KR100491117B1 - 폐기가스 정화방법 및 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실레인(SiH₄)과 같은 유해가스의 분말을 폭넓게 분해 처리하여 자동 포집하도록 하는 폐기가스 정화장치에 관한 것이다.

개시한 본 발명은 정화챔버의 일측 내부로 관통·위치하여 생산처리 챔버로부터 가스를 유입받는 가스유입관; 정화챔버의 일측 외벽에 결합되어 공기가 흡입될 때 와류를 차단하여 가스유입관 쪽으로 안내하는 와류차단수단; 변화되는 내경을 가지고 정화챔버 내벽에 결합되어 상기 공기와 가스를 정화챔버의 안쪽으로 가속시켜 주는 반응가스가속수단; 정화챔버의 타측 외벽에 설치되어 회전동력을 발생하는 구동모터; 정화챔버 내부에 길이방향으로 하여, 일단부가 구동모터에 결합되며 타단부가 반응가스가속수단의 내경 중심부에 결합되어 공기와 섞여 반응하는 가스의 분말을 정화챔버의 타측부에 형성된 분말배출관으로 이송시키는 분말이송수단; 핸들의 조작에 따라 이송된 분말과 가스를 밀폐시키는 가스차단수단; 및 가스차단수단에 결합되어 낙하된 분말을 포집하는 분말수거함을 포함하며;

이에 따라 유독가스를 정화 처리할 때, 다량의 가스 분말을 장비의 중단없이 자동으로 포집할 수 있고, 또 분말수거함에 수거봉투를 내장하여 시스템 가동 중에도 수거봉투만을 교체함으로써 분말을 손쉽게 제거할 수 있는 편리한 이점이 있다.

Description

폐기가스 정화방법 및 정화장치{Method and Apparatus for Scrubbing Toxic Gas}

본 발명은 유독 또는 유해가스의 처리분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 산업설비들 중에서 특히 반도체 제조(fabrication)공정(확산, 에칭, 박막, 화학기상증착)진행 시 쳄버에서 배기되는 다양한 종류의 유해가스 중에서 특히 실레인(SiH₄)과 같은 가스들을 정화 처리할 때 발생되는 다량의 분말을 비교적 적은 에너지의 소비로 보다 폭넓게 포집하여 제거하도록 하는 폐기가스 정화방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 많은 산업설비들, 예컨대 반도체소자를 제조하는 설비에 있어서, 반도체 공정 진행시에 여러 종류의 반응가스가 사용되며, 공정이후 챔버에서 완전히 반응하지 않고 남게되는 반응가스는 다양한 성질 및 특성(가연성, 폭발성, 부식성, 유독성, 지구 온난화에 원인이 되는 가스 등)을 가지고 있어서 분해처리에 있어서 버닝(Burning)챔버, 습식(Wet) 세정 및 흡착(absorber) 시스템과 같은 정화장치를 통해 정화하여 대기중으로 배기시키게 된다.

상기와 같은 반응가스들은 인체에 유해한 영향을 끼치게 되므로, 처리되지 아니한 반응가스들을 대기중으로 방출하는 것이 법적으로 금지되어 있다. 따라서 반응가스들을 외부로 배출하기 전에 반드시 가스정화기를 통해 정화를 거치는 과정을 필요로하게 된다.

이와 같은 유독 또는 유해가스의 대부분은 물에 용해되고 또 높은 열에 의해 분해되는 특성을 가지고 있기 때문에 이러한 성질들을 이용, 가스의 유독성분을 세정하여 외부로 배기하는 건식가스 정화기 또는 습식가스 정화기(Wet gas Scrubber)를 널리 활용하고 있다.

상기 정화기들 중에서 특히 습식가스 정화기는 통상적으로 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 배기라인 상에 설치되어 있는 별도의 펌프의 펌핑작용에 의해 상기 배기라인을 통해 습식세정부로 유입시키는 구조를 갖는다. 이렇게 유입된 유독가스는 습식세정부에 형성된 스프레이노즐에서 분사되는 물에 의해 용해되면서 정화를 거친 다음 배기덕트를 통해 대기중으로 배기된다.

그리고 상기 건식가스 정화기는 생산처리 챔버에서 발생되어 유입되는 유독가스를 버닝챔버에서 열분해 하여 정화를 거친 다음 배기덕트를 통해 대기중으로 배기시키는 구조를 갖는다.

