KR102530447B1 - 유해 물질 제거 장치 및 이를 이용하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 공정에서 발생하는 유해 물질을 제거하기 위한 장치로서,
고주파를 인가하여 발생하는 열을 이용하여 상기 반도체 공정에서 발생하는 폐가스를 제거하는 고주파 유도 가열기, 및 상기 고주파 유도 가열기에서 생성된 유해 가스를 제거하기 위한 촉매반응기를 포함하고,
상기 고주파 유도 가열기는,
상기 고주파 유도 가열기의 외피를 구성하는 가열기 본체;
상기 가열기 본체의 내측면에 위치하는 원기둥 형태의 내화제;
나선형 구조로 이루어지고 상기 내화제와 중첩되어 일체의 형상으로 이루어지는 유도 코일; 및
상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어지진 복수의 가열봉;
을 포함하는 구조로 이루어지는 바,
높은 가열 온도에서도 형태 변형이 문제되지 않는 가열봉을 사용하기 때문에, 유해 물질과의 표면적을 넓힐 수 있고, 다양한 유해 물질의 분해가 가능한 유해 물질 제거 장치에 대한 것이다.

Description

유해 물질 제거 장치 및 이를 이용하는 방법{Hazardous Material Removal Device and Method for Using the Same}
본 발명은 유해 물질 제거 장치 및 이를 이용하는 방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 막대 형태로 이루어진 복수의 가열봉이 형성된 고주파 유도 가열기를 포함하는 유해 물질 제거 장치 및 이를 이용하는 방법에 대한 것이다.
일반적으로 반도체 공정은 실리콘 기판에 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 다양한 공정을 반복 수행하는데, 상기 공정들은 밀폐된 챔버 내부에 공급되는 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에 반응하도록 하는 방법으로 이루어진다.
상기 반도체 공정에 사용되는 가스들로서, CF4, SF6, CHF3, C2F6, SiF4, F2, HF, NF3 등이 있는데, 상기 가스들은 유독성, 가연성 및 부식성 등이 강한 성질이 있으며, 공정 과정에서는 약 10% 정도만이 반응에 참여하고, 나머지 90%는 미반응한 상태로 제조설비로부터 배출된다.
상기 가스들이 대기 중으로 그대로 방출되는 경우, 유독성으로 인해 인체에 치명적인 영향을 미치거나, 폐가스의 자연발화로 인한 화재사고 등이 발생할 수 있다.
한편, 자동차, 석유정제 및 석유화학 제조시설, 세탁소, 도료제조시설, 도로포장시설, 인쇄 및 각종 도장시설 등은 휘발성 유기화합물의 주요 배출원으로 알려져 있다.
상기 휘발성 유기화합물이란 대기중에 휘발돼 악취나 오존을 발생시키는 탄화수소화합물로서 벤젠, 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 에틸렌, 스틸렌, 아세트알데히드 등을 통칭한다. 이는, 피부접촉이나 호흡기 흡입을 통해 신경계에 장애를 일으키는 발암물질로 알려져 있다.
따라서, 상기와 같은 유독성 폐가스들이 별도의 정화 과정 없이 대기 중에 그대로 방출되는 경우에는 주변 제조설비의 손상과 심각한 환경 오염 및 작업자의 안전사고를 초래하게 된다.
특허문헌 1은 버너와 반응기 및 스크러버가 일체형으로 통합되어 부피를 최소화하고 정기적인 유지 보수가 용이한 반도체 폐가스 정화장치에 대한 것이다.
상기 특허문헌 1은 반도체 공정에서 형성된 폐가스를 정화할 수 있는 장치를 개시하고, 상기 반도체 폐가스 정화장치는 플라즈마 발생에 의한 폐가스의 연소 방법을 개시하나, 유도 가열에 의해 폐가스를 제거하는 방법은 개시하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 마이크로파를 흡수하여 발열하는 발열체를 이용한 VOCs 제거시스템으로서, 상기 발열체와 VOCs를 접촉시켜 VOCs를 CO2와 H2O 및 질소산화물 NOx로 분해하는 1차반응부, 및 상기 발열체에 V2O5가 추가된 복합발열체에 상기 질소산화물을 접촉시켜 N2 와 H2O로 환원시키는 2차반응부를 포함하는 발열체를 이용한 VOCs 제거시스템을 개시하고 있다.
