KR20220104564A

KR20220104564A - 압력자동제어 벤츄리를 구비한 스크러버 시스템

Info

Publication number: KR20220104564A
Application number: KR1020210007036A
Authority: KR
Inventors: 김동수; 김철환
Original assignee: 엠에이티플러스 주식회사
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2022-07-26
Also published as: KR102531017B1; KR20220109371A; US20220226772A1; CN114797341A; EP4029590A1; KR102513887B1; US11666854B2

Abstract

본 발명의 목적은 장기간 사용하여도 인렛 프리벤터에 파우더가 적층되는 문제를 해결하고 블로어 없이도 메인 툴로 역류를 일으키지 않고 스크러버의 처리 경로를 따라 피처리물이 유입될 수 있는 스크러버 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 기존 스크러버 인렛 프리벤터의 구조를 개선하여 인렛 프리벤터 하단을 이루는 제2 세정액 버퍼(3) 하단의 지름을 확장하고 하관부에 별도의 노즐을 설치하여 생성된 파우더가 인렛 프리벤터 하단을 막지 않도록 하고, 피처리물의 경로를 인렛 프리벤터를 따라 1차 하강 후 제1 챔버와 제2 챔버를 따라 1차 상승시키고, 다시 제3 챔버로 2차 하강시키되, 제3 챔버 상단에 벤츄리를 구비한 자동압력제어시스템을 설치, 피처리물의 역류를 막고, 폴리프로필렌 흡수체가 있는 제4 챔버로 안내되어 제4 챔버에서 2차 상승하여 배출구로 배출되는 스크러버 시스템을 제공한다.

Description

압력자동제어 벤츄리를 구비한 스크러버 시스템{Scrubber System with Automatic Pressure Control Venturi}

본 발명은 스크러버에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 벤츄리 압력이 자동제어될 수 있는 스크러버에 관한 것이다.

에피 공정(EPi Process)는 주로 Centura의 EPi Process Tool이 적용되고 있다. 여기서 다량의 점성이 있는 액체 형태의 부산물이 주로 문제를 야기한다. 챔버 출구(Chamber outlet), 펌프-스크러버간 포어 라인(fore-line), 스크러버 내부 등 전반에 걸쳐 유해 부산물이 존재한다. EPi Process는 Process 진행과정에서 다량의 유해한 부산물을 발생 시키며, 이러한 유해 부산물들은 공정 챔버(Process chamber )후단부터 배기라인(Exhaust Line) 전체에 걸쳐 존재한다. 부산물은 반응성이 강하며, 특히, 수분기가 있는 공기에 노출 되거나 충격이 가해졌을 때, 격렬히 반응한다. 부산물들은 점성이 있는 액체(Honey라고 불림)로부터 미세 파우더까지 그 형태가 다양하다. Process chamber 후단 라인에서의 응축을 줄이기 위해 fore-line 가열(heating)이 필요하다. 스크러버 전단에서 허니 트랩(Honey Trap)을 이용해 부산물을 포집하는 것은 허니 트랩(Honey trap)의 메인터넌스(Maintenance) 시 안전문제를 야기할 수 있으므로 권장하지 않는다. 안전을 위해 부산물은 스크러버에서 SiO₂로 완전 반응시켜야하고, 반응 시 발생하는 반응열은 다량의 물로 흡수시켜야 한다. 폐가스가 스크러버 안으로 유입되는 인렛 프리벤터는 파우더가 적체되지 않아야 하며, 본 출원인에 의해 출원 및 등록된 10-1580368호는 세정액의 회오리 형태 공급과 기체 커튼 등을 적용하여 파우더 생성을 예방한다. 하지만, 장기간 사용될 경우, 하부 가이드 근처에 파우더가 적층되어 이에 대한 보완이 필요하다.

또한, 스크러버가 장착되는 메인 툴과 스크러버 사이에서 역류현상이 일어나지 않아야 하며, 메인 툴 쪽으로 기체나 파티클이 역류되지 않도록 스크러버 후단에 블로어 설치하면 좋지만, 메인 툴에서 사용하는 가스가 블로어 작동시 폭발을 일으킬 위험이 있는 경우, 블로어를 설치할 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 장기간 사용하여도 인렛 프리벤터에 파우더가 적층되는 문제를 해결하고 블로어 없이도 메인 툴로 역류를 일으키지 않고 스크러버의 처리 경로를 따라 피처리물이 유입될 수 있는 스크러버 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 기존 스크러버 인렛 프리벤터의 구조를 개선하여 인렛 프리벤터 하단을 이루는 제2 세정액 버퍼(3) 하단의 지름을 확장하고 하관부에 별도의 노즐을 설치하여 생성된 파우더가 인렛 프리벤터 하단을 막지 않도록 하고, 피처리물의 경로를 인렛 프리벤터를 따라 1차 하강 후 제1 챔버와 제2 챔버를 따라 1차 상승시키고, 다시 제3 챔버로 2차 하강시키되, 제3 챔버 상단에 벤츄리를 구비한 자동압력제어시스템을 설치, 피처리물의 역류를 막고, 폴리프로필렌 흡수체가 있는 제4 챔버로 안내되어 제4 챔버에서 2차 상승하여 배출구로 배출되는 스크러버 시스템을 제공한다.

