KR100967839B1 - 일체형 폐가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크러버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체장치 제조 공정에 사용되는 유독성, 가연성 및 부식성 등 그 특성이 강한 각종 공정가스를 배출함에 있어서, 이들 배출가스에 의한 안전사고의 위험을 방지하기 위하여 배출가스를 안전한 상태로 정화시키도록 하는 일체형 폐가스 처리장치에 관한 것이다.

본 발명의 일체형 폐가스 처리장치는 폐가스 공급관과 배기구를 구비한 하우징; 상기 하우징 내부에 상기 폐가스 공급관과 연결되어 상기 폐가스를 처리하기 위한 연소챔버; 상기 연소챔버와 상기 배기구와 연결되어 상기 폐가스를 습식으로 처리하기 위한 복수의 습식처리 챔버; 및 상기 하우징 내부에 상기 연소챔버와 습식처리 챔버 하부에 폐가스가 용해된 폐수를 처리하기 위한 드레인 탱크를 포함함에 기술적 특징이 있다.

가스, 스크러버, 습식, 배플, 충진제

Description

일체형 폐가스 처리장치{Scrubber}

본 발명은 스크러버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체장치 제조 공정에 사용되는 유독성, 가연성 및 부식성 등 그 특성이 강한 각종 공정가스를 배출함에 있어서, 이들 배출가스에 의한 안전사고의 위험을 방지하기 위하여 배출가스를 안전한 상태로 정화시키도록 하는 일체형 폐가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정은 실리콘 기판에 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복 수행함으로서 반도체장치로 제작된다. 이들 반도체장치 제조공정 중 확산, 식각, 화학기상증착 등의 공정은 밀폐된 공정챔버 내부에 공정가스를 공급하여 이들 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응토록 하는 것이다.

한편, 사용되는 공정가스는 통상 유독성, 가연성 및 부식성 등 그 특성이 강한 것이 사용되고, 이들 공정가스는 제조설비의 공정 과정에서 약 10% 정도만이 반응에 참여하고, 나머지 약 90% 정도의 공정가스는 미반응한 상태에서 제조설비로부 터 배출된다.

이러한 특성을 갖는 배출가스를 배출함에 있어서, 배출가스가 별도의 정화 과정이 없이 외부로 유출될 경우 주변 제조설비의 손상과 심각한 환경오염 및 작업자의 안전사고를 초래하게 된다. 따라서, 각 제조설비에서 배기덕트로 연결되는 가스 배출라인 상에는 배출가스를 안전한 상태로 분해 또는 정화시키기 위한 스크러버 시스템이 설치된다.

한편, 스크러버 시스템의 공정가스 분해 방법은, 공정가스의 성질 즉, 일반 공기와 접촉시 폭발적으로 반응하는 성질, 연소되는 성질, 가스 처리제와 반응하는 성질 및 물에 용해되는 성질 등을 이용하는 것으로 크게 건식과 습식 및 이들 건식과 습식을 병행하는 방법 등으로 구분된다.

도 1은 종래에 따른 폐가스 처리장치의 구성도이다.

도시한 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 폐가스 정화처리장치(1000)는 반도체 장비에 연결되어서 처리해야할 폐가스가 주입되어 1차적으로 정화처리하기 위한 버너 조립체(100), 버너 조립체(100)으로부터 1차적으로 처리된 폐가스를 전달받아서 습식으로 정화처리하기 위항 버너 조립체(100)에 연결배관(240,242)에 의하여 병렬로 연결된 제 1 습식 세정부(200) 및 제 2 습식세정부(300)를 포함한다.

종래의 버너는 연소 효율과 폐가스 유입구의 크기의 기술적인 한계로 PFC(perfluorocompound) 가스 처리 효율이 낮았으며 부식에도 매우 약하였으나 본 고안의 일실시예에 따르면 폐가스 유입구가 종래의 버너에 대비하여 약 3배 이상 확장되어 폐가스 유입에 따른 관료 폐색이 없으며 상대 유입 속도가 낮아 직접 화 염에서의 체류 시간을 길게 주어 분해하기 어려운 PFC 가스를 99%이상 처리할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.

버너 조립체(100) 내에서 PFC 가스가 분해되는 화학식은 다음과 같다.

화학식 1

C4F8+ 4CH4+ 8O2→ 8HF + 8CO2+ 4H2O

화학식 2

C3F8+ 3CH4+ 6O2→ 8HF + 6CO2+ 2H2O

화학식 3

2C2F6+ 4CH4+ 9O2→ 12HF + 8CO2+ 2H2O

화학식 4

CF4+ 2CH4+ 4O2→ 4HF + 3CO2+ 2H2O

본 발명은 폐가스를 연소시켜 파우더로 형성하기 위한 연소챔버와 용매분사 노즐을 구비하여 가스 및 파우더를 용해 및 포집하기 위한 챔버 및 드레인 탱크를 일체화함으로써, 연결배관에 축적된 파우더에 의하여 막힘 현상을 방지한 일체형 폐가스 처리장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 폐가스 공급관과 배기구를 구비한 하우징; 상기 하우징 내부에 상기 폐가스 공급관과 연결되어 상기 폐가스를 처리하기 위한 연소챔버; 상기 연소챔버와 상기 배기구와 연결되어 상기 폐가스를 습식으로 처리하기 위한 복수의 습식처리 챔버; 및 상기 하우징 내부에 상기 연소챔버와 습식처리 챔버 하부에 폐가스가 용해된 폐수를 처리하기 위한 드레인 탱크를 포함하는 일체형 폐가스 처리장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 일체형 폐가스 처리장치는 종래의 처리 챔버간의 연결배관을 사용하지 않음으로써, 공정의 중단 및 수리비용을 줄일 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 발명에 따른 일체형 폐가스 처리장치의 단면도이다.