그러나, 상기 특허문헌 2는 기체상 유해 물질을 제거할 수는 있으나, 입자상의 유해 물질은 제거하지 못하고 있다.
이와 같이, 반도체 공정에서 발생하는 유해 물질 내지 휘발성 유기 화합물을 일체로 처리할 수 있으면서, 상기 높은 온도의 가열 과정을 진행할 수 있는 반응기에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허공보 제2017-0028653호 한국 등록특허공보 제1354613호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고주파 유도 가열기에 의해 형성된 열에너지가 균일하게 장시간 동안 유지될 수 있도록 가열봉이 내부에 위치하는 고주파 유도 가열기를 포함하는 유해 물질 제거 장치 및 이를 이용하여 유해 물질을 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유해 물질 제거 장치는,
반도체 공정에서 발생하는 유해 물질을 제거하기 위한 장치로서, 고주파를 인가하여 발생하는 열을 이용하여 상기 반도체 공정에서 발생하는 폐가스를 제거하는 고주파 유도 가열기, 및 상기 고주파 유도 가열기에서 생성된 유해 가스를 제거하기 위한 촉매반응기를 포함하고, 상기 고주파 유도 가열기는, 상기 고주파 유도 가열기의 외피를 구성하는 가열기 본체, 상기 가열기 본체의 내측면에 위치하는 원기둥 형태의 내화제, 나선형 구조로 이루어지고 상기 내화제와 중첩되어 일체의 형상으로 이루어지는 유도 코일 및 상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉을 포함하는 구조로 이루어진다.
상기 고주파 유도 가열기의 가열 온도는 0℃ 내지 2,500℃일 수 있다.
상기 고융점 금속은 탄탈(Tantal, ta) 텅스텐(tungsten, W) 및 몰리브덴(molybdenum, Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 복수의 가열봉은, 가열봉과 가열봉 사이를 연결하는 지지대가 부착된 구조로 이루어져서 정위치 고정이 가능한 구조이다.
상기 가열봉의 수직 단면상 형태는 원형, 타원형, 다각형 또는 둥근 모서리를 포함하는 다각형으로 이루어질 수 있다.
상기 가열봉은 인접하게 위치하는 가열봉과 일정한 간격으로 이격되도록 배치되고, 1개의 가열봉은 2개 이상의 지지대들과 연결된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 고주파 유도 가열기는 일측 끝단에 가스 유입부가 위치하고 타측 끝단에 가스 배출부가 위치하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 촉매반응기는 질소산화물을 분해할 수 있다.
상기 유해 물질 제거 장치는 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하기 위한 사이클론 집진기를 더 포함할 수 있다.
상기 유해 물질 제거 장치를 이용하여 유해 물질을 제거하는 방법에 있어서,
(a) 사이클론 집진기를 이용하여 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하는 단계;
(b) 고주파 유도 가열기에 전류를 인가하여 상기 단계 (a)를 통과한 유해 가스를 가열하여 분해하는 단계; 및
(c) 촉매를 이용하여 상기 단계 (b)의 분해 생성물을 제거하는 단계;
를 포함하고,
상기 고주파 유도 가열기는, 상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 유해 물질 제거 장치 및 이를 이용하는 방법은 고주파 유도 가열기를 사용하기 때문에 신속한 온도 조절이 용이하다. 또한, 상기 고주파 유도 가열기 내부에 위치하는 복수의 가열봉은 상기 고주파 유도 가열기에서 인가하는 열에너지를 그대로 방출할 수 있는 바, 반응 온도를 더욱 증가시킬 수 있을 뿐 아니라 고온 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 가열봉은 고융점 금속 소재로 이루어지는 바, 상기와 같은 높은 온도에서도 변형의 위험이 낮고, 상기 가열봉과 유해 가스가 반응하는 표면적을 증가시킬 수 있으므로 반응 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유해 물질 제거 장치의 전체적인 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 고주파 유도 가열기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 고주파 유도 가열기를 구성하는 가열봉의 수직 단면도이다.
도 4는 도 2의 고주파 유도 가열기를 구성하는 가열봉 및 지지대의 연결 상태를 도시하는 평면도이다.