상기에서, 제1 챔버, 제2 챔버, 제3 챔버 및 제4 챔버는 모두 수처리 장치를 구비하여 피처리물에 대해 수처리를 실시한다.

상기에서, 벤츄리 상단과 이격된 상부에 수처리 노즐이 배치되어 벤츄리를 향해 물을 분사한다.

상기에서, 제1 챔버는 인렛 프리벤터 하단에 접속되어 배치되고, 제2 챔버는 제1 챔버 상단에 배치되고, 제3 챔버는 제1 및 제2 챔버의 대각선 방향 측단에 배치되고, 제4 챔버는 제3 챔버 측단에 배치되며, 제1 챔버와 제2 챔버 사이에는 개구부가 형성된 파티션이 놓이고, 제2 챔버와 제3 챔버는 관로로 연결되며, 제3 챔버와 제4 챔버는 관로로 연결되거나 개구부가 형성된 파티션으로 분리된다.

상기에서, 인렛 프리벤터 제2 세정액 버퍼(3)의 하관에 접속된 하관부에 설치된 노즐은 액체로 하여금 하관부의 관로를 가로지르거나 상향 또는 하향 분사될 수 있게 설치된다.

즉, 본 발명은,

스크러버용 인렛 프리벤터로서,

스크러버에 피처리물이 인입되는 인입구로부터 피처리물을 유입시키는 인렛;

상기 인렛에 결합되어 세정액를 공급하는 세정액 버퍼; 및

상기 세정액 버퍼 하부 또는 세정액 버퍼 하단에 접속되어 피처리물을 통과시키는 하관부에 설치되어 피처리물이 지나는 관로 내부에 액체를 분사하는 인렛 하관부 노즐;을 포함하고,

상기 세정액 버퍼는 단면적이 일정하게 유지되거나 아래로 갈수록 확장된 것을 특징으로 하는 스크러버용 인렛 프리벤터를 제공한다.

상기에 있어서, 상기 인렛은 두 겹의 파이프를 포함한 이중 인렛이고,

상기 세정액 버퍼는, 가스 유입구와 세정액 유입구를 구비한 제1 세정액 버퍼와 상기 제1 세정액 버퍼 하단에 결합된 제2 세정액 버퍼를 포함한 것을 특징으로 하는 스크러버용 인렛 프리벤터를 제공한다.

상기의 스크러버용 인렛 프리벤터를 통해 유입된 피처리물을 스크러버에 포함된 챔버로 유입하는 음압을 형성하는 자동압력조절시스템으로서,

스크러버에 포함된 챔버 내부에 설치된 벤츄리; 및

상기 벤츄리 위쪽이자 상기 챔버 천장에 배열된 자동압력제어장치부 노즐;을 포함하고,

상기 밴츄리는 단면적이 아래로 갈수록 넓어지는 관 형상으로 구성 및 배열되고,

자동압력제어장치부 노즐은 상기 벤츄리 상단부로부터 이격되게 배치되되, 벤츄리 상단 직경 내부에 액체를 공급할 수 있게 배치된 것을 특징으로 하는 스크러버용 자동압력조절시스템을 제공한다.

상기의 스크러버용 인렛 프리벤터;

상기 스크러버용 인렛 프리벤터의 하관부와 연결된 제1 챔버;

상기 제1 챔버와 개구부가 있는 파티션으로 구분되고 제1 챔버와 인접한 제2 챔버;

상기 제2 챔버와 관로를 통해 소통되는 제3 챔버; 및

상기 제3 챔버와 인접하되, 개구부가 있는 파티션 또는 관로로 연결되고, 폴리프로필렌 흡수체를 포함한 제4 챔버;를 포함하고,

상기 제3 챔버는 상기의 스크러버용 자동압력조절시스템을 포함하여,

피처리물은 상기 스크러버용 인렛 프리벤터를 통과한 후 제1 챔버와 제2 챔버를 통과하고, 상기 스크러버용 자동압력조절시스템이 형성하는 음압에 의해 제3 챔버로 유입되어 제3 챔버를 통과한 후, 제4 챔버로 유입되어 폴리프로필렌 흡수체를 통과한 후, 출구를 통해 배출되게 한 것을 특징으로 하는 스크러버를 제공한다.

