KR102145661B1 - 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치 - Google Patents

반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치는 반도체 제조 설비에서 유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스가 유입되며 오존을 생성 또는 공급하여 상기 배기가스에 포함된 일산화질소를 수용성의 이산화질소로 산화시키는 오존 처리 모듈, 상기 오존 처리 모듈에서 처리된 배기가스가 유입되며 산화제 수용액 또는 환원제 수용액을 분사하여 상기 배기가스를 처리하는 산화환원 처리 모듈 및 상기 산환환원 처리 모듈에서 처리된 배기가스 및 미스트가 유입되며 상기 유입된 배기가스 및 미스트를 하전시키고 수막이 형성되는 집진판에 집진시키며 처리하는 전기집진 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치{APPARATUS FOR TREATING EXHAUST GAS OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING FACILITY}
본 발명은 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치 후단에 설치되어 프로세서 장치 또는 POU(point of use) 스크러버에서 배출되는 배기가스를 처리하는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치(예를 들어, CVD 장치, 에칭 장치)에는 다양한 공정 가스를 유입시켜 공정을 수행하고, 공정을 마친 후에는 세정 가스를 유입시켜 장치를 세정시킨다. 이러한 공정 가스 및 세정 가스에 의해 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치에서는 각종 유해가스와 입자상 물질을 포함하는 배기가스가 생성되어 배출된다. 이러한 배기가스를 처리하기 위해 각 프로세스 장치의 후단에는 POU(point of use) 스크러버가 설치되어 배기가스를 처리하도록 한다. 하지만, 이러한 POU 스크러버를 사용하여도 고농도의 배기가스를 일차적으로 처리할 뿐, NOx, SOx를 포함하는 각종 유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스가 POU 스크러버를 통해 배출된다.
도 1은 종래의 반도체 제조 설비에 있어서 배기가스 처리장치의 대략적인 배치 구성을 나타낸다.
종래에는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 반도체 제조 설비의 각 프로세스 장치(10)의 후단에는 POU 스크러버(20)가 설치되고, 각각의 POU 스크러버(20)에서 배출되는 배기가스를 모아서 건물의 옥상 등에 설치되는 대형의 습식 스크러버(30) 및 대형의 전기집진장치(40)를 이용하여 POU 스크러버(20)에서 배출되는 배기가스를 처리하도록 하였다.
하지만, 반도체가 고도로 집적화되어 감에 따라서 기존의 반도체 제조 설비에 프로세스 장치가 추가될 수가 있는데, 도 1과 같은 종래의 배기가스 처리장치는 장치의 크기가 너무 크고 추가되는 프로세스 장치에 대하여 배기가스를 처리하도록 개조하는 것이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 비수용성 물질인 일산화질소(NO)는 처리되지 않고 대기로 배출되는 문제점도 있었다.
황산화물과 질소산화물을 처리하기 위해 종래의 배연탈황장치(FGD: Flue Gas Desulfurization) 및 선택적촉매환원장치(SCR: Selective Catalytic Reduction)를 순차적으로 통과시켜 배기가스를 처리하는 것을 고려할 수가 있으나, 선택적촉매환원장치는 최소 250도 이상의 고온에서만 작동하므로 반도체 공정에서 상온의 온도로 배출되는 배기가스를 적용하기에 적절하지가 않고, 또한 배연탈황장치와 선택적촉매환원장치는 장치의 크기가 크다는 문제점이 있다.
또한, 기존의 스크러버는 미세입자의 처리에 효율적이지 않다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0041468호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체 제조설비의 각 프로세서 장치 후단에 개별적으로 설치되어 유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 효율적으로 처리할 수 있는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 반도체 제조 설비에서 유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 있어서, 상기 배기가스가 유입되며 오존을 생성 또는 공급하여 상기 배기가스에 포함된 일산화질소를 수용성의 이산화질소로 산화시키는 오존 처리 모듈; 상기 오존 처리 모듈에서 처리된 배기가스가 유입되며 산화제 수용액 또는 환원제 수용액을 분사하여 상기 배기가스를 처리하는 산화환원 처리 모듈; 및 상기 산환환원 처리 모듈에서 처리된 배기가스 및 미스트가 유입되며 상기 유입된 배기가스 및 미스트를 하전시키고 수막이 형성되는 집진판에 집진시키며 처리하는 전기집진 처리 모듈을 포함하는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치는 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치 후단에 형성되는 POU(point of use) 스크러버를 통해 배출되는 배기가스를 처리할 수가 있다.
