KR101901560B1 - 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 스크러버 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈에 관한 것으로서, 공정챔버(10)와 플라즈마 스크러버(200) 사이에 연결되어 상기 공정챔버로부터 발생된 폐 가스를 상기 플라즈마 스크러버로 전달하는 배기모듈에 있어서, 상기 배기모듈(100)은, 진공펌프(20)와 상기 플라즈마 스크러버(200) 사이를 연결하는 배기관(102); 상기 배기관(102)의 내부에 순차적으로 설치되며, 퍼지가스를 배출하는 다수의 퍼지가스공급관(110); 및 상기 퍼지가스공급관을 통한 퍼지가스의 배출순서를 컨트롤하는 제어부(120);를 포함하며, 상기 퍼지가스공급관을 통해 배출되는 퍼지가스에 의해 상기 배기모듈 내부의 압력이 증가하여 파우더의 퇴적 및 흡착이 방지되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정챔버로부터 발생된 폐 가스가 이동하는 배기모듈에 퍼지가스를 공급하여 폐 가스의 유속에 변화를 줌으로써 폐 가스로 인해 생성되는 파우더가 배기모듈에 퇴적되거나 흡착되는 것을 방지할 수 있는 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마는 전기적 극성을 갖는 전자 및 이온으로 구성된 제 4의 물질 상태로 알려져 있으며 전체적으로 음과 양의 전하수가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로 거의 중성인 상태이다. 플라즈마는 아크처럼 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자의 에너지는 높지만 이온의 에너지가 낮아 실제로 느끼는 온도는 실온에 가까운 저온 플라즈마로 분류되며 대부분 직류, 교류, 초고주파, 전자빔 등의 전기적 방전에 의해 생성된다.
대한민국 공개특허 10-2016-0043820호는 이러한 플라즈마를 이용하여 폐 가스 등을 처리하는 장치 구성이 개시되어 있다. 일반적으로 이러한 플라즈마 발생 방식 중 하나는 아크 방전을 통하여 플라즈마를 발생시키는 것으로, 이 경우, 플라즈마 스크러버는, 아크 방전을 통하여 토치(화염)를 발생시키는 토치부; 상기 토치부로부터 발생한 토치가 연장되어 유입되는 처리가스(폐 가스)를 처리하는 반응부; 및 상기 반응부에서 처리된 가스가 물 등에 의하여 스크러빙되며 온도가 감소하는 스크러빙부로 이루어진다.
상기와 같은 플라즈마 스크러버를 통해 처리되는 폐 가스는 일반적으로 공정챔버를 통하여 반도체 칩을 생산하는 과정에서 다량 발생하며, 공정챔버로부터 발생된 폐 가스는 진공펌프 및 배기모듈을 따라 이동하여 플라즈마 스크러버에 전달된다.
그러나 폐 가스가 배기모듈을 따라 이동하는 과정에서 폐 가스가 고형화되어 파우더가 생성되며, 이 파우더가 배기모듈에 퇴적되거나 흡착되어 배기모듈이 막히는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공정챔버로부터 발생된 폐 가스가 이동하는 배기모듈에 퍼지가스를 공급하여 폐 가스의 유속에 변화를 줌으로써 폐 가스로 인해 생성되는 파우더가 배기모듈에 퇴적되거나 흡착되는 것을 방지할 수 있는 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 스크러버를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명에 명시되지 않은 또 다른 목적들은 후술하는 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈은, 공정챔버(10)와 플라즈마 스크러버(200) 사이에 연결되어 상기 공정챔버로부터 발생된 폐 가스를 상기 플라즈마 스크러버로 전달하는 배기모듈에 있어서, 상기 배기모듈(100)은, 진공펌프(20)와 상기 플라즈마 스크러버(200) 사이를 연결하는 배기관(102); 상기 배기관(102)의 내부에 순차적으로 설치되며, 퍼지가스를 배출하는 다수의 퍼지가스공급관(110); 및 상기 퍼지가스공급관을 통한 퍼지가스의 배출순서를 컨트롤하는 제어부(120);를 포함하며, 상기 퍼지가스공급관을 통해 배출되는 퍼지가스에 의해 상기 배기모듈 내부의 압력이 증가하여 파우더의 퇴적 및 흡착이 방지되는 효과가 있다.
