KR20070080004A - 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치 - Google Patents

반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 연소 챔버의 내벽에 소정 압력을 갖는 가스 펄스파를 제공하여, 연소 챔버의 내벽에 반도체 제조 공정중 발생되며 강제 연소되어 형성된 각종 파우더가 침적(沈積)되지 않도록 하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 반도체 제조 공정중 생성된 폐가스가 유입되는 동시에, 폐가스를 연소하는 버너와, 버너가 결합된 동시에, 버너에 의해 폐가스가 연소됨으로써 생성된 파우더가 하부로 낙하하는 연소 챔버로 이루어진 반도체 폐가스 처리용 스크러버에 있어서, 연소 챔버에는 소정 압력의 가스를 제공하여, 연소 챔버의 내벽에 파우더가 침적되지 않도록 하는 파우더 제거용 가스 공급부가 더 형성된 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치가 개시된다.
반도체 폐가스, 버너, 연소 챔버, 파우더, 가스 노즐, 펄스

Description

반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치{Powder removing device of scrubber for processing semiconductor by-product gas}
도 1은 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 적용된 반도체 폐가스 처리용 스크러버를 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 장착된 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 연소 챔버를 도시한 종단면도, 평면도 및 저면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 장착된 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 연소 챔버를 도시한 좌측 종단면도 및 횡단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 장착된 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 연소 챔버를 도시한 우측 종단면도 및 횡단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 반도체 폐가스 처리용 스크러버
110; 폐가스 공급관 120; 버너
121; 연료 공급관 122; 산소 공급관
130; 연소 챔버 131; 상부 커버
132; 내부 챔버 132a; 내부 상챔버
132b; 내부 하챔버 133; 외부 챔버
133a; 외부 상챔버 133b; 외부 하챔버
134; 밀폐링 135; 고무링
136; 냉각 튜브 137; 파일럿 버너
138; 자외선 센서 139; 고정 부재
140; 분리대 150; 수조 탱크
155; 연결관 160; 습식 타워
170; 파우더 제거용 가스 공급부 171; 불활성 가스 공급관
172; 가스 튜브 173; 가스 노즐
173a; 직선부 173b; 절곡부
P; 파우더
본 발명은 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 연소 챔버의 내벽에 소정 압력을 갖는 펄스파를 제공하여, 연소 챔버의 내벽에 반도체 제조 공정중 발생되며 강제 연소되어 형성된 각종 파우더가 침적(沈積)되지 않도록 한 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼상에 박막을 형성하거나 또는 식각을 위해 사용되는 다양한 종류의 반응가스는 산화성분, 인화성분 및 유독성분 등을 갖고 있기 때문에 사용을 마친 반응가스(이하, 폐가스라 칭함)를 그대로 대기중에 방출할 경우 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경 오염을 유발시키게 된다. 이에 따라, 반도체 설비의 배기 라인에는 폐가스의 산화성분, 인화성분 및 유독성분 등을 제거한 후 대기중으로 배출시키기 위한 스크러버가 설치된다.
이와 같이 반도체 제조 공정중 반도체 폐가스를 제거하는 스크러버는 크게 세가지로 분류할 수 있다. 첫째, 간접 연소 습식형으로서, 유도가열 방식을 이용하여 폐가스를 태운후 물을 이용해서 한번 더 걸러주는 힛웨트 스크러버(heatwet scrubber)라고도 한다. 둘째, 습식형으로서 물을 이용하여 폐가스를 포집한 후, 물을 정화하는 방법으로 웨트 스크러버(wet scrubber)라고도 한다. 셋째, 직접 연소 습식형으로서, 고온의 불꽃으로 폐가스를 태운후 물을 이용해서 포집하는 방법으로 번웨트(burnwet)이라고도 한다.
여기서, 상기 반도체 폐가스는 주로 실리콘을 포함한 가스가 가장 많으며, 이것은 상기 힛웨트 스크러버 또는 번웨트 방법을 이용하였을 경우 다량의 파우더를 생성하는 특성이 있다. 이러한 파우더 생성 화학식의 일례를 나타내면 아래와 같다.
SiH4(가스)+2O2 --> SiO2(파우더)+2H2O
그런데, 이와 같이 반도체 폐가스의 연소후 생성되는 파우더는 인력과 마찰력에 의해 통상 연소 챔버의 내벽에 시간이 지남에 따라 점차 두껍게 침적되면서 더욱 단단한 구조를 갖는다.