본원 발명에 따른 유해 물질 제거 장치는,
반도체 공정에서 발생하는 유해 물질을 제거하기 위한 장치로서,
고주파를 인가하여 발생하는 열을 이용하여 상기 반도체 공정에서 발생하는 폐가스를 제거하는 고주파 유도 가열기, 및 상기 고주파 유도 가열기에서 생성된 유해 가스를 제거하기 위한 촉매반응기를 포함하고,
상기 고주파 유도 가열기는,
상기 고주파 유도 가열기의 외피를 구성하는 가열기 본체;
상기 가열기 본체의 내측면에 위치하는 원기둥 형태의 내화제;
나선형 구조로 이루어지고 상기 내화제와 중첩되어 일체의 형상으로 이루어지는 유도 코일; 및
상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
일반적으로 반도체 공정에서 발생하는 폐가스는 인체에 치명적인 독성을 갖거나, 발화점이 낮기 때문에 자연발화가 일어나 화재사고가 발생할 위험이 높기 때문에 공정 후 이를 처리하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다.
또한, 휘발성 유기화합물은 지구 온난화의 원인이 되는 대기 오염 물질일 뿐 아니라, 발암 물질로 분류되어 인체에 매우 유해한 성질이 있고, 또한, 악취를 일으키기도 한다.
상기와 같이 환경 문제를 야기하고 인체에 유해한 성질을 갖는 다양한 유해 물질의 제거를 위하여 고온의 열로 가열하는 방법을 사용하여 이들을 태우거나 분해하는 방법을 사용할 수 있다.
이에, 본원 발명은 고융점 금속으로 이루어진 가열봉이 내부에 위치하는 고주파 유도 가열기를 포함하는 유해 물질 제거 장치를 제공하는 바, 상기 유해 물질의 제거를 위한 가열 온도를 높게 설정하여 사용이 가능하다. 또한, 유도 코일에서 만들어지는 열에너지가 상기 가열봉에 전달되고, 상기 가열봉은 전달된 열에너지를 그대로 방출하기 때문에 고주파 유도 가열기 내부의 온도가 균일하게 되며, 보다 높은 온도의 설정 및 고온 상태의 유지가 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 가열봉은 유해 물질이 통과하며 제거되는 고주파 유도 가열기 내부에 위치하면서 유해 물질과 가열봉의 접촉면적이 넓어지는 바, 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 유도 코일은 내화제와 중첩되어 일체의 형상으로 이루어지는 바, 유도 코일 내측 방향으로 열에너지의 전달이 이루어지고, 유도 코일의 외측 방향으로는 열에너지의 배출을 방지하여 가열기 본체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 유도 코일의 외측 및 상기 가열기 본체의 내측에 상기 내화제가 위치하는 경우에는, 상기 가열기 본체 방향으로 열에너지가 전달되는 것을 방지하는 효과를 높일 수 있다.
상기 고융점 금속 소재로 이루어진 가열봉을 사용하는 점을 고려할 때, 본원의 고주파 유도 가열기는 종래의 고주파 유도 가열기보다 높은 가열 온도의 설정이 가능한 바, 상기 고주파 유도 가열기의 가열 온도는 0℃ 내지 2,500℃일 수 있고 상세하게는 1,000℃ 내지 2,500℃일 수 있다.
따라서, 상기 고주파 유도 가열기는 대부분의 유해 물질을 분해하거나 제거할 수 있다.
상기 고융점 금속은 상기 고주파 유도 가열기의 가열 온도에 변형되지 않고 유지가 가능한 소재라면 특별히 제한되지 않는 바, 예를 들어, 탄탈(Tantal, ta) 텅스텐(tungsten, W) 및 몰리브덴(molybdenum, Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 가열봉은, 상기 고주파 유도 가열기 내부에 위치하면서 고정되어 있는 바, 상기 가열봉과 가열봉 사이를 연결하는 지지대가 부착된 구조로 이루어져서 정위치 고정이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
상기 가열봉은 상기 고주파 유도 가열기 내부에 위치하면서 상기 내부의 온도를 높이는 역할과 함께, 온도를 유지하는 역할을 하는 바, 내부 온도가 균일하게 형성될 수 있도록 전체 부분에 균일하게 배치되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 가열봉은 평면상으로 볼 때, 균일하게 간격을 유지하며 횡방향 및 종방향으로 배치되는 구조일 수 있고, 또는, 방사형 구조로 이루어질 수 있으며, 또는 복수의 동심원들이 배열되는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 가열봉의 수직 단면상 형태는 일정한 형태로 이루어지거나, 서로 상이한 형태들이 혼합되도록 구성될 수 있으며, 구체적인 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 원형, 타원형, 다각형 또는 둥근 모서리를 포함하는 다각형 형태로 이루어질 수 있다.
