KR20080105377A - 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템 - Google Patents

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KR20080105377A
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Abstract

본 발명은 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 공정에서 사용되어 배출되는 폐가스가 분사되는 분사구와 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구를 서로 달리하여 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구가 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자에 의하여 막히는 것을 방지하고, 폐가스의 처리 효율을 높일 수 있는 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템에 관한 것이다.
반도체 공정, 스크러버 시스템, 플라즈마 토치

Description

플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템{Plasma Torch and Scrubber System using the Same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템의 정면도를 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 정면도를 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 단면도를 나타낸다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 폐가스 유입부에 대한 평면도이다.
도 2d는 도 2c의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템을 구성하는 연소 탱크의 단면도를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템을 구성하는 수조탱크의 평면도를 나타낸다.
도 4b는 도 4a의 B-B 단면도를 나타낸다.
도 4c는 도 4a의 수조탱크의 측면도를 나타낸다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 - 스크러버 시스템
100 - 플라즈마 토치
110 - 음극 전극 120 - 파이롯 전극
130 - 제1양극 전극 140 - 제2양극 전극
150 - 폐가스 유입부
200 - 연소 탱크
210 - 외부 하우징 220 - 내부 하우징
230 - 하부 하우징 240 - 연결관
300 - 수조 탱크
310 - 수조 하우징 320 - 가스 유도관
330 - 입자 유도판 340 - 제1필터
350 - 제2필터 360 - 유동 방지판
400 - 습식 타워
본 발명은 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 공정에서 사용되어 배출되는 폐가스가 분사되는 분사구와 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구를 서로 달리하여 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구가 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자에 의하여 막히는 것을 방지하고, 폐가스의 처리 효율을 높일 수 있는 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템에 관한 것이다.
화학 공정이나 반도체 제조 공정 등에서 배출되는 배기 가스는 유독성, 폭발성 및 부식성이 강하기 때문에 인체에 유해할 뿐만 아니라 그대로 대기 중으로 방출될 경우에는 환경 오염을 유발하는 원인이 되기도 한다. 따라서, 이러한 배기 가스는 유해성분의 함량을 허용 농도 이하로 낮추는 정화처리과정이 반드시 필요하며, 이와 같은 독성물질을 제거하는 정화처리 과정을 거친 무해 가스만이 대기 중으로 배출되도록 법적으로 의무화되어 있다.
반도체 제조 공정 등에서 배출되는 유해성 가스를 처리하는 스크러버 시스템은 버닝(burning) 방식과 습식(Wetting) 방식이 있다. 상기 버닝 방식은 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 고온의 연소실에서 분해, 반응 또는 연소시켜 배기 가스를 처리하는 방식이고, 습식 방식은 주로 수용성 가스를 수조에 저장된 물을 통과시키는 동안 물에 용해하여 배기 가스를 처리하는 방식이다.
상기 버닝 방식 스크러버 시스템중의 하나는 플라즈마를 이용하여 폐가스들을 연소시켜 무해한 가스로 만들어 배출하게 된다. 상기 플라즈마를 이용한 스크러버 시스템은 플라즈마 토치를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 플라즈마에 폐가스를 유입시켜 폐가스를 연소시키게 된다. 일반적인 플라즈마 토치는 플라즈마 형성을 위한 플라즈마 공급 가스와 폐가스를 동일한 분사구를 통하여 내부로 공급하게 되며 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자에 의하여 분사구가 막히는 현상이 발생된다. 상기 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구가 막히게 되면 플라즈마 토치를 분해하여 이물 입자를 제거해야 하므로 폐가스의 처리 효율이 감소되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반도체 공정에서 사용되어 배출되는 폐가스가 분사되는 분사구와 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구를 서로 달리하여 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구가 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자에 의하여 막히는 것을 방지하고, 폐가스의 처리 효율을 높일 수 있는 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수조 하우징의 내부로 유입되는 연소가스를 직접 물과 접촉되도록 함으로써 연소가스에 포함되어 있는 수용성 가스를 보다 효과적으로 물에 용해시켜 포집할 수 있는 스크러버 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 안출된 본 발명의 플라즈마 토치는 상부에 위치하는 음극 전극과, 상기 음극 전극의 하부에 위치하며 내부에 상부에서 하부로 관통되는 제1관통홀을 구비하는 제1양극 전극과, 상기 제1양극 전극의 하부에 위치하며 내부에 상부에서 하부로 관통되며 상기 제1관통홀과 연결되는 제2관통홀 및 측면에서 상기 제2관통홀로 관통되는 폐가스 유입홀을 구비하는 제2양극 전극을 포함하며, 상기 음극 전극과 제1양극 전극 사이에 플라즈마 공급 가스가 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 음극 전극은 내부에 상부에서 하부로 관통되는 음극홀을 구비하는 음극 몸체와, 하부에 단자홈이 형성되며 상기 음극홀에 결합되는 음극봉 및 상기 단자홈에 결합되는 음극 단자를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상 기 음극 전극은 상기 음극 몸체의 외면에 도전코일이 권취되는 외면홈이 형성되며, 전기적 절연체로 형성되며, 상기 음극 몸체의 상면과 측면을 전체적으로 감싸는 음극 케이스를 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 플라즈마 토치는 내부에 상부에서 하부로 관통하여 제1관통홀과 연결되는 파이롯 관통홀을 구비하며, 상기 음극 전극과 제1양극 전극 사이에 위치하여 상기 음극 전극과의 사이에 플라즈마 공급 가스를 공급하는 제1가스공급구와 상기 제1양극 전극 사이에 플라즈마 공급 가스를 공급하는 제2가스공급구를 형성하는 파이롯 전극을 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 파이롯 전극은 측면에 냉각수가 흐르는 파이롯 외면홈을 구비하며, 전기적 절연체로 형성되며, 상기 음극 단자의 측면 하부와 상기 파이롯 전극의 측면 상부를 전체적으로 감싸는 파이롯 케이스를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제1양극 전극은 상기 제1관통홀이 하부 방향으로 갈수록 외면으로 경사지도록 형성되고, 외면에 냉각수가 흐르는 제1외면홈을 구비하며, 상기 파이롯 전극의 외면 하부와 상기 제1외면홈을 포함하는 상기 제1양극 전극의 측면을 감싸면서 상기 제1양극 전극과 상기 파이롯 전극이 서로 이격되어 상기 제2가스공급구를 형성하도록 지지하는 제1양극 케이스를 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제2양극 전극의 폐가스 유입홀은 상기 제2양극 전극의 상부에 적어도 2개로 형성되고, 상기 제2양극 전극의 제2관통홀은 상기 제2양극 전극의 상단에서 상기 폐가스 유입홀까지 점진적으로 넓어지고 상기 폐가스 유입홀 부터 상기 제2양극 전극의 하단까지 점진적으로 좁아지도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제2양극 전극은 측면에 제2외면홈이 형성되며, 상기 제2외면홈을 포함하는 측면을 감싸는 제2양극 케이스를 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 플라즈마 토치는 상기 제2양극 전극의 폐가스 유입홀을 전체적으로 감싸는 유입 케이스와 상기 유입 케이스에 상기 폐가스 유입홀에 대응되는 수로 형성되는 폐가스 유입관을 구비하는 폐가스 유입부를 포함하며, 상기 폐가스 유입관은 중심축이 수직 방향을 기준으로 상기 폐가스 유입홀의 중심축보다 하부로 향하며, 수평방향을 기준으로 상기 폐가스 유입홀의 중심축보다 외측으로 향하도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크러버 시스템은 플라즈마 토치와 연소 탱크와 수조 탱크와 습식 타워를 포함하며 반도체 공정에서 발생되는 폐가스를 처리하는 스크러버 시스템으로 상기 플라즈마 토치는 상기와 같은 플라즈마 토치로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 수조 탱크는 상기 연소 탱크의 하부에 위치하며 일측에 연소가스가 유입되는 연소가스 유입구와 연소가스가 유출되는 연소가스 유출구를 구비하는 수조 하우징과, 상부에서 하부로 개방된 통 형상이며 상기 연소가스 유입구와 상기 연소가스 유출구가 내부에 위치하도록 상기 수조 하우징의 상부에 결합되는 가스 유도관을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 수조 하우징은 상기 가스 유도관이 형성되는 영역의 상기 수조 하우징의 하부에 상기 수조 하우징의 포집 영역을 향하도록 경사지게 형성되는 입자 유도판과, 상기 가스 유도관이 형성된 영역과 상기 수조 하우징의 후측 사이에 형성되는 제1필터와 상기 제1필터를 지지하는 제1분리판, 상기 제1필터와 상기 수조 하우징의 후측 사이에 설치되는 제2필터와 상기 제2필터를 지지하는 제2분리판을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 수조 탱크는 상기 포집 영역에 하부공간을 갖는 "∩"형상으로 형성되는 유동 방지판을 더 포함하며, 상기 유동 방지판은 상기 수조 하우징의 포집 영역에서 상기 수조 하우징의 물을 배수하기 위한 배수관과 하부공간이 연결되도록 형성될 수 있다.