상기에 있어서, 제2 챔버는 제1 챔버 상단에 배치되고, 제3 챔버는 제1 챔버와 제2 챔버가 있는 공간에 대해 대각선 방향으로 투영된 쪽에 배치되고, 제4 챔버 일측면은 제3 챔버와 인접하고 다른 일측면을 제1 챔버와 제2 챔버가 있는 공간에 인접하게 배치되고, 제1 챔버, 제2 챔버, 제3 챔버 및 제4 챔버는 습식 처리를 위한 노즐을 포함한 것을 특징으로 하는 스크러버를 제공한다.

상기에 있어서, 피처리물은 인렛 프리벤터를 통과하며 1차 하강하고, 제 챔버로부터 제2 챔버를 통과하면서 1차 상승하고, 제3 챔버에서 2차 하강하고, 제4 챔버에서 2차 상승하는 것을 특징으로 하는 스크러버를 제공한다.

본 발명에 따르면, 스크러버 인렛 프리벤터 하관을 이루는 제2 세정액 버퍼(3)의 하관 직경 확대로 생성된 파우더가 낙하하여도 관로 막힘 없이 관로를 통과할 수 있고, 하관부에 설치된 노즐이 하관부 직경을 가로지르는 추진력을 내는 액체를 분사하여 파우더가 하관부 벽면에 적층되지 않게 하여 관로 막힘을 적극 제거한다.

또한, 본 발명은 피처리물이 스크러버 내부 경로를 따라 흐를 수 있도록 벤츄리를 구비한 자동압력제어시스템을 설치하여 블로어 없이도 메인 툴로 피처리물이 역류하지 않게 하였다.

도 1은 본 발명의 개략적인 구조와 처리 흐름을 보여주는 개략 순서도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 스크러버 인렛 프리벤터 구조와 문제점을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스크러버 인렛 프리벤터 구조를 전체적으로 보여주는 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 스크러버 인렛 프리벤터 구조를 구체적으로 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 자동압력제어시스템을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 자동압력제어시스템의 기능을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 자동압력제어시스템의 구체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 스크러버 전체의 구성과 기능을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 스크러버가 갖는 구조를 개략적으로 보여주며, 처리 흐름을 보여주는 개략 순서도이다. 반도체 제조장치와 같은 메인 툴로부터 발생된 유해가스, 파티클 등이 포함된 피처리물이 스크러버 쪽으로 인입되는 인입구(10)를 통해 인렛 프리벤터(100)로 하강 유입되고, 인렛 프리벤터 하단의 하관부가 연결된 제1 챔버(110)로 유입되고 제1 챔버(110) 위에 배열된 제2 챔버(120)로 상승된다. 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 개구부가 있는 파티션을 두고 상하로 인접하여 있어, 피처리물은 개구부를 통해 상승한다. 인렛 프리벤터(100)에는 물의 흐름을 이용하여 피처리물이 적체없이 흐를 수 있게 물을 공급하는 노즐이 있고, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 피처리물에 대해 예비적인 습식처리를 실시한다. 제1 챔버에서는 분수처럼 상승 분사하는 노즐에 의해, 제2챔버에서는 하강 분사 노즐과 상승 분사 노즐들이 설치되어 이들에 의해 습식 처리된다.

제2 챔버(120)는 제3 챔버(130)과 인접하며, 양자를 잇는 파이프가 배치되거나 개구부가 있는 파티션이 배치되어, 파처리물은 파이프 또는 개구부를 통해 제3 챔버(130)로 유입된다. 본 실시예의 경우, 제2 챔버(120)와 제3 챔버는 파이프를 통해 연결된다. 제3 챔버(130)의 천장면에 물을 공급하는 노즐이 배치되며, 피처리물의 유입을 강화하고 역류를 방지하기 위한 자동압력제어시스템(200)으로서, 벤츄리가 상기 노즐과 이격되어 노즐 아래에 배치된다. 벤츄리를 통해 제3 챔버(130)의 아래쪽으로 하강한 피처리물은 제3 챔버(130)에서 중간단계의 수처리가 실시되고, 제3 챔버에 인접하여 서로 관로나 개구부로 소통되는 제4 챔버(140)로 유입되고, 제4 챔버(140)는 폴리프로필렌 흡수체(PP Absorber)를 이용한 최종 수처리를 실시한다. 최종처리된 피처리물은 제4 챔버(140)에 설치된 출구(20)를 통해 스크러버 외부로 배출된다. 제1 챔버, 제2 챔버, 제3 챔버 및 제4 챔버 모두에 습식 처리를 위한 노즐이 다수 배열될 수 있다.

