KR102193416B1 - Plasma scrubber apparatus - Google Patents

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Abstract

다량의 파우더가 포함된 고온의 분해가스를 냉각하는데 물을 사용하지 않는 간접 냉각 방식의 플라즈마 스크러버 장치가 개시된다. 상기 스크러버 장치는, 유해가스를 플라즈마의 고열에 의해 열분해, 이온화하고 연소하여 분해가스를 생성하는 반응유닛; 상기 분해가스를 냉각하면서 상기 분해가스에 포함된 다량의 파우더를 막힘없이 이송하는 파우더 이송유닛; 상기 냉각된 분해가스와 함께 이송된 파우더를 포집하는 파우더 포집유닛; 상기 파우더가 포집된 분해가스를 냉각하는 냉각 트랩; 및 상기 냉각된 분해가스를 최종 냉각하는 최종 냉각 유닛으로 구성된다.Disclosed is a plasma scrubber apparatus of an indirect cooling method that does not use water to cool a high-temperature decomposition gas containing a large amount of powder. The scrubber device includes: a reaction unit that pyrolyzes, ionizes, and burns harmful gas by high heat of plasma to generate a cracked gas; A powder transfer unit for cooling the decomposition gas and transferring a large amount of powder contained in the decomposition gas without clogging; A powder collecting unit collecting the powder transferred together with the cooled decomposition gas; A cooling trap for cooling the decomposition gas in which the powder is collected; And a final cooling unit that finally cools the cooled decomposition gas.

Description

플라즈마 스크러버 장치{Plasma scrubber apparatus}Plasma scrubber apparatus

본 발명은 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것으로, 특히 다량의 파우더 포함된 고온의 분해가스를 냉각하는데 물을 사용하지 않는 간접 냉각 방식의 플라즈마 스크러버 장치에 관련한다.The present invention relates to a plasma scrubber device, and in particular, to a plasma scrubber device of an indirect cooling method that does not use water to cool a high-temperature decomposition gas containing a large amount of powder.

반도체 소자는 산화, 식각, 증착 및 포토 공정 등 다양한 제조공정을 거쳐 제조되며 이들 공정에는 유독성 화학 약품 및 화학 가스가 사용된다. Semiconductor devices are manufactured through various manufacturing processes such as oxidation, etching, deposition and photo processes, and toxic chemicals and chemical gases are used in these processes.

최근에는 기가(Giga)급 반도체 소자가 제조되고 있고 이러한 고집적화에 따라 유해한 화학가스, 예를 들면 C2F4, CF4, C3F8, C4F10, NF3, SF6과 같은 과불화 화합물 또는 과불화 탄소(Per Fluoro Compound)의 사용량이 증대되고 있으며 이러한 화학 가스들은 독성이 매우 강해 그대로 대기 중에 방출될 경우 인체에 치명적인 영향을 미치거나 커다란 환경문제를 야기할 수 있다.Recently, Giga-class semiconductor devices are being manufactured, and with such high integration, harmful chemical gases such as C2F4, CF4, C3F8, C4F10, NF3, SF6, or perfluorocarbon compounds The amount of use is increasing, and these chemical gases are very toxic, and if released into the atmosphere as they are, they can have a fatal effect on the human body or cause a large environmental problem.

따라서, 이러한 유해성분의 함량을 허용농도 이하로 낮추는 무해화 처리과정을 필수적으로 거쳐서 대기 중으로 배출시켜야 한다. Therefore, it must be discharged into the atmosphere through a detoxification process in which the content of such harmful components is lowered to an allowable concentration or less.

무해와 처리과정을 위해 액화천연가스 및 산소를 별도로 필요로 하지 않는 플라즈마(plsma) 방식의 스크러버가 많이 적용되고 있는데, 1000℃ 이상의 높은 열량의 화염을 이용하여 유해가스를 처리할 수 있다는 점에서 이점이 있다.There are many plasma-type scrubbers that do not require separate liquefied natural gas and oxygen for harmlessness and treatment, and are advantageous in that harmful gases can be treated using flames of high caloric value of 1000℃ or higher. There is this.

종래에는 통상 플라즈마를 이용하여 분해한 고온의 분해가스를 물을 이용하여 직접적으로 냉각하는 방식이 주로 사용되었는데, 이 방식의 경우 물을 사용함으로써 폐수가 다량으로 발생하여 폐수 누출의 위험성이 있다. 특히, 환경오염의 주요 원인으로 인식되고 있어 신뢰성 있는 폐수 관리가 요구되고 있다.Conventionally, a method of directly cooling a high-temperature decomposition gas decomposed using a plasma using water has been mainly used. In this method, a large amount of wastewater is generated by using water, and there is a risk of wastewater leakage. In particular, since it is recognized as a major cause of environmental pollution, reliable wastewater management is required.

또한, 고온의 분해가스를 효율적으로 냉각하면서 분해가스에 포함된 파우더를 포집할 필요가 있으며, 이 과정에서 분해가스에 의한 부품의 부식을 방지해야 한다.In addition, while efficiently cooling the high-temperature decomposition gas, it is necessary to collect the powder contained in the decomposition gas, and in this process, corrosion of the parts by the decomposition gas must be prevented.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 파우더 공정으로부터 배출되는 유해가스를 연소하여 생성되는 고온의 분해가스를 처리하는 과정에서 분해가스에 포함된 다량의 파우더를 효율적으로 포집할 수 있는 플라즈마 스크러버 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma scrubber device capable of efficiently collecting a large amount of powder contained in the decomposition gas in the process of processing the high-temperature decomposition gas generated by burning the harmful gas discharged from the semiconductor powder process. will be.

본 발명의 다른 목적은 고온의 분해가스를 냉각하는데 물을 사용하지 않는 간접 냉각 방식의 플라즈마 스크러버 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma scrubber apparatus of an indirect cooling method that does not use water to cool a high-temperature decomposition gas.