한, 본 발명에서 상기 가스 유도관은 하단이 상기 수조 하우징의 물 수위(W)보다 낮게 되도록 형성될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템의 정면도를 나타낸다. 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 정면도를 나타낸다. 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 단면도를 나타낸다. 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 폐가스 유입부에 대한 평면도이다. 도 2d는 도 2c의 A-A 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템을 구성하는 연소 탱크의 단면도를 나타낸다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템을 구성하는 수조탱크의 평면도를 나타낸다. 도 4b는 도 4a의 B-B 단면도를 나타낸다. 도 4c는 도 4a의 수조탱크의 측면도를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 스크러버 시스템(10)은, 도 1을 참조하면, 플라즈마 토치(100)와 연소 탱크(200)와 수조 탱크(300)와 습식 타워(400)를 포함하여 형성된다. 상기 스크러버 시스템(10)은 플라즈마를 이용하여 반도체 제조 공정에 발생되는 유해 가스를 포함하는 폐가스를 연소시켜 연소 가스로 만들게 되며 수조 탱크(300)와 습식 타워(400)에서 연소 가스에 포함되어 있는 수용성 유해 가스와 이물 입자를 포집한 후에 무해 가스만을 외부로 유출하게 된다.
상기 플라즈마 토치(100)는, 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 음극 전극(110)과 제1양극 전극(130)과 제2양극 전극(140) 및 폐가스 유입부(150)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 플라즈마 토치(100)는 음극 전극(110)과 제1양극 전극(130) 사이에 위치하는 파이롯 전극(120)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 플라즈마 토치(100)는 양극 전극이 제1양극 전극(130)과 제2양극 전극(140)으로 분리되어 형성되며, 음극 전극(110)과 제1양극 전극(130) 및 제2양극 전극(140)이 상부에서 순차적으로 배치되도록 형성된다. 상기 플라즈마 토치(100)는 반도체 공정에서 사용되어 배출되는 폐가스가 유입되는 유입홀과 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구가 서로 다른 위치에 형성되어 플라즈마 공급 가스가 분사되는 분사구가 폐가스에 포함되어 있는 이물 입자에 의하여 막히는 것을 방지하게 된다. 즉, 상기 플라즈마 토치(100)는 음극 전극(110)과 제1양극 전극(130)(또는 파이롯 전극(120)) 사이와 파이롯 전극(120)과 제1양극 전극(130) 사이에서 플라즈마 공급 가스가 공급되는 공급구(126, 137)가 형성되고, 제2양극 전극(140)에 폐가스가 유입되는 폐가스 유입홀(143)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 플라즈마 토치(100)는 폐가스에 혼합되어 있는 이물 입자가 플라즈마 공급 가스를 공급하는 공급구(126, 137)를 막는 것을 방지할 수 있게 된다. 상기 플라즈마 공급 가스는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)와 같은 불활성 가스가 사용된다.
상기 음극 전극(110)은 음극 몸체(112)와 음극봉(114) 및 음극 단자(116)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 음극 전극(110)은 음극 케이스(118)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 음극 전극(110)은 외부의 직류 전원의 음극과 전기적으로 연결되며, 양극 전극들과 방전을 일으키게 된다.
상기 음극 몸체(112)는 원통형상으로 형성되며 내부에 상부에서 하부로 관통되는 음극홀(112a)을 구비하여 형성된다. 또한, 상기 음극 몸체(112)는 외면에 도전 코일이 권취되는 외면홈(112b)이 형성된다. 상기 도전 코일은 직류 전원(도면에 도시하지 않음)의 음극과 전기적으로 연결되어 음극 전극(110)에 전기를 공급하며, 공급되는 전류에 의하여 자장을 형성하게 된다.
상기 음극봉(114)은 원기둥 형상으로 형성되며 하부에 단자홈(114a)이 형성된다. 상기 음극봉(114)은 상면이 노출되면서 음극 몸체(112)의 음극홀(112a)에 분리가 가능하도록 결합된다. 예를 들면, 상기 음극봉(114)은 외면에 나사가 형성되며, 음극홀(112a)에 나사 결합에 의하여 결합될 수 있다. 또한, 상기 음극봉(114)은 상면에서 하면으로 형성되어 단자홈(114a)으로 연결되는 냉각수 통로(117)를 적 어도 2개를 포함하여 형성된다. 상기 음극봉(114)의 냉각수 통로(117)는 상부에 결합되는 냉각수 공급관(119)으로부터 공급되는 냉각수를 음극 단자(116)의 상면으로 공급하게 된다. 또한, 상기 음극봉(114)의 냉각수 통로(117)는 음극 단자(116)의 상면과 접촉한 냉각수를 외부로 배출하게 된다. 따라서, 상기 음극 전극(110)은 음극봉(114)과 음극 단자(116)가 냉각수에 직접 접촉하게 되면서 냉각된다.
상기 음극 단자(116)는 원기둥 형상으로 형성되며, 음극봉(114) 및 음극 몸체(112)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 음극 단자(116)는 음극봉(114)의 단자홈(114a)에 결합되며 상면이 단자홈(114a)의 하면과 이격되도록 형성된다. 즉, 상기 음극단자(116)의 상면은 단자홈(114a)의 하면 사이에는 냉각수가 유입되는 공간이 형성된다. 따라서, 상기 음극봉(114)으로 공급되는 냉각수가 음극 단자(116)의 상면에 접촉되어 음극 단자(116)를 직접 냉각시키게 된다. 또한, 상기 음극 단자(116)는 음극봉(114)의 단자홈(114a)에 하면이 플라즈마 토치(100) 내부의 방전 공간으로 노출되도록 결합되어 양극 전극(120, 130, 140)들과 방전을 일으키게 된다. 상기 음극 단자(116)는 방전 과정에서 재료의 소모가 적은 텅스텐과 같은 금속으로 이루어진다. 상기 음극 단자(116)는 방전 과정에서 소모되면 음극봉(114)과 함께 음극 몸체(112)로부터 분리되며, 음극봉(114)으로부터 분리되거나, 음극봉(114)과 함께 교체된다. 따라서, 상기 음극 전극(110)은 소모된 음극 단자(116)를 보다 용이하게 교체할 수 있게 된다.