여기서, 상기 전기집진 처리 모듈은 원통형 홀이 형성되고, 상기 홀 내부에서 유동하는 하전된 입자를 집진시키며, 상단부에 세정액을 토출시키는 세정액 토출구가 형성되어 집진면에 수막을 형성하도록 하는 원통형 집진판; 상기 원통형 홀 내부에 위치하고 상기 원통형 집진판과의 전위차로 발생하는 전기장의 힘으로 상기 하전된 입자를 상기 원통형 집진판에 집진시키도록 하는 전극봉; 상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 형성되며 상기 세정액이 저장되는 공간을 형성하며 상부에 상기 세정액 토출구와 연통되도록 형성되는 세정액 챔버; 및 상기 세정액 챔버의 일측에서 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 세정액 챔버는 상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 원형의 링 형태로 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 세정액 공급부는 상기 세정액 챔버의 측면에서 상기 원통형 집진판의 접선 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급할 수가 있다.
여기서, 상기 세정액 공급부는 대각의 위치에서 상호 반대 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급할 수가 있다.
여기서, 상기 세정액 토출구는 상기 집진면의 둘레를 따라 원형의 슬릿으로 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 원통형 집진판은 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)로 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 원통형 집진판의 표면은 쇼트 피닝(shot peening) 또는 샌드 브라스팅(sand blasting) 방법으로 친수 처리될 수가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치에 따르면 종래에 반도체 제조 설비의 옥상 등에 설치되는 대형의 습식 스크러버 및 전기집진 장치와 비교하여 장치의 크기가 작아서 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치 후단에 설치할 수가 있고, 반도체 제조 설비에 프로세서 장치가 새롭게 추가되어도 용이하게 배기가스 처리장치를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 오존을 이용하여 일산화질소를 수용성의 이산화질소로 산화시켜 처리함으로써 배기가스에 포함된 질소산화물도 처리할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 원통형의 습식 전기집진 장치를 이용하여 초미세 먼지도 고효율로 처리할 수가 있다는 장점도 있다.
또한, 습식 전기집진 장치를 사용함에 따라서 배기가스 처리장치를 연속적으로 동작시킬 수 있다는 장점도 있다.
또한, 원통형 습식 전기집진 장치의 집진판을 금속으로 제작하는 경우 표면에 친수성을 부여하기 위해 쇼트 피닝(Shot peening) 또는 샌드 브라스팅(Sand Blasting)과 같은 표면 기계 가공을 하지 않고도 원통형 집진판에 균일한 수막을 형성할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 원통형 습식 전기집진 장치의 집진판을 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)로 형성하여 배기가스에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 종래의 반도체 제조 설비에 있어서 배기가스 처리장치의 대략적인 배치 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치의 대략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 반도체 제조 설비에 본 발명의 배기가스 처리장치가 설치되는 대략적인 배치 구성을 나타낸다.
도 4는 오존의 농도에 따른 일산화질소가 이산화질소로 산화되는 비율을 나타내는 실험 그래프이다.
도 5는 도 2의 전기집진 처리 모듈에 사용되는 원통형 습식 전기집진 처리 모듈의 사시도이다.
도 6은 도 1의 단면도이다.
도 7은 도 6의 A 부분의 확대도이다.
도 8은 도 6의 B-B에 따라 절단된 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따라 제작된 원통형 습식 전기집진 처리 모듈을 통해 수막이 형성된 모습을 찍은 사진이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치의 대략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 반도체 제조 설비에 본 발명의 배기가스 처리장치가 설치되는 대략적인 배치 구성을 나타내고, 도 4는 오존의 농도에 따른 일산화질소가 이산화질소로 산화되는 비율을 나타내는 실험 그래프이다.
