KR20050069674A - 습식스크러버의 가스정화장치 및 가스정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 공정에 쓰이는 가스들의 정화장치 및 정화방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 N₂나 에어 가스가 흐르게 되면 벤츄리 효과에 의하여 가스들이 빨려들어와 희석이 되게 되고 희석된 가스들이 물탱크안으로 버블(bubble)을 만들며 상승하고 버블분쇄스크류에 의하여 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시켜 배기라인이 부식되는 것을 방지할 수 있는 습식스크러버의 가스정화장치 및 가스정화방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 물탱크가 내장되는 스크러버본체에는 상부의 가스인렛과 측면의 고압질소/에어인렛이 각기 설치되도록 구비하여, 상기 물탱크내에 스크류 스핀모터에 의해 작동되는 버블분쇄스크류가 설치되어 물탱크에서 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시켜 정화가스배출구를 통해 배기라인으로 배출한 것을 특징으로 한다.

Description

습식스크러버의 가스정화장치 및 가스정화방법{GAS TREATMENT APPARATUS OF WET SCRUBBER AND GAS TREATMENT METHOD}

본 발명은 반도체 공정에 쓰이는 가스들의 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 N2나 에어 가스가 흐르게 되면 벤츄리 효과에 의하여 가스들이 빨려들어와 희석이 되게 되고 희석된 가스들이 물탱크안으로 버블을 만들며 상승하고 버블분쇄스크류에 의하여 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시켜 배기라인이 부식되는 것을 방지할 수 있는 습식스크러버의 가스정화장치 및 가스정화방법에 관한 것이다.

전자 및 컴퓨터 관련제품들의 라디오, 텔레비젼및 컴퓨터등에 사용되어지는 다이오드, 트랜지스터및 사이리스터등의 반도체 소자는 실리콘등의 단결정을 성장시킨 기둥 모양의 봉을 얇게 잘라서 원판 모양으로 만든 웨이퍼로부터 만들어진다. 즉, 실리콘 웨이퍼가 사진공정, 식각공정및 박막 형성공정등 일련의 단위 공정들을 순차적으로 거쳐서 제조되는 것이다. 그런데, 최근 컴퓨터등과 같은 정보매체의 급속한 보급에 따라 반도체 분야도 비약적으로 발전하여, 최근의 반도체 소자를 사용한 장치들은 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장능력을 가질 것이 요구된다. 이와 같은 요건을 충족시키기 위해서는 필수적으로 고집적화가 필요하다.

상기와 같이 반도체 재료, 소자, 제품 및 메모리의 제조에 따른 부산물로서의 가스배출물은 공정설비로부터 광범위한 화학 종류를 발생시키고 있는 데, 이들 화학 종류에는 유기 및 무기 화합물, 감광제 및 기타 반응제의 분해 생성물, 그리고 공정 설비로부터 대기중으로 배출되기 이전에 폐기 가스류에서 제거하여야 할 광범위한 종류의 기타 가스들이 포함되어 있다. 이와 같이 제거대상이 되는 폐기가스성분을 정화시키기 위해 다양한 처리기법이 적용되고 있는 바, 그 일례로 반도체 디바이스 제조 공정 동안에 배출되는 유해성 가스를 처리하는 방법은 대표적으로 다음의 세 가지가 있다.

첫번째 처리방법은, 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 연소실에서 약 500℃ 내지 800℃의 고온에서 분해, 반응 또는 연소시키는 버닝(burning)방식이 있다. 둘번째 처리방법, 주로 수용성 가스를 수조에 저장된 물을 통과시키는 동안 물에 용해하여 처리하는 웨팅(wetting)방식이다. 셋번째 처리방법, 발화되지 않거나 물에 녹지 않는 유해성 가스가 흡착제를 통과하는 동안, 흡착제에 물리적 또는 화학적인 흡착에 의하여 정화하는 흡착 방식이 있다.