상기 음극 케이스(118)는 전기적 절연체로 형성되며, 음극 몸체(112)의 상면과 외면의 외면홈(112b)을 포함하는 영역을 전체적으로 감싸도록 형성된다. 상기 음극 케이스(118)는 음극 전극(110)과 도전 코일을 외부와 전기적으로 절연시키게 된다.
상기 파이롯 전극(120)은 파이롯 몸체(122)와 파이롯 관통홀(122a)과 파이롯 외면홈(122b) 및 파이롯 케이스(124)를 구비하여 형성된다. 상기 파이롯 전극(120)은 직류 전원의 양극과 전기적으로 연결되며 음극 전극(110)과 초기의 방전을 일으키게 된다. 따라서, 상기 파이롯 전극(120)은 다른 양극 전극에 비하여 고전압이 인가된다. 상기 파이롯 전극(120)은 제1양극 전극(130)이 음극 전극(110)과 방전을 일으키도록 형성되는 경우에는 형성되지 않을 수 있다. 상기 파이롯 전극(120)은 상면과 음극 전극(110)의 하면 사이에 제1가스공급구(126)가 형성되도록 상면이 음극 전극(110)의 하면과 이격되어 형성된다. 상기 파이롯 전극(120)은 음극 전극(110)과 전기적으로 절연되도록 형성된다.
상기 파이롯 몸체(122)는 원통형 형상으로 형성되며, 직류 전원의 양극과 전기적으로 연결되어 전기를 공급받게 된다. 또한, 상기 파이롯 몸체(122)는 내부에 상하로 관통되는 파이롯 관통홀(122a)과 외면에 수평방향을 따라 홈 형상으로 형성되는 파이롯 외면홈(122b)을 구비한다. 또한, 상기 파이롯 몸체(122)는 음극전극(110)과의 사이에 제1가스 공급구(126)가 형성되도록 음극 전극(110)과 서로 상하 방향으로 이격되어 지지된다.
상기 파이롯 관통홀(122a)은 파이롯 전극(120)의 내부에 상부에서 하부로 관통되어 형성된다. 또한, 상기 파이롯 관통홀(122a)은 하부에 단차가 형성되어 상부 보다 넓게 형성될 수 있다. 상기 파이롯 관통홀(122a)은 제1가스공급구(126)로부터 공급되는 플라즈마 공급 가스를 상부에서 하부로 흐르도록 한다.
상기 파이롯 외면홈(122b)은 파이롯 몸체(122)의 외면에 원주 방향을 따라 형성되며, 파이롯 케이스(124)와 냉각수 통로를 형성하게 된다. 상기 파이롯 몸체(122)는 방전 과정에서 열이 발생되므로 냉각수로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각된다.
상기 파이롯 케이스(124)는 전기적 절연체로 형성되며 음극 전극(110)의 외면 하부와 파이롯 몸체(122)의 외면 상부를 전체적으로 감싸도록 형성된다. 상기 파이롯 케이스(124)는 파이롯 몸체(122)를 외부와 전기적으로 절연시키게 된다.
또한, 상기 파이롯 케이스(124)는 음극 몸체(110)와 파이롯 몸체(122) 사이에 제1가스 공급구(126)가 형성되도록 음극 몸체(110)와 파이롯 몸체(122)를 서로 상하 방향으로 이격시켜 지지하는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 파이롯 케이스(124)는 제1가스공급구(126)의 위치에 대응되는 위치에 형성되는 제1가스공급관(127)이 결합된다. 상기 제1가스공급관(127)은 제1가스공급구에 플라즈마 공급가스를 공급하게 된다. 상기 제1가스공급관(127)은 플라즈마 공급 가스가 제1가스공급구(126)로 공급될 때 와류를 형성하도록 파이롯 케이스(124)의 중심방향을 기준으로 외면 방향으로 기울어져 형성된다.
또한, 상기 파이롯 케이스(124)는 파이롯 외면홈(122b)과 함께 냉각수 통로를 형성하게 된다. 상기 파이롯 몸체(122)는 방전 과정에서 열이 발생되므로, 냉각수 통로로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각된다.
상기 제1양극 전극(130)은 제1양극 몸체(132)와 제1관통홀(132a)및 제1외면홈(132b)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 제1양극 전극(130)은 제1양극 케이스(134)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제1양극 전극(130)은 음극 전극(110) 또는 파이롯 전극(120)의 하부에 형성된다. 한편, 상기 제1양극 전극(130)은 플라즈마 토치(100)에 파이롯 전극(120)이 형성되지 않는 경우에 음극 전극(110)의 하면과 이격되어 플라즈마 공급 가스가 공급되는 가스 공급구(도면에 도시하지 않음)를 형성하게 된다. 또한, 상기 제1양극 전극(130)은 음극 전극(110)과 방전을 일으키게 되며, 공급되는 플라즈마 공급 가스를 사용하여 플라즈마를 형성하게 된다. 상기 제1양극 전극(130)은 음극 전극(110) 또는 파이롯 전극(120)과 전기적으로 절연되도록 형성된다.
상기 제1양극 몸체(132)는 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되며, 직류 전원의 양극과 전기적으로 연결되어 전기를 공급받게 된다. 또한, 상기 제1양극 몸체(132)는 내부에 상하로 관통되는 제1관통홀(132a)과 외면에 원주 방향으로 형성되는 제1외면홈(132b)을 구비한다. 상기 제1양극 몸체(132)는 파이롯 몸체(122)의 하면과 상하 방향으로 이격되어 지지되어 플라즈마 공급 가스가 공급되는 제2가스공급구(137)를 형성하게 된다.
상기 제1관통홀(132a)은 제1양극 몸체(132)의 내부에 상부에서 하부로 관통되도록 형성된다. 상기 제1관통홀(132a)은 제1가스공급구(126) 또는 제2가스공급구(137)로부터 공급되는 플라즈마 공급 가스가 흐르게 되며, 플라즈마가 내부에 형 성된다. 또한, 상기 제1관통홀(132a)은 하부 방향으로 갈수록 점진적으로 넓어지도록 형성된다. 즉, 상기 제1관통홀(132a)은 하부 방향으로 갈수록 외면으로 경사지도록 형성되어 수평 단면적이 점차적으로 넓어지도록 형성된다. 따라서, 상기 제1관통홀(132a)의 내부에 형성되는 플라즈마는 하부로 갈수록 형성되는 영역이 넓어지게 된다.
상기 제1외면홈(132b)은 제1양극 몸체(132)의 측면에 원주 방향으로 형성되며, 제1양극 케이스(134)와 함께 냉각수 통로를 형성하게 된다. 상기 제1양극 몸체(132)는 방전 과정에서 열이 발생되므로 냉각수 통로로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각된다.
상기 제1양극 케이스(134)는 전기적 절연체로 형성되며 파이롯 몸체(122)의 하부 외면과 제1양극 몸체(132)의 외면 및 제2양극 전극(140)의 상부 외면을 감싸도록 형성된다. 상기 제1양극 케이스(134)는 제1양극 몸체(132)과 파이롯 몸체(122)의 하부 및 제2양극 전극(140)의 상부를 외부와 전기적으로 절연시키게 된다. 또한, 상기 제1양극 케이스(134)는 제1외면홈(132b)과 함께 냉각수 통로를 형성하여 냉각수가 제1양극 몸체(132)의 측면을 흐르도록 한다.
한편, 상기 제1양극 케이스(134)는 제1양극 상부 케이스(134a)와 제1양극 하부 케이스(134b)로 구분되어 형성될 수 있다. 상기 제1양극 케이스(134)는 제1양극 몸체(132) 및 파이롯 몸체(122)와의 조립을 위하여 상부 케이스(134a)와 하부 케이스(134b)로 분리되어 형성될 수 있다.