본 발명의 다른 목적은 고온의 분해가스에 의한 부식을 방지할 수 있는 플라즈마 스크러버 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma scrubber device capable of preventing corrosion caused by high temperature decomposition gas.

상기의 목적은, 반도체 공정으로 배출되는 다량의 파우더를 포함하는 유해가스를 플라즈마의 고열에 의해 열분해, 이온화하고 연소하여 분해가스를 생성하는 반응유닛; 상기 분해가스를 1차 냉각하면서 상기 다량의 파우더를 막힘없이 이송하는 파우더 이송유닛; 상기 1차 냉각된 분해가스와 함께 이송된 파우더를 포집하는 파우더 포집유닛; 상기 파우더가 포집된 분해가스를 2차 냉각하는 냉각 트랩; 및 상기 2차 냉각된 분해가스를 최종 냉각하는 최종 냉각 유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치에 의해 달성된다.The above object is a reaction unit for generating a decomposition gas by pyrolyzing, ionizing, and burning harmful gas including a large amount of powder discharged from the semiconductor process by high heat of plasma; A powder transfer unit for first cooling the decomposition gas and transferring the large amount of powder without clogging; A powder collecting unit collecting the powder transferred together with the first cooled decomposition gas; A cooling trap for secondary cooling the decomposition gas in which the powder is collected; And a final cooling unit for finally cooling the secondary cooled decomposition gas.

바람직하게, 상기 파우더 이송유닛은, 통 형상의 챔버; 상기 챔버의 상단에 다수의 구멍이 형성되어 수평으로 설치되는 차단판; 상기 차단판의 각 구멍에 일단이 고정되어 독립적으로 구획되는 통로가 형성되어 상기 고온의 분해가스가 통과하는 다수의 튜브를 포함하며, 상기 튜브의 상단에 인접한 위치에 질소 또는 에어 펄싱(pulsing)을 위한 유입관이 설치된다.Preferably, the powder transfer unit, a cylindrical chamber; A blocking plate horizontally installed with a plurality of holes formed at the upper end of the chamber; One end is fixed to each hole of the blocking plate, and an independently partitioned passage is formed to include a plurality of tubes through which the high-temperature decomposition gas passes, and nitrogen or air pulsing is applied at a position adjacent to the upper end of the tube. An inlet pipe is installed.

바람직하게, 상기 펄싱에 의해 공급되는 질소 또는 에어에 의해 상기 고온의 분해가스에 포함된 다량의 파우더가 하방으로 밀려나간다.Preferably, a large amount of powder contained in the high-temperature decomposition gas is pushed downward by nitrogen or air supplied by the pulsing.

바람직하게, 상기 튜브의 길이를 짧게 하여 상기 튜브의 하단이 상기 챔버의 하단보다 높게 위치하도록 하여 상기 튜브 각각의 하단으로부터 배출된 분해가스가 서로 섞이면서 와류를 형성하도록 하는 혼합공간을 형성할 수 있다.Preferably, the length of the tube is shortened so that the lower end of the tube is positioned higher than the lower end of the chamber, so that the decomposed gas discharged from the lower end of each tube is mixed with each other to form a vortex.

바람직하게, 상기 파우더 포집유닛은 상면에 각각 가스 유입구와 가스 유출구가 형성되고, 상기 가스 유입구는 상기 파우더 이송유닛에 의해 덮이고 상기 가스 유출구는 상기 냉각 트랩과 연통하여 덮이는 포집 챔버를 구비하고, 상기 포집 챔버는 이중 벽 구조로 그 사이에 냉각수가 흐르고, 상기 가스 유입구에 연통하는 제1포집공간과 상기 가스 유출구에 연통하는 제2포집공간, 및 이들 사이에서 상기 제1 및 제2포집공간을 연결하는 흐름 통로를 구비하며, 상기 흐름 통로는 다수의 격벽을 배치하여 상기 포집 챔버의 측벽과 상기 격벽 사이의 간극에 의해 지그재그 구조로 형성된다.Preferably, the powder collecting unit has a gas inlet and a gas outlet formed on an upper surface, respectively, the gas inlet is covered by the powder transfer unit, and the gas outlet is provided with a collecting chamber covered by communication with the cooling trap, The collection chamber has a double-walled structure, in which cooling water flows therebetween, a first collection space communicating with the gas inlet and a second collection space communicating with the gas outlet, and the first and second collection spaces between them. And a flow passage that connects, and the flow passage is formed in a zigzag structure by a gap between the sidewall of the collection chamber and the partition wall by arranging a plurality of partition walls.

바람직하게, 상기 냉각 트랩은 이중 벽 구조를 구비하고 측면에 상기 이중 벽 사이의 공간과 연결되는 냉각수 유입구와 냉각수 유출구가 설치된 냉각 챔버를 포함하며, 상기 냉각 챔버의 내부에는 상기 이중 벽 사이의 공간과 연통하는 다수의 냉각 튜브가 수평으로 배열되어 수직으로 흐르는 상기 분해가스가 상기 냉각 튜브와 접촉한다.Preferably, the cooling trap has a double wall structure and includes a cooling chamber in which a cooling water inlet and a cooling water outlet connected to the space between the double walls are installed on the side, and the space between the double walls and the inside of the cooling chamber A plurality of communicating cooling tubes are arranged horizontally so that the decomposition gas flowing vertically contacts the cooling tube.

바람직하게, 상기 냉각 챔버의 하부에 배치된 냉각 튜브와 상부에 배치된 냉각 튜브는 서로 직각을 이룰 수 있다.Preferably, the cooling tube disposed below the cooling chamber and the cooling tube disposed above may form a right angle to each other.