먼저, 본 발명에 따른 배기가스 처리장치(500)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치(예를 들어, CVD 장치, 에칭 장치)(10)의 후단에 배치되어 일차적으로 프로세서 장치(10)에서 발생하는 유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 처리하는 POU 스크러버(20)의 후단에 설치되어, POU 스크러버(20)에서 처리되지 못하거나 새롭게 생성되어 배출되는 배기가스를 처리하도록 한다. 본 발명에서는 도 1을 참고로 설명한 것과 같이 각 프로세스 장치(10)의 후단에 설치되는 POU 스크러버(20)에서 배출되는 배기가스를 모두 모아서 처리하는 것이 아니라, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 각각의 단위 프로세서 장치(10)의 후단에 이하 설명하는 배기가스 처리장치(500)가 설치되어 배기가스를 처리하도록 한다.
이때, POU 스크러버(20)에서 배출되는 배기가스에는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), SiO2와 같은 입자상 물질 및 초미세 먼지를 포함할 수가 있는데, 각 프로세서 장치(10)에 공급되는 공정 가스 및 세정 가스의 종류 및 화학 반응에 따라서 다양한 배기가스를 배출할 수가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치(500)는 오존 처리 모듈(100), 산화환원 처리 모듈(200) 및 전기집진 처리 모듈(300)을 포함하여 구성될 수가 있다.
오존 처리 모듈(100)은 유립구를 통해 POU 스크러버(20)로부터 배출되는 배기가스를 유입시키고, 내부에서 오존을 생성하거나 외부로부터 오존을 공급하여 배기가스에 포함되는 일산화질소를 수용성의 이산화질소로 다음과 같은 반응식으로 산화시킨다.
NO + O3 -> NO2 + O2
이때, 전극에 교류전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치에 산소를 공급하여, 플라즈마 발생시 산소를 오존으로 산화시키는 방법으로 오존을 생성시켜, 오존 처리 모듈(100) 내에 오존을 공급할 수가 있다.
실험에 따르면 상기 오존의 농도가 증가함에 따라서 일산화질소를 이산화질소로 산화시키는 비율이 높아지는데, 오존의 농도가 일정 값 이상으로 높아지게 되면 90% 이상의 일산화질소를 이산화질소로 산화시킬 수 있음을 도 4의 실험 그래프를 통해 확인할 수가 있다.
산화환원 처리 모듈(200)은 오존 처리 모듈(100)에서 오존에 의해 처리된 배기가스가 유입되며 산화제 수용액 또는 환원제 수용액을 노즐을 통해 분사하여 배기가스를 산환 또는 환원 처리하도록 한다.
예를 들어, 환원제 수용액을 분사하여 배기가스에 포함된 질소산화물 도는 황산화물을 제거할 수가 있다. 노즐을 통해 분사되는 환원제 수용액이 질소산화물 또는 황산화물과 접촉할 때, 이산화질소는 친수성의 성질을 가지므로 수용액 상태의 환원제와 용이하게 반응할 수가 있다. 이때, 환원제로 황산나트륨(Na2SO3), 황화나트륨(Na2S), 수산화나트륨(NaOH)를 포함할 수가 있는데, 이에 따른 화학 반응식은 다음과 같다.
2NO2 + Na2S -> N2 + Na2SO4
2NO2 + 4Na2SO3 -> N2 + 4Na2SO4
HCl + NaOH -> NaCl + H2O
SO2 + NaOH -> Na2SO3
상기 환원제의 종류는 각 프로세서 장치(10)에서 생성되는 배기가스 또는 POU 스크러버(20)에서 배출되는 배기가스의 종류에 따라 달라질 수가 있는데, 전술한 환원제는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 산화환원 처리 모듈(200)에서는 유입되는 배기가스의 종류에 따라서 환원제 수용액이 아닌 산화제 수용액을 분사시킬 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치(500)는 각각의 프로세서 장치(10)의 후단에 배치될 수가 있고, 각 프로세서 장치(10)에서 발생하는 배기가스의 특성에 따라서 적절한 환원제 수용액 또는 산화제 수용액을 분사시키도록 하여 배기가스를 처리할 수가 있다.