따라서, 종래에는 일례로 버너가 장착된 연소 챔버의 내부에 스크래퍼(Scrapper)라는 구조물을 설치함으로써, 이러한 파우더의 침적을 방지하려는 시도가 있었다. 그러나, 연소후 생성된 파우더가 상기 스크래퍼 구동부에 부착되어 고형화되면서 결국 스크래퍼의 동작이 정지되고, 따라서 일정 시간 후에는 연소 챔버의 내부를 수작업으로 청소하여야 하는 불편한 문제가 있다. 물론, 상기 스크래퍼는 시간이 지나면 동작이 안됨으로써, 실제로는 거의 쓸모없게 되었다. 통상 이러한 연소 챔버는 스크래퍼의 장착 및 미장착에 관계없이 대부분 3일에서 4일 간격으로 한번씩 내벽을 청소해 주어야 한다.
또한, 하나의 반도체 제조 라인에는 수십에서 수백개의 스크러버가 장착되는데, 상기와 같이 그 청소 주기가 너무 짧음으로써 반도체 제조 공정 시간이 늦추어지거나 또는 소정 시간동안 반도체 제조 공정을 정지하여야 하는 2차적인 문제도 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 연소 챔버의 내벽에 소정 압력을 갖는 펄스파를 제공하여, 연소 챔버의 내벽에 반도체 제조 공정중 발생되며 강제 연소되어 형성된 각종 파우더가 침적(沈積)되지 않도록 한 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 반도체 제조 공정중 생성된 폐가스가 유입되는 동시에, 상기 폐가스를 연소하는 버너와, 상기 버너가 결합된 동시에, 상기 버너에 의해 폐가스가 연소됨으로써 생성된 파우더가 하부로 낙하하는 연소 챔버로 이루어진 반도체 폐가스 처리용 스크러버에 있어서, 상기 연소 챔버에는 소정 압력의 가스를 제공하여, 상기 연소 챔버의 내벽에 파우더가 침적되지 않도록 하는 파우더 제거용 가스 공급부가 더 형성될 수 있다.
여기서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부는 상기 연소 챔버의 바깥에 결합된 가스 공급관과, 상기 가스 공급관에 연결된 동시에, 상기 연소 챔버의 내벽을 따라서 링 형태로 형성된 가스 튜브와, 상기 가스 튜브에 결합된 동시에, 상기 연소 챔버의 내부에서 소정 길이 연장된 적어도 하나의 가스 노즐을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가스 노즐은 상기 연소 챔버의 내벽에 수평하게 형성된 직선부와, 상기 가스가 상기 연소 챔버의 내벽에 충격을 줄 수 있도록, 상기 직선부의 끝단에서 상기 연소 챔버의 내벽을 향하여 절곡된 절곡부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가스 노즐은 연소 챔버의 중앙을 중심으로 90°간격으로 4개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스 노즐은 연소 챔버의 내부에서 회오리 형태로 가스가 공급될 수 있도록, 상기 연소 챔버의 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 불활성 가스일 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 질소 가스일 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 펄스 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스의 압력은 1~10kgf/cm2일 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 버너의 동작중 펄스 형태로 연속 공급될 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 펄스 형태로 공급되는 동시에, 소정 시간동안 간헐적으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 연소 챔버의 압력이 대기압에 가까워지면 펄스 형태로 공급될 수 있다.
또한, 상기 연소 챔버는 상기 버너가 중앙에 결합되는 상부 커버와, 상기 버너의 외주연으로서 상기 상부 커버의 하단에 결합된 내부 챔버와, 상기 내부 챔버의 외주연으로서 상기 상부 커버의 하단에 결합된 외부 챔버를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부는 상기 연소 챔버중 상부 커버의 바깥에 결합된 가스 공급관과, 상기 가스 공급관에 연결된 동시에, 상기 연소 챔버중 상부 커버의 하면을 따라서 링 형태로 형성된 가스 튜브와, 상기 가스 튜브에 결합 된 동시에, 상기 연소 챔버중 내부 챔버와 수평한 방향으로 소정 길이 연장된 적어도 하나의 가스 노즐을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부 커버와 내부 챔버 사이에는 밀폐링이 더 결합되고, 상기 가스 공급관은 상기 밀폐링을 관통하여 결합되며, 상기 가스 튜브는 상기 밀폐링과 내부 챔버 사이의 공간에 형성될 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치는 연소 챔버의 내부에 펄스 형태로 불활성 가스(예를 들면, 질소 가스)를 제공하고, 또한 이러한 불활성 가스는 연소 챔버의 내벽에 소정 충격을 줌으로써, 결국 상기 연소 챔버의 내벽에 파우더가 침적되는 현상을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 반도체 폐가스 처리용 스크러의 파우더 제거 장치는 불활성 가스가 분사되는 분사 노즐이 일정 간격을 갖고 다수개가 구비됨과 동시에, 연소 챔버의 수직 방향에 대해 소정 각도 경사지게 형성됨으로써, 연소 챔버의 내부에서 불활성 가스가 자연스럽게 회오리 형태를 하며 하강하게 된다. 따라서, 연소 챔버의 내벽에 침적될 수 있는 파우더가 더욱 효율적으로 제거되면서 하부로 낙하하게 된다.