바람직하게는, 상기 퍼지가스공급관들 사이에는 구간별 배기모듈 내부의 압력을 센싱하는 감지센서(130)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 폐 가스의 이동방향을 따라 상기 퍼지가스공급관들을 통해 퍼지가스가 일정시간차를 두고 순차적으로 배출되도록 컨트롤하며, 상기 배기모듈의 밴딩부(102) 후방에 설치되어 상기 퍼지가스공급관에는 퍼지가스가 항시 공급되도록 상기 제어부를 통해 컨트롤되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 스크러버는, 공정챔버로로부터 발생된 폐 가스가 이동하는 배기모듈에 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스공급관을 설치하여 폐 가스의 유속에 변화를 줌으로써 폐 가스로 인해 생성되는 파우더가 배기모듈에 퇴적되거나 흡착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치에 고정챔버가 연결되어 있는 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배기모듈의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기관에 퍼지가스공급관이 결합되어 있는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 스크러버의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 A-A의 단면도이다.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응부의 작용을 보여주는 절단사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음전극의 절단사시도이다.
도 9의 (a)는 도 8에 도시된 음전극의 단면도이며, (b)와 (c)는 음전극의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
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도 5는 도 4에 도시된 A-A의 단면도이다.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응부의 작용을 보여주는 절단사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음전극의 절단사시도이다.
도 9의 (a)는 도 8에 도시된 음전극의 단면도이며, (b)와 (c)는 음전극의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결', "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "연결"' "결합" 또는 "접속"될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치(1)는 반도체 칩의 생산 과정에서 발생되는 폐 가스를 열분해하여 정화처리하는 장치이다. 반도체 칩은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치(1)와 연결되어 있는 공정챔버(10)를 통하여 생성되며, 공정챔버(10)를 통한 반도체 칩의 제조과정에서 상기한 폐 가스가 다량 발생한다. 이러한 폐 가스는 산화성분, 인화성분 및 유독성분을 함유하고 있기 때문에 그대로 대기중에 방출할 경우 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염을 유발시키는 원인이 된다. 공정챔버(10)에는 진공펌프(20) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치(1)가 연결되어 있으며, 공정챔버(10)에서 발생된 폐 가스는 진공펌프(20)를 통하여 최종적으로 플라즈마 스크러버(200)로 전달된다. 플라즈마 스크러버(200)로 유입된 폐 가스는 플라즈마 토치를 통해 생성된 고온의 토치(이하 '화염'이라 함)을 통해 열분해되어 정화처리된다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 공정챔버(10)는 반도체 칩을 생산하는 공정으로, 구체적으로 웨이퍼(11) 상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 에칭(etching)하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공함으로써 반도체 칩을 제조하는 공정이다. 웨이퍼(11) 상에 박막을 증착하는 공정은, 공정챔버(10) 내의 가스배출장치(12)를 통해 배출되는 가스를 사용하여 고온에서 수행된다. 그러나 가스를 통해 웨이퍼(11) 상에 박막을 증착하는 과정에서 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독성분을 함유한 폐 가스가 공정챔버(10) 내부에 다량 발생한다. 일반적으로, 가스배출장치(12)를 통해 배출되는 가스 중 30%만 웨이퍼(11)의 표면에 증착되고, 반응하지 않은 가스는 폐 가스가 되며, 이와 같은 폐 가스는 진공펌프(20)에 의해 배기모듈(100)을 거쳐 플라즈마 스크러버(200)로 전달되어 열처리되어 정화된 후 대기로 방출된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치(1)는, 진공펌프(20)를 통하여 공정챔퍼(10)로부터 발생된 폐 가스가 유입되는 배기모듈(100) 및 배기모듈(100)을 따라 이동·배출되는 폐 가스를 고온의 플라즈마 토치(화염)을 통해 열분해시켜 정화처리하는 플라즈마 스크러버(200)를 포함하여 구성된다.