바람직하게, 상기 최종 냉각 유닛은, 상단과 하단에 각각 가스 유입구와 가스 유출구가 설치되고 측면에 냉각수 유입구와 유출구가 형성된 냉각 챔버; 상기 냉각 챔버의 상단과 하단에 인접하여 수평으로 설치되고 각각 다수의 구멍이 형성된 차단판; 및 상기 각 구멍에 양단이 고정되어 독립적으로 구획되는 통로를 형성하는 냉각 튜브를 포함한다.Preferably, the final cooling unit comprises: a cooling chamber having a gas inlet and a gas outlet installed at the top and bottom, respectively, and a cooling water inlet and an outlet at the side thereof; A blocking plate installed horizontally adjacent to the upper and lower ends of the cooling chamber and each having a plurality of holes; And a cooling tube having both ends fixed to each of the holes to form an independently partitioned passage.

본 발명에 의하면, 반도체 파우더 공정으로부터 배출되는 유해가스를 연소하여 생성되는 고온의 분해가스에 다량의 파우더가 포함된 경우 고온의 분해가스를 냉각하면서 파우더를 효율적으로 포집할 수 있다.According to the present invention, when a large amount of powder is included in the high-temperature decomposition gas generated by burning the harmful gas discharged from the semiconductor powder process, the high-temperature decomposition gas can be cooled and the powder can be efficiently collected.

또한, 고온의 분해가스를 냉각하는데 물을 사용하지 않고 간접 냉각함으로써 폐수가 발생하지 않기 때문에 환경오염을 방지할 수 있다.In addition, since no wastewater is generated by indirect cooling without using water to cool the high-temperature decomposition gas, environmental pollution can be prevented.

또한, 다수의 냉각 유닛을 순차로 적용함으로써 고온의 분해가스를 원하는 온도까지 효율적으로 냉각할 수 있다.In addition, by sequentially applying a plurality of cooling units, it is possible to efficiently cool the high-temperature decomposition gas to a desired temperature.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 스크러버 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2(a)와 2(b)는 각각 반응유닛의 수직 단면도와 등각 단면도이다.
도 3(a) 내지 3(c)은 각각 파우더 이송유닛을 나타내는 사시도, 수직 단면도 및 등각 단면도이다.
도 4(a) 내지 4(c)는 각각 파우더 포집유닛의 수직 단면도, 수평 단면도 및 등각 단면도이다.
도 5(a)와 5(b)는 각각 냉각 트랩의 외관도와 등각 단면도이다.
도 6(a)과 6(b)은 각각 최종 냉각유닛의 수직 단면도와 등각 단면도이다.1 is a block diagram showing a plasma scrubber device according to an embodiment of the present invention.
2(a) and 2(b) are vertical and isometric cross-sectional views of the reaction unit, respectively.
3(a) to 3(c) are a perspective view, a vertical cross-sectional view, and an isometric cross-sectional view each showing a powder transfer unit.
4(a) to 4(c) are vertical, horizontal, and isometric cross-sectional views of the powder collecting unit, respectively.
5(a) and 5(b) are external views and isometric cross-sectional views of the cooling trap, respectively.
6(a) and 6(b) are vertical and isometric cross-sectional views of the final cooling unit, respectively.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as generally understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, and is excessively comprehensive. It should not be construed as a human meaning or an excessively reduced meaning.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 스크러버 장치를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing a plasma scrubber device according to an embodiment of the present invention.

플라즈마 스크러버 장치는, 유해가스를 플라즈마의 고열에 의해 열분해, 이온화하고 연소하여 고온의 분해가스를 배출하는 반응유닛(100), 고온의 분해가스를 150℃까지 냉각하면서 파우더를 막힘없이 이송하는 파우더 이송유닛(200), 냉각된 분해가스와 함께 이송된 파우더를 포집하는 파우더 포집유닛(300), 고온의 분해가스를 80℃까지 냉각하는 냉각 트랩(400), 및 분해가스를 50℃까지 냉각하는 최종 냉각 유닛(500)으로 구성되며, 최종 냉각유닛(500) 이후에는 처리된 분해가스를 배출하는 배출유닛이 연결된다.The plasma scrubber device pyrolyzes, ionizes, and burns harmful gases by high heat of the plasma to discharge high-temperature decomposition gas, and transfers powder that cools the high-temperature decomposition gas to 150℃ and transports the powder without clogging. The unit 200, the powder collecting unit 300 for collecting the powder transferred together with the cooled decomposition gas, the cooling trap 400 for cooling the high temperature decomposition gas to 80°C, and the final cooling the decomposition gas to 50°C It is composed of a cooling unit 500, and after the final cooling unit 500, a discharge unit for discharging the processed decomposition gas is connected.

본 발명의 플라즈마 스크러버 장치는 물을 사용하는 미들 스크러버 장치의 전단에 설치하여 처리효율을 더 높일 수 있다.The plasma scrubber device of the present invention can be installed at the front end of the middle scrubber device using water to further increase processing efficiency.

이하, 각 유닛의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of each unit will be described in detail.

도 2(a)와 2(b)는 각각 반응유닛의 수직 단면도와 등각 단면도이다.2(a) and 2(b) are vertical and isometric cross-sectional views of the reaction unit, respectively.

반응유닛(100)은 반응 챔버(110)를 구비하는데, 유해가스가 유입되는 유해가스 유입구(120)가 반응 챔버(110)의 측면에 형성되고 반응 챔버(110)의 상측에 고전압이 인가되는 애노드와 캐소드를 구비한 플라즈마 토치(130)가 설치되며, 질소와 같은 플라즈마 생성가스가 플라즈마 토치에 공급된다.The reaction unit 100 includes a reaction chamber 110, in which a harmful gas inlet 120 through which noxious gas is introduced is formed on the side of the reaction chamber 110, and a high voltage is applied to the upper side of the reaction chamber 110. And a plasma torch 130 having a cathode is installed, and a plasma generating gas such as nitrogen is supplied to the plasma torch.

상기한 것처럼, 반도체 에칭 공정 등에서 발생하는 유해가스는 과불화 화합물이 포함되어 인체에 극히 유해하고 부식성이 강하다.As described above, harmful gases generated in a semiconductor etching process, etc. contain perfluorinated compounds, which are extremely harmful to the human body and are highly corrosive.