실제로, 본 발명은 이러한 불활성 가스의 공급에 의해, 연소 챔버의 청소 간격을 3~4일에서 3~4개월로 연장됨을 확인할 수 있었다.
더불어, 본 발명에 의한 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치는 폐가스의 종류에 따라 다양한 형태로 불활성 가스를 연소 챔버 내부에 공급함으 로써, 불필요한 불활성 가스의 낭비를 막을 수도 있다. 예를 들어, 다량의 실리콘을 포함한 폐가스가 유입되는 경우에는 버너의 동작중 계속해서 불활성 가스를 펄스 형태로 공급하고, 소량의 실리콘을 포함한 폐가스가 유입되는 경우에는 일정 시간 간헐적으로 불활성 가스를 공급하거나, 또는 연소 챔버의 내부 압력이 대기압 근처가 되면 불활성 가스를 공급함으로써, 그 불활성 가스의 사용량을 최소화할 수 있게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 적용된 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 사시도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 반도체 폐가스 처리용 스크러버(100)는 반도체 제조 공정 라인에 연결된 다수의 폐가스 공급관(110)과, 상기 폐가스 공급관(110)에 연결된 버너(120)와, 상기 버너(120)에 결합된 연소 챔버(130)와, 상기 연소 챔버(130)의 하단에 결합되어 연소 챔버(130)를 일측으로 이동시켜 분리 가능하게 하는 분리대(140)와, 상기 연소 챔버(130) 및 분리대(140)의 하단에 결합되어 연소 챔버(130)에서 생성되는 파우더가 물에 포집 및 침전되도록 하는 수조 탱크(150)와, 상기 연소 챔버(130) 및 수조 탱크(150)에 함께 결합됨으로써, 연소 챔버(130)를 통과한 미세 파우더를 물로 다시 한번 포집하는 습식 타워(160)를 포함한다. 여기서, 상기 연소 챔버(130)와 습식 타워(160)는 연결관(155)으로 상호 연결되어 있고, 상기 습식 타워(160)의 상부에는 배출관(161)이 형성되어 있다.
이러한 반도체 폐가스 처리용 스크러버(100)는 상기 폐가스 공급관(110)을 통하여 반도체 제조 공정 라인으로부터 다양한 종류의 폐가스가 공급된다. 이와 같이 폐가스 공급관(110)을 통하여 공급된 폐가스는 버너(120)를 통하여 연소 챔버(130)에 공급된다. 상기 연소 챔버(130) 내측의 폐가스는 상기 버너(120)에 의해 연소되며, 이러한 연소에 의해 다량의 파우더가 생성된다. 상기와 같은 파우더중 비교적 무거운 파우더는 중력에 의해 하부로 낙하되며, 낙하된 파우더는 하부의 수조 탱크(150)에서 물에 포집 및 침전된다. 한편, 상기 수조 탱크(150)로 낙하하지 않은 비교적 가벼운 미세 파우더는 연소 챔버(130)와 습식 타워(160) 사이에 연결된 연결관(155)을 통해 습식 타워(160)로 이동한다. 이와 같이 습식 타워(160)로 이동된 미세 파우더는 상기 습식 타워(160)에서 다시 한번 물에 의해 포집되며, 포집된 미세 파우더는 상기 수조 탱크(150)로 다시 낙하되어 물에 포집 및 침전된다. 물론, 상기 습식 타워(160)를 통과한 정화된 폐가스는 배출관(161)을 통하여 대기중으로 배출된다.