피처리물의 경로는 다음과 같다. 피처리물은 인렛 프리벤터(100)를 통해 유입되며 인렛 프리벤터를 따라 1차 하강하고, 인렛 프리벤터 하단의 하관부와 접속된 제1 챔버로 유입된 후 제1 챔버 위에 있는 제2 챔버로 유입되며 1차 상승하고, 다시 제2 챔버와 인접한 제3 챔버로 유입된 후 제3 챔버 내에서 2차 하강하고, 제3 챔버와 인접한 제4 챔버로 유입되어, 폴리프로필렌 흡수체를 통과하면서 제4 챔버에서 2차 상승하여 출구로 배출된다.

본 실시예에서, 제1 챔버는 제2 챔버에 대해 상대적으로 하부에 위치하며, 제3 챔버는 제1 챔버와 제2 챔버의 측면에 해당하는 부분에 길게 자리하고, 제4 챔버는 제3 챔버의 측면에 거의 같은 길이로 자리하도록 구성하여 공간을 절약하였다. 제1 챔버와 제2 챔버는 개구부가 있는 파티션을 사이에 두고 있고, 제2 챔버는 제3 챔버 상부(제3 챔버 중심부를 기준으로 하여 윗쪽)로 연결되는 관로를 배치하며, 이는 제3 챔버가 제1 챔버와 제2 챔버에 대해 대각선 방향으로 투영된 측단에 배치되기 때문이다. 즉, 제3 챔버는 인렛 프리벤터가 배열된 공간에 나란히 인접하고 제4 챔버와도 나란히 인접하는 공간에 자리한다.

도 2는 종래 기술에 의한 스크러버 인렛 프리벤터 구조와 문제점을 보여주는 도면이다. 본 출원인에 의해 출원 및 등록된 10-1580368호에 공개된 인렛 프리벤터에 관한 것으로, 가이드 내부에 습기로 인한 파우더(30)가 생성된 것을 보여준다. 파우더가 다량 적체되면 자중에 의해 낙하하며, 이로 인해 인렛 프리벤터의 하관을 이루는 제2세정액 버퍼의 하관 직경이 점차 좁아지도록 테이퍼링되어 하관부에 막힘 현상이 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 스크러버 인렛 프리벤터 구조를 전체적으로 보여주는 단면도이다. 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 도 3과 같이 인렛 프리벤터의 하관 및 하관부의 직경을 확대하였다. 즉, 종래 인렛 프리벤터의 테이퍼링된 제2 세정액 버퍼 하관의 말단 직경이 3 inch 였다면, 테이퍼링 구조를 취하지 않고 제2 세정액 버퍼의 실린더 실루엣 그대로 유지하여 하관의 말단 직경이 6 inch가 되게 한다. 상기 수치는 예시적인 것으로 인렛 프리벤터의 제2 세정액 버퍼 하관의 직경을 테이퍼링하지 않고 본래 직경을 그대로 유지하거나 오히려 더 확장할 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 스크러버 인렛 프리벤터(100) 구조를 구체적으로 보여주는 단면도이다. 제2 세정액 버퍼 하관 형상과 하관부를 제외하면, 10-1580368호에 공개된 것과 같으며, 상기 특허의 내용은 본 발명과 중첩되는 한도 내에서 그대로 편입된다.

스크러버용 인렛 프리벤터는, 독성 가스가 유입되는 1차적 경로가 되는 이중 인렛(1)과 이를 둘러싸듯이 아래쪽에 배치되는 제1 세정액 버퍼(2)와 그 하단에 밀착 배치되는 제2 세정액 버퍼(3)를 구비한다.

도 4에는 세정액 버퍼의 상부 구성인 제1 세정액 버퍼(2)가, 도 5에는 그 아래에 배치되는 제2 세정액 버퍼(3)와 가이드(4)가 나와있다.