배기모듈(100)은 공정챔버(10)와 플라즈마 스크러버(200)를 연결하는 배관장치로, 공정챔버(10)를 통해 발생된 폐 가스는 배기모듈(100)을 따라 이동하여 플라즈마 스크러버(200)로 전달된다. 배기모듈(100)과 공정챔버(10) 사이에는 진공펌프(20)가 설치되어 있으며, 진공펌프(20)는 공정챔버(10)에서 발생된 폐 가스를 흡입하여 배기모듈(100)에 방출시켜 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기모듈(100)은, 폐 가스가 이동되는 배기관(102) 및, 배기관(102)에 퍼지가스를 공급하여 폐 가스의 유속을 변화시켜주는 퍼지가스공급관(110), 퍼지가스공급관(110)에 공급되는 퍼지가스를 제어하는 제어부(120), 배기관(102)의 각 구간별 압력을 감지하는 감지센서(130)를 포함하여 구성된다.
도 2와 도 3을 참조하여 살펴보면, 배기관(102)은 진공펌프(20)와 플라즈마 스크러버(200) 사이에 연결되어 진공펌프(20)로부터 유입된 폐 가스가 플라즈마 스크러버(200)로 이동되는 배관이다. 배기관(102)은 설치되는 위치 및 상황에 따라 본 실시예와 같이 휘어져 있는 밴딩부(104)가 형성될 수 있다.
퍼지가스공급관(110)은 배기관(102)을 따라 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 배기관(102)을 따라 5개의 퍼지가스공급관(110:①,②,③,④,⑤)이 구비되는 것으로 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 퍼지가스공급관(110)은 배기관(102)의 길이 및 형태에 따라 그 개수 및 간격이 다양하게 구비될 수 있다. 퍼지가스공급관(110)은 배기관(102)의 내부에 설치되어 배기관(102)에 퍼지가스를 배출한다. 퍼지가스공급관(110)을 통해 퍼지가스가 배기관(102)에 배출되면 배기관(102) 내부의 압력이 증가하며, 이로 인해 배기관(102)을 따라 이동하는 폐 가스는 벤츄리효과(Venturi effect)에 의해 유속이 빠르게 변화된다. 구체적으로, 서로 다른 부피의 기체가 동일한 직경을 통과할 경우 상대적으로 부피가 큰 기체의 통과속도가 더욱 빠르게 나타난다는 것이 일반적인 이론이며, 이에 따라 배기관(102)을 통과하는 폐 가스에 퍼지가스가 더해지면 폐 가스의 부피가 증가함과 동시에 배기관(102) 내부의 압력이 증가하여 폐 가스의 유속이 빠르게 변화되어 배기관(102)을 통과하게 된다. 이와 같은 폐 가스의 유속변화는 배기관(102)을 따라 이동하는 폐 가스가 일정한 속도로 흐르지 않게 이동 속도에 변화를 줌으로써 폐 가스의 고형화를 방지할 수 있으며, 나아가 폐 가스가 고형화되거나 공정챔버(10)로부터 유입된 파우더가 배기관(102)에 퇴적되거나 흡착되는 것도 방지할 수 있게 된다.
퍼지가스는 N2(질소가스)가 사용되는 것이 바람직하나 이를 한정하는 것은 아니며 다양한 종류의 퍼지가스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 공정챔버(10)를 통해 배출되는 폐 가스가 SiH4(실란)일 경우 Ar(아르곤)을 주입하여 SiH4(실란)을 반응처리할 수도 있다. 또한, 효율적인 흡착방지를 위하여 고온으로 가열된 히핑퍼지가스를 주입할 수도 있다.