상기 제1양극 상부 케이스(134a)는 제1양극 몸체(132)의 상면과 파이롯 몸 체(122)의 하면이 서로 이격되도록 지지하여, 제1양극 몸체(132)와 파이롯 몸체(122) 사이에 제2가스공급구(137)가 형성되도록 형성된다. 상기 제1양극 상부 케이스(134a)는 제1양극 몸체(132)와 파이롯 몸체(122) 사이의 위치에 대응되는 위치에서 내면으로부터 돌출되는 상부 지지블럭(135a)을 포함하여 형성된다. 상기 상부 지지블럭(135a)은 파이롯 외면홈(122b)의 하부와 제1외면홈(132b)의 상부 사이에 결합되어 제1양극 몸체(132)와 파이롯 몸체(122)가 서로 이격되도록 지지하게 된다.
상기 제1양극 하부 케이스(134b)는 제1양극 전극(130)과 제2양극 전극(140) 사이의 위치에 대응되는 위치에서 내면으로부터 돌출되는 하부 지지블럭(135b)을 포함하여 형성된다. 상기 하부 지지블럭(135b)은 제1양극 전극(130)의 하부와 제2양극 전극(140)의 상부에 결합되어 제1양극 전극(130)과 제2양극 전극(140)이 서로 이격되도록 지지하게 된다.
또한, 상기 제1양극 케이스(134)는 제2가스공급구(137)에 플라즈마 공급 가스를 공급하는 제2가스공급관(138)이 제2가스 공급구(137)의 형성 영역에 대응되는 영역에 형성된다. 상기 제2가스공급관(138)은 제1양극 케이스(134)의 제1양극 상부 케이스(134a)에 형성된다. 상기 제2가스공급관(138)은 플라즈마 공급 가스가 제2가스공급구(137)로 공급될 때 와류를 형성하도록 제1양극 케이스(134)의 중심방향을 기준으로 외면 방향으로 기울어져 형성된다.
또한, 상기 제1양극 상부 케이스(134a)와 제1양극 하부 케이스(134b)는 제1양극 몸체(132)의 외면에 형성되는 제1외면홈(132b)을 감싸게 된다. 상기 제1양극 상부 케이스(134a)는 제1외면홈(132b)으로 냉각수를 공급하는 냉각수공급관(139)이 형성된다.
한편, 상기 제1양극 케이스(134)는 이하에서 설명하는 폐가스 유입부가 결합될 수 있도록 결합 단차(134c)가 형성된다.
상기 제2양극 전극(140)은 제2양극 몸체(142)와 제2관통홀(142a)과 폐가스 유입홀(143)을 구비하여 형성된다. 또한, 상기 제2양극 전극(140)은 외면에 제2외면홈(142b)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제2양극 전극(140)은 제1양극 전극(130)의 하부에 형성되며, 제1양극 전극(130)과 전기적으로 절연되도록 형성된다. 또한, 상기 제2양극 전극(140)은 음극 전극(110)과 방전을 일으키게 되며, 공급되는 플라즈마 공급 가스를 사용하여 플라즈마를 형성하게 된다. 상기 제2양극 전극(140)은 내부에 형성되는 플라즈마를 이용하여 폐가스 유입홀(143)로 유입되는 폐가스를 연소시키게 된다.
상기 제2양극 몸체(142)는 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되며, 직류 전원의 양극과 전기적으로 연결되어 전기를 공급받게 된다. 또한, 상기 제2양극 몸체(142)는 내부에 상하로 관통되는 제2관통홀(142a)과 외면에서 제2관통홀(142a)로 관통되는 폐가스 유입홀(143)을 구비하여 형성된다. 또한, 상기 제2양극 몸체(142)는 외면에 원주 방향으로 형성되는 제2외면홈(142b)을 더 포함하여 형성된다. 상기 제2양극 몸체(142)는 제1양극 몸체(132)의 하면과 상하 방향으로 이격되어 전기적으로 절연되어 형성하게 된다.
상기 제2관통홀(142a)은 제2양극 몸체(142)의 내부에 상부에서 하부로 관통되도록 형성된다. 상기 제2관통홀(142a)은 상부로부터 공급되는 플라즈마 공급 가스가 흐르게되며, 플라즈마가 내부에 형성된다.
또한, 상기 제2관통홀(142a)은 내면이 제2양극 몸체(142)의 상단에서 상기 폐가스 유입홀(143)까지 점진적으로 넓어지게 형성된다. 즉, 상기 제2관통홀(142a)은 상단으로부터 하부 방향으로 갈수록 제2양극 몸체(142)의 외면으로 경사지도록 형성되어 수평 단면적이 점차적으로 넓어지도록 형성된다. 이때, 상기 제2관통홀(142a)의 내면은 제1관통홀(132a)의 내면과 동일한 각도로 경사지게 형성되어 제1관통홀(132a)의 내면으로부터 연장되는 면과 같이 형성된다. 따라서, 상기 제1관통홀(132a)로부터 형성되는 플라즈마는 간섭되지 않고 제2관통홀(142a)로 연장되어 형성된다.
또한, 상기 제2관통홀(142a)은 폐가스 유입홀(143)부터 상기 제2양극 전극(140)의 하단까지 점진적으로 좁아지도록 형성된다. 즉, 상기 제2관통홀(142a)은 폐가스 유입홀(143)로부터 하부 방향으로 갈수록 내면으로 경사지도록 형성되어 수평 단면적이 점차적으로 좁아지도록 형성된다. 상기 제2관통홀(142a)의 내부에 형성되는 플라즈마는 하부로 갈수록 좁은 영역에 형성된다. 즉, 상기 제2관통홀(142a)은 내부에 형성된 플라즈마를 점점 좁아지는 공간으로 유도하여 플라즈마를 강화시키게 된다. 따라서 상기 제2관통홀(142a)은 폐가스 유입홀(143)로부터 유입되는 폐가스를 보다 효과적으로 연소시키게 된다.
상기 폐가스 유입홀(143)은 제2양극 몸체(142)의 상부 외면에서 제2관통 홀(142a)로 관통되어 형성되며 적어도 2개로 형성된다. 상기 폐가스 유입홀(143)은 제2양극 몸체(142)의 원주 방향으로 동일한 각도로 이격되어 형성되며 바람직하게는 4개로 형성된다. 따라서, 상기 폐가스 유입홀(143)은 제2양극 몸체(142)의 원주 방향으로 90도 간격으로 형성된다. 상기 폐가스 유입홀(143)은 폐가스가 보다 원활하게 유입될 수 있도록 제2양극 몸체(142)의 원주 방향으로 가능하면 크게 형성된다. 또한, 상기 폐가스 유입홀(143)은 폐가스가 원활하게 유입될 수 있도록 적정한 높이로 형성된다.
한편, 상기 폐가스 유입홀(143)은 폐가스 유입홀(143)의 하부에 제2양극 케이스(144)가 제2양극 몸체(142)에 결합될 때 제2양극 몸체(142)의 외면이 노출되는 노출 영역(143a)이 형성된다. 상기 노출 영역(143a)은 이하에서 설명하는 바와 같이 외부에서 유입되는 폐가스의 전체가 직접 폐가스 유입홀(143)로 유입되지 않고 폐가스의 일부가 노출 영역(143a)에 부딪친 후 폐가스 유입홀(143)로 유입되도록 한다.
상기 제2외면홈(142b)은 제2양극 몸체(142)의 외면에 원주 방향으로 형성되며, 제2양극 케이스(144)와 함께 냉각수 통로를 형성하게 된다. 상기 제2외면홈(142b)은 폐가스 유입홀(143)의 하부 방향에 형성된다. 상기 제2양극 몸체(142)는 방전 과정에서 열이 발생되므로, 냉각수 통로로 공급되는 냉각수에 의하여 냉각된다.