따라서, 유해가스 유입구(120)를 통해 유입된 유해가스는 와류를 형성하고 플라즈마 토치에 의한 플라즈마 아크에 의해 열분해, 이온화, 및 연소되어 고온의 분해가스를 생성한다.Accordingly, the noxious gas introduced through the noxious gas inlet 120 forms a vortex and is pyrolyzed, ionized, and burned by a plasma arc by a plasma torch to generate a high-temperature decomposition gas.

반응 챔버(110)의 외벽에는 냉각수(PCW)를 재킷 방식으로 흘려 외부로 열이 배출되는 것을 차단할 수 있으며, 내부에 인코넬 소켓(inconel socket)을 적용하여 반응챔버(110) 자체가 고온이나 부식가스에 의해 손상되는 것을 방지하고 교체를 쉽게 할 수 있다.Cooling water (PCW) flows through the outer wall of the reaction chamber 110 in a jacket manner to prevent heat from being discharged to the outside, and an inconel socket is applied to the inside of the reaction chamber 110 so that the reaction chamber 110 itself is high temperature or corrosive gas. It is prevented from being damaged by and can be replaced easily.

도 3(a) 내지 3(c)은 각각 파우더 이송유닛을 나타내는 사시도, 수직 단면도 및 등각 단면도이다.3(a) to 3(c) are a perspective view, a vertical cross-sectional view, and an isometric cross-sectional view each showing a powder transfer unit.

파우더 이송유닛(200)의 주 기능은 고온의 분해가스를 냉각하면서 반도체 파우더 공정으로부터 배출되는 유해가스에 포함된 다량의 파우더에 의해 배관이 막히지 않고 파우더 포집유닛(300)으로 원활하게 이송하도록 하는 것이다.The main function of the powder transfer unit 200 is to cool the high-temperature decomposition gas and smoothly transfer it to the powder collecting unit 300 without clogging the pipe by a large amount of powder contained in the harmful gas discharged from the semiconductor powder process. .

파우더 이송유닛(200)은, 가령 원통 형상의 챔버(210)를 구비하는데, 챔버(210)의 상단에는 다수의 구멍(252)이 형성된 차단판(250)이 수평으로 설치된다.The powder transfer unit 200 includes, for example, a cylindrical chamber 210, and a blocking plate 250 in which a plurality of holes 252 is formed is horizontally installed at an upper end of the chamber 210.

각 구멍(252)에는 원형 튜브(240)가 끼워져 독립적으로 구획되는 통로(242)를 형성하며, 각 원형 튜브(240)의 상단에 인접한 위치에 입구(241)가 형성되어 질소(N2) 펄싱(pulsing)을 위한 유입관(230)이 연결된다.Each hole 252 is fitted with a circular tube 240 to form a passage 242 that is independently partitioned, and an inlet 241 is formed at a position adjacent to the upper end of each circular tube 240 to pulsing nitrogen (N2) ( An inlet pipe 230 for pulsing is connected.

상기한 것처럼, 반응유닛(100)으로부터 배출되는 분해가스가 차단판(250)의 구멍(252)으로만 유입되어 튜브(240) 내부의 통로(232)를 따라 흐르는 과정에서 분해가스에 다량의 파우더가 포함되어 있어 튜브(240)의 내면에 쌓일 수 있다.As described above, the decomposition gas discharged from the reaction unit 100 flows only through the hole 252 of the blocking plate 250 and flows along the passage 232 inside the tube 240, while a large amount of powder is added to the decomposition gas. It is included so that it can be accumulated on the inner surface of the tube 240.

이 실시 예에 의하면, 도 2에 점선 화살표로 나타낸 것처럼, 유입관(230)으로 공급되는 질소나 에어가 강한 압력으로 입구(241)를 거쳐 각 튜브(240)의 내부에서 하방으로 흐르기 때문에 파우더가 튜브(240)의 내면에 쌓이는 것을 방지한다.According to this embodiment, as shown by the dotted arrow in FIG. 2, the powder flows downward from the inside of each tube 240 through the inlet 241 at a strong pressure as nitrogen or air supplied to the inlet tube 230. It prevents from accumulating on the inner surface of the tube 240.

또한, 냉각수 유입구(220)를 통하여 냉각수가 공급되고 냉각수 유출구(221)를 통하여 배출되는 과정에서 튜브(240)의 외면과 챔버(210)의 내면 사이의 공간을 냉각수가 흐르기 때문에, 튜브(240)를 통하여 흐르는 분해가스와 간접 접촉하여 분해가스를 냉각시킴과 동시에 튜브(240)의 외면과 챔버(210)의 내면 사이의 공간을 냉각수가 채워 챔버(210)의 외벽을 통하여 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the cooling water flows through the space between the outer surface of the tube 240 and the inner surface of the chamber 210 in the process of supplying the cooling water through the cooling water inlet 220 and discharged through the cooling water outlet 221, the tube 240 The decomposition gas is cooled by indirect contact with the decomposition gas flowing through the tube, and at the same time, the space between the outer surface of the tube 240 and the inner surface of the chamber 210 is filled with coolant, and heat is discharged to the outside through the outer wall of the chamber 210. Can be prevented.

튜브(240)의 길이를 짧게 하여 튜브(240)의 하단이 챔버(210)의 하단보다 높게 위치하도록 하여 혼합공간(214)을 형성함으로써 튜브(240)의 하단으로부터 배출된 분해가스가 챔버(210) 내에서 서로 섞이면서 와류를 형성하도록 하여 유속을 줄일 수 있다.The length of the tube 240 is shortened so that the lower end of the tube 240 is positioned higher than the lower end of the chamber 210 to form a mixing space 214 so that the decomposed gas discharged from the lower end of the tube 240 is reduced to the chamber 210 ), the flow rate can be reduced by mixing with each other to form a vortex.