제어부(120)는 퍼지가스공급관(110)을 통해 배출되는 퍼지가스의 공급순서를 컨트롤한다. 예를 들어, ①→②→③→④→⑤ 순으로 시간차를 두고 퍼지가스공급관(110)에 퍼지가스가 배출되도록 제어부(120)를 통해 퍼지가스의 공급 순서를 컨트롤할 수 있다. 이때, 다수의 퍼지가스공급관(110: ①,②,③,④,⑤)에 순차적으로 공급·배출되는 퍼지가스는 상술한 바와 같이 폐 가스의 이동속도를 증가시켜줌으로써 파우더의 퇴적 및 흡착을 방지함과 동시에 파우더의 퇴적 및 흡착으로 인해 막혀 있는 배기관(102)을 빠른 유속으로 뚫어주는 역할을 하기도 한다. 또한, 배기관(102)의 밴딩부(104: 절곡되어 있는 부분) 후방에 구비되어 있는 퍼지가스공급관(110: 본 실시예에서는 ①,④에 해당)에는 항시 퍼지가스가 공급되도록 제어부(120)를 통해 설정할 수 있다. 이는 폐 가스가 휘어져 있는 배기관(102)의 밴딩부(104)를 통과할 시 배기관(102)의 밴딩부(104)에 부딪혀 쉽게 고형화되거나, 고형화된 파우더나 공정챔버(10)로부터 유입된 파우더가 쉽게 퇴적 또는 흡착되는 것을 방지하기 위해서이다.
감지센서(130)는 배기관(102)의 각 구간별(퍼지가스공급관들 사이(n1~n4) 및 퍼지가스공급관과 플라즈마 스크러버 사이(n5))에 각각 하나씩 설치되며, 감지센서(130)는 각 구간별(n1~n5) 배기모듈(100)의 압력을 센싱하게 된다. 감지센서(130)에 의해 센싱된 정보는 제어부(120)에 전달되어 해당 퍼지가스공급관(110)에 퍼지가스를 공급하도록 작동한다. 예를 들어, 배기관(102)의 어느 한 구간(n3)에 파우더가 퇴적되거나 흡착되어 해당 구간의 압력이 증가하며 감지센서(130)가 이를 센싱하여 제어부(120)에 정보를 전달한다. 제어부(120)는 해당 감지센서(130)의 위치을 파악한 뒤, 폐 가스의 이동 경로를 따라 해당 구간(n3)의 후방에 구비되어 있는 퍼지가스공급관(110:③)을 통해 퍼지가스를 방출해주며, 방출된 퍼지가스에 의해 퇴적 또는 흡착되어 있는 파우더가 배기관(102)으로부터 밀어내지게 된다.
도 4와 도 5를 참조하여 살펴보면, 플라즈마 스크러버(200)는 배기모듈(100)을 거쳐 전달된 폐 가스를 열분해하는 장치이다. 플라즈마 스크러버(200)는 토치부(210), 반응부(220) 및 스크러빙부(230)를 포함하여 구성된다. 토치부(210)는 고온의 화염(토치)을 발생하는 챔버이며, 반응부(220)는 토치부(210)로부터 발생된 고온의 화염을 확장시키고, 확장된 화염의 주변에 폐 가스를 분산공급하여 폐 가스를 열분해 시킴으로써 정화처리하는 챔버이다. 스크러빙부(230)는 반응부(220)의 과열을 방지하기 위하여 반응부(220)를 냉각해주는 역할을 하는 챔버이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 토치부(210)는 양전극(212), 음전극(214) 및 반응가스공급관(216)을 포함하여 구성된다.
양전극(212)의 내부에는 반응가스가 유입되는 이송로(2121)가 형성되어 있으며, 이송로(2121)는 상광하협의 형태로 아래쪽으로 갈수록 점차 직경이 작아진다. 이송로(2121)의 하단부에는 음전극(214)이 구비되며, 음전극(214)과 양전극(212)은 서로 소정의 거리만큼 떨어진 상태로 위치한다. 이와 같은 음전극(214)과 양전극(212)에 전원을 인가하고 이송로(2121)를 통해 반응가스를 주입하게 되면, 아크 방전을 발생시켜 고온의 화염(토치)를 생성하게 된다. 이때 사용되는 반응가스는 헬륨, 아르곤 및 질소 등이 주로 사용되며, 본 실시예에서는 질소(N2)가 사용되는 것으로 설명한다.