상기 제2양극 케이스(144)는 전기적 절연체로 형성되며 제2외면홈(142b)을 포함하는 제2양극 전극(140)의 외면을 감싸도록 형성된다. 다만, 상기 제2양극 케 이스(144)는 폐가스 유입홀(143)이 형성된 영역을 제외한 영역을 감싸게 되며, 폐가스 유입홀(143)이 외부로 노출되도록 형성된다. 상기 제2양극 케이스(144)는 제2양극 전극(140)을 외부와 전기적으로 절연시키게 된다. 또한, 상기 제2양극 케이스(144)는 제2외면홈(142b)과 함께 냉각수 통로를 형성하여 냉각수가 제2양극 전극(140)의 측면을 흐르도록 한다. 또한, 상기 제2양극 케이스(144)는 제2외면홈(142b)으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관(149)이 형성된다. 한편, 상기 제2양극 케이스(144)는 제1양극 전극(130)과의 조립을 위하여 상부 케이스(144a)와 하부 케이스(144b)로 분리되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2양극 케이스(144)는 이하에서 설명하는 폐가스 유입부가 결합될 수 있도록 결합 단차(146b)가 형성된다.
상기 폐가스 유입부(150)는 유입 케이스(152)와 폐가스 유입관(154)을 포함하여 형성된다. 상기 폐가스 유입부(150)는 반도체 공정 장비로부터 배출되는 폐가스를 플라즈마 토치(100)의 제2양극 전극(140)으로 유입시키게 된다. 상기 폐가스 유입부(150)는 폐가스가 제2양극 전극(140)으로 유입될 때 와류를 형성하도록 하여 보다 효과적으로 연소될 수 있도록 한다. 또한, 상기 폐가스 유입부(150)는 폐가스가 폐가스 유입홀(143)을 통하여 유입될 때 먼저 제2양극 몸체의 노출 영역(143a)에 충돌한 후에 폐가스 유입홀(143)의 내부로 유입되도록 형성된다. 따라서, 상기 폐가스는 폐가스 유입부(150)에 유입될 때 보다 작은 압력으로 제2양극 전극(140)의 내부에서 흐르게 되며 보다 효과적으로 연소될 수 있게 된다.
상기 유입 케이스(152)는 내부가 중공인 원통형으로 형성되며, 제2양극 몸체(142)의 폐가스 유입홀(143)이 형성된 영역이 외부와 밀폐되도록 제2양극 몸체(142)의 외면을 감싸도록 결합된다. 또한, 상기 유입 케이스(152)는 제2양극 몸체(142)의 외면 사이에 공간이 형성되도록 제2양극 몸체(142)의 외면과 이격되어 형성된다. 따라서, 상기 유입케이스(152)는 반도체 공정 장비로부터 배출되는 폐가스가 와류를 일으키며 유입될 수 있도록 형성된다. 상기 유입 케이스(152)는 제1양극 케이스(134)와 제2양극 케이스(144) 사이에 설치된다. 보다 상세하게는 상기 유입 케이스는 제1양극 케이스(134)의 하부에 형성되는 결합 단차(134c)와 제2양극 케이스(144)의 상부에 형성되는 결합 단차(146b) 사이에 지지되어 결합된다.
상기 폐가스 유입관(154)은 폐가스 유입홀(143)에 대응되는 수로 유입 케이스(152)에 지지되어 형성된다. 상기 폐가스 유입관(154)은 중심축이 수직 방향을 기준으로 상기 폐가스 유입홀(143)의 중심축보다 하부로 향하며, 수평방향을 기준으로 상기 폐가스 유입홀(143)의 중심축보다 외측으로 향하도록 형성된다. 따라서, 상기 폐가스 유입관(154)은 폐가스가 와류를 일으키며 유입 케이스(152)의 내부로 유입되도록 한다. 또한, 상기 폐가스 유입관(154)은 유입 케이스(152)의 내부로 유입되는 폐가스가 폐가스 유입홀(143)의 외부에 먼저 충돌될 수 있도록 형성된다. 즉, 상기 폐가스 유입관(154)의 중심축이 폐가스 유입홀(143)의 노출 영역(143a)과 만나도록 형성된다.
상기 연소 탱크(200)는, 도 3을 참조하면, 외부 하우징(210)과 내부 하우징(220) 및 하부 하우징(230)을 포함하며, 플라즈마 토치(100)의 하부에 결합된다. 또한, 상기 연소 탱크(200)는 하부에 연결관(240)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 연소 탱크(200)는 플라즈마에 의하여 연소되는 폐가스가 계속적으로 연소될 수 있도록 공간을 형성하게 된다. 다만, 도 3에 도시되어 있는 연소 탱크(200)는 예시이며 다양한 구조를 갖는 연소 탱크로 이루어질 수 있다.
상기 외부 하우징(210)은 원통형으로 형성되어 연소 탱크(200)의 외형을 이루게 되며, 연소가 이루어지는 내부 하우징(220)의 외부와 분리되도록 한다. 상기 외부 하우징(210)은 필요에 따라 다수 개로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 외부 하우징(210)은 제1외부 하우징(210a)과 제2외부 하우징(210b) 및 제3외부 하우징(210c)으로 구분되어 형성될 수 있다.
상기 내부 하우징(220)은 외부 하우징(210)의 내부에 원통형으로 이루어지며, 제2양극 전극(140)의 제2관통홀(142a)과 공간적으로 연결되도록 형성된다. 따라서, 상기 내부 하우징(220)은 제2관통홀(142a)에서 플라즈마에 의하여 연소되는 폐가스가 유입되도록 형성된다. 상기 내부 하우징(220)의 상부에서는 제2관통홀(142a)로부터 발생된 플라즈마가 형성될 수 있으며 추가적으로 폐가스가 연소될 수 있다.
상기 내부 하우징(220)은 외부 하우징(210)과 마찬가지로 다수 개로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 내부 하우징(220)은 상부에 위치하는 제1내부 하우징(220a)과 제2내부 하우징(220b)과 제3내부 하우징(220c)으로 구분되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1내부 하우징(220a)은 플라즈마 토치(100)로부터 폐가스가 원활하게 유입될 수 있도록 상부가 점진적으로 넓어지도록 형성된다. 또한, 상기 제3내부 하우징(220c)은 연소된 연소 가스가 원활하게 수조 탱크(300)로 유입될 수 있도록 하부가 점진적으로 좁아지도록 형성된다. 즉, 상기 제3내부 하우징(220c)은 깔대기 모양으로 형성된다.
상기 하부 하우징(230)은 내부 하우징(220)의 하부 형상, 즉, 제3내부 하우징(220c)에 대응되는 형상으로 형성되며, 제3내부 하우징(220c)의 하부와 이격되어 설치된다. 즉, 상기 하부 하우징(230)은 상부가 깔대기 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 하부 하우징(230)은 내부 하우징(220)과의 사이에 이송가스 분사구(235)를 형성하게 된다. 상기 이송가스 분사구(235)는 외부로부터 공급되는 이송가스를 내부로 분사하게 되며, 내부 하우징(220)으로부터 하부 하우징(230)의 내부로 유입되는 연소가스의 흐름을 촉진하게 된다.
상기 연결관(240)은 하부 하우징(230)을 하부에 설치되는 수조 탱크(300)와 연결하여 연소가스가 수조 탱크(300)로 유입되도록 한다. 상기 연결관(240)은 스크러버 시스템(10)의 구조에 따라 하부 하우징(230)과 일체로 형성될 수 있으며, 다수 개로 구분되어 형성될 수 있다.
상기 수조 탱크(300)는, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 수조 하우징(310)과 가스 유도관(320)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 수조 탱크(300)는 입자 유도판(330)과 제1필터(340) 및 제2필터(350)를 구비하여 형성될 수 있다.