상기 가열봉은, 상기에서 설명한 바와 같이 서로 간에 연결되어 정위치 고정되는 구조로 이루어질 뿐 아니라, 상기 유도 코일 내지 내화제에 고정되어 고주파 유도 가열기 내부에 고정되는 구조이다. 따라서, 상기 가열봉은 지지대를 통해 인접하는 가열봉과 연결되고, 상기 유도 코일 내지 내화제와 인접하게 위치하는 가열봉의 전부 또는 일부는 상기 유도 코일 내지 내화제와 연결되는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 가열봉은 인접하게 위치하는 가열봉과 일정한 간격으로 이격되도록 배치되고, 1개의 가열봉은 2개 이상의 지지대들과 연결된 구조로 이루어진다.
또한, 고주파 유도 가열기 및 가열봉의 길이를 고려할 때 가열봉의 고정력을 높이기 위하여, 각각의 가열봉은 인접하는 다른 하나의 가열봉과 2개 이상의 지지대를 통해 연결될 수 있고, 가열봉의 길이가 서로 상이한 경우에는, 하나의 가열봉과 다른 하나의 가열봉이 연결되는 연결점은 상기 하나의 가열봉과 또 다른 하나의 가열봉이 연결되는 연결점과 가열봉의 길이 방향으로 다른 위치에 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 고주파 유도 가열기는 유입되는 유해 가스를 가열하여 분해 내지 제거하고 잔여 가스는 배출되는 구조로 이루어지는 바, 일측 끝단에 가스 유입부가 위치하고 타측 끝단에 가스 배출부가 위치하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 가스 유입부 및 가스 배출부의 위치는 서로 반대 방향에 형성될 수 있다.
상기 촉매반응기는 상기 고주파 유도 가열기에서 분해된 생성물을 제거하기 위한 구조체이다. 예를 들어, 상기 고주파 유도 가열기에서는 반도체 공정에서 주된 세정 가스로 사용되는 삼불화질소(NF3)를 분해하여 질소산화물을 생성하는 바, 상기 촉매반응기는 상기 질소산화물을 분해할 수 있는 촉매를 이용하여 이를 제거할 수 있다.
상기 유해 물질 제거 장치는 유해 가스뿐 아니라, 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하기 위한 구조를 포함하는 바, 예를 들어, 상기 고체 파티클의 원심력을 이용하여 분리하는 사이클론 집진기를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 유해 물질 제거 장치에 고체 파티클 형태의 유해 물질이 유입되면, 상기 유해 물질은 상기 사이클론 집진기의 원통형 외주를 따라 회전하면서 하강하는데, 파티클은 원심력에 의해 유해 물질 제거 장치의 내벽에 부딪쳐서 낙하하여 포집되고, 기체 유해 물질은 중앙부에서 상승하여 상기 고주파 유도 가열기로 이동하게 된다.
본 발명은 또한, 상기 유해 물질 제거 장치를 이용하여 유해 물질을 제거하는 방법을 제공하는 바, 구체적으로 상기 유해 물질을 제거하는 방법은,
(a) 사이클론 집진기를 이용하여 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하는 단계;
(b) 고주파 유도 가열기에 전류를 인가하여 상기 단계 (a)를 통과한 유해 가스를 가열하여 분해하는 단계; 및
(c) 촉매를 이용하여 상기 단계 (b)의 분해 생성물을 제거하는 단계;
를 포함하고,
상기 고주파 유도 가열기는, 상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본원의 유해 물질을 제거하는 방법은 1차로 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하고, 2차로 고주파 유도 가열기에 전류를 인가하여 발생하는 열에너지를 이용하여 유해 가스를 분해하며, 3차로 상기 2차 과정의 분해 생성물을 제거하는 과정으로 이루어진다. 이 때, 상기 2차 과정은 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉이 형성된 고주파 유도 가열기를 이용하여 진행된다.
또한, 상기 유해 물질을 제거하는 방법은 열교환기 및 스프레이 분사 구조를 더 포함할 수 있는 바, 상기 열교환기를 이용하여 상기 유해 물질 제거 장치에서 발생한 열에너지를 자체 동력원으로 이용하거나, 다른 장치에 전달하여 이용할 수 있고, 상기 스프레이 분사 구조를 통해 잔여 입자 및 가스를 제거하는 과정을 추가로 진행할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유해 물질 제거 장치의 전체적인 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본원의 유해 물질 제거 장치(100)는 사이클론 집진기(110), 고주파 유도 가열기(120), 촉매반응기(130), 열교환기(140) 및 스프레이 분사 구조(150)를 포함하는 구조로 이루어진다.