상대적으로 상부에 위치되는 제1 세정액 버퍼(2)는 질소를 공급하는 한 쌍의 가스 유입구(21, 22)가 설치된 가스 유입단과 이와 일체로 형성되되, 그 하단에 형성된 세정액 유입단을 포함한다. 세정액 유입단에는 역시 한 쌍의 세정액 유입구(31, 32)가 방향 조절이 가능하게 회전식으로 형성되어 있으며, 이들은 원통형 또는 이에 근접하는 다각형 기둥으로 형성된 세정액 유입단 벽면에 대해 접선 방향(tangential component)으로 세정액을 유입 및 토출하도록 구성된다. 한 쌍의 세정액 유입구(31, 32)는 서로 마주보는 지점에 형성되고, 이들을 통해 유입되는 세정액이 벽면을 타고 회전하여 소용돌이를 일으키도록 유입 방향이 설정되게 세정액 유입구(31, 32)의 출구 쪽은 유로를 유도하도록 배향되어 있다. 세정액은 물을 비롯하여 필요에 따라 약품을 혼합한 용액이 될 수 있다.

세정액 유입구(31, 32)는 상기 세정액 유입단 외측 벽면과 내측 벽면 사이의 틈새(35)에 개구부를 두게 되어 세정액은 상기 틈새(35)를 채우고 위로 넘쳐흘러 세정액 유입단의 내 벽면을 타고 흘러들어가도록 구성된다. 이와 같은 세정액 유입구(31, 32)의 구성은 유입되는 세정액이 세정액 유입단과 그 아래에 놓인 제2 세정액 버퍼(3)의 내 벽면을 수직으로 흐르는 것이 아니라 내 벽면을 원을 그리는 방향(radial direction)으로 회전하면서 아래로 내려가게 한다. 이러한 회전 운동은 그 자체로서 파우더 생성 방지 내지는 제거능력이 있어 인렛이 막히는 것을 방지할 수 있다.

세정액 유입단 상단에 배치된 가스 유입단에 형성되는 한 쌍의 가스 유입구(21, 22) 역시 서로 마주하는 위치에 형성된다. 이들은 질소 또는 비활성 가스를 공급하며, 세정액과 같이 가스를 회전시키면서 아래로 흘려보내 세정액에 대해 커튼을 형성하게 한다. 즉, 질소 또는 비활성 가스는 세정액 표면을 둘러싸 세정액이 독성 가스와 만나 파우더를 형성하는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서 한 쌍의 가스 유입구(21, 22)도 상기 세정액 유입구(31, 32)와 같은 대향 구조를 취하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제1 세정액 버퍼(2)는 제2 세정액 버퍼(3) 위에 조립된다. 제2 세정액 버퍼(3)는 원통형 또는 이에 근접하는 다각기둥 형으로 형성되고, 하부는 테이퍼링 없이 직경을 유지하거나 확장되는 하관으로 구성되고, 그 하관 단부는 하관부(5)에 접속되어 메인 처리장치로 연결된다. 접속부는 조립에 필요한 몇몇의 리세스 내지는 단턱, 플랜지를 구비한다.

세정액과 독성 가스의 접촉으로부터 생성되는 파우더를 좀 더 확실하게 예방하기 위하여, 도 4와 같이 이중 인렛(1)을 제공하였다.

이중 인렛(1)은 두 겹의 파이프(15, 16)로 이루어지며, 내측 파이프(16)가 형성하는 중앙 통로는 독성 가스의 유입구가 되고, 양 파이프 간의 틈새(13)는 질소 등의 가스 통로가 된다. 즉, 두 겹의 파이프 중 외측에 있는 파이프(15)에는 한 쌍의 가스 유입구(11, 12)가 설치되어 질소 또는 비활성 가스를 유입시켜 상기 파이프 사이의 틈새(13)를 통해 흘려준다. 내측 파이프(16) 상단은 깔대기 모양으로 형성되며 외측 파이프(15) 내부에 의해 둘러싸이며, 상기 가스 유입구(11, 12)는 외측 파이프(15) 상단에 설치되며, 상단은 하단에 비해 좀 더 굵기가 굵게 되어 있어 틈새 공간이 넓어 초기 유입량을 소화할 수 있다. 또한, 외측 파이프(15) 상단에는 조립의 편의성을 고려하여 일종의 플랜지부(14)를 형성하고 그 아래로 외측 파이프(15)가 뻗어 내려가게 한다. 파이프 틈새(13)를 타고 내려간 질소 또는 비활성 가스는 세정액 버퍼의 벽면을 타고 흘러내리는 세정액으로부터 생성되는 미스트가 중앙 통로를 타고 유입되는 독성 가스와 만나 틈새(13) 단부에서 파우더를 생성하지 않기 위한 일종의 미스트 블로어(mist blower) 역할을 한다.