상기 수조 탱크(300)는 연소 탱크(200)의 하부에 위치하며, 상부의 연소 탱크(200)로부터 유입되는 연소가스가 물에 접촉되도록 하여 연소가스에 포함되어 있는 수용성 유해가스를 제거하게 된다. 또한, 상기 수조 탱크(300)는 수용성 유해가스가 제거된 연소가스를 습식 타워(400)로 유출하게 된다. 또한, 상기 수조 탱크(300)는 플라즈마 토치(100)와 연소 탱크(200)에서 폐가스가 연소되면서 발생하는 이물 입자가 낙하되도록 하여 연소가스와 이물 입자가 분리되도록 한다. 또한, 상기 수조 탱크(300)는 습식 타워(400)의 내부로 분사되는 물을 공급하게 되며, 습식 타워(400)로부터 회수되는 물을 필터링하여 습식 타워(400)의 내부로 다시 분사될 수 있도록 공급하게 된다.
상기 수조 하우징(310)은 박스 형상으로 형성되며 스크러버 시스템(10)에 사용되는 물을 저장하게 된다. 즉, 상기 수조 하우징(310)은 전측벽(310a)과 후측벽(310b)과 일측벽(310c)과 타측벽(310d)과 상판(310e) 및 바닥판(310f)을 구비하여 형성된다. 상기 수조 하우징(310)은 연소가스 유입구(312)와 연소가스 유출구(314)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 수조 하우징(310)은 배수관(316)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 수조 하우징(310)은 내부가 제1필터(340)에 의하여 구분되는 제1영역(310g)과 제1필터(340)와 제2필터(350)에 의하여 구분되는 제2영역(310h) 및 제2필터(350)에 의하여 구분되는 제3영역(310j)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 수조 하우징(310)의 전측은 연소가스 유입구(312)와 연소가스 유출구(314)가 형성 되는 방향을 의미하며, 후측은 그 반대 방향을 의미한다. 또한, 상기 수조 하우징(310)의 일측은 연소가스 유입구(312)가 형성되는 방향을 의미하며, 타측은 그 반대방향인 연소가스 유출구(314)가 형성되는 방향을 의미한다.
상기 연소가스 유입구(312)는 연소 탱크(200)와 연결되도록 수조 하우징(310) 일측의 상판(310e)에 형성된다. 따라서, 상기 연소 탱크(200)의 연소가스가 연소가수 유입구(312)를 통하여 수조 하우징(310)의 내부로 유입된다. 상기 연소가스 유입구(312)는 제1영역(310g)에 형성된다.
상기 연소가스 유출구(314)는 습식 타워(400)와 연결되도록 수조 하우징(310) 타측의 상판(310e)에 형성된다. 따라서, 상기 수조 하우징(310) 내부로 유입된 연소가스가 연소가스 유출구(314)를 통하여 습식 타워(400)로 유출된다. 상기 연소가스 유출구(314)는 제1영역(310g)에 형성된다.
상기 배수관(316)은 수조 하우징(310)의 일측벽(310c)에 형성되어 수조 하우징(310)에 저장되어 있는 물과 이물 입자를 외부로 방출하게 된다. 상기 배수관(316)은 아래에서 설명하는 이물 입자가 모이는 포집 영역(a)에 형성된다.
상기 가스 유도관(320)은 상부에서 하부로 개방된 통 형상이며 연소가스 유입구(312)와 연소가스 유출구(314)가 내부에 위치하도록 수조 하우징(310)의 상판(310e) 하부에 결합되어 형성된다. 따라서, 상기 가스 유도관(320)은 수조 하우징(310)의 제1영역(310g)에 형성된다.
상기 가스 유도관(320)은 하단이 수조 하우징(310)의 물 수위(W)보다 낮게 되도록 형성된다. 따라서, 상기 연소가스 유입구(312)로 유입된 연소가스는 가스 유도관(320)과 수조 하우징(310) 상부와 물에 의하여 형성되는 공간 내에서 물과 직접 접촉된다. 상기 가스 유도관(320)은 연소가스 유입구(312)로부터 유입되는 연소가스가 직접 물에 접촉되도록 유도하여 연소가스에 포함되어 있는 수용성 유해가스가 보다 효과적으로 물에 용해될 수 있도록 한다. 또한, 상기 가스 유도관(320)은 연소가스가 수조 하우징(310)의 내부에서 다른 영역으로 흐르지 않도록 한다.
상기 입자 유도판(330)은 판상으로 이루어지며, 연소가스 유입구(312)와 연소가스 유출구(314)가 형성되는 영역을 포함하는 영역의 수조 하우징(310)의 하부에 수조 하우징(310)의 어느 하나의 구석을 향하도록 경사지게 형성된다. 즉, 상기 입자 유도판(330)은 수조 하우징(310)에서 제1영역(310g)에 형성된다. 상기 입자 유도판(330)은 이물 입자를 수조 하우징(310)의 구석으로 모으기 위한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 입자 유도판(330)은 타측벽(310d)과 제1필터로부터 전측벽(310a)과 일측벽(310c) 사이의 구석 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 입자 유도판(330)은 전측벽(310a)과 타측벽(310d) 사이의 구석 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 입자 유도판(330)은 제1경사판(332)과 제2경사판(334)으로 구분되어 형성될 수 있다. 상기 제1경사판(332)은 수조 하우징(310)의 타측벽(310d)으로부터 일측벽(310e)으로 경사지게 설치된다. 또한, 상기 제2경사판(334)은 수조 하우징(310)의 제1필터(340) 방향에서 전측벽(310a) 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 입자 유도판(330)은 수조 하우징(310)의 바닥판(310f)과 접촉하게 되며, 전측벽(310a)과 일측벽(310c)과 이격되도록 바닥판(310f)과 결합된다. 예를 들면, 상기 제1경사판(332)은 일측벽(310c)과 이격되어 바닥판(310f)과 접촉되도록 형성된다. 또한, 상기 제2경사판(334)은 전측벽(310a)과 이격되어 바닥판(310f)과 접촉되도록 형성된다. 따라서, 상기 수조 하우징(310)의 바닥판(310f)에는 상면에 이물 입자가 모이는 포집 영역(a)이 형성된다.
상기 제1필터(340)는 입자를 필터링할 수 있는 일반적인 필터로 형성된다. 상기 제1필터(340)는 가스 유도관(320)이 형성된 제1영역(310g)과 제2영역(310h)의 사이에 수직으로 형성된다. 그리고, 상기 제1필터(340)은 제1영역(310g)에서 제2영역(310h)으로 흘러가는 물에 포함되어 있는 이물 입자를 필터링하게 된다. 따라서, 상기 수조 하우징(310)의 제2영역(310h)에 있는 물은 제1영역(310g)의 물에 비하여 상대적으로 이물 입자의 수가 작게 된다.
상기 제1필터(340)는 제1분리판(342)에 의하여 지지되며, 제1분리판(342)에 형성되는 제1장착홈(344)에 결합되어 지지된다. 상기 제1필터(340)는 제1분리판(342)에 형성되는 제1장착홈(344)의 수에 대응되는 수로 형성된다. 예를 들면, 상기 제1필터(340)는 수조 하우징(310)의 일측과 타측 방향으로 2개로 형성될 수 있다.