그 결과, 다음 단계에서 분해가스에 포함된 파우더가 자중에 의한 낙하로 분해가스로부터 충분히 분리되어 포집되도록 할 수 있다.As a result, in the next step, the powder contained in the decomposition gas can be sufficiently separated from the decomposition gas and collected by falling by its own weight.

이 실시 예와 같이, 챔버(210)를 독립적인 2개의 챔버(211, 212)로 구성하여 각 챔버(211, 212)마다 별도의 냉각수 유입구와 유출구를 형성하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다.As in this embodiment, the chamber 210 is composed of two independent chambers 211 and 212 to form separate cooling water inlets and outlets for each chamber 211 and 212, thereby improving cooling efficiency.

파우더 이송유닛(20)으로 유입되는 500~600℃ 정도의 분해가스는 150℃ 이하의 온도로 냉각되어 파우더 포집유닛(300)으로 배출된다.The decomposition gas of about 500 to 600° C. introduced into the powder transfer unit 20 is cooled to a temperature of 150° C. or less and discharged to the powder collecting unit 300.

챔버(210)의 내면이나 튜브(240)의 내면 등 고온의 분해가스가 접촉하는 면에는 고온 부식에 내성이 강한 Ni-HP 코팅층이 형성될 수 있다.A Ni-HP coating layer having high resistance to high-temperature corrosion may be formed on a surface of the chamber 210 or the inner surface of the tube 240 in contact with the high-temperature decomposition gas.

도 4(a) 내지 4(c)는 각각 파우더 포집유닛의 수직 단면도, 수평 단면도 및 등각 단면도이다.4(a) to 4(c) are vertical, horizontal, and isometric cross-sectional views of the powder collecting unit, respectively.

파우더 포집유닛(300)은 분해가스에 포함된 다량의 파우더를 포집하는 기능을 수행하는데, 이를 위해 파우더 이송유닛(200)으로부터 유입된 분해가스의 유속을 충분히 감소시키고 파우더가 적재될 수 있는 충분한 공간을 제공한다.The powder collection unit 300 performs a function of collecting a large amount of powder contained in the decomposition gas, and for this purpose, the flow rate of the decomposition gas introduced from the powder transfer unit 200 is sufficiently reduced and sufficient space for the powder to be loaded Provides.

파우더 포집유닛(300)은 사각 박스 형상의 포집 챔버(310)를 구비하는데, 상면에 각각 가스 유입구와 가스 유출구가 형성되고, 가스 유입구는 파우더 이송유닛(200)의 베이스(215)에 의해 덮이고 가스 유출구는 후술하는 냉각 트랩(400)의 냉각 챔버(410)와 연통하여 덮인다.The powder collecting unit 300 is provided with a collecting chamber 310 in the shape of a square box, each having a gas inlet and a gas outlet formed on the upper surface, and the gas inlet is covered by the base 215 of the powder transfer unit 200 The outlet is covered in communication with the cooling chamber 410 of the cooling trap 400 to be described later.

포집 챔버(310)는 이중 벽 구조로 그 사이에 냉각수가 재킷 방식으로 흘러 분해가스의 열이 포집 챔버(310)로부터 외부로 방출되는 것을 방지한다.The collection chamber 310 has a double-walled structure and prevents the heat of the decomposition gas from being discharged from the collection chamber 310 to the outside by flowing cooling water in a jacket manner therebetween.

포집 챔버(310)는 가스 유입구에 연통하는 포집공간(320)과 가스 유출구에 연통하는 포집공간(321)을 구비하며, 이들 사이에 흐름 통로(322)가 형성되어 각 포집공간(320, 321)을 연결한다.The collection chamber 310 includes a collection space 320 communicating with the gas inlet and a collection space 321 communicating with the gas outlet, and a flow passage 322 is formed therebetween, so that each collection space 320 and 321 Connect.

흐름 통로(322)는 포집 챔버(310)와 비교하여 높이가 같고 폭이 짧은 격벽(331, 332, 333)이 각 측벽에 교대로 배치되어 형성되어 포집 챔버(310)의 측벽과 각 격벽(331, 332, 333) 사이의 간극에 의해 지그재그 구조로 형성되며, 도 4(b)에 화살표로 나타낸다.The flow passage 322 is formed by alternately arranged partition walls 331, 332, and 333 having the same height and shorter width compared to the collection chamber 310 to each side wall, and the side walls and each partition wall 331 of the collection chamber 310 , 332, 333) is formed in a zigzag structure by the gap between, and is indicated by an arrow in Fig. 4(b).

이러한 구조에 의하면, 파우더 이송유닛(200)으로부터 하방으로 유입되는 분해가스는 포집공간(320)의 바닥에 충돌하여 비교적 부피가 큰 파우더는 바닥에 쌓이며, 이후 방향을 바꾸어 흐름 통로(322)를 수평으로 흐르면서 포집공간(321)으로 들어간다.According to this structure, the decomposition gas flowing downward from the powder transfer unit 200 collides with the bottom of the collection space 320 so that the relatively bulky powder accumulates on the floor, and the flow passage 322 is then changed in direction. It flows horizontally and enters the collection space 321.

흐름 통로(322)는 격벽(331, 332, 333)에 의해 길이가 늘어나기 때문에, 분해가스가 흐름 통로(322)를 통과하면서 유속이 감소함으로써 분해가스에 포함된 파우더가 자중에 의해 흐름 통로(322)의 바닥과 격벽(331, 332, 333)의 벽면에 쌓이게 된다.Since the length of the flow passage 322 is increased by the partition walls 331, 332, 333, the flow rate decreases as the decomposed gas passes through the flow passage 322, so that the powder contained in the decomposition gas is reduced by its own weight. It is accumulated on the floor of 322 and the walls of the partition walls 331, 332, 333.

한편, 포집챔버(310)의 일측에는 간이 PM 포트(312)가 형성되어 포집공간(320)에 쌓인 파우더를 제거할 수 있다.On the other hand, a simple PM port 312 is formed on one side of the collection chamber 310 to remove the powder accumulated in the collection space 320.