도 8과 도 9를 참조하여 살펴보면, 양전극(212) 및 음전극(214)의 재질은 주로 무산소동 또는 텅스텐이 사용되며, 본 실시예에서는 텅스텐이 사용되는 것으로 설명하나 이를 한정하는 것은 아니다. 또한, 음전극(214)과 양전극(212) 사이에서 아크가 발생하면 음전극(214)에 고전류가 통전되어 고온의 상태가 되며, 고온산화로 인한 음전극(214)의 침식이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 음전극(214)에는 냉각수가 투입되는 냉각수공급관(2141)이 연결된다. 냉각수공급관(2141)의 내부에는 스트로우(straw) 형태로 이루어진 배출관(2142)이 구비된다. 냉각수공급관(2141)과 배출관(2142)은 서로 간극을 형성하고 있으며, 배출관(2141)을 통해 냉각수가 유입되면 냉각수는 배출관(2141)과 냉각수공급관(2141) 사이의 간극으로 배출되므로 냉각수의 순환이 빠르고 원활히 이루어지며, 이와 같은 냉각수의 효율적인 순환은 냉각수공급관(2141)의 내부와 접촉되어 있는 음전극의 표면(214a)을 빠르게 방열시켜주는 효과가 있다.
이때, 냉각수에 의해 음전극(214)을 좀 더 효율적으로 방열하기 위해서는 음전극(214)에 더욱 많은 냉각수가 접촉되도록 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 냉각수공급관(2141)의 내부에 노출되어 있는 음전극의 표면(214a)은 비평탄면으로 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 같은 면적이라 할지라고 평탄면보다는 비평탄면일 경우 외부에 노출되는 부분이 증가하기 때문이다. 이와 같은 비평탄면은 도 8과 9의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 원추형, 역원추형 및 파형 등과 같이 다양한 형태로 구비될 수 있으며 그 형태를 한정하지는 않는다. 즉, 본 실시예에 따른 음전극(212)은 냉각수공급관(2141)에 노출되는 표면(214a)이 평탄하지 않은 비평탄면으로 이루어진 것이라면 모든 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
다시, 도 5를 살펴보면, 반응가스공급관(216)은 이송로(2121)와 연결된다. 반응가스공급관(216)을 통해서 반응가스가 공급되며, 반응가스공급관(216)을 통해 유입되는 반응가스는 이송로(2121)를 나선형으로 선회하도록 배출된다. 이에 따라 반응가스를 통해 생성된 화염 또한 스월(swirl)이 형성되는 것은 당연할 것이며, 이와 같은 화염의 스월 생성을 위한 반응가스공급관(216)의 구조 및 형태는 종래에 사용되고 있는 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5와 도 6을 참조하여 살펴보면, 토치부(210)로부터 생성된 화염은 토치부(210)의 하단에 연결되어 있는 반응부(220)로 유입되며, 반응부(220)는 토치부(210)로부터 유입된 화염을 확장시키고, 확장된 화염의 주변에 폐 가스를 분산공급하여 폐 가스를 열분해 시켜준다. 이와 같은 반응부(220)는 반응실(222), 차단벽(224) 및 폐가스공급관(226)을 포함하여 구성된다.
반응실(222)은 토치부(210)로부터 생성된 화염 및 폐 가스가 혼합되어 폐 가스가 열분해되는 챔버로서, 반응실(222)의 상단에는 폐가스공급관(226)이 위치한다. 폐가스공급관(226)은 배기모듈(110)의 배기관(102)과 연결되어 있으며, 공정챔버(10)를 통해 발생된 폐 가스가 배기관(102)을 타고 이동되어 배출되는 관로이다. 폐가스공급관(226)은 반응실(222)의 상단부에 구비된다. 폐가스공급관(226)은 본 실시예와 같이 반응실(222)의 제일 상측에 위치하는 차단벽(224)의 상측에 위치할 수도 있으며, 반응실(222) 상단부의 차단벽(224) 사이에 위치하도록 구비될 수도 있다. 또한, 폐가스공급관(226)은 차단벽(224)들 사이마다 각각 구비될 수도 있다. 폐가스공급관(226)을 통해 공급되는 폐 가스는 반응실(222)에서 나선형으로 회전하며 스월을 형성하며 화염과 혼합된다. 화염 및 폐 가스는 스월을 통해 회전 방향성을 가지게 되므로 반응실I(222) 내의 아래쪽으로 빠르게 빠져나가게 된다. 그러나 효율적인 폐 가스의 열분해를 위해서는 반응실(222) 내에서 폐 가스와 화염이 오래도록 머물면서 반응을 일으키도록 해야 하며, 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반응실(222)에는 차단벽(224)이 설치된다.