본 발명에 따른 일체형 폐가스 처리장치(310)는 폐가스 공급관(361), 폐가스를 처리하기 위한 폐가스 연소챔버(370), 소정 크기의 칸막이(320)에 의하여 복수의 공간으로 구획되고 분사노즐이 구비된 제1, 제2, 제3 및 제4 습식처리 챔버(331,332,333,334) 및 연소챔버와 습식처리 챔버 하단에 폐수를 처리하기 위한 드레인 탱크로 이루어져 있다. 그리고, 이러한 구성들은 하우징(340)내에 구비된다.

본 발명에 따른 하우징(340)은 PVC, white PVC 및 HT (High Temperature) PVC중 어느 하나를 사용할 수 있다.

그리고 하우징(340)내에는 폐가스 공급관으로부터 유입된 폐가스(350)를 연소하기 위한 가스연소장치(360)를 구비한 연소챔버(370)가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 연소챔버(370)에는 폐가스 처리를 위한 장치인 가스연소장치(360)로 HEATER, PLASMA 및 BURNER 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 연소챔버(370) 내부 또는 외부에 구비될 수 있다.

연소챔버(370) 내부 또는 외부에 구비된 가스연소장치(360), 일예로서 버너로 폐가스를 공급하기 위한 폐가스 공급관(361)이 연결되어 있다. 가스연소장치(360)에 의하여 연소된 폐가스는 파우더를 형성한다. 파우더 및 일부 폐가스가 챔버를 통하여 최종적으로 배기구(380)를 통하여 배출되는 경로까지 형성된 복수의 습식처리 챔버(351,352,353,354)에는 분사노즐(330)이 구비되어 이동중의 폐가스를 용해시키거나 파우더를 포집한다.

습식처리 챔버인 제3챔버(333) 및 제4챔버(334)에는 홀이 형성된 배플보드(410)와 충진제(420)가 구비되어 있어, 폐가스의 이동경로 및 분사노즐에서 분사되는 가스 용매제와의 접촉면적을 증가시켜 폐가스 처리능력을 향상시킨다.

하우징(340) 하부에는 분사노즐(330)에서 분사된 물에 의하여 용해된 가스가 모이는 드레인 탱크(390)가 형성되어 있다. 드레인 탱크(390)는 가스가 용해된 폐수를 재활용하여 다시 분사노즐(340)로 공급하기 위한 순환펌프(391)를 구비한다.

첨부된 도면과 함께 폐가스가 처리되는 과정을 설명한다.

폐가스 공급관(350)으로부터 유입된 폐가스는 일예로서, 버너(360)가 구비된 연소챔버(370)로 들어온다. 버너(360)와 연결된 가스 공급관(361)으로부터 공급되 는 산소와 함께 LNG 또는 LPG가 버너(360)에서 점화되어 불꽃이 발생하면, 유입된 폐가스는 연소되어 파우더를 생성한다.

생성된 파우더 일부는 연소챔버(370) 아래에 있는 드레인 탱크(390)에 떨어지며, 파우더와 함께 폐가스 일부는 습식처리 챔버 중 하나인 제1챔버(331)로 이동한다. 분사노즐(330)을 구비한 제1챔버(331)에 유입된 파우더와 폐가스는 분사노즐(330)에서 분사되는 물 또는 가스 용매제에 의하여 포집하거나 용해되어 드레인 탱크(390)로 떨어진다.

계속해서 제1챔버(331)와 제2챔버(332) 사이에 형성된 칸막이(320) 하부를 통과하여 제2챔버(332)로 유입된 파우더와 폐가스 역시 제2챔버(332) 상단에서 분사되는 용매제에 의하여 포집되거나 용해되어 드레인 탱크(390)로 떨어진다.

파우더 대다수는 제1챔버(331)와 제2챔버(332)를 통과하면서 제거되고 폐가스 일부만이 가스 이동통로가 형성된 칸막이를 통하여 제3챔버(333)로 유입된다.

제3챔버(333)에는 복수의 층으로 서로 엇갈린 형태로 형성된 배플보드(410)가 구비되어 있다. 이러한 배플보드(410)는 폐가스의 이동경로를 연장하여 분사노즐(330)에서 분사되는 용매제와 접촉하는 시간을 늘려 폐가스 처리율을 향상시킨다.