여기서, 배출가스처리는 예컨대, 배출 가스류에서 산성 가스 성분 및/또는 입자를 제거하는 스크루빙(scrubbing)처리를 포함한다. 가스는 배출물을 고순도 산소, 공기 또는 아산화질소와 같은 산화제에 혼합하고, 그 생성 가스혼합물을 열 산화 반응 챔버를 통해 유동시키는 것에 의해 유기 화합물과 기타 산화성 화합물을 제거하도록 열 산화 처리를 받을 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 반도체 공정에 사용되는 가스는 정화장치를 거쳐서 배기 되어야 하는 가스들이 일부있다. 그런데, 이들 가스중에는 태워서 정화가 가능한 것과, 물을 거처야만 가능한 것, 그리고 물이나 열에 변화하지 않는 가스들은 다른 화합물과 결합하여 처리하게 된다.

도 1 은 종래의 습식스크러버를 설명하기 위한 구성도로서, 물순환탱크(1)는 물드레인관(7)을 통해 스크러버(9)와 연결되고 있는 바, 이 스크러버(9)에는 상부로 가스인렛(2)이 설치되고 중앙으로 격막(3)이 놓여진다. 상기 가스가 공급된 부분에서 물공급관(4)으로 물이 공급되어 스프레이노즐(5)로 분사되어 업소버 (absorber :6)로 이동되어진다. 이를 통한 가스는 상부 배기관으로 배기되는 한편, 물은 물드레인관(7)을 통해 물순환탱크(1)로 드레인된다.

도면에서 보는 것과 같이, 가스인렛(2)으로 가스분자들이 들어오게 되면 가스들이 업소버(6)를 거치는 동시에 물를 스프레이노즐(5)로 스프레이하여 물과 반응시키고 반응되고, 이렇게 남은 가스들만 격막(3)의 하부를 통해 상부로 이동되어 배기하게 된다. 여기서, 상기 업소버(6)는 화학반응용 물질이 아니라 가스가 지날 때 표면적을 넓게 만들고 반응하는 시간을 주기 위한 것으로, 형태는 대패밥 형태로 구성되어져 있다.

이상과 같이 종래의 반도체 가스정화장치에서는 가스분자들이 들어오게 되면 가스들이 흡수공정을 거치는 동시에 물을 스프레이(spray)하여 물과 반응시키고, 반응되고 남은 가스들만 배기하게 되는 구조를 가지게 되는 데, 종래의 습식스크러버에 가스들이 흡수가 되지 않고 바로 배기라인을 통과할 경우에 배기라인이 부식된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 반도체 가스정화장치가 가지고 있는 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 벤츄리 효과로 가스들이 빨려들어와 희석되고 희석된 가스들이 물탱크안으로 버블을 만들며 상승하며 버블분쇄스크류로 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시킴으로 습식 스크러빙(wet scrubbing)시 완전히 정화되지 않고 일부 배기되어 배기라인이 부식되는 현상을 막고자 하는 습식스크러버의 가스정화장치 및 가스정화방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 습식스크러버의 가스정화장치는, 물탱크가 내장되는 스크러버본체에는 상부의 가스인렛과 측면의 고압질소/에어인렛이 각기 설치되도록 구비하여, 상기 물탱크내에 스크류 스핀모터에 의해 작동되는 버블분쇄스크류가 설치되어 물탱크에서 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시켜 정화가스배출구를 통해 배기라인으로 배출한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명 습식스크러버의 가스정화방법은, 습식 스크러버의 가스정화방법에 있어서, 상기 스크러버 본체 상부에 가스인입구와 측면에 고압질소/에어인입구가 각기 구비되고, 상기 스크러버본체 내에 설치된 물탱크내에 스크류 스핀모터에 의해 작동되는 버블분쇄스크류가 구비되고, 상기 물탱크에서 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석되어 정화가스배출구를 통해 배기라인으로 배출되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 구성및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 습식스크러버의 가스정화장치를 도시해 놓은 구성도로서, 본 발명은 반도체 공정에 쓰이는 가스들의 정화장치인 바, 이는 고압의 N₂나 에어 가스가 질소/에어인렛(11)으로 흐르게 되면 벤츄리 효과에 의하여 가스인렛(10)으로부터의 가스들이 빨려들어와 희석이 되게 되고, 이렇게 희석된 가스들이 밸브(16)를 통해 물탱크(13)안으로 버블을 만들며 상승하고 버블분쇄스크류(14)에 의하여 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시켜 배기라인이 부식되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.