차단벽(224)은 화염을 반응실(222) 내에서 좀 더 오래 머물게 함과 동시에 화염을 분산·확장 및 산란시켜줌으로써 화염과 폐 가스의 반응시간이 증가하게 되며, 이로 인해 폐 가스의 열분해가 보다 효율적으로 수행된다. 이와 같은 차단벽(224)은 반응실(222)의 길이방향을 따라 적어도 하나 이상이 구비되며, 본 실시예에서는 4개의 차단벽(224)이 순차적으로 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나 이는 바람직한 실시예로 차단벽(224)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
차단벽(224)의 가장자리에는 하나의 배출구(2241)가 형성되어 있으며, 배출구(2241)는 차단벽(224)의 상측과 하측의 공간이 연결되도록 차단벽(224)에 천공된 형태로 구비된다. 반응실(222)에 순차적으로 설치되어 있는 차단벽(224)들의 배출구(2241)들은 서로 다른 수직선상에 위치하도록 마련된다. 구체적으로 4개의 배출구(2241)는 차단벽(224)의 중심을 기준으로 사방에 각각 하나씩 위치하도록 구비될 수 있다. 이와 같이 배출구(2241)가 서로 다른 위치에 구비되면, 차단벽(224) 사이로 유입되는 화염 및 폐 가스의 입구와 출구가 달라지게 되므로 화염 및 폐 가스의 산란 및 확장이 더욱 효과적으로 일어나게 된다. 또한, 본 실시예에서는 배출구(2241)가 차단벽(224)의 두께를 따라 수직하게 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나. 이는 하나의 실시예로 이를 한정하는 것은 아니며, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 배출구(2241)는 차단벽(224)의 두께를 따라 상하방향으로 경사지도록 구비될 수도 있다. 이와 같이 배출구(2241)가 경사지게 구비되면 배출구(2241)를 통과하는 화염 및 폐 가스의 스월이 더욱 증가되는 효과가 있다.
도 5와 도 6을 참조하여, 상기와 같은 차단벽(224)의 작용을 살펴보면, 토치부(210)를 통해 스월이 형성된 화염은 반응실(222)에 유입되는 폐 가스와 혼합하여 폐 가스를 열처리시킨다. 이때, 반응가스와 폐 가스는 스월을 형성하며 하강하고, 하강시 차단벽(224)에 맞닿게 되면서 화염 및 폐 가스의 스월이 산란 및 분산된다. 스월의 산란은 화염 및 폐 가스의 혼합을 용이하게 할 뿐만 아니라 하강하는 시간을 막아줌으로써 화염을 통한 폐 가스의 반응시간을 좀 더 길게 연장시켜준다. 차단벽(224)에 막혀 산란된 화염 및 폐 가스는 다시 하측 차단벽(224)의 배출구(2241)를 통과하여 아래쪽으로 이동하며 아래쪽으로 이동된 화염 및 폐 가스의 스월은 다시 차단벽(224)에 가로막힘으로써 화염 및 폐 가스의 스월이 더욱 확장되도록 분산 및 산란된다. 이와 같은 스월의 산란 및 분산 작용은 차단벽(224)을 지날때마다 일어나게 되며, 차단벽(224)을 통과할때마다 스월의 분산 및 산란은 점점 크게 증가·확장된다. 이와 같이 차단벽(224) 사이에서 화염 및 폐가스의 스월이 산란 및 분산, 확장됨에 따라 화염 및 폐 가스가 반응실(222)에 머무르는 시간이 증가할 뿐만 아니라 화염 및 폐 가스가 반응실(222) 내에 고르게 퍼져 분포됨으로써 화염을 통한 폐 가스의 열처리효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