여기서, 상기 반도체 폐가스 처리용 스크러버(100)는 본 발명의 이해를 위한 일례일뿐이며, 이러한 스크러버(100)의 구조로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 파우더 제거 장치는 상기 반도체 폐가스 처리용 스크러버(100)뿐만 아니라 다른 종류 및 구조의 스크러버(100)에도 장착 및 사용 가능하기 때문이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 장착된 반도체 폐가스 처리용 스크러버중 연소 챔버의 종단면도, 평면도 및 저면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명은 버너(120)를 갖는 연소 챔버(130)에 파우더 제거용 가스 공급부(170)가 더 설치된 것을 주요 특징으로 한다. 즉, 본 발명에 따른 파우더 제거 장치는 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 의미한다.
여기서는 먼저 상기 버너(120) 및 연소 챔버(130)에 대해서 간단히 설명한다.
상기 버너(120)는 연소 챔버(130)의 대략 상부에 설치되어 있으며, 이러한 버너(120)에는 상부에서 하부 방향으로 다수의 폐가스 공급관(110)이 연결되어 있다. 따라서, 상기 폐가스 공급관(110)을 통한 폐가스는 상기 버너(120)를 관통하여 바로 연소 챔버(130) 내부에 공급된다. 또한, 상기 버너(120)에는 연료 공급관(121) 및 산소 공급관(122)이 각각 연결되어 있다. 따라서, 상기 버너(120)를 통해서는 연료 및 산소가 각각 공급됨으로써, 상기 버너(120)의 주변에서 점화가 일어났을 경우 상기 버너(120)는 소정 불꽃을 발생하게 된다. 물론, 이러한 불꽃에 의해 상기 폐가스는 연소되고 파우더(P)를 생성하게 된다. 여기서, 상기 연료로서는 LNG, LPG 또는 그 등가물이 가능하나 여기서 그 연료의 종류를 한정하는 것은 아니다.
이어서, 상기 연소 챔버(130)는 크게 상부 커버(131), 내부 챔버(132) 및 외 부 챔버(133)를 포함한다. 다시 상기 내부 챔버(132)는 내부 상챔버(132a) 및 내부 하챔버(132b)를 포함한다. 또한, 외부 챔버(133) 역시 외부 상챔버(133a) 및 외부 하챔버(133b)를 포함한다. 하기할 파우더(P) 제거용 가스 공급부(170)는 상기 상부 커버(131)에 설치되며, 이는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 상부 커버(131)의 대략 중앙에 상술한 구조의 버너(120)가 결합된다. 또한, 상기 버너(120)의 외주연인 상부 커버(131)의 하단에 내부 챔버(132)중 내부 상챔버(132a)가 결합되고, 상기 내부 상챔버(132a)의 하단에는 다시 내부 하챔버(132b)가 결합된다. 더불어, 상기 내부 챔버(132)의 외주연인 상부 커버(131)의 하단에 외부 챔버(133)중 외부 상챔버(133a)가 결합되고, 상기 외부 상챔버(133a)의 하단에는 다시 외부 하챔버(133b)가 결합된다. 더불어, 상기 내부 하챔버(132b)와 외부 하챔버(133b) 사이에는 고정 부재(139)가 결합되어 양자를 함께 고정시킨다. 이러한 구조에 의해 본 발명은 상기 내부 하챔버(132b) 및 외부 하챔버(133b)를 일체로 하여 상기 내부 상챔버(132a) 및 외부 상챔버(133a)로부터 분리할 수 있다.
여기서, 상기 상부 커버(131)와 내부 챔버(132)중 내부 상챔버(132a) 사이에는 밀폐링(134)이 더 개재되어 있으며, 또한 상기 밀폐링(134)의 내측에는 상부 커버(131)와 밀착되는 고무링(135)이 결합되어 있다. 더불어, 상기 상부 커버(131)와 외부 챔버(133)중 외부 상챔버(133a)의 사이에는 냉각 튜브(136)가 결합되어 있으며, 이러한 냉각 튜브(136)를 통해서는 냉각수가 공급됨으로써, 버너(120)의 동작중 연소 챔버(130)가 소정 온도 이하로 유지되도록 한다. 더욱이, 상기 외부 상챔버(133a) 및 내부 상챔버(132a)를 관통해서는 각각 파일럿 버너(137) 및 자외선 센 서(138)가 설치되어 있다. 이러한 파일럿 버너(137)는 버너(120)의 초기 점화를 유도하는 역할을 하며, 상기 자외선 센서(138)는 점화 여부를 센싱하는 역할을 한다. 물론, 상기 자외선 센서(138)에 의해 점화가 확인되면 상기 파일럿 버너(137)는 동작을 정지한다. 더욱이, 이러한 연소 챔버(130)의 하단에는 소정 구조물을 통하여 상술한 수조 탱크(150)가 결합된다.