즉, 본 발명은 세정액을 공급함에 있어, 세정액 버퍼 벽면을 회전하면서 흘려주어 자체적인 운동량에 의해 파우더가 생기는 것을 예방하며, 질소 또는 비활성 가스를 제1 세정액 버퍼에 형성된 가스 유입구(21, 22)를 통해 공급하여 세정액에 대해 일종의 커튼을 쳐줌으로써 1차적으로 파우더 발생을 방지하고, 나아가 독성 가스가 유입되는 이중 인렛(1)의 파이프 간 틈새(13)에서 질소 또는 비활성 가스를 불어넣어 미스트에 의한 파우더 발생을 2차적으로 차단함으로써 막힘없이 오랜기간 사용할 수 있는 스크러버용 인렛을 구현하였다.

또한, 세정액의 유로를 좀 더 확실하게 잡아주기 위하여 가이드 부재를 설치할 수 있다. 즉, 도 5를 보면, 중앙에 개구부를 갖는 디스크형상의 평면부와 그 외측 단부로부터 수직으로 접힌 가이드부를 구비한 가이드(4) 부재가 나타나있다. 이 가이드 부재(4)는 상기 이중 인렛(1)의 외측 파이프(15) 외벽면과 제2 세정액 버퍼(3) 내벽면 사이에 억지 끼움 맞춤식으로 조립된다. 수직방향의 가이드부는 세정액의 유로를 세정액 버퍼 내벽면에서 벗어나지 못하도록 유도하는 역할을 함으로써 미스트 발생부터 억제하게 되어 궁극적으로 파우더 발생을 더욱 완전하게 차단하는 역할을 한다.

상기한 실시예에서 각각의 가스 유입구(11, 12, 21, 22)와 세정액 유입구(31, 32)는 모두 한 쌍으로 설치하였으나 한 쌍 이상이 될 수 있다. 또한, 제1 세정액 버퍼와 제2 세정액 버퍼는 일체형으로 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 인렛 프리벤터 하관부(5)에 설치된 인렛 하관부 노즐(55)이 도시된다. 인렛 프리벤터의 하관부(5)는 상술한 바와 같이 제2 세정액 버퍼 하부와 거의 같은 직경으로 구성되고, 액체로 하여금 하관부(5)의 관로를 가로질러 분사될 수 있는 방향으로 설치된 노즐(55)을 구비한다. 바람직하게는 하관부(5)가 수직으로 뻗어 내려온 후 굴곡진 부분이 시작되는 지점에 노즐(55)을 설치한다. 이는 굴곡으로 인한 경사면에 파우더가 적체되기 쉬운 점을 고려한 것이다. 노즐(55)에서 분사된 액체는 파우더를 충격하여 녹이는 동시에 동력을 부여하여 막힘없이 내려가게 한다. 그러나 상기 인렛 하관부 노즐(55) 위치는 한정적이지 않고 하관부의 굴곡이 시작되는 부분을 중심으로 그에 대해 약간 상부이거나 약간 하부인 위치에 설치될 수 있다.

또한, 상기에서, 제2 세정액 버퍼(3)에 연결된 하관부(5)는 제2 세정액 버퍼(3)와 일체형으로 구성될 수도 있으며, 이와 같은 경우, 하관부(5)는 제2 세정액 버퍼(3) 자체의 하부가 되고, 여기에 노즐(55)이 설치된다고 볼 수 있다. 즉, 노즐(55)는 인렛 프리벤터(100) 전체 구성에서 하부를 구성하는 하관부에 배치되며, 액체를 분사하여 막힘 현상을 방지한다.

이러한 테이퍼링 없는 하관의 확장과 그에 따라 함께 확대된 하관부의 직경, 그리고 하관부에 설치된 노즐 구성은 장기간 스크러버를 사용하여도 파우더 막힘에서 자유롭다.

인렛 프리벤터를 통과한 피처리물은 제1 챔버와 제2 챔버를 통과하면서 각 챔버에 설치된 다수의 노즐에 의해 습식 처리된다. 액체는 주로 물이며, 순수 또는 필요에 따라 약품을 첨가한 액체일 수 있으며, 수처리에 의해 정화된다. 제2 챔버에서 제3 챔버로 진행되는 피처리물은 제2 챔버와 제3 챔버를 연결하는 관로를 통과하게 된다. 스크러버가 차지하는 공간을 줄이고 입구와 출구를 최대한 멀리 배치하기 위해, 제1 챔버와 제2 챔버로부터 대각선쪽으로 마주한 자리에 제3챔버를 배치하며, 제2 챔버의 피처리물을 제3 챔버로 유입시킬 관로를 배열하고, 이때, 피처리물의 원활한 진로 유도 및 역류 방지를 위해 자동압력시스템을 제3 챔버에 설치한다.

