되어 있다. 제 1 본체의 측면에는 덕트(1)내를 흐르는 분진을 포함하는 가스(G/P)가 유입되는 관통창(2)이 형성되어 있다.

이와 같은 구조의 싸이클론의 동작을 살펴보면, 덕트(1)를 통해 분진을 포함하는 가스가 유입되면, 가스는 가스배출관을 중심으로 회전하게 되며, 회전하는 동안 분진(P)은 가스로부터 분리되어 매끄러운 제 1 및 제 2 본체의 내면을 따라 하방으로 흘러내리고 가스는 상승하여 가스배출관(8)을 통해 배출된다. 따라서 분진을 포함하는 가스가 회전운동을 하는 동안에 가스와 분진이 분리되어 분진만을 걸러낼 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 싸이클론의 원리를 이용하여 폐가스 처리장치로부터 배출되는 분진을 포함하는 가스를 분진과 가스로 분리하여 분진을 2차 포집, 처리한다.

도 3에는 본 발명의 일실시예에 의한 집진장치의 블록도가 도시되어 있다.

폐가스 처리장치의 배기덕트에 연통된 가스유입관(1)은 분기되어 주 싸이클론(10) 및 보조 싸이클론(20)에 연결되며, 이때 분기된 가스유입관상에는 각각 전단 개폐밸브(41, 42)가 설치되어 있다. 주 및 보조 싸이클론 각각에는 제 1 및 제 2 포집탱크(52, 54)가 연통되어 있고, 각각의 포집탱크에는 분체감지센서(46, 48)가 부착되어 있다. 한편 블로워(blower)는 후단 개폐밸브(43, 44)를 개재하여 상기 주 및 보조 싸이클론에 병렬로 연결되어 있다. 후단 개폐밸브(43, 44)는 후술하는 바와 같이 전단 개폐밸브(41, 42)와 함께 제어부(40)에 의해 분체 감지 센서(46)로부터의 신호에 따라 동작한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 구성을 더욱 구체적으로 설명한다.

상기한 폐가스 처리장치의 배기덕트에 연통된 가스유입관(1)은 분기되어 각각 주 싸이클론과 보조 싸이클론에 연결되고, 각각의 분기된 가스유입관(1)상에는 주 개폐밸브(41) 및 보조 개폐밸브(42)가 설치되어 있다. 또한 주 및 보조 싸이클론은 각각 연속적으로 이어진 전단 싸이클론(16, 26)과 후단 싸이클론(12, 22)으로 구성된다. 즉, 각 전단 싸이클론(16, 26)의 가스배출관은 연통곡관(18, 28)을 개재하여 후단 싸이클론(12, 22)의 관통창에 연결된다. 상술한 바와 같이 분기된 가스유입관(1)들은 각 싸이클론의 제 1 본체(16)의 상부측면에 형성된 관통창(12)을 통하여 싸이클론 내부와 연통되는 바, 단면이 원형인 제 1 본체(16)에 대해 접선방향으로 연결된다.

또한, 주 및 보조 싸이클론 각각의 하단에는 제 1 및 제 2 포집탱크(52,54)가 독립적으로 연결되어 있다. 각 전단 싸이클론에 연통된 포집탱크의 소정위치에는 분체감지센서(46, 48)가 설치되어 있다.

한편, 각 후단 싸이클론(12, 22)의 가스배출관(14, 24)은 T형 합기관(35)을 통해 블로워(30)의 가스유입부에 연통된다. T형 합기관(35)의 양단에는 주 개폐밸브(43) 및 보조 개폐밸브(44)가 설치되어 있으며, 개폐밸브(43, 44)는 예를 들어 에어밸브가 사용된다. 또한 블로워(30)의 출력단에는 외부배출관(60)이 연결되어 있다.

이와 같은 구성의 본 발명의 동작을 이하 설명한다.

우선, 블로워(30)의 진공펌프가 동작을 시작하면 일체로 연통된 싸이클론내에는 부압이 발생하여 폐가스 처리장치로부터 분진이 포함된 가스가 가스유입관(1)을 통해 유입된다. 초기에는 수동으로 제어부를 조작하여 보조 개폐밸브(42, 44)만을 잠가 놓으며, 따라서 가스는 주 싸이클론내로만 유입된다. 싸이클론에 대해 접선방향으로 유입된 분진을 포함한 가스는 싸이클론 내면을 따라 회전운동을 하게되는데, 이때 질량이 큰 분진은 매끄러운 내면을 따라 하부의 포집탱크(52, 54)로 떨어지고 가스는 가스배출관을 통하여 후단 싸이클론내로 유입된다. 전단 싸이클론에서 1차 처리된 가스속에는 일부 제거되지 않은 분진이 포함되어 있을 수 있기 때문에, 후단 싸이클론에서 상기한 바와 같은 동일한 과정을 반복하게 된다.

이와 같이 처리된 가스는 합기관(35), 블로워(30) 및 외부배출관(60)을 통해 외부로 배출된다.