계속해서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)는 가스 공급관(171)과, 가스 튜브(172)와, 적어도 하나의 가스 노즐(173)을 포함한다.
상기 가스 공급관(171)은 상기 연소 챔버(130)중 상부 커버(131)에 결합된 동시에, 상기 상부 커버(131)와 내부 상챔버(132a) 사이에 설치된 밀폐링(134)을 관통한다.
또한, 상기 가스 튜브(172)는 상기 밀폐링(134)과 내부 상챔버(132a)의 사이에 단면상 대략 사각 형태로 형성되어 있다.
또한, 상기 가스 노즐(173)은 상기 가스 튜브(172)에 결합된 동시에, 상기 내부 상챔버(132a)의 내부에서 하부 방향으로 소정 길이 연장되어 있다. 좀더 구체적으로 상기 가스 노즐(173)은 상기 연소 챔버(130)의 내벽에 수평하게 형성된 직선부(173a)와, 가스가 상기 연소 챔버(130)의 내벽에 충격을 줄 수 있도록, 상기 직선부(173a)의 끝단에서 상기 연소 챔버(130)의 내벽을 향하여 절곡된 절곡부(173b)를 포함한다. 더불어, 상기 가스 노즐(173)은 연소 챔버(130)의 중앙을 중심으로 대략 90°간격을 이루며 4개가 형성될 수 있다. 물론, 이러한 가스 노즐(173)의 개수는 일례일 뿐이며, 이러한 가스 노즐(173)의 개수로 본 발명을 한정하는 것 은 아니다. 더불어, 상기 가스 노즐(173)은 연소 챔버(130)(즉, 내부 상챔버(132a) 및 내부 하챔버(132b))의 내부에서 회오리 형태로 가스가 공급될 수 있도록, 상기 연소 챔버(130)의 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사지게 또는 기울어지게 형성될 수 있다.
한편, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 내부 챔버(132)의 내측으로 공급되는 가스는 반도체 폐가스와 반응하지 않는 불활성 가스를 이용함이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 반도체 제조 공정중 가장 빈번하게 사용되는 질소 가스를 이용함이 좋다.
더불어, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 내부 챔버(132)의 내측으로 공급되는 가스는 대략 펄스 형태로 제공됨이 좋다. 왜냐하면, 일정한 유속을 갖는 가스를 연속적으로 공급하는 것보다는 펄스 형태의 유속을 갖는 가스를 공급할 경우, 상기 내부 챔버(132)의 내벽에 전달되는 충격량이 더 크기 때문이다. 물론, 이러한 내부 챔버(132)의 충격에 의해 그것에 침적되려고 하거나 또는 이미 침적된 파우더(P)가 내벽으로부터 분리되어 하부로 자유 낙하한다.
좀더 구체적으로, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 공급되는 불활성 가스의 압력은 1~10kgf/cm2정도가 바람직하다. 즉, 본 발명자는 불활성 가스의 압력을 변화시켜가며, 파우더(P)의 침적 또는 제거 정도와 장치의 안정성 등을 종합적으로 관찰한 결과, 불활성 가스의 압력이 1kgf/cm2 이하이면 장치 안정성은 가장 우수하나 파우더(P)가 비교적 잘 침적되거나 또는 잘 제거되지 않는 단점이 있고, 불활성 가스의 압력이 10kgf/cm2 이상이면 파우더(P)가 침적되지 않거나 또는 잘 제거되지만 장치 안정성이 저하되는 단점이 있음을 발견하였다. 여기서, 상기 장치 안정성이라 함은 불활성 가스의 공급에 의해 정압이 발생됨으로써, 반도체 폐가스, 연료 등의 흡입율 저하 현상 등을 의미한다. 물론, 통상적으로 상기 연소 챔버(130)의 내부에는 항상 부압이 걸려 있는 상태이다.
계속해서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 공급되는 가스는 실제로 폐가스 공급관(110) 및 버너(120)를 통해서 연소 챔버(130) 내측으로 유입되는 반도체 폐가스의 종류 및 양에 따라 약간씩 다른 형태로 공급할 수 있다.
예를 들어, 다량의 실리콘이 섞인 폐가스가 유입될 경우에는, 다량의 파우더(P)가 형성되므로, 상기 버너(120)의 동작중 상기 불활성 가스를 펄스 형태로 항상 공급함으로써, 내부 챔버(132)의 내벽에 파우더(P)가 침적되지 않도록 함이 좋다.