유해 물질은 점선 화살표 방향으로 이동하는 바, 유해 물질 제거 장치(100)의 유입구(101)를 통해 유입된 유해 물질은 고주파 유도 가열기(120)의 하부에 위치하는 사이클론 집진기(110)로 이동하면서 파티클과 기체가 분리되고, 파티클은 낙하하여 포집되고, 기체 유해 물질은 사이클론 집진기(110)의 중앙부에서 상승하여 고주파 유도 가열기(120)의 유입구(121)를 통해 고주파 유도 가열기 내부로 이동하여 가열되어 분해된다. 가열 과정의 잔여물은 고주파 유도 가열기의 배출구(122)를 통해 배출되어 촉매반응기(130)로 이동하여 촉매반응에 의한 분해가 이루어진다.
이후 잔존물은 스프레이 분사 구조(150)를 통과하면서 완전히 분해 및 제거되고 유해 물질 제거 장치의 배출구(102)를 통해 배출된다.
촉매 반응기(130)와 스프레이 분사 구조(150) 사이에는 열교환기(140)가 위치하여 유해 물질 제거 장치(100)에서 발생한 열에너지를 동력원 등으로 이용할 수 있다.
도 2는 도 1의 고주파 유도 가열기의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 고주파 유도 가열기(120)는 외피를 구성하는 가열기 본체(123), 가열기 본체의 내측면에 위치하는 원기둥 형태의 내화제(124), 나선형 구조로 이루어지고 내화제(124)와 중첩되어 일체의 형상으로 이루어진 유도 코일(125) 및 가열기 본체(123)의 길이 방향과 평행하도록 내화제(124)의 내측면에 배치되는 막대 형태의 복수의 가열봉(126)으로 구성된다.
복수의 가열봉(126)은 탄탈, 텅스텐 및 몰리브덴으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고융점 금속으로 이루어지고, 가열봉(126)과 가열봉(126)은 지지대(127)에 의해 연결되어 있다.
가열봉(126)은 내화제(124) 및 유도 코일(125)과 소정의 간격으로 이격되어 위치하며, 가열봉(126)과 내화제(124) 내지 유도 코일(125)의 결합은 도 2에 미도시되었으나 가열봉(126)에서 외측으로 연장되는 형태로 부착된 지지대에 의해 이루어질 수 있다.
도 3은 도 2의 고주파 유도 가열기를 구성하는 가열봉의 수직 단면도이다.
도 3을 참조하면, 가열봉은 내부가 채워진 막대 형상으로 이루어지며, 수직 단면이 원형(a), 타원형(b), 둥근 모서리를 포함하는 다각형(c) 사각형(d) 및 육각형(e)으로 이루어지며, 도 3에 도시하지 않았으나, 추가적으로 직선 및 곡선을 포함하는 외주를 갖는 도형이라면 그 형태가 특별히 한정되지 않는다.
도 4는 도 2의 고주파 유도 가열기를 구성하는 가열봉 및 지지대의 연결 상태를 도시하는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 가열봉(226a)은 3열 및 3행이 되도록 배열되어 있고 모든 가열봉(226a)은 이웃하는 가열봉(226a)과 지지대(227a)에 의해 연결되어 있다.
중심에 위치하는 1개의 가열봉(226b)을 기준으로 일정한 각도로 이격되어 둘러싸도록 6개의 가열봉(226b) 위치한다. 중심에 위치하는 가열봉은 외주에 위치하는 6개의 가열봉 모두와 지지대(227b)를 통해 연결되어 있고, 외주에 위치하는 6개의 가열봉들은 이웃하는 가열봉들과 지지대(227b)를 통해 연결되어 있다.
가열봉(226c)은 중심에 3개가 위치하고, 상기 3개의 가열봉의 외곽에 6개의 가열봉(226c)이 위치하며, 최외곽에 12개의 가열봉(226c)이 일정한 간격으로 이격되어 배치한다. 가열봉(226c) 들은 이웃하는 가열봉과 2개 이상의 지지대를 통해 연결되어 서로 간에 정위치 고정되어 있다.
도 4에는 미도시하였으나, 외측에 위치하는 가열봉들(226c, 226b, 226c)에는 내화제 내지 유도 코일과 결합할 수 있도록 외향 돌출된 구조의 지지대가 부착될 수 있다.