도 7은 본 발명의 자동압력제어시스템을 보여주는 도면이다.

인렛 프리벤터(100)쪽에서 피처리물이 유입되는 압력이 감소할 수 있으며, 이 경우, 제3 챔버(130)로의 피처리물 유입이 약화될 수 있고, 나아가 메인 툴로 역류가 일어날 수 있다. EPI, TCS 공정은 스크러버 전단에 드라이 펌프(Dry Pump)가 없고, 메인 툴(Main Tool)과 스크러버가 직접 연결되어 있기 때문에 메인 툴 게이트의 온/오프 시, 스크러버 압력이 메인 툴 보다 낮아지면 메인 툴에서 파티클이 존재하게 되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서 스크러버 압력을 메인 툴에서보다 음압(-100mmH₂O)으로 높게 유지해야 한다. 한편, 스크러버 후단은 블로어 설치가 불가능하여 음압을 블로어 구동으로 만들 수 없다. 스크러버에서 배출되는 H₂ 가스가 블로어의 팬 동작 시 발생하는 스파크로 인해 폭발 문제를 야기할 수 있기 때문이다. 그에 따라 본 발명은 스크러버에서 음압을 생성 유지하기 위해 자동압력제어시스템(200)을 구성하였다.

제3 챔버의 파티션(135) 상부에는 제2 챔버로부터 피처리물을 제3 챔버로 유입시키는 관로(125)가 연결된다. 유입되는 피처리물에 대해 음압을 형성하여 제3 챔버 쪽으로 유입을 강화하기 위해, 콘 모양과 같이 아래로 단면적이 넓어지는 관 형상의 벤츄리(210)를 관로(125) 개구부 주변에 설치한다. 벤츄리(210)는 관로(125) 개구부 쪽에 직경이 좁은 단부가 배열되고 아래쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 단부가 배열된다. 벤츄리 하단은 지지체(215)로 지지된다. 이러한 벤츄리의 설치는 관로(125) 개구부를 통과하는 피처리물로 하여금 음압을 받아 벤츄리 안으로 강한 기류를 타고 하강하게 한다. 또한, 제3 챔버 천장면에 자동압력제어장치부 노즐(220)이 설치되어 물 또는 약품이 혼합된 액체를 벤츄리(210)의 좁은 직경 개구부 안으로 분사한다. 그에 따라 피처리물은 습식 처리됨과 동시에 음압이 증가되어 벤츄리 효과로 인해 피처리물의 유속이 증가하며, 이는 다시 음압의 증가를 촉진하여 시너지 효과를 낸다. 이러한 자동압력제어시스템(200)은 인렛 프리벤터 쪽의 압력감소 시 압력보완 장치가 되고, 피처리물의 흐름을 유도한다. 도 8은 이러한 피처리물의 흐름과 자동압력제어시스템의 역할에 대한 이해를 돕는다.

도 9는 본 발명의 자동압력제어시스템의 구체적인 구성을 보여주는 도면이다.

노즐(220)과 콘 모양의 벤츄리(220)의 구체적인 형상이 상세히 나와있다. 제3 채버의 천장에 설치된 노즐의 직경은 벤츄리의 작은쪽 직경보다 작게 구성된다. 노즐(220)에는 액체가 적절한 수압으로 공급된다.

도 10은 본 발명의 스크러버 전체의 구성과 기능을 보여주는 도면이다.

유입구를 통해 인렛 프리벤터로 유입된 피처리물은 인렛 프리벤터를 통해 1차 하강하며, 제1 챔버와 제2 챔버를 거치며 1차 상승한다. 제1 챔버와 제2 챔버에서 다수의 노즐에 의해 예비적으로 습식 처리되고 제3 챔버의 자동압력제어장치에 의한 음압으로 제3 챔버로 유입된 피처리물은 제3챔버에서 2차 하강하고, PP 흡수체가 설치된 제4 챔버로 유입되어 PP 흡수체를 통과하며 2차 상승하여 출구로 배출된다.

이와 같이 하여 장기간 사용하여도 인렛 프리벤터의 막힘이 없고, 별도의 블로어 설치없이도 피처리물이 원활한 진행이 이루어질 수 있는 스크러버를 구현할 수 있다.