스크러빙부(230)는 반응부(220)에서 처리된 가스가 물 등에 의하여 스크러빙되며 온도를 감소시켜주는 챔버로써, 종래에 많이 사용되고 있는 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10:공정챔버 20:진공펌프
100:배기모듈 102:배기관
110:퍼지가스공급관 120:제어부
130:감지센서 200:플라즈마 스크러버
210:토치부 212:양전극
214:음전극 2141:냉각수공급관
2142:배출관 216:반응가스공급관
220:반응부 222:반응실
224:배플판 2241:배출구
226:폐가스공급관 230:스크러빙부
100:배기모듈 102:배기관
110:퍼지가스공급관 120:제어부
130:감지센서 200:플라즈마 스크러버
210:토치부 212:양전극
214:음전극 2141:냉각수공급관
2142:배출관 216:반응가스공급관
220:반응부 222:반응실
224:배플판 2241:배출구
226:폐가스공급관 230:스크러빙부
Claims (5)
- 공정챔버(10)와 플라즈마 스크러버(200) 사이에 연결되어 상기 공정챔버로부터 발생된 폐 가스를 상기 플라즈마 스크러버로 전달하는 배기모듈에 있어서,
상기 배기모듈(100)은,
진공펌프(20)와 상기 플라즈마 스크러버 사이를 연결하며, 일부분에 휘어진 밴딩부(104)가 형성되어 있는 배기관(102);
상기 배기관의 내부에 다수 개가 설치되어 각각의 사이에 일정 거리의 구간을 형성하며, 퍼지가스를 배출하는 다수의 퍼지가스공급관(110);
상기 퍼지가스공급관를 통한 퍼지가스의 배출순서를 컨트롤하는 제어부(120); 및
상기 퍼지가스공급관들 사이에 설치되어 상기 배기관의 구간별 내부의 압력을 센싱하고, 센싱된 정보를 상기 제어부로 전달하는 감지센서(130);를 포함하며,
상기 배기관의 밴딩부 후방에 설치되는 상기 퍼지가스공급관은 항시 퍼지가스가 배출되도록 상기 제어부를 통해 컨트롤되고, 파우더의 흡착에 의해 상기 배기관의 일부 구간의 내부 압력이 증가하면, 해당 구간에 위치하는 상기 감지센서가 이를 센싱하여 상기 제어부에 정보를 전달하고, 상기 제어부는 해당 구간의 후방에 구비되어 있는 상기 퍼지가스공급관을 통해 퍼지가스를 방출해주도록 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 폐 가스의 이동방향을 따라 상기 퍼지가스공급관들을 통해 퍼지가스가 일정시간차를 두고 순차적으로 배출되도록 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈. - 청구항 제1항 또는 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치에 있어서,
스월이 형성된 고온의 화염을 발생하는 토치부(210);
상기 토치부로부터 생성된 화염과 상단의 폐가스공급관(226)으로부터 전달된 폐 가스가 유입되며, 화염을 통해 폐 가스가 열분해되는 반응실(222)과, 상기 반응실의 길이방향을 따라 적어도 하나 이상이 설치되며 천공된 형태의 배출구(2241)가 마련되어 있는 차단벽(224)이 구비되어 있는 반응부(220); 및
상기 반응부를 냉각시켜주는 스크러빙부(230);를 포함하며,
상기 반응실에 유입된 폐 가스는 화염과 혼합되어 스월을 형성하며 하강하고, 하강 시 상기 차단벽에 맞닿게 되면서 화염 및 폐 가스의 스월이 산란 및 분산, 확장됨에 따라 화염을 통한 폐 가스의 열처리효율을 향상시켜주는 것을 특징으로 하는 파우더 흡착방지 장치가 구비된 배기모듈을 포함하는 플라즈마 스크러버 장치.
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