포집 챔버(310)의 내면이나 격벽(331, 332, 333)의 벽면 등 분해가스가 접촉하는 면에는 고온 부식에 내성이 강한 Ni-HP 코팅층이 형성될 수 있다.A Ni-HP coating layer having high resistance to high-temperature corrosion may be formed on a surface of the collection chamber 310 or the wall surface of the partition walls 331, 332, and 333 where the decomposition gas contacts.

도 5(a)와 5(b)는 각각 냉각 트랩의 외관도와 등각 단면도이다.5(a) and 5(b) are external and isometric cross-sectional views of the cooling trap, respectively.

냉각 트랩(400)은 냉각 챔버(410)를 구비하고 냉각 챔버(410)의 상단에 가스 유출구(414)가 형성된다. The cooling trap 400 includes a cooling chamber 410 and a gas outlet 414 is formed at an upper end of the cooling chamber 410.

냉각 챔버(410)는 이중 벽 구조를 구비하고 일측에 냉각수 유입구(421)와 냉각수 유출구(431)이 설치됨으로써 냉각수 유입구(421)를 통하여 유입된 냉각수는 이중 벽 사이를 채운 후 냉각수 유출구(431)를 통하여 유출된다.The cooling chamber 410 has a double wall structure and a cooling water inlet 421 and a cooling water outlet 431 are installed on one side, so that the cooling water introduced through the cooling water inlet 421 fills between the double walls and then the cooling water outlet 431 Flows through.

냉각 챔버(410)의 내부에는 이중 벽 사이의 공간과 연통하는 다수의 냉각 튜브(420, 430)가 수평으로 배열되는데, 도 5(b)를 보면, 하부에는 냉각 튜브(420)가 폭 방향으로 연장하도록 배치되고 상부에는 냉각 튜브(430)가 너비 방향으로 연장하도록 배치되어 서로 직각을 이룬다.Inside the cooling chamber 410, a plurality of cooling tubes 420 and 430 communicating with the space between the double walls are arranged horizontally. Referring to FIG. 5(b), the cooling tube 420 is disposed in the width direction at the bottom. It is disposed so as to extend and the cooling tube 430 is disposed so as to extend in the width direction at the top so as to form a right angle to each other.

각 냉각 튜브(420, 430)는 이중 벽 사이의 공간과 연통하기 때문에 냉각수는 각 냉각 튜브(420, 430)를 거쳐 흐르게 된다.Since each of the cooling tubes 420 and 430 communicates with the space between the double walls, the cooling water flows through each of the cooling tubes 420 and 430.

파우더 포집유닛(300)으로부터 배출되는 분해가스는 냉각 챔버(410)의 내부를 상방으로 흐르면서 각 냉각 튜브(420, 430) 사이를 통과하며, 이 과정에서 각 냉각 튜브(420, 430)를 흐르는 냉각수와 간접 접촉하여 냉각된다. 또한, 냉각 챔버(410)는 이중 벽 사이로 냉각수가 재킷 방식으로 흘러 분해가스의 열이 냉각 챔버(410)로부터 외부로 방출되는 것을 방지한다.The decomposition gas discharged from the powder collecting unit 300 flows upward through the cooling chamber 410 and passes between the cooling tubes 420 and 430, and in this process, the cooling water flowing through each cooling tube 420 and 430 It is cooled by indirect contact with. In addition, the cooling chamber 410 prevents the heat of the decomposition gas from being discharged from the cooling chamber 410 to the outside by flowing cooling water in a jacket manner through the double walls.

이 실시 예와 같이, 냉각 챔버(410)를 독립적인 2개의 챔버(411, 412)로 구성하여 각 챔버(411, 412)마다 별도의 냉각수 유입구와 유출구를 형성하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다.As in this embodiment, the cooling chamber 410 is composed of two independent chambers 411 and 412, and separate cooling water inlets and outlets are formed for each chamber 411 and 412, thereby improving cooling efficiency.

특히 각 챔버(411, 412)마다 냉각 튜브(420, 430)의 배열 방향을 다르게 함으로써 챔버(411, 412)의 측면의 온도가 한쪽으로 집중되지 않도록 할 수 있다.In particular, by changing the arrangement direction of the cooling tubes 420 and 430 for each of the chambers 411 and 412, the temperature of the side surfaces of the chambers 411 and 412 may not be concentrated to one side.

냉각 트랩(400)으로 유입되는 150℃ 정도의 분해가스는 80℃ 이하의 온도로 냉각되어 냉각 유닛(500)으로 배출된다.The decomposition gas of about 150° C. introduced into the cooling trap 400 is cooled to a temperature of 80° C. or less and discharged to the cooling unit 500.

냉각 챔버(410)의 내면이나 냉각 튜브(420, 430)의 외면 등 고온의 분해가스가 접촉하는 면에는 고온 부식에 내성이 강한 Ni-HP 코팅층이 형성될 수 있다.A Ni-HP coating layer having high resistance to high-temperature corrosion may be formed on a surface of the cooling chamber 410 or the outer surface of the cooling tubes 420 and 430 where high-temperature decomposition gas contacts.

도 6(a)과 6(b)은 각각 최종 냉각유닛의 수직 단면도와 등각 단면도이다.6(a) and 6(b) are vertical and isometric cross-sectional views of the final cooling unit, respectively.

최종 냉각 유닛(500)에서는, 이전 단계에서 냉각 트랩(400) 이외에는 파우더 트랩이 주 목적이기 때문에 냉각효과가 약할 수 있어 분해가스가 배출되기 전에 최종적으로 냉각을 수행한다.In the final cooling unit 500, since the powder trap is the main purpose other than the cooling trap 400 in the previous step, the cooling effect may be weak, so that the final cooling is performed before the decomposition gas is discharged.