상기 정화기들 중에서 특히 실레인(SiH₄)과 같은 가스들을 정화 처리할 때 발생되는 다량의 분말을 포집하여 정화하는 건식가스 정화기들이 상당히 진보되어 제품화되고 있는 실정이다. 상기 건식가스 정화기의 하나의 예로써, S.S Shiban이 제안한 미국특허 5353820호와 미국특허 5662722호를 이용한 Evans 상의 E. DOC 장비가 있다. 이 장비에 사용된 Shiban의 특허를 살펴보면 그 가장 중요한 요소는 많은 구멍이 뚫려있는 평판형상을 갖는 스테인레스 재질의 배플 플레이트(Baffle Plate)를 정화챔버 내에 설치하여 가스를 정화한다는 것이다. 즉 생산처리 챔버에서 발생되어 세정기의 챔버 내로 들어온 여러가지 반응가스 중 특히 실레인과 같은 가스들을 챔버 내에서 연소가 되고, 이때 다량의 분말이 발생하게 된다.

이 분말들은 연소된 가스와 공기흡입관을 통하여 들어온 공기에 실려 다수의 구멍이 뚫린 상기 배플 플레이트를 거치면서 침전되어 쌓이게 되며, 상기 배플 플레이트를 통해 정화된 가스는 배기덕트를 통해 대기중으로 배기도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같이 평판형 배플 플레이트를 이용한 건식가스 정화기는 반도체 공정 진행시에 발생되는 다양한 성질 및 특성을 갖는 유독가스를 분해 처리 때에 연소과정에서 생기는 가스분말이 배플레이트 상부 및 챔버의 바닥면에 쌓여 누적되고, 누적량이 많아지게 되면 가스의 유입이 어렵게되어 결과적으로 장비에 과부하가 걸리고 이로 인하여 장비의 가동이 정지됨은 물론 심하게는 장비가 폭발하게 되는 결과를 가져오게 된다. 이를 제거하기 위하여 정기적으로 정화장치 및 생산처리 챔버의 가동을 중지하고 정화챔버 내의 바닥과 배플 플레이트의 위에 쌓인, 특히 배플 레이트의 구멍을 막고 있는 굳어진 분말을 진공청소기 등을 이용하여 제거해 주어야 할 뿐아니라 배플 플레이트를 챔버로부터 꺼내어 청소해 주어야 하는 불편함이 있으며, 이것에 의해 정화기의 가동률이 저하되어 생산성이 감소하는 문제점을 내재하고 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하면서도 유독가스 정화능력 면에서는 다양한 유독가스의 분말을 시스템 중단없이 보다 광범위하게 포집·정화처리할 수 있는 가스 정화장치를, 그리고 신뢰성 면에서는 낮은 소비전력과 보다 간편한 방법을 통해 유독가스를 정화할 수 있는 가스 정화장치를 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 다양한 종류의 유독가스 중에서 실레인과 같은 반응가스를 정화 처리할 때 발생하는 다량의 분말을 시스템 중단없이 자동으로 포집·제거하여 가동률을 향상시키도록 하는 폐기가스 정화방법 및 정화장치를 제공하는 것이며, 이 정화벙법 및 장치는 생산처리 챔버에서 발생되어 유입되는 유독가스를 외부의 공기와 혼합하여 연소하고 그 연소과정에서 발생되는 다량의 분말을 챔버의 출구쪽으로 이동시켜 자동으로 포집·제거하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 생산처리 챔버에서 유입되는 반응가스와 공기를 보다 고르게 섞어서 연소가 이루어지도록 하여 상기 반응가스들로부터 분말을 최대한으로 추출하도록 하는 폐기가스 정화방법 및 정화장치를 제공하는 것이며, 이 정화방법 및 장치는 정화챔버의 입구측에 다수의 사각형상의 다수의 가이드홀 또는 육각형상의 다수의 가이드홀을 갖는 와류차단부를 설치하여 공기가 흡입될 때 공기의 와류를 차단해 주는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 외부의 공기와 섞인 반응가스를 정화챔버의 내로 보다 빠르게 가속 유입시켜 정화처리 시간을 단축하도록 하는 폐기가스 정화방법 및 정화장치를 제공하는 것이며, 이 정화방법 및 장치는 정화챔버의 입구측에 대략 내경이 입광출협(入廣出狹) 형상을 갖는 반응가스가속부를 구비하여 가속화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 생산처리 챔버에서 유입된 반응가스의 분말을 비교적 적은 소비전력으로 포집·제거하도록 하는 폐기가스 정화방법과 장치를 제공한다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 폐기가스 정화방법은, 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 정화챔버에서 공기와 혼합하여 정화하는 방법에 있어서:

(1) 상기 공기가 흡입될 때 발생하는 와류를 직경이 협소한 다수의 가이드홀을 통해 차단하여 상기 정화챔버 내부로 유입된 유독가스와 고르게 섞어 반응시키는 단계; (2) 상기 공기와 섞인 반응가스를 상기 챔버 안쪽으로 가속시켜 유입하는 단계; (3) 상기 가속·유입된 반응가스를 서로 다른 직경을 가지고 불규칙하게 배열된 다수의 홀을 통과시켜 난류를 형성하여 연소시키는 단계; 및 (4) 상기 연소과정에서 생성된 반응가스의 분말을 일방향으로 제자리 회전하면서 상기 정화챔버의 출구쪽으로 안내하여 상기 정화챔버의 외부에 설치된 소정의 수거함에 낙하·포집시키는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 불규칙하게 배열된 홀의 직경은 대략 5 - 50mm의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 폐기가스 정화장치에 의하면, 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 원통형상의 정화챔버에서 대기중의 공기와 연소·정화하여 가스배기관으로 배기시키는 정화장치에 있어서:

(1) 일단부가 상기 정화챔버의 일측 내부로 관통·위치하여 상기 생산처리 챔버에서 발생되는 가스를 유입받는 적어도 하나 이상의 가스유입관; (2) 상기 대기중의 공기를 흡입할 수 있는 흡입로를 가지고 상기 가스유입관이 위치하는 상기 정화챔버의 일측 외벽에 결합되며 상기 흡입로를 통해 상기 대기중의 공기가 흡입될 때 와류를 차단하여 상기 정화챔버 내의 가스유입관 쪽으로 안내하는 와류차단수단; (3) 길이방향으로 변화되는 내경을 가지며 상기 가스유입관과 근접되도록 상기 정화챔버 내벽에 결합되어 상기 흡입된 공기와 가스를 상기 변화되는 내경을 통해 상기 정화챔버의 배기구쪽으로 가속화시켜 주는 반응가스가속수단; (4) 상기 와류차단수단과 대향되는 상기 정화챔버의 타측 외벽에 설치되어 회전동력을 발생하는 구동모터; (5) 상기 정화챔버 내에 길이방향으로 하여, 일단부가 상기 구동모터에 결합되며 타단부가 상기 반응가스가속수단의 내경 중심부에 회동가능케 결합되어 상기 공기와 섞여 반응하는 가스의 분말을 상기 모터의 구동에 의해 제자리 회전하면서 상기 정화챔버의 타측부에 형성된 호퍼형상의 분말배출관으로 이송시키는 분말이송수단; (6) 상기 분말배출관에 결합되며 핸들의 조작에 따라 개폐되어 상기 이송된 분말과 가스를 필요에 따라 낙하 및 차단시키는 가스차단수단; 및 (7) 상기 가스차단수단에 착탈 가능하게 결합되어 상기 낙하된 분말을 포집하는 분말수거함을 포함한다.