한편, 상기 실시 예에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이중 인렛(1)
제1 세정액 버퍼(2)
제2 세정액 버퍼(3)
가이드(4)
하관부(5)
인입구(10)
출구(20)
(인렛 하관부) 노즐(55)
인렛 프리벤터(100)
제1 챔버(110)
제2 챔버(120)
제3 챔버(130)
제4 챔버(140)
파우더(30)
가스 유입구(21, 22)
세정액 유입구(31, 32)
틈새(35)
틈새(13)
내측 파이프(16)
외측 파이프(15)
플랜지부(14)
가스 유입구(11, 12, 21, 22)
자동압력제어시스템(200)
벤츄리(210)
관로(125)
파티션(135)
(자동압력제어장치부) 노즐(220)
지지체(215)

Claims

스크러버용 인렛 프리벤터로서,
스크러버에 피처리물이 인입되는 인입구로부터 피처리물을 유입시키는 인렛;
상기 인렛에 결합되어 세정액를 공급하는 세정액 버퍼; 및
상기 세정액 버퍼 하부 또는 세정액 버퍼 하단에 접속되어 피처리물을 통과시키는 하관부에 설치되어 피처리물이 지나는 관로 내부에 액체를 분사하는 인렛 하관부 노즐;을 포함하고,
상기 세정액 버퍼는 단면적이 일정하게 유지되거나 아래로 갈수록 확장된 것을 특징으로 하는 스크러버용 인렛 프리벤터.
제1항에 있어서, 상기 인렛은 두 겹의 파이프를 포함한 이중 인렛이고,
상기 세정액 버퍼는, 가스 유입구와 세정액 유입구를 구비한 제1 세정액 버퍼와 상기 제1 세정액 버퍼 하단에 결합된 제2 세정액 버퍼를 포함한 것을 특징으로 하는 스크러버용 인렛 프리벤터.
제1항의 스크러버용 인렛 프리벤터를 통해 유입된 피처리물을 스크러버에 포함된 챔버로 유입하는 음압을 형성하는 자동압력조절시스템으로서,
스크러버에 포함된 챔버 내부에 설치된 벤츄리; 및
상기 벤츄리 위쪽이자 상기 챔버 천장에 배열된 자동압력제어장치부 노즐;을 포함하고,
상기 밴츄리는 단면적이 아래로 갈수록 넓어지는 관 형상으로 구성 및 배열되고,
자동압력제어장치부 노즐은 상기 벤츄리 상단부로부터 이격되게 배치되되, 벤츄리 상단 직경 내부에 액체를 공급할 수 있게 배치된 것을 특징으로 하는 스크러버용 자동압력조절시스템.
제1항의 스크러버용 인렛 프리벤터;
상기 스크러버용 인렛 프리벤터의 하관부와 연결된 제1 챔버;
상기 제1 챔버와 개구부가 있는 파티션으로 구분되고 제1 챔버와 인접한 제2 챔버;
상기 제2 챔버와 관로를 통해 소통되는 제3 챔버; 및
상기 제3 챔버와 인접하되, 개구부가 있는 파티션 또는 관로로 연결되고, 폴리프로필렌 흡수체를 포함한 제4 챔버;를 포함하고,
상기 제3 챔버는 제3항의 스크러버용 자동압력조절시스템을 포함하여,
피처리물은 상기 스크러버용 인렛 프리벤터를 통과한 후 제1 챔버와 제2 챔버를 통과하고, 상기 스크러버용 자동압력조절시스템이 형성하는 음압에 의해 제3 챔버로 유입되어 제3 챔버를 통과한 후, 제4 챔버로 유입되어 폴리프로필렌 흡수체를 통과한 후, 출구를 통해 배출되게 한 것을 특징으로 하는 스크러버.
제4항에 있어서, 제2 챔버는 제1 챔버 상단에 배치되고, 제3 챔버는 제1 챔버와 제2 챔버가 있는 공간에 대해 대각선 방향으로 투영된 쪽에 배치되고, 제4 챔버 일측면은 제3 챔버와 인접하고 다른 일측면을 제1 챔버와 제2 챔버가 있는 공간에 인접하게 배치되고, 제1 챔버, 제2 챔버, 제3 챔버 및 제4 챔버는 습식 처리를 위한 노즐을 포함한 것을 특징으로 하는 스크러버.
제5항에 있어서, 피처리물은 인렛 프리벤터를 통과하며 1차 하강하고, 제1 챔버로부터 제2 챔버를 통과하면서 1차 상승하고, 제3 챔버에서 2차 하강하고, 제4 챔버에서 2차 상승하는 것을 특징으로 하는 스크러버.