전기집진 처리 모듈(300)은 산화환원 처리 모듈(200)에서 처리되고 남은 입자성 물질을 포함하는 배기가스 및 미스트가 유입되며 상기 유입된 배기가스 및 미스트를 하전시키고 이를 전기적인 힘으로 집진판(310)에 집진시키는 방법으로 처리한다. 이때, 집진판(310)에 수막(400)을 형성하도록 하도록 하는 것이 바람직하다. 건식 전기집진 방법을 사용할 경우 집진판에 포집된 입자를 처리하기 위해 전원을 꺼서 가동을 멈추어야 하는 문제점이 발생하는데, 본 발명에서는 집진판(310)에 수막(400)을 형성하여 수막(400)을 통해 집진판(310)에 포집된 입자를 연속적으로 제거할 수가 있어서 배기가스 처리장치를 연속적으로 가동시킬 수가 있다.
또한, 후술하는 바와 같이 본 발명에서는 집진판(310)이 원통형으로 형성된 원통형의 전기집진 장치를 사용함에 따라서 평판형과 비교하여 초미세 입자를 포함하여 집진 효율을 향상시킬 수가 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조로 본 발명에 따른 전기집진 처리 모듈(300)의 구성을 자세히 설명하기로 한다.
도 5는 도 2의 전기집진 처리 모듈에 사용되는 원통형 습식 전기집진 처리 모듈의 사시도이고, 도 6은 도 1의 단면도이고, 도 7은 도 6의 A 부분의 확대도이고, 도 8은 도 6의 B-B에 따라 절단된 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따라 제작된 원통형 습식 전기집진 처리 모듈을 통해 수막이 형성된 모습을 찍은 사진이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 습식 전기집진 처리 모듈(300)은 원통형 집진판(310), 전극봉(320), 세정액 챔버(330) 및 세정액 공급부(340)를 포함하여 구성될 수가 있다.
원통형 집진판(310)은 내부에 원통형 홀이 형성되는 원통형 판 형태로, 후술하는 전극봉(320)과 함께 홀 내부를 유동하는 하전된 입자를 내측면인 집진면에 집진시킨다. 참고로, 도면에서는 2 개의 원통형 집진판(310)이 병렬로 형성되어 있는 것을 도시하고 있는데, 처리 용량에 따라서 원통형 집진판(310)은 단일의 개수로 형성될 수도 있고, 더 많은 개수의 원통형 집진판(310)이 병렬적으로 형성된 구성될 수도 있다.
원통형 집진판(310)의 상단부에는 세정액을 토출시키는 세정액 토출구(312)가 형성된다. 세정액 토출구(312)는 원통형 집진판(310)의 상단부를 둘러싸도록 형성되는 세정액 챔버(330)와 연통되어, 세정액 챔버(330)에 공급되는 세정액이 세정액 토출구(312)를 통해 토출되어 아래로 흘러내림에 따라서 미세입자가 집진된 집진면에 수막(400)을 형성하게 된다. 이때, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 토출구(312)는 집진면의 둘레를 따라 원형의 슬릿으로 형성되는 것이 바람직하다.
전극봉(320)은 긴 봉의 형태로 원통형 집진판(310)의 홀 내부 중앙에 위치하고 원통형 집진판(310)과의 전위차로 전기장을 형성한다. 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 원통형 집진판(310)을 접지시키고, 고전압 발생부에 의해 전극봉(320)에 양극 또는 음극의 고전압을 인가시키면, 전극봉(320)과 원통형 집진판(310) 사이의 전위차에 의해 전기장을 형성시킬 수가 있다. 따라서, 방전부(미도시)에 의해 소정의 극성으로 하전된 입자를 전기장의 힘으로 이동시켜 원통형 집진판(110)에 집진시킬 수가 있다.