바람직하기로, 상기 정화챔버 내부로 관통하여 위치한 상기 가스유입관의 단부가 상기 와류차단수단으로부터 흡입된 공기와 충분히 섞여서 연소될 수 있도록 상기 반응가스가속수단 쪽으로 구부려져 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 와류차단수단은 전체적으로 원통형상을 가지며 그 원통형상의 길이방향으로는 공기가 흡입될 수 있는 사각형상의 가이드홀이 다수개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 와류차단수단에 길이방향으로 형성된 다수의 가이드홀은 대략 육각형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 반응가스가속수단은, 지름이 서로 다른 입구와 출구를 갖는 대략 원추형상의 가속본체와, 상기 가속본체의 출구쪽 내주면에 서로 직교하여 형성된 지지편과, 상기 지지편의 직교하는 지점에 형성되어 상기 분말이동수단의 일단부가 제자리 회동가능케 결합되는 지지홈을 갖는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 가속수단의 출구쪽의 지름은 상기 입구쪽의 지름 보다 대략 5 내지 30% 범위로 즐어든 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 분말이송수단은 일단부가 상기 가속수단의 중심부에 결합되고 타단부가 상기 구동모터에 결합되어 회전하는 중심축과, 상기 중심축을 따라 꼬여져 형성되며 상기 중심축을 기준하여 외향으로 갈수록 크기가 변화되어 불규칙하게 배열 형성된 다수의 홀을 갖는 스크류판으로 이루어짐을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 스크류판에 형성된 홀들의 크기가 대략 직경 5mm에서부터 50mm의 크기로 불규칙하게 배열되어 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 생산처리 챔버에서 발생된 실레인(SiH₄)과 같은 가스들이 정화챔버 내로 유입된 후 와류차단수단에 의해 유입되는 공기와 고르게 섞기게 되며, 공기와 섞인 반응가스는 가속수단에 의해 더 빠른 유속으로 정화챔버 내로 빨려들어가 분말이송수단의 스크류판에 형성된 불규칙한 크기의 홀을 통해서 난류가 형성되며, 이 난류 현상에 의해 상기 공기와 섞인 반응가스가 보다 더 잘 섞이면서 고르게 반응·연소되며 이 연소과정에서 생긴 가스의 파우더가 분말이송수단의 스크류판에 의해 배출구쪽으로 이송되어 분말수거함으로 낙하·수거됨으로써 정화됨을 알 수 있다.

그 결과, 다양한 종류의 유독가스 중에서 실레인과 같은 반응가스를 정화 처리할 때 발생하는 다량의 가스 분말을 시스템 중단없이 자동으로 포집할 수 있고, 또 분말수거함에 수거봉투를 내장하여 시스템 가동 중에도 수거봉투만을 교체함으로써 분말을 계속적으로 손쉽게 제거할 수가 있는 편리한 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 기타의 목적, 특징 및 이점은 예시할 목적으로 도시한 첨부 도면과 관련해서 본 발명에 의한 실시 예를 가지고 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐기가스 정화방법 및 장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐기가스 정화장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 정단면도이고, 도 2는 도 1의 폐기가스 정화장치을 좌측에서 바라본 측면도이다.