즉, 습식스크러버본체에는 물탱크(13)가 내장되어 있고, 가스인렛(10)이 상부에, 가스흐름제어밸브(12)를 통한 고압질소/에어인렛(11)이 측면에 설치되어 내부에서 만나 밸브(16)를 통해 상기 물탱크(13)의 하부로 공급되고 있다. 이 물탱크(13)는 물이 채워져 있고 샤프트(18)를 통해 버블분쇄스크류(14)가 설치되고, 상기 샤프트(18)는 본체밖으로 나와 벨트를 통해 스크류 스핀모터(17)와 연결되게 설치된다. 그리고 상기 물탱크(13)의 상부와 본체의 상부를 통해 정화가스 배출구(15)로 정화가스가 배출되었다가 배기라인으로 보내어지게 된다.

상기 가스인렛(10)의 직경이 가스흐름제어밸브(12)가 열린 고압질소/에어인렛(11)의 직경보다 크게 되어 벤츄리효과가 작용되어진다. 따라서, 고압의 N₂나 에어가스가 흐르게 되면 벤츄리 효과에 의하여 가스들이 빨려들어와 희석이 되게 된다. 이렇게 희석된 가스들이 열린 밸브(16)의 배관을 통해 물탱크(13)안의 하부로 버블을 만들며, 회전하는 상기 버블분쇄스크류(14)를 통과하면서 상승하도록 되어 있다.

이런 과정을 통해 물탱크(13)내의 버블분쇄 스크류(14)에 의하여 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석이 되게 된다. 이때, 물탱크(13)에 채워진 물에 있는 버블분쇄 스크류(14)는 외부로 연장된 샤프트(18)가 스크류 스핀모터(17)에 의해 정해진 속도로 회전하게 된다. 따라서, 상기 물탱크(13)내에서 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석되어 정화된 가스는 정화가스배출구(15)를 통해 배기라인으로 배기되도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 습식스크러버의 가스정화장치는 벤츄리 효과를 이용한 가스 투입방법 및 사용원리, 스크류를 이용한 버블분쇄후 정화방법을 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 효율이 낮은 스크러버의 처리 효율을 극대화하며 간단한 구조로 만들 수 있고, 일반 가스스크러버의 용량이 한정된데 비해 희석 가스의 양을 증가시키면 얼마든지 용량을 크게하여 처리 할 수 있으며, 또한 처리 효율이 높아 2차적으로 발생하는 부식을 막을 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 습식스크러버의 가스정화장치에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1 은 종래의 습식스크러버를 설명하기 위한 구성도,

도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 습식스크러버의 가스정화장치를 도시해 놓은 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 가스인렛 11 : 질소/에어인렛

12 : 제어밸브 13 : 물탱크

14 : 분쇄스크류 15 : 정화가스 배출구

16 : 밸브 17 : 스크류 스핀모터

18 : 샤프트

Claims (4)

1. 물탱크가 내장되는 스크러버본체에는 상부의 가스인렛과 측면의 고압질소/에어인렛이 각기 설치되도록 구비하여,

   상기 물탱크내에 스크류 스핀모터에 의해 작동되는 버블분쇄스크류가 설치되어 물탱크에서 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석시켜 정화가스배출구를 통해 배기라인으로 배출한 것을 특징으로 하는 습식스크러버의 가스정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스인렛의 직경이 가스흐름제어밸브가 열린 고압질소/에어인렛의 직경보다 크게 되어 벤츄리효과가 작용되고, 고압의 N2나 에어가스가 흐르게 되면 벤츄리 효과에 의하여 가스들이 빨려들어와 희석된 것을 특징으로 하는 습식스크러버의 가스정화장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 희석된 가스들이 열린 밸브의 배관을 통해 물탱크안의 하부로 버블을 만들며 버블분쇄 스크류를 통과하면서 상승하게 된 것을 특징으로 하는 습식스크러버의 가스정화장치.
4. 습식 스크러버의 가스정화방법에 있어서,

   상기 스크러버 본체 상부에 가스인입구와 측면에 고압질소/에어인입구가 각기 구비되고, 상기 스크러버본체 내에 설치된 물탱크내에 스크류 스핀모터에 의해 작동되는 버블분쇄스크류가 구비되고, 상기 물탱크에서 버블들이 잘게 깨지면서 물과 희석되어 정화가스배출구를 통해 배기라인으로 배출되는 것을 특징으로 하는 습식스크러버의 가스정화방법.