또한, 소량의 실리콘이 섞인 폐가스가 유입될 경우에는, 소량의 파우더(P)가 형성되므로, 불활성 가스를 펄스 형태인 동시에, 소정 시간동안만 간헐적으로 공급함이 좋다. 즉, 버너(120)가 동작되는 동안 계속 파우더 제거용 불활성 가스가 공급되는 것이 아니라, 일정 시간 주기를 갖고 소정 시간동안만 불활성 가스가 공급되어도, 내부 챔버(132)의 내벽에 침적되는 파우더(P)가 양호하게 제거된다.
더불어, 경우에 따라서는 파우더(P)가 연소 챔버(130)의 내벽에 소정 두께 이상 침적되었을 경우에만, 불활성 가스를 공급할 수도 있다. 즉, 연소 챔버(130)의 압력이 대기압 근처가 되었을 경우에만 소정 시간 동안 연소 챔버(130)에 불활 성 가스를 공급함으로써, 내벽에 침적된 파우더(P)가 제거되도록 한다. 물론, 이때 상기 연소 챔버(130) 특히 내부 챔버(132)의 압력을 센싱하기 위해, 상기 내부 챔버(132)에는 도시되지 않은 압력 센서가 설치됨은 당연하다.
도 2b에서 미설명 도면 부호 h는 외부 하챔버(133b)에 설치되어 작업자가 상기 외부 하챔버(133b) 및 내부 하챔버(132b)를 일체로 하여 외부 인출할 수 있도록 한 리프트 핸들이다. 또한, 미설명 도면 부호 c는 폐가스 처리 장치의 케이스이고, 미설명 도면 부호 b는 케이스에 연소 챔버를 결합시키는 브라켓이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 장착된 반도체 폐가스 처리용 스크러버중 연소 챔버의 좌측 종단면도 및 횡단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명은 외부 챔버(133)중 외부 하챔버(133b)의 대략 전방에 적어도 하나의 리프트 핸들(h)이 설치되어 있고, 외부 상챔버(133a) 및 내부 상챔버(132a)를 관통해서는 파일럿 버너(137) 및 자외선 센서(138)가 관통 설치되어 있다. 물론, 버너(120)는 상부 커버(131)의 대략 중앙에 결합되어 있다. 이밖에 모든 구성 요소는 상술한 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 설명하였으므로, 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 파우더 제거 장치가 장착된 반도체 폐가스 처리용 스크러버중 연소 챔버의 우측 종단면도 및 횡단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명은 외부 상챔버(133a) 및 내부 상챔버(132a)를 관통해서 파일럿 버너(137) 및 자외선 센서(138)가 설치되어 있고, 또한 버너(120)는 상부 커버(131)의 대략 중앙에 설치되어 있다. 더불어, 외부 하챔버(133b)로부터 그 내측을 향해서는 소정 길이의 고정 부재(139)가 결합되어 있으며, 이러한 고정 부재(139)에는 내부 하챔버(132b)가 결합된다. 이밖에 모든 구성 요소는 상술한 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 설명하였으므로, 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 반도체 폐가스 처리용 스크러버(100)의 파우더 제거 장치는 다음과 같이 작동된다.
먼저 버너(120)에 연결된 연료 공급관(121) 및 산소 공급관(122)으로부터 연료 및 산소가 공급되고, 이어서 파일럿 버너(137)가 동작하여 상기 버너(120)로부터 불꽃이 발생되도록 한다. 물론, 이러한 버너(120)의 점화 상태는 자외선 센서(138)가 감지하며, 버너(120)의 점화가 확실하게 이루어진 후에는 상기 파일럿 버너(137)의 동작이 정지된다.
이어서, 상기 버너(120)에 연결된 폐가스 공급관(110)을 통해서 반도체 제조 공정 라인으로부터의 반도체 폐가스가 공급된다. 이러한 폐가스는 상기 버너(120)를 관통하여 연소 챔버(130)중 내부 챔버(132)의 내측으로 유입된다. 물론, 내부 챔버(132)의 내측으로 유입된 폐가스는 버너(120)의 불꽃에 의해 연소되고, 일정량의 파우더(P)를 생성하게 된다.
여기서, 상기 외부 챔버(133)와 상부 커버(131)에 설치된 냉각 튜브(136)를 통해서는 냉각수가 공급됨으로써, 상기 냉각수가 내부 챔버(132)의 외벽을 따라 흐르게 되고 따라서 상기 내부 챔버(132)는 소정 온도 이상으로 상승하지 않게 된다.