배플보드(410) 상단에는 충진제(420)가 구비되어 있다. 충진제(420)는 하부에 위치한 배블보드(410)부터 시작해서 상부에 위치한 배플보드(410)까지 차곡차곡 쌓여있다. 충진제(420)에는 다면체의 구조물로서, 다수의 구멍이 형성되어 있어 폐가스와 용매제의 접촉면적을 증가시켜 폐가스 처리율을 향상시킨다.

제4챔버(334) 역시 제3챔버(333)와 동일하게 배플보드(410)와 충진제(420)를 구비하고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 폐가스의 처리양에 따라 제3챔버(333) 및 제4챔버(334)의 배플보드(410)는 3층 이상으로 형성하고 배플보드(410)에 충진제(420)를 채워 넣어 구비할 수 있다.

제4챔버(334)까지 모든 챔버를 통과한 폐가스는 거의 제거가 되고 극소량만이 배기구(380)로 빠져나간다. 이때 배기구(380)로 빠져나가는 가스에는 앞서 버너(360)와 챔버를 통과하면서 분사노즐(330)에서 분사된 용매제에 의하여 온도와 습도가 높은 상태이다.

이러한 온도와 습도가 높은 가스는 배기구(380)에 주변에서 응결되어 수분을 형성하고 수분은 배기구(380)를 부식시킨다. 이러한 현상을 막기 위하여 도 3에서 도시된 바와 같이, 배기구(380) 앞에 외기를 주입할 수 있는 외기 유입장치(120)를 구비하여 건조한 외기를 주입시켜 습도와 온도를 낮추어 주는 것이 바람직하다.

외기 유입장치(120)의 내부는 가스의 유입을 차단하기 위하여 액츄에이터 밸브(130)를 포함하고 있다.

액츄에이터 밸브(130)의 작동은 배기덕트(110)에 구비된 압력센서(미도시)와 연동한다. 배기덕트(110)로 배기되는 배기압력이 설정된 값 이하로 낮아지면, 센서는 이를 감지하여 제어장치(미도시)로 신호를 보낸다. 그러면, 제어장치는 액츄에이터 밸브(130)를 작동시켜 외기 유입홀(140)과 연결된 공기 이동통로를 차단하여 가스의 일부가 외기 유입장치(120)를 통화여 실내로 유입되는 것을 막다.

배기 압력센서는 배기덕트(110)뿐만 아니라 스크러버로 공급되는 폐가스 공급관(미도시)에 센서를 구비하는 것이 바람직하다. 외기 유입홀(140)에는 공기의 유입량을 조절할 수 있도록, 조리개(150)가 구비되어 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 폐가스 처리장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 일체형 폐가스 처리장치의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 외기 유입장치의 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

310: 습식처리장치 320: 칸막이

330: 분사노즐 331: 제1챔버

332: 제2챔버 333: 제3챔버

334: 제4챔버 340: 하우징

350: 폐가스 공급관 360: 가스연소장치

370: 연소챔버 380: 배기구

390: 드레인 탱크 391: 외기 주입구

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 폐가스 공급관과 배기구를 구비한 하우징;

   상기 하우징 내부에 상기 폐가스 공급관과 연결되어 상기 폐가스를 처리하기 위한 연소챔버;

   상기 연소챔버와 상기 배기구와 연결되어 상기 폐가스를 습식으로 처리하기 위한 복수의 습식처리 챔버; 및

   상기 하우징 내부에 상기 연소챔버와 습식처리 챔버 하부에 폐가스 또는 파우더를 포함하는 폐수를 처리하기 위한 드레인 탱크를 포함하고,

   상기 복수의 습식처리 챔버는,

   복수의 영역으로 구획하기 위하여 가스 이동통로가 형성된 복수의 칸막이;

   수직 방향으로 서로 엇갈려 복수의 층으로 형성되어 상기 복수의 습식처리 챔버내에 이동하는 상기 폐가스의 이동경로를 연장하기 위한 복수의 배플보드;

   상기 배플보드상에 구비된 충진제; 및

   상기 폐가스 또는 파우더를 용해하거나 포집하기 위한 가스 용매제를 분사하기 위한 분사노즐을 포함하는 일체형 폐가스 처리장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 배플보드는 상기 가스 용매제가 상기 드레인 탱크로 떨어져 유입될 수 있도록 홀이 형성된 일체형 폐가스 처리장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 하우징의 소재는 PVC, white PVC 및 HT (High Temperature) PVC 중 어느 하나인 일체형 폐가스 처리장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 연소챔버에 구비되는 가스연소장치는 히터, 플라즈마 및 버너 중 어느 하나를 사용하는 일체형 폐가스 처리장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 가스연소장치는 상기 연소챔버 내부 또는 외부에 구비되는 일체형 폐가스 처리장치.
8. 제3항에 있어서, 상기 배기구의 일측면에는,

   외부 공기를 유입하기 위한 외기 유입홀이 형성된 외기 유입장치;

   상기 외기 유입장치의 개폐를 위한 액츄에이터 밸브; 및

   상기 외기 유입홀에 구비되어 상기 외부 공기의 유입량을 조절하기 위한 조리개

   를 포함하는 일체형 폐가스 처리장치.

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