최종 냉각 유닛(500)은 상단과 하단에 각각 가스 유입구(512)와 가스 유출구(514)가 설치되고 측면에 냉각수 유입구와 유출구가 형성된 냉각 챔버(510)를 구비한다.The final cooling unit 500 includes a cooling chamber 510 provided with a gas inlet 512 and a gas outlet 514 at the top and bottom, respectively, and a cooling water inlet and an outlet at the side.

냉각 챔버(510)의 상단과 하단에 인접하여 다수의 구멍(552, 562)이 형성된 차단판(550, 560)이 수평으로 설치된다.Blocking plates 550 and 560 in which a plurality of holes 552 and 562 are formed adjacent to the upper and lower ends of the cooling chamber 510 are horizontally installed.

각 구멍(552, 562)에는 원형 튜브(520)가 끼워져 독립적으로 구획되는 통로(522)를 형성한다.A circular tube 520 is inserted into each of the holes 552 and 562 to form an independently partitioned passage 522.

이러한 구조에 의하면, 냉각수 유입구를 통하여 냉각수가 공급되고 냉각수 유출구를 통하여 배출되는 과정에서 튜브(520)의 외면과 냉각 챔버(510)의 내면 사이의 공간을 냉각수가 흐르기 때문에, 냉각 챔버(510)의 가스 유입구(512)에서 가스유출구(514)를 향하여 상방으로 흐르는 분해가스가 튜브(520)를 통과하면서 냉각수와 간접 접촉하여 냉각됨과 동시에 튜브(520)의 외면과 냉각 챔버(510)의 내면 사이의 공간을 냉각수가 채워 냉각 챔버(510)의 외벽을 통하여 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.According to this structure, since the cooling water flows through the space between the outer surface of the tube 520 and the inner surface of the cooling chamber 510 in the process of supplying the cooling water through the cooling water inlet and discharging through the cooling water outlet, the cooling chamber 510 The decomposition gas flowing upward from the gas inlet 512 toward the gas outlet 514 passes through the tube 520 and is cooled by indirect contact with the cooling water. At the same time, between the outer surface of the tube 520 and the inner surface of the cooling chamber 510 The space may be filled with coolant to prevent heat from being discharged to the outside through the outer wall of the cooling chamber 510.

최종 냉각유닛(500)으로 유입되는 80℃ 정도의 분해가스는 50℃ 이하의 온도로 냉각되어 배출유닛으로 배출된다.The decomposition gas of about 80° C. introduced into the final cooling unit 500 is cooled to a temperature of 50° C. or less and discharged to the discharge unit.

냉각 챔버(510)의 내면이나 냉각 튜브(520)의 내면 등 분해가스가 접촉하는 면에는 부식에 내성이 강한 Ni 코팅층이 형성될 수 있다.A Ni coating layer having high resistance to corrosion may be formed on a surface of the cooling chamber 510 or a surface of the cooling tube 520 that the decomposition gas contacts.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, 고온의 분해가스를 냉각하는데 물을 사용하지 않고 간접 냉각함으로써 폐수가 발생하지 않기 때문에 환경오염을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, since no wastewater is generated by indirect cooling without using water to cool the high-temperature decomposition gas, environmental pollution can be prevented.

또한, 다수의 냉각 유닛을 순차로 적용함으로써 고온의 분해가스를 원하는 온도까지 효율적으로 냉각할 수 있다.In addition, by sequentially applying a plurality of cooling units, it is possible to efficiently cool the high-temperature decomposition gas to a desired temperature.

또한, 반도체 파우더 공정으로부터 배출되는 고온의 분해가스에 다량의 파우더가 포함된 경우 고온의 분해가스를 냉각하면서 파우더를 효율적으로 포집할 수 있다.In addition, when a large amount of powder is included in the high-temperature decomposition gas discharged from the semiconductor powder process, the powder can be efficiently collected while cooling the high-temperature decomposition gas.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.Although the above has been described with the focus on the embodiments of the present invention, it goes without saying that various changes can be made at the level of those skilled in the art. Therefore, the scope of the present invention is limited to the above-described embodiments and cannot be interpreted, and should be interpreted by the claims set forth below.

100: 반응 유닛
200: 파우더 이송유닛
300: 파우더 포집유닛
400: 냉각 트랩
500: 최종 냉각유닛100: reaction unit
200: powder transfer unit
300: powder collecting unit
400: cooling trap
500: final cooling unit

Claims (8)