한편, 이러한 동작중에 본 발명에 의한 파우더 제거용 가스 공급부(170)도 함께 동작한다. 즉, 가스 공급관(171)을 통하여 질소와 같은 불활성 가스가 공급되고, 이와 같이 공급된 불활성 가스는 가스 튜브(172) 및 가스 노즐(173)을 통해서 결국 내부 챔버(132)의 내부로 공급된다.
이때, 상기 가스 노즐(173)은 직선부(173a)와 절곡부(173b)로 이루어져 있는데, 상기 절곡부(173b)의 끝단 방향이 대략 내부 챔버(132)의 내벽을 향하고 있기 때문에, 상기 가스 노즐(173)로부터의 불활성 가스는 바로 내부 챔버(132)의 내벽을 타격하게 된다. 즉, 내부 챔버(132)의 내벽에 소정 충격량이 전해진다. 따라서, 상기 내부 챔버(132)의 내벽에 침적되려고 하거나 또는 침적된 파우더(P)는 상기 내부 챔버(132)로부터 분리 및 제거되어 하부로 낙하된다.
더욱이, 상기 가스 노즐(173)은 내부 챔버(132)의 중앙을 중심으로 하는 동시에 등간격으로 대략 4개가 설치되고, 또한 내부 챔버(132)의 수직 방향에 대해 소정 각도 경사져 설치되어 있기 때문에, 가스 노즐(173)을 통한 불활성 가스는 마치 회오리 바람 형태로 내부 챔버(132)에 공급된다. 따라서, 상기 내부 챔버(132)의 내벽에 침적된 파우더(P)는 더욱 효율적으로 제거되어 낙하한다.
계속해서, 상술한바 있지만, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 내부 챔버(132)의 내측으로 공급되는 불활성 가스는 대략 펄스 형태로 제공된다. 따라서, 상기 펄스 형태의 불활성 가스로 인하여 상기 내부 챔버(132)의 내벽에 소 정 충격이 더욱 효율적으로 가해지고, 결국 그것에 침적되려고 하거나 또는 이미 침적된 파우더(P)가 분리되어 하부로 자유 낙하한다.
또한, 마찬가지로 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 공급되는 불활성 가스는, 다량의 실리콘이 섞인 폐가스가 유입될 경우, 상기 버너(120)의 동작중 지속적으로 계속 공급될 수 있다. 즉, 다량의 실리콘이 섞인 폐가스의 경우에는 버너(120)에 의한 연소에 의해 다량의 파우더(P)가 생성되므로, 상기 버너(120)의 동작중 불활성 가스는 계속 공급된다. 물론, 이때에도 상기 불활성 가스는 펄스 형태로 공급된다.
또한, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 공급되는 불활성 가스는, 소량의 실리콘이 섞인 폐가스가 유입될 경우, 소정 시간동안만 간헐적으로 공급될 수 있다. 즉, 소량의 실리콘이 섞인 폐가스의 경우에는 버너(120)에 의한 연소에 의해 소량의 파우더(P)가 생성되므로, 상기 버너(120)의 동작중 계속 불활성 가스를 공급할 필요가 없고, 소정 시간동안만 불활성 가스를 공급하여도 내부 챔버(132) 내벽의 파우더(P)를 충분히 제거할 수 있다. 물론, 이때에도 상기 불활성 가스는 펄스 형태로 공급된다.
더욱이, 상기 파우더 제거용 가스 공급부(170)를 통해서 공급되는 불활성 가스는, 내부 챔버(132)의 내부 압력이 감지된 후, 상기 내부 챔버(132)의 내부 압력이 대략 대기압 근처가 되면 공급될 수 있다. 즉, 내부 챔버(132)의 내부 압력이 대략 대기압 근처가 되었다는 것은 파우더(P)가 내벽에 소정 두께 이상 침적되어 내부 챔버(132)의 내부 체적이 줄었다는 의미이다. 따라서, 이때 불활성 가스를 펄 스 형태로 내부 챔버(132)의 내측에 공급함으로써, 그것의 내벽에 침적된 파우더(P)가 제거되도록 하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치는 연소 챔버의 내부에 펄스 형태로 불활성 가스(예를 들면, 질소 가스)를 제공하고, 또한 이러한 불활성 가스는 연소 챔버의 내벽에 소정 충격을 줌으로써, 결국 상기 연소 챔버의 내벽에 파우더가 침적되지 않게 된다.