본 실시 예에 따른 폐기가스 정화장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 좌측단부에 대기중의 공기가 유입되는 공기유입구(100a)가 형성되며 이와 대향인 타측 단부의 저면에는 호퍼형상의 분말배출관(100b)이 수직하향으로 형성되어 있는 원통형상의 정화챔버(100)와, 일단부가 완만하게 구부려져 정화챔버(100)의 공기유입구(100a)가 위치하는 내부로 관통·위치하며 타단부가 생산처리챔버의 폐가스관(114)과 플랜지(121)로 결합되어 여러 종류의 유독가스를 정화챔버(100) 내로 유입시켜 주는 적어도 3개 이상의 가스유입관(101)과, 일측의 단부가 개방되고 타측 단부의 측벽에는 대기중의 공기가 흡입되는 다수의 공기흡입홀(102a)이 형성되어 정화챔버(100)의 공기유입구(100a) 측벽에 착탈 가능하도록 볼트로 결합되는 원통형상의 하우징(102)과, 상기 대기중의 공기를 흡입할 수 있는 다수의 가이드홀(103a)이 길이방향으로 형성되어 하우징(102) 내에 설치되며 상기 대기중의 공기가 다수의 가이드홀(103a)을 통해 흡입될 때 공기의 와류현상을 차단하여 정화챔버(100) 내의 가스유입관(101)에서 배기되는 가스와 고르게 섞어주는 원통형상의 와류차단부(103)와, 길이방향으로 변화되는 내경을 가지고 가스유입관(101)과 근접·대향하게 정화챔버(100)의 내주면에 평행하도록 결합되어 상기 공기와 섞인 반응가스를 상기 변화되는 내경을 통해 정화챔버(100)의 내부로 가속시켜 주는 입광출협 형상을 갖는 반응가스가속부(104)와, 와류차단부(103)와 대향되는 정화챔버(100)의 타측 외벽에 분해 결합이 가능하도록 볼트로 결합되는 중앙에 건식 베어링(124a)을 갖는 유지보수정정구(124)와, 이 유지보수정정구(124)의 측벽에 볼트로 결합되어 회전동력을 발생하는 구동모터(108)와, 정화챔버(100)의 내부에 길이방향으로 하여, 일단부가 회전에 지장없이 유지보수용 정정구(124)의 건식 베어링(124a)을 통하여 구동모터(108)에 결합되며 타단부가 반응가스가속부(104)의 내경 중심부에 회동가능케 결합되어 상기 공기와 섞인 반응가스가 난류현상이 일어나도록 하여 고르게 연소 반응시키고 이것에 의해 생성된 반응가스의 분말을 구동모터(108)의 구동에 의해 제자리 회전하면서 정화챔버(100)의 타측부 저면에 형성된 분말배출관(100b)으로 배출하는 분말이송부(105)와, 분말배출관(100b)에 플랜지(123)로 결합되며 핸들(110)의 조작에 따라 개폐되어 상기 배출된 분말과 정화챔버(100) 내의 가스를 필요에 따라 차단 및 낙하시키는 가스차단부(109)와, 상단부에 뚜껑(111a)을 개폐할 수 있도록 후크(111b)가 형성되고 내부에는 가스차단부(109)에서 낙하되는 분말을 수거·교체할 수 있는 비닐재질의 일회용 수거봉투(112)가 내장되어 가스차단부(109)의 출구측에 결합되는 하부에 진공배기관(115)을 갖는 분말수거함(111)과, 일단부가 분말수거함(111)의 진공배기관(115)에 결합되고 타단부가 도면에 도시하지 않은 진공펌프의 흡입관(118)에 결합되어 레버(117)의 조작에 따라 정화챔버(100) 내의 분말과 함께 정화된 가스를 분말수거함(111) 쪽으로 흡입 또는 차단하는 밸브(116)와, 일단부가 정화챔버(100)의 타측 상부에 결합되고 타단부가 진공펌프의 진공배기관(113a)에 플랜지(122)로 결합되어 정화챔버(100)에서 정화된 가스를 대기중으로 배출하는 가스배기관(113)과, 이 가스배기관(113) 내에 설치되어 대기중으로 배출되는 가스의 온도에 따라 진공배기관(113a)의 질소유입관(120)으로 질소(N₂)가스를 공급 또는 차단하여 주도록 하는 온도센서(119)로 구성된다.

상기에서 와류차단부(103)는 도 3 또는 도 4에 나타내는 바와 같이, 다수의 가이드홀(103a)을 사각기둥 다발형상으로 형성할 수도 있고, 육각기둥 다발형상으로 형성할 수도 있다.

또한, 상기에서 반응가스가속부(104)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 지름이 서로 다른 입구(104d)와 출구(104e)를 갖는 대략 원추형상의 가속본체(104a)와, 이 가속본체(104a)의 출구(104e)쪽 내주면에 서로 직교하여 십자형상을 이루는 지지편(104c)과, 지지편(104c)의 직교하는 지점에 형성되어 분말이송부(105)의 일단부가 제자리 회동가능케 건식 베어링으로 결합되는 지지홈(104b)을 갖는다.

그리고, 분말이송부(105)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 일단부가 반응가스가속부(104)의 지지홈(104b)에 건식 베어링으로 회전 가능하도록 결합되고 타단부가 유지보수 정정구(124)의 건식 베어링(124a)을 통해 구동모터(108)에 결합되어 회전하는 중심축(106)과, 이 중심축(106)을 따라 꼬여져 형성되며 그 중심축(106)을 기준하여 내측에서 외측으로 갈수록 대략 5mm에서 50mm로 크기로 불규칙하게 다수의 홀(107a)들이 배열 형성된 스크류판(107)으로 구성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 이하를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 정화장치가 가동을 시작하면 생산처리 챔버로부터 발생된 실레인(SiH₄)과 같은 유독가스들이 각각의 폐가스관(114) 및 3개의 가스유입관(101)을 통해서 정화챔버(100) 내로 유입되는데, 여기서, 3개의 가스유입관(101)의 단부는 이후에 설명될 대기중의 공기와 유독가스가 충분히 섞인 다음 정화챔버(100) 내에서 연소될 수 있도록 정화챔버(100) 내부쪽, 즉 반응가스가속부(104)쪽으로 수평하도록 구부려져 있는 것을 특징으로 하고 있다.