상기 제1분리판(342)은 판상으로 수조 하우징(310)의 일측판(310c) 및 타측벽(310d)과 결합되어 지지된다. 또한, 상기 제1분리판(342)은 하부가 입자 유도 판(330)과 결합된다. 따라서, 상기 제1분리판(342)은 수조 하우징(310)의 내부를 가스 유도관(320)이 형성된 제1영역(310g)과 다른 영역으로 구분하게 된다. 따라서, 상기 수조 하우징(310)은 연소가스 유입구(312)로부터 유입되는 연소가스에 포함되어 있는 이물 입자들이 다른 영역으로 흘러가지 않고 제1영역(310g)의 하부로 가라않게 한다. 상기 수조 하우징(310)의 하부로 가라않은 이물 입자는 입자 유도판(330)을 통하여 배수관(316) 주위로 모이게 되며, 보다 용이하게 수조 하우징(310)의 외부로 제거할 수 있게 된다.
또한, 상기 제1분리판(342)은 제1필터(340)가 장착되는 제1장착홈(344)을 적어도 1개로 구비하게 된다. 따라서, 상기 제1분리판(342)은 제1장착홈(344)에 결합되는 제1필터(340)를 지지하게 된다.
상기 제2필터(350)는 입자를 필터링할 수 있는 일반적인 필터로 형성된다. 상기 제2필터(350)는 제2영역(310h)과 제3영역(310j)의 사이에 수직으로 형성된다. 상기 제2필터(350)는 제2영역(310h)에서 제3영역(310j)으로 흐르는 물에 포함되어있는 이물 입자를 다시 한번 필터링하게 된다. 따라서, 상기 수조 하우징(310)의 제3영역(310j)에 있는 물은 제1영역(310g)과 제2영역(310h)의 물에 비하여 상대적으로 이물 입자의 수가 작게 된다. 따라서, 상기 수조 하우징(310)은 상대적으로 이물 입자가 적은 물을 습식 타워(400)로 공급할 수 있게 된다.
상기 제2필터(350)는 제2분리판(352)에 의하여 지지되며, 제2분리판(352)에 형성되는 제2장착홈(354)에 결합되어 지지된다. 상기 제2필터(330)는 제2분리 판(352)에 형성되는 장착홈(354)의 수에 대응되는 수로 형성된다.
상기 제2분리판(352)은 판상으로 하단이 수조 하우징(310)의 일측판(310c)과 타측벽(310d) 및 바닥판(310f)과 결합되어 지지된다. 따라서, 상기 제2분리판(352)은 수조 하우징(310)의 내부를 제2영역(310h)과 제3영역(310j)으로 구분하게 된다.
또한, 상기 제2분리판(352)은 제2필터(350)가 장착되는 제2장착홈(354)을 적어도 1개로 구비하게 된다. 따라서, 상기 제2분리판(352)은 제2필터(350)를 지지하게 된다.
미설명 부호인 358은 제2영역(320h)을 통하여 물을 배수하기 위한 제2배수관이다. 상기 제2배수관(358)은 제2영역(320h)의 하부에 포집되는 이물 입자를 제거하는데 사용될 수 있다. 상기 제2배수관(358)은 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
상기 유동 방지판(360)은 하부에 공간이 형성되도록 "∩"형상으로 형성되며, 포집 영역(a)이 형성되는 하우징(310)의 바닥판(310f)에 형성된다. 따라서, 상기 유동 방지판(360)의 하부에는 상부에서 떨어지는 이물 입자들이 모이는 공간을 제공하게 되며, 물이 요동하는 경우에 이물 입자들이 다시 상승하는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 유동 방지판(360)의 하부 공간은 배수관(316)과 연결된다. 즉, 상기 배수관(316)이 수조 하우징(310)의 일측벽(310c)을 통하여 유동 방지판(360)의 하부 공간에 연결된다. 따라서, 상기 유동 방지판(360)의 하부 공간에 모여 있는 이물 입자는 배수관(316)을 통하여 용이하게 제거될 수 있다.
또한, 미설명 부호인 380은 습식타워로 물을 공급하기 위한 공급관이다. 상 기 공급관은 별도의 펌프(도면에 도시하지 않음)와 펌프에 연결되는 배관(도면에 도시하지 않음)을 통하여 습식타워에 연결되며 습식타워로 물을 공급하게 된다. 상기 공급관은 수조 하우징(310)의 제3영역(310j)으로 연장되어 형성되며, 제3영역(310j)의 물이 펌프로 공급되도록 한다. 상기 펌프는 일반적으로 사용되는 다양한 펌프가 사용될 수 있으며 여기서 상세한 설명은 생략한다. 상기 펌프와 연결되는 배관은 펌프와 습식 타워(400)의 노즐(도면에 도시하지 않음)을 연결하여 펌프가 습식타워(400)로 물을 공급할 수 있도록 한다.
상기 습식 타워(400)는 수조 하우징(310)의 타측 상부에 설치되며, 연소가스 유출구(314)와 연결되도록 형성된다. 상기 습식 타워(400)는 내부에 수조 하우징(310)으로부터 상승하는 연소가스에 포함되어 있는 미세한 이물 입자를 제거하기 위하여 하부 방향으로 물을 분사하는 다수의 노즐을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 습식 타워(400)는 내부에 이물 입자를 필터링 하기 의한 다수의 필터층이 형성된다. 상기 습식 타워(400)는 내부의 구조에 대하여 구체적으로 도시하지 않았지만 노즐과 필터층이 다양하게 조합되어 형성될 수 있다. 상기 습식 타워(400)는 스크러버 시스템(10)에서 일반적으로 많이 사용되고 있으므로 여기서 상세한 구조와 작용에 대한 설명은 생략한다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치 및 이를 이용한 스크러버 시스템의 작용에 대하여 설명한다.
반도체 공정 라인으로부터 폐가스가 스크러버 시스템(10)으로 유입되기 전에, 플라즈마 토치(100)의 제1공급가스 유입구(126)를 통하여 플라즈마 공급 가스가 유입되며, 음극 전극(110)과 파이롯 전극(120)사이에서 초기 방전이 일어나며 플라즈마가 형성된다. 다음으로 제2공급가스 유입구(137)(제1양극 전극(130)과 제2양극 전극(140)으로 분리되어 형성된 경우)로 플라즈마 공급 가스가 유입되며 플라즈마가 제2양극 전극(140)의 하부로 확장된다. 상기 제2양극 전극(140)에 형성되어 있는 폐가스 유입홀(143)로 폐가스가 유입되며 플라즈마에 의하여 연소되어 연소가스로 된다. 상기 플라즈마는 반도체 공정 중에 발생된 다양한 유해 가스와 이물 입자를 포함하는 폐가스를 무해한 연소가스로 연소시키게 되며, 일부 열분해 반응을 통하여 이물 입자를 형성하게 된다. 상기 플라즈마 토치(100)는 플라즈마 형성을 위한 플라즈마 공급 가스가 공급되는 공급구(126, 137)와 폐가스가 유입되는 폐가스 유입홀(143)을 별도로 형성하여 폐가스에 혼합되어 있는 이물 입자에 의하여 플라즈마 공급 가스를 공급하는 공급구(126, 137)가 막히는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 플라즈마 토치(100)는 내부에 형성되는 플라즈마에 직접 폐가스가 유입되도록 함으로써 보다 효과적으로 폐가스가 연소될 수 있도록 한다.
또한, 상기 플라즈마 토치(100)에서 연소되는 폐가스는 연소 탱크(200)로 유입되면서 연소가 진행된다. 상기 연소 탱크(200)로 유입된 연소가스와 이물 입자는 냉각되면서 하부의 연소가스 유입구(312)를 통하여 수조 하우징(310)의 내부로 유입된다. 상기 수조 하우징(310)은 내부로 유입되는 연소가스가 가스 유도관(320)의 내부를 통하여 흐르면서 물과 접촉되도록 한다. 특히, 상기 수조 하우징(310)은 물 의 수위를 가스 유도관(320)의 하단보다 높게 되도록 유지함으로써, 연소가스 유입구(312)로부터 유입된 연소가스가 가스 유도관(320)과 수조 하우징(310) 상부와 물에 의하여 형성되는 공간 내에서 물과 접촉하게 되며 수조 하우징(310)의 다른 영역으로 흘러가지 않게 한다. 상기 수조 하우징(310)은 연소가스가 물과 접촉되도록 함으로써, 연소가스에 포함되어 있는 수용성 가스를 물에 용해시켜 포집하게 된다.