이때, 본 발명에 따른 원통형 습식 전기집진 처리 모듈(300)은 원통형 집진판(310)의 외부의 방전부(미도시)에서 코로나 방전에 의해 이온을 발생시켜 입자를 하전시키고 하전된 입자를 원통형 집진판(310) 내부로 유동시켜 집진시키는 2단 집진기의 형태로 사용될 수가 있다.
또한, 본 발명의 원통형 습식 전기집진 처리 모듈(300)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 전극봉(120)에 방전핀(322)을 형성하여 방전핀(322)에 인가되는 고전압에 의한 코로나 방전으로 이온을 생성시켜서 원통형 집진판(310) 내부로 유입되는 입자를 하전시키고, 하전된 입자를 원통형 집진판(310)에 집진시키는 1단 집진기의 형태로 사용될 수도 있다.
참고로, 도 6를 제외한 나머지 도면에서는 전극봉(320)을 제외한 구성을 도시한다.
세정액 챔버(330)는 원통형 집진판(310)의 상단부를 둘러싸도록 형성되며, 세정액이 저장되는 공간을 형성한다. 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 챔버(330)는 원통형 집진판(310)의 상단부를 둘러싸도록 원형의 링 형태로 형성되어 링 내부에 세정액이 저장된다. 이때, 후술하는 세정액 공급부(340)를 통해 세정액 챔버(330) 내부로 세정액이 유입된다.
여기서, 세정액 챔버(330)의 상부에는 도 7의 확대도에 도시되어 있는 것과 같이 전술한 원통형 집진판(310)의 세정액 토출구(312)와 연통되도록 형성된다. 따라서, 세정액 챔버(330) 내부로 세정액을 연속적으로 공급시키면, 세정액으로 세정액 챔버(330) 내부를 점차적으로 채우게 되고 상부의 세정액 토출구(112)를 통해 토출시킬 수가 있다. 따라서, 세정액 토출구(312)로부터 토출된 세정액은 자중에 의해 집진면을 따라 아래로 흘러내려 원통형 집진판(310)의 표면에 수막(400)을 형성하게 된다.
세정액 공급부(340)는 세정액 탱크(미도시)에 저장되어 있는 세정액을 세정액 챔버(330)로 공급시킨다. 이때, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 공급부(340)는 세정액 챔버(330)의 일측면에서 세정액을 공급하되, 원통형 집진판(110)의 접선 방향으로 세정액을 공급하도록 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 세정액 공급부(340)가 세정액 챔버(330)의 일측면에서 원통형 집진판(310)의 법선 방향으로 세정액을 공급한다고 가정하면, 이 경우 세정액이 세정액 챔버(330)로 유입되는 국부 지점(세정액 공급부(340)와 세정액 챔버(330)가 만나는 지점)에 세정액 챔버(330) 내 벽면과의 충돌로 강한 수압이 형성되어 그 지점을 통해서만 많은 양의 세정액이 세정액 토출구(312)를 통해 토출될 수가 있다. 따라서, 이 경우 집진판(310)에 균일한 수막(400)을 형성할 수가 없다.
하지만, 도 8과 같이 세정액 챔버(330)의 일 측면에서 원통형 집진판(310)의 접선 방향으로 세정액을 공급하면 링 형태의 세정액 챔버(330)를 따라 세정액이 유동하기 때문에 국부 지점에 강한 수압이 형성되는 것을 방지할 수가 있다.
따라서, 세정액 토출구(312)를 통해 균일하게 세정액을 토출시킬 수가 있다.
본 발명에서 접선 방향이라고 하면 수학적인 정의에 따른 접선 방향을 포함하며, 접선 방향에 소정의 각도 범위를 가지는 방향 및 접선 방향이 평행 이동한 방향일 수가 있다. 즉, 세정액 챔버(330)의 폭, 유입되는 세정액의 압력 등에 따라서 세정액 챔버(330) 내 국부 지점에 강한 수압을 형성하지 않는다면 접선 방향에 근사한 방향을 모두 포함하는 의미일 수가 있다.