반도체 공정으로 배출되는 다량의 파우더를 포함하는 유해가스를 플라즈마의 고열에 의해 열분해, 이온화하고 연소하여 고온의 분해가스를 생성하는 반응유닛;
상기 고온의 분해가스를 1차 냉각하면서 상기 다량의 파우더를 막힘없이 이송하는 파우더 이송유닛;
상기 1차 냉각된 분해가스와 함께 이송된 파우더를 포집하는 파우더 포집유닛;
상기 파우더가 포집된 분해가스를 2차 냉각하는 냉각 트랩; 및
상기 2차 냉각된 분해가스를 최종 냉각하는 최종 냉각 유닛을 포함하며,
상기 파우더 이송유닛은,
통 형상의 챔버;
상기 챔버의 상단에 다수의 구멍이 형성되어 수평으로 설치되는 차단판;
상기 차단판의 각 구멍에 일단이 고정되어 독립적으로 구획되는 통로가 형성되어 상기 고온의 분해가스가 통과하는 다수의 튜브로 구성되고,
상기 튜브의 상단에 인접한 위치에 질소 또는 에어 펄싱(pulsing)을 위한 유입관이 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.A reaction unit that pyrolyzes, ionizes, and burns harmful gas including a large amount of powder discharged from the semiconductor process by high heat of plasma to generate a high-temperature decomposition gas;
A powder transfer unit for first cooling the high-temperature decomposition gas and transferring the large amount of powder without clogging;
A powder collecting unit collecting the powder transferred together with the first cooled decomposition gas;
A cooling trap for secondary cooling the decomposition gas in which the powder is collected; And
And a final cooling unit that finally cools the secondary cooled decomposition gas,
The powder transfer unit,
A cylindrical chamber;
A blocking plate horizontally installed with a plurality of holes formed at the upper end of the chamber;
One end is fixed to each hole of the blocking plate to form an independently partitioned passage, consisting of a plurality of tubes through which the high-temperature decomposition gas passes,
A plasma scrubber apparatus, characterized in that an inlet pipe for pulsing nitrogen or air is installed at a position adjacent to the upper end of the tube. 삭제delete 청구항 1에서,
상기 펄싱에 의해 공급되는 질소 또는 에어에 의해 상기 고온의 분해가스에 포함된 다량의 파우더가 하방으로 밀려나가는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.In claim 1,
A plasma scrubber device, characterized in that a large amount of powder contained in the high-temperature decomposition gas is pushed downward by nitrogen or air supplied by the pulsing. 청구항 1에서,
상기 튜브의 길이를 짧게 하여 상기 튜브의 하단이 상기 챔버의 하단보다 높게 위치하도록 하여 상기 튜브 각각의 하단으로부터 배출된 분해가스가 서로 섞이면서 와류를 형성하도록 하는 혼합공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.In claim 1,
Plasma scrubber, characterized in that the length of the tube is shortened so that the lower end of the tube is positioned higher than the lower end of the chamber to form a mixing space in which decomposition gases discharged from the lower end of each tube are mixed with each other to form a vortex. Device. 청구항 1에서,
상기 파우더 포집유닛은 상면에 각각 가스 유입구와 가스 유출구가 형성되고, 상기 가스 유입구는 상기 파우더 이송유닛에 의해 덮이고 상기 가스 유출구는 상기 냉각 트랩과 연통하여 덮이는 포집 챔버를 구비하고,
상기 포집 챔버는 이중 벽 구조로 그 사이에 냉각수가 흐르고, 상기 가스 유입구에 연통하는 제1포집공간과 상기 가스 유출구에 연통하는 제2포집공간, 및 이들 사이에서 상기 제1 및 제2포집공간을 연결하는 흐름 통로를 구비하며,
상기 흐름 통로는 다수의 격벽을 배치하여 상기 포집 챔버의 측벽과 상기 격벽 사이의 간극에 의해 지그재그 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.In claim 1,
The powder collecting unit has a gas inlet and a gas outlet respectively formed on an upper surface thereof, the gas inlet is covered by the powder transfer unit, and the gas outlet is provided with a collecting chamber covered by communication with the cooling trap,
The collection chamber has a double-walled structure, in which cooling water flows therebetween, a first collection space communicating with the gas inlet and a second collection space communicating with the gas outlet, and the first and second collection spaces between them. It has a flow passage to connect,
The plasma scrubber device, wherein the flow passage is formed in a zigzag structure by a gap between a sidewall of the collection chamber and the partition by arranging a plurality of partition walls. 청구항 1에서,
상기 냉각 트랩은 이중 벽 구조를 구비하고 측면에 상기 이중 벽 사이의 공간과 연결되는 냉각수 유입구와 냉각수 유출구가 설치된 냉각 챔버를 포함하며,
상기 냉각 챔버의 내부에는 상기 이중 벽 사이의 공간과 연통하는 다수의 냉각 튜브가 수평으로 배열되어 수직으로 흐르는 상기 분해가스가 상기 냉각 튜브와 접촉하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.In claim 1,
The cooling trap has a double wall structure and includes a cooling chamber having a cooling water inlet and a cooling water outlet connected to the space between the double walls on a side surface,
A plasma scrubber device, characterized in that a plurality of cooling tubes communicating with the space between the double walls are arranged horizontally in the cooling chamber, and the decomposition gas flowing vertically contacts the cooling tube. 청구항 6에서,
상기 냉각 챔버의 하부에 배치된 냉각 튜브와 상부에 배치된 냉각 튜브는 서로 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.In claim 6,
The plasma scrubber device, wherein the cooling tube disposed below the cooling chamber and the cooling tube disposed above each form a right angle to each other. 반도체 공정으로 배출되는 다량의 파우더를 포함하는 유해가스를 플라즈마의 고열에 의해 열분해, 이온화하고 연소하여 고온의 분해가스를 생성하는 반응유닛;
상기 고온의 분해가스를 1차 냉각하면서 상기 다량의 파우더를 막힘없이 이송하는 파우더 이송유닛;
상기 1차 냉각된 분해가스와 함께 이송된 파우더를 포집하는 파우더 포집유닛;
상기 파우더가 포집된 분해가스를 2차 냉각하는 냉각 트랩; 및
상기 2차 냉각된 분해가스를 최종 냉각하는 최종 냉각 유닛을 포함하며,
상기 최종 냉각 유닛은,
상단과 하단에 각각 가스 유입구와 가스 유출구가 설치되고 측면에 냉각수 유입구와 유출구가 형성된 냉각 챔버;
상기 냉각 챔버의 상단과 하단에 인접하여 수평으로 설치되고 각각 다수의 구멍이 형성된 차단판; 및
상기 각 구멍에 양단이 고정되어 독립적으로 구획되는 통로를 형성하는 냉각 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스크러버 장치.
A reaction unit that pyrolyzes, ionizes, and burns harmful gas including a large amount of powder discharged from the semiconductor process by high heat of plasma to generate a high-temperature decomposition gas;
A powder transfer unit for first cooling the high-temperature decomposition gas and transferring the large amount of powder without clogging;
A powder collecting unit collecting the powder transferred together with the first cooled decomposition gas;
A cooling trap for secondary cooling the decomposition gas in which the powder is collected; And
And a final cooling unit that finally cools the secondary cooled decomposition gas,
The final cooling unit,
A cooling chamber having a gas inlet and a gas outlet installed at the top and bottom, respectively, and a cooling water inlet and an outlet formed at the side thereof;
A blocking plate installed horizontally adjacent to the upper and lower ends of the cooling chamber and each having a plurality of holes; And
And a cooling tube having both ends fixed to each of the holes to form an independently partitioned passage.
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