이와 같은 프로세스가 계속되면서 포집탱크에 점차 분진으로 쌓이게 되면 분체감지센서(46)는 이를 감지하여 제어부(40)에 감지신호를 보낸다. 제어부(40)에서는 수신된 감지신호에 응하여 주 개폐밸브(41, 43)를 닫고 보조 개폐밸브(42, 44)를 연다. 따라서 분진을 제거하는 프로세스는 중단없이 계속될 수 있다. 이어 주 싸이클론 하부의 플랜지를 분해하여 제 1 포집용기를 떼어내어 새로운 포집용기로 교체한다.

이와 같이 분진제거 프로세스를 중단하지 않고 제 1 포집용기와 제 2 포집용기를 연속적으로 교체함으로써 능률성을 향상시킬 수 있다.

도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도시된 바와 같이 제어부 및 분체감지센서가 생략되고, 각 포집용기 전면에 투시창(70)이 형성되어 있다. 이와 같은 실시예에서는 분체감지센서가 쌓여진 분체의 양을 감지하는 대신 작업자가 눈으로 확인하여 개폐밸브를 개폐한다. 수동적으로 개폐밸브를 제어한다는 불편함은 있으나 구성이 간단해지고 생산비가 저렴해진다는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예로써, 블로워(30) 입구의 필터의 분진을 제거하는 필터분진 제거장치가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 필터분진 제거장치는 필터(75)를 향하여 압축공기를 분사하는 제 1 분사장치(83)와 T형 합기관(35)을 향하여 압축공기를 분사하는 제 2 분사장치(84)로 구성된다. 각 분사장치 위에는 개폐밸브(81, 82)가 설치되어 제어부(40)에 의해 제어된다.

본 발명에 있어 블로워(30) 가스유입부(80)는 T형 합기관(35)에 연통되어 있는 바, 가스유입부(80)와 블로워(30) 사이에는 통상 필터(75)가 끼워져 있어 상기 분진제거 프로세스가 진행중에 아주 소량이지만 분진이 배출가스에 혼입되어 싸이클론으로부터 배출되는 경우, 외부로 배출되기 전에 이 필터에서 걸러낸다. 따라서 상당한 시간이 경과한 후에, 상기 필터는 상당량의 분진이 쌓이게되므로 이를 제거해줄 필요가 있다. 따라서 상기와 같은 필터분진 제거장치가 사용되는데, 블로워(30)가 동작을 중지한 경우, 제어부(30)에서는 개폐밸브(81, 82) 및 T형 합기관(35)상의 주 및 보조 개폐밸브(43, 44)를 열어 압축공기를 분사한다. 이때, 제 1 분사장치(83)로부터 분사된 압축공기가 필터에 쌓인 분진을 떨어내면, 제 2 분사장치(84)로부터 분사된 압축공기는 떨어지는 분진을 이 압축공기에 혼입시켜 싸이클론으로 보내어 포집탱크로 떨어지게 한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 싸이클론형 다단 집진장치에 의하면 폐가스 처리장치로부터 배출된, 분진을 포함한 가스로부터 분진을 완전하게 제거함으로써 보다 정제된 가스를 외부로 배출하여 환경을 보호할 수 있는 동시에, 분진 제거를 공정을 중단하지 않고 계속적으로 수행함으로써 능률성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 처리단가가 저렴해진다는 장점을 갖는다.

Claims

폐가스 처리장치에 연통되고 소정부분에서 분기된 가스유입관과; 상기 분기된 가스유입관에 각각 연통된 주 싸이클론 및 보조 싸이클론과; 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론의 하부에 각각 독립적으로 연통된 포집탱크와; 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론의 상부에 합기관을 개재하여 연통된 블로워와; 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론중 어느 하나만이 동작하도록 하는 선택수단으로 구성되며, 상기 주 싸이클론 및 보조 싸이클론은 각각 적어도 두 개이상의 직렬로 연결된 싸이클론으로 구성된 것을 특징으로 하는 다단식 싸이클론형 집진장치.
제 1 항에 있어서, 상기 선택수단은 상기 포집탱크내 형성된 분체감지수단과; 상기 가스유입관 및 상기 합기관상에 설치된 주 및 보조 개폐밸브와; 상기 분체감지수단으로부터의 감지신호에 응하여 상기 주 및 보조 개폐밸브의 개폐를 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 다단식 싸이클론형 집진장치.
제 1 항에 있어서, 상기 선택 수단은 상기 가스유입관 및 상기 합기관상에 설치된 주 및 보조 개폐밸브와; 상기 포집탱크의 전면에 형성된 투시창인 것을 특징으로 하는 다단식 싸이클론형 집진장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 개폐밸브는 에어밸브인 것을 특징으로 하는 다단식 싸이클론형 집진장치.
제 1 항에 있어서, 상기 블로워 가스유입부 필터의 분진을 제거하기 위한 필터분진 제거장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단식 싸이클론형 집진장치.
제 5 항에 있어서, 상기 필터분진 제거장치는 상기 필터쪽으로 압축공기를 분사하는 제 1 분사장치와 상기 합기관쪽으로 압축공기를 분사하는 제 2 분사장치와 상기 제 1 및 제 2 분사장치 위에 설치된 개폐밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 다단식 싸이클론형 집진장치.