이때, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 세정액 공급부(340)는 각각 대각의 위치에서 상호 반대 방향으로 세정액 챔버(330) 내부로 세정액을 공급하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 세정액 공급부(340)가 대각 위치의 양 측에서 서로 반대 방향의 접선 방향으로 세정액을 각각 공급시키면, 도면에 도시되어 있는 것과 같이 링 형태의 세정액 챔버(330) 내부를 따라 일 방향(도면에서 시계 방향)으로 세정액을 강하게 유동시킬 수가 있다. 따라서, 이와 같이 일 방향으로 유동하며 세정액이 세정액 챔버(330) 내부를 채우고 세정액 토출구(312)를 통해 토출되는 경우, 집진면을 따라 수직으로 낙하하는 것이 아니라 원주 방향의 힘을 받으면서 토출될 수가 있으므로, 집진면에 물줄기를 형성하지 않고 균일한 수막(400)을 형성할 수가 있다.
도 9는 도 5 내지 도 8을 참조로 전술한 본 발명에 따라 제작되어 원통형 집진판(310)에 수막(400)을 형성하는 실험의 사진을 보여주는데, 적은 양의 세정액 공급으로 균일한 수막(400)을 형성함을 확인할 수가 있다.
이때, 원통형 집진판(310)은 금속으로 형성될 수가 있다. 전술한 바와 같이 세정액 공급부(340)가 대각 위치의 양 측에서 서로 반대 방향의 접선 방향으로 세정액을 공급시킴에 따라서, 국부적으로 세정액이 집진판(310)을 따라 토출되는 것을 방지할 수가 있고, 원주 방향의 힘을 받으면서 토출시킬 수가 있으므로, 집진판의 표면에 쇼트 피닝(shot peening) 또는 샌드 브라스팅(sand blasting)과 같은 표면 기계 가공을 통해 집진판의 표면에 친수성을 부여하지 않아도 균일한 수막을 형성할 수가 있다.
또한, 원통형 집진판(310)은 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)로 형성될 수가 있다. 이때, 집진판(310)을 CFRP(carbon fiber reinforced plastics) 재질로 형성함에 따라서 유입되는 배기가스에 의해 집진판(310)이 부식되는 것을 방지할 수가 있다. CFRP는 소수성의 성질을 가지므로, 전술한 바와 같이 세정액 공급부(340)를 통해 서로 반대 방향의 접선 방향으로 세정액을 공급시킴과 함께, 쇼트 피닝 또는 샌드 브라스팅 방법 등의 기계 가공을 통해 집진판(310)의 표면에 친수성을 부여하도록 하여 균일한 수막이 형성되도록 함이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치(500)의 작동 과정을 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 처리장치(500)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치(10)의 후단에 배치되어 배기가스를 처리하는 POU 스크러버(20)의 후단에 설치되어, POU 스크러버(20)를 통해 배출되는 배기가스를 처리할 수가 있다.
도 2에 도시되어 있는 것과 같이 POU 스크러버(20)로부터 배출되는 배기가스는 오존 처리 모듈(100)의 하단에 형성된 유입구를 통해 오존 처리 모듈(100)의 하단으로 공급되며, 전극에 교류전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치에 산소를 공급하여 플라즈마 발생시 산소를 오존으로 산화시키는 방법으로 오존을 생성시켜 오존 처리 모듈(100) 내에 오존을 공급할 수가 있다.
이때, 오존 처리 모듈(100)의 하단으로부터 공급되는 배기가스 내에 포함된 일산화질소는 오존과 반응하여 수용성의 이산화질소로 산화될 수가 있다.
이산화질소로 산화된 가스를 포함하는 배기가스는 오존 처리 모듈(100)의 상부를 통해 이웃하는 산화환원 처리 모듈(200)로 유입하게 되고, 산화환원 처리 모듈(200)에는 산화제 수용액 또는 환원제 수용액을 노즐을 통해 분사시킨다. 이때, 산화제 또는 환원제는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치(500)가 장착되는 프로세서 장치(10)에 따라서 달라질 수가 있는데, 각 프로세서 장치(10)에서 발생하는 배기가스가 다르기 때문에 이에 따라 적절한 산화제 수용액 또는 환원제 수용액을 노즐을 통해 분사시켜 배기가스에 포함된 유해가스를 산화 또는 환원 처리하여 제거시킬 수가 있다. 이때, 전술한 바와 같이 이산화질소는 친수성의 성질을 가지므로 수용액 상태의 환원제와 용이하게 반응시킬 수가 있다.