또한, 본 발명에 의한 반도체 폐가스 처리용 스크러의 파우더 제거 장치는 불활성 가스가 분사되는 분사 노즐이 일정 간격을 갖고 다수개가 구비됨과 동시에, 연소 챔버의 수직 방향에 대해 소정 각도 경사지게 형성됨으로써, 연소 챔버의 내부로 불활성 가스가 자연스럽게 회오리 형태로 제공된다. 따라서, 연소 챔버의 내벽에 침적될 수 있는 파우더가 더욱 효율적으로 제거 및 분리된다.
실제로, 본 발명은 이러한 불활성 가스의 공급에 의해, 연소 챔버의 청소 간격이 3~4일에서 3~4개월로 연장됨을 확인할 수 있다.
더불어, 본 발명에 의한 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치는 폐가스의 종류에 따라 다양한 형태로 불활성 가스를 연소 챔버 내부에 공급함으로써, 불필요한 불활성 가스의 낭비를 막을 수도 있다. 예를 들어, 다량의 실리콘을 포함한 폐가스가 유입되는 경우에는 버너의 동작중 계속해서 불활성 가스를 펄스 형태로 공급하고, 소량의 실리콘을 포함한 폐가스가 유입되는 경우에는 일정 시간 간헐적으로 불활성 가스를 공급하거나, 또는 연소 챔버의 내부 압력이 대기압 근처가 되면 불활성 가스를 공급함으로써, 그 불활성 가스의 사용량을 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 반도체 제조 공정중 생성된 폐가스가 유입되는 동시에, 상기 폐가스를 연소하는 버너와, 상기 버너가 결합된 동시에, 상기 버너에 의해 폐가스가 연소됨으로써 생성된 파우더가 하부로 낙하하는 연소 챔버로 이루어진 반도체 폐가스 처리용 스크러버에 있어서,
    상기 연소 챔버에는 소정 압력의 가스를 제공하여, 상기 연소 챔버의 내벽에 파우더가 침적되지 않도록 하는 파우더 제거용 가스 공급부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부는
    상기 연소 챔버의 바깥에 결합된 가스 공급관과,
    상기 가스 공급관에 연결된 동시에, 상기 연소 챔버의 내벽을 따라서 링 형태로 형성된 가스 튜브와,
    상기 가스 튜브에 결합된 동시에, 상기 연소 챔버의 내부에서 소정 길이 연장된 적어도 하나의 가스 노즐을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 노즐은
    상기 연소 챔버의 내벽에 수평하게 형성된 직선부와,
    상기 가스가 상기 연소 챔버의 내벽에 충격을 줄 수 있도록, 상기 직선부의 끝단에서 상기 연소 챔버의 내벽을 향하여 절곡된 절곡부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 노즐은 연소 챔버의 중앙을 중심으로 90°간격으로 4개가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 노즐은 연소 챔버의 내부에서 회오리 형태로 가스가 공급될 수 있도록, 상기 연소 챔버의 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 펄스 형태로 제공됨을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스의 압력은 1~10kgf/cm2인 것을 특징으로 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 버너의 동작중 펄스 형태로 연속 공급됨을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 펄스 형태로 공급되는 동시에, 소정 시간동안 간헐적으로 공급됨을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부를 통해서 공급되는 가스는 연소 챔버의 압력이 대기압에 가까워지면 펄스 형태로 공급됨을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 챔버는
    상기 버너가 중앙에 결합되는 상부 커버와,
    상기 버너의 외주연으로서 상기 상부 커버의 하단에 결합된 내부 챔버와,
    상기 내부 챔버의 외주연으로서 상기 상부 커버의 하단에 결합된 외부 챔버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 파우더 제거용 가스 공급부는
    상기 연소 챔버중 상부 커버의 바깥에 결합된 가스 공급관과,
    상기 가스 공급관에 연결된 동시에, 상기 연소 챔버중 상부 커버의 하면을 따라서 링 형태로 형성된 가스 튜브와,
    상기 가스 튜브에 결합된 동시에, 상기 연소 챔버중 내부 챔버와 수평한 방향으로 소정 길이 연장된 적어도 하나의 가스 노즐을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 상부 커버와 내부 챔버 사이에는 밀폐링이 더 결합되고, 상기 가스 공급관은 상기 밀폐링을 관통하여 결합되며, 상기 가스 튜브는 상기 밀폐링과 내부 챔버 사이의 공간에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치.
KR1020060011011A 2005-09-02 2006-02-06 반도체 폐가스 처리용 스크러버의 파우더 제거 장치 KR100750406B1 (ko)

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