또한, 상기 수조 하우징(310)의 연소가스 유출구(314)를 통하여 연소가스가 유출되며, 상부에 형성되어 있는 습식 타워(400)로 흐르게 된다. 상기 습식 타워(400)는 하부로부터 흐르는 연소가스에 물을 분사하여 연소가스에 포함되어 있는 이물 입자를 낙하시켜 제거하게 된다.
한편, 연소가스에 포함되어 있던 이물 입자들이 수조 하우징(310)의 물로 떨어지면, 입자 유도판(330)이 이물 입자들을 유동 방지판(360)이 형성된 영역으로 유도하게 된다. 따라서, 유동 방지판(360)은 하부 공간으로 유입된 이물 입자들이 물의 흔들림에 따라 유동되어 다시 상승하는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 유동 방지판(360)은 이물 입자가 수조 하우징(310)의 바닥판(310f)에서 유동되는 것을 방지하여, 이물 입자는 배수관(316)으로 용이하게 제거될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있 게 된다.
본 발명에 따른 스크러버 시스템은 플라즈마 토치에서 플라즈마 형성을 위한 플라즈마 공급 가스가 공급되는 공급구와 폐가스가 유입되는 폐가스 유입홀을 별도로 형성함으로써 폐가스에 혼합되어 있는 이물 입자에 의하여 플라즈마 공급 가스를 공급하는 공급구가 막히는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 스크러버 시스템은 플라즈마 토치의 내부에 형성되는 플라즈마에 직접 폐가스가 유입되도록 함으로써 보다 효과적으로 폐가스를 연소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 스크러버 시스템은 수조 하우징의 내부로 유입되는 연소가스를 직접 물과 접촉되도록 함으로써 연소가스에 포함되어 있는 수용성 가스를 보다 효과적으로 물에 용해시켜 포집할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 스크러버 시스템은 연소가스에 포함되어 있던 이물 입자들이 수조 하우징으로 떨어지면, 입자 유도판에 의하여 이물 입자들이 유동 방지판의 하부 공간으로 유도됨으로써, 이물 입자들이 물의 흔들림에 따라 유동되어 다시 상승되는 것을 방지되며, 배수관을 통하여 용이하게 제거될 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 반도체 공정에서 발생되는 폐가스를 처리하는 스크러버 시스템에 사용되는 플라즈마 토치에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는
    상부에 위치하는 음극 전극과
    상기 음극 전극의 하부에 위치하며 내부에 상부에서 하부로 관통되는 제1관통홀을 구비하는 제1양극 전극과
    상기 제1양극 전극의 하부에 위치하며 내부에 상부에서 하부로 관통되며 상기 제1관통홀과 연결되는 제2관통홀 및 측면에서 상기 제2관통홀로 관통되는 폐가스 유입홀을 구비하는 제2양극 전극을 포함하며,
    상기 음극 전극과 제1양극 전극 사이로 플라즈마 공급 가스가 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 음극 전극은
    내부에 상부에서 하부로 관통되는 음극홀을 구비하는 음극 몸체와
    하부에 단자홈이 형성되며 상기 음극홀에 결합되는 음극봉 및
    상기 단자홈에 결합되는 음극 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 음극 전극은
    상기 음극 몸체의 외면에 도전코일이 권취되는 외면홈이 형성되며,
    전기적 절연체로 형성되며, 상기 음극 몸체의 상면과 측면을 전체적으로 감싸는 음극 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  4. 제 1항에 있어서,
    내부에 상부에서 하부로 관통하여 제1관통홀과 연결되는 파이롯 관통홀을 구비하며,
    상기 음극 전극과 제1양극 전극 사이에 위치하여
    상기 음극 전극과의 사이에 플라즈마 공급 가스를 공급하는 제1가스공급구와
    상기 제1양극 전극 사이에 플라즈마 공급 가스를 공급하는 제2가스공급구를 형성하는 파이롯 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 파이롯 전극은 측면에 냉각수가 흐르는 파이롯 외면홈을 구비하며,
    전기적 절연체로 형성되며, 상기 음극 단자의 측면 하부와 상기 파이롯 전극의 측면 상부를 전체적으로 감싸는 파이롯 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1양극 전극은
    상기 제1관통홀이 하부 방향으로 갈수록 외면으로 경사지도록 형성되고,
    외면에 냉각수가 흐르는 제1외면홈을 구비하며,
    상기 파이롯 전극의 외면 하부와 상기 제1외면홈을 포함하는 상기 제1양극 전극의 측면을 감싸면서 상기 제1양극 전극과 상기 파이롯 전극이 서로 이격되어 상기 제2가스공급구를 형성하도록 지지하는 제1양극 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2양극 전극의 폐가스 유입홀은 상기 제2양극 전극의 상부에 적어도 2개로 형성되고,
    상기 제2양극 전극의 제2관통홀은 상기 제2양극 전극의 상단에서 상기 폐가스 유입홀까지 점진적으로 넓어지고 상기 폐가스 유입홀부터 상기 제2양극 전극의 하단까지 점진적으로 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2양극 전극은 측면에 제2외면홈이 형성되며, 상기 제2외면홈을 포함하는 측면을 감싸는 제2양극 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2양극 전극의 폐가스 유입홀을 전체적으로 감싸는 유입 케이스와
    상기 유입 케이스에 상기 폐가스 유입홀에 대응되는 수로 형성되는 폐가스 유입관을 구비하는 폐가스 유입부를 포함하며,
    상기 폐가스 유입관은 중심축이 수직 방향을 기준으로 상기 폐가스 유입홀의 중심축보다 하부로 향하며, 수평방향을 기준으로 상기 폐가스 유입홀의 중심축보다 외측으로 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
  10. 플라즈마 토치와 연소 탱크와 수조 탱크와 습식 타워를 포함하며 반도체 공정에서 발생되는 폐가스를 처리하는 스크러버 시스템에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는
    제 1항 내지 제 9항에 따른 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 수조 탱크는
    상기 연소 탱크의 하부에 위치하며 일측에 연소가스가 유입되는 연소가스 유입구와 연소가스가 유출되는 연소가스 유출구를 구비하는 수조 하우징과
    상부에서 하부로 개방된 통 형상이며 상기 연소가스 유입구와 상기 연소가스 유출구가 내부에 위치하도록 상기 수조 하우징의 상부에 결합되는 가스 유도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 수조 하우징은
    상기 가스 유도관이 형성되는 영역의 상기 수조 하우징의 하부에 상기 수조 하우징의 포집 영역을 향하도록 경사지게 형성되는 입자 유도판과
    상기 가스 유도관이 형성된 영역과 상기 수조 하우징의 후측 사이에 형성되는 제1필터와 상기 제1필터를 지지하는 제1분리판, 상기 제1필터와 상기 수조 하우징의 후측 사이에 설치되는 제2필터와 상기 제2필터를 지지하는 제2분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 수조 탱크는
    상기 포집 영역에 하부공간을 갖는 "∩"형상으로 형성되는 유동 방지판을 더 포함하며,
    상기 유동 방지판은 상기 수조 하우징의 포집 영역에서 상기 수조 하우징의 물을 배수하기 위한 배수관과 하부공간이 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 가스 유도관은 하단이 상기 수조 하우징의 물 수위(W)보다 낮게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버 시스템.
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