상기 산환환원 처리 모듈(200)에서 처리되고 남은 입자성 물질을 포함하는 배기가스 및 미스트는 다시 이웃하는 전기집진 처리 모듈(300)로 이동하여 최종적으로 전기집진 방식으로 처리된다. 이때, 전기집진 처리 모듈(300)은 하전부와 집진부가 분리되는 2단 집진기의 형태일 수가 있으나, 도 2에서와 같이 전극봉(320)에 방전핀(322)이 형성되어 입자를 하전시키는 하전부가 원통형 집진판(310)의 내부에 형성되는 1단 집진기의 형태로 형성될 수가 있다.
이때, 본 발명에서는 사용하는 원통형 집진판(310)을 가지는 전기집진 처리 모듈(300)은 평판형과 비교하여 초미세 입자를 포함하여 집진 효율을 향상시킬 수가 있으며, 나아가 원통형 집진판(310)의 표면에 수막(320)을 형성하도록 하여 집진된 입자를 연속적으로 처리할 수 있도록 함으로써, 연속적으로 배기가스 처리장치(500)를 동작시킬 수가 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10: 프로세서 장치 20: POU 스크러버
30: 습식 스크러버 40: 전기집진장치
100: 오존 처리 모듈 200: 산화환원 처리 모듈
300: 전기집진 처리 모듈 310: 원통형 집진판
312: 세정액 토출구 320: 전극봉
322: 방전핀 330: 세정액 챔버
340: 세정액 공급부 400: 수막
500: 반도체

Claims (9)

  1. 반도체 제조 설비에서 유해가스 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 있어서,
    상기 배기가스가 유입되며 오존을 생성 또는 공급하여 상기 배기가스에 포함된 일산화질소를 수용성의 이산화질소로 산화시키는 오존 처리 모듈;
    상기 오존 처리 모듈에서 처리된 배기가스가 유입되며 산화제 수용액 또는 환원제 수용액을 분사하여 상기 배기가스를 처리하는 산화환원 처리 모듈; 및
    상기 산화환원 처리 모듈에서 처리된 배기가스 및 미스트가 유입되며 상기 유입된 배기가스 및 미스트를 하전시키고 수막이 형성되는 집진판에 집진시키며 처리하는 전기집진 처리 모듈을 포함하고,
    상기 전기집진 처리 모듈은
    원통형 홀이 형성되고, 상기 홀 내부에서 유동하는 하전된 입자를 집진시키며, 상단부에 세정액을 토출시키는 세정액 토출구가 형성되어 집진면에 수막을 형성하도록 하는 원통형 집진판;
    상기 원통형 홀 내부에 위치하고 상기 원통형 집진판과의 전위차로 발생하는 전기장의 힘으로 상기 하전된 입자를 상기 원통형 집진판에 집진시키도록 하는 전극봉;
    상기 원통형 집진판의 상단부를 둘러싸도록 원형의 링 형태로 형성되며 상기 세정액이 저장되는 공간을 형성하며 상부에 상기 세정액 토출구와 연통되도록 형성되는 세정액 챔버; 및
    상기 원통형 집진판의 접선 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급부를 포함하는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치는 반도체 제조 설비의 각 프로세서 장치 후단에 형성되는 POU(point of use) 스크러버를 통해 배출되는 배기가스를 처리하는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액 공급부는 대각의 위치에서 상호 반대 방향으로 상기 세정액 챔버에 상기 세정액을 공급하는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액 토출구는 상기 집진면의 둘레를 따라 원형의 슬릿으로 형성되는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통형 집진판은 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)로 형성되는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 원통형 집진판의 표면은 쇼트 피닝(shot peening) 또는 샌드 브라스팅(sand blasting) 방법으로 친수 처리되는 반도체 제조 설비의 배기가스 처리장치.
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