이와 같이, 본원의 유해 물질 제거 장치는 복수의 고융점 가열봉이 내장된 고주파 유도 가열기를 포함하는 바, 유해 물질을 분해하기 위하여 고온 환경의 조성이 가능하고, 상기 가열봉은 유도 코일에 의해 발생한 열에너지를 흡수 및 방출함으로써 고주파 유도 가열기 내부의 온도가 균일하게 유지될 수 있다.
또한, 상기 유해 물질 제거 장치는 고체상 파티클을 회수할 수 있는 사이클론 집진기를 포함하는 바, 기체상 유해 물질뿐 아니라, 고체상 유해 물질의 제거가 동시에 이루어질 수 있다.
따라서, 보다 효율적으로 유해 물질의 제거가 이루어질 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 유해 물질 제거 장치
101 : 유해 물질 제거 장치의 유입구
102 : 유해 물질 제거 장치의 배출구
110 : 사이클론 집진기
120 : 고주파 유도 가열기
121 : 고주파 유도 가열기의 유입구
122 : 고주파 유도 가열기의 배출구
123 : 가열기 본체
124 : 내화제
125 : 유도 코일
126, 226a, 226b, 226c : 가열봉
127, 227a, 227b, 227c : 지지대
130 : 촉매반응기
140 : 열교환기
150 : 스프레이 분사 구조
(a), (b), (c), (d), (e) : 가열봉 단면

Claims (10)

  1. 반도체 공정에서 발생하는 유해 물질을 제거하기 위한 장치로서,
    고주파를 인가하여 발생하는 열을 이용하여 상기 반도체 공정에서 발생하는 폐가스를 제거하는 고주파 유도 가열기, 및 상기 고주파 유도 가열기에서 생성된 유해 가스를 제거하기 위한 촉매반응기를 포함하고,
    상기 고주파 유도 가열기는,
    상기 고주파 유도 가열기의 외피를 구성하는 가열기 본체;
    상기 가열기 본체의 내측면에 위치하는 원기둥 형태의 내화제;
    나선형 구조로 이루어지고 상기 내화제와 중첩되어 일체의 형상으로 이루어지는 유도 코일; 및
    상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉;
    을 포함하고,
    상기 복수의 가열봉은 가열봉과 가열봉 사이를 연결하는 지지대가 부착된 구조로 이루어져서 정위치 고정이 가능하며, 상기 유도 코일에 의해 발생한 열에너지를 흡수 및 방출함으로써 고주파 유도 가열기 내부의 온도가 균일하게 유지되는 구조로 이루어진 유해 물질 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고주파 유도 가열기의 가열 온도는 0℃ 내지 2,500℃인 유해 물질 제거 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고융점 금속은 탄탈(Tantal, ta) 텅스텐(tungsten, W) 및 몰리브덴(molybdenum, Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 유해 물질 제거 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 가열봉의 수직 단면상 형태는 원형, 타원형, 다각형 또는 둥근 모서리를 포함하는 다각형으로 이루어진 유해 물질 제거 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가열봉은 인접하게 위치하는 가열봉과 일정한 간격으로 이격되도록 배치되고, 1개의 가열봉은 2개 이상의 지지대들과 연결된 구조로 이루어지는 유해 물질 제거 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고주파 유도 가열기는 일측 끝단에 가스 유입부가 위치하고 타측 끝단에 가스 배출부가 위치하는 구조로 이루어진 유해 물질 제거 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 촉매반응기는 질소산화물을 분해하는 유해 물질 제거 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유해 물질 제거 장치는 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하기 위한 사이클론 집진기를 더 포함하는 유해 물질 제거 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 하나에 따른 유해 물질 제거 장치를 이용하여 유해 물질을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 사이클론 집진기를 이용하여 고체 파티클 형태의 유해 물질을 제거하는 단계;
    (b) 고주파 유도 가열기에 전류를 인가하여 상기 단계 (a)를 통과한 유해 가스를 가열하여 분해하는 단계; 및
    (c) 촉매를 이용하여 상기 단계 (b)의 분해 생성물을 제거하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 고주파 유도 가열기는, 상기 가열기 본체의 길이 방향과 평행하도록 배치되는 막대 형태의 고융점 금속으로 이루어진 복수의 가열봉을 포함하는 유해 물질을 제거하는 방법.
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