계속해서, 상기 대기중의 공기가 정화장치의 가동과 함께 하우징(102)에 형성되어 있는 다수의 공기흡입홀(102a)을 통해 유입되고 그 유입된 대기중의 공기는 와류차단부(103)의 다수의 가이드홀(103a)을 통과 하면서 와류가 차단된 후 정화챔버(100)의 공기유입구(100a)를 통해 가스유입관(101) 쪽으로 유입된다. 즉 정화챔버(100) 내의 압력은 배기 쪽에 설치되어 있는 진공펌프(도면에 미 도시)를 이용하여 항상 대기압 보다 낮은 상태를 유지함으로 해서 대기중의 공기가 하우징(102)에 형성되어 있는 다수의 공기흡입홀(102a) 및 원통형상을 갖는 와류차단부(103)의 다수의 가이드홀(103a)을 통하여 정화챔버(100) 내로 유입되게 된다. 이때 와류차단부(103)에 길이방향으로 형성되어 있는 다수의 가이드홀(103a)들은 도 3과 같이, 여러 개의 사각기둥 다발형상을 갖거나 또는 도 4에 나타내는 바와 같이, 여러 개의 육각기둥 다발형상을 갖게 되는데, 그 이유는 대기중의 공기가 정화챔버(100) 내로 흡입될 때 공기의 와류를 막아서 가스유입관(101)을 통해 유입되는 반응가스들과 고르게 잘 섞일 수 있도록 해 주기 위한 것이다.

이와 같이 하여 공기와 섞인 반응가스 들은 입구(104d)와 출구(104e) 쪽의 내경의 지름이 서로 다른 반응가스가속부(104)를 통해 가속화되어 정화챔버(100) 안쪽으로 빨려 들어가게 된다. 즉 와류차단부(103) 및 가스유입관(101)으로부터 유입된 대기중의 공기와 섞인 반응가스가 입광출협(入廣出狹) 형상을 갖는 반응가스가속부(104)를 통과할 때, 도 1 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 원추형상을 갖는 가속본체(104a)의 입구(104d)에서 출구(104e)쪽으로 가면서 그 출구(104e) 쪽의 지름이 입구(104d) 쪽의 지름에 비하여 대략 5-30% 줄어든 형태의 노즐모양을 가지므로써, 결과적으로 대기중의 공기와 섞인 반응가스가 반응가스가속부(104)를 통해 정화챔버(100) 내에 길이방향으로 설치되어 회전하는 분말이송부(105) 쪽으로 더 빠른 유속으로 하여 빨려 들어가게 되는 것이다.

반응가스가속부(104)에서 가속되어 유입되는 공기와 섞인 반응가스는 도 1에 나타내는 바와 같이, 정화챔버(100) 내부에 수평하도록 설치되어 회전하고 있는 분말이송부(105)의 스크류판(107)에 의해 난류가 형성되어 보다 공기와 더 잘 섞이면서 고르게 연소 반응하게 되고, 이 연소과정에서 발생된 가스의 분말이 스크류판(107)의 제자리 회전에 의해서 정화챔버(100)의 출구쪽으로 이송되면서 분말배출관(100b)으로 배출된다. 즉 다시 말해서, 상기 정화장치가 가동을 시작하면 유지보수정정구(124)에 결합되어 있는 구동모터(108)가 구동하고, 또 일단부가 유지보수정정구(124)의 건식 베어링(124a)을 통해 구동모터(108)에, 타단부가 가속본체(104a)의 지지편(104c)의 결합홈(104b)에 결합된 중심축(106)과 이 중심축(106)을 따라 꼬여져 형성되어 있는 스크류판(107)이 구동모터(108)에 의해서 회전을 시작하게 된다. 분말이송부(105)의 중심축(106)에 의해 스크류판(107)이 회전하고 있는 상태에서 반응가스가속부(104)로부터 공기와 섞인 반응가스가 가속되어 유입되면 그 반응가스는 스크류판(107)에 직경이 대략 5mm에서 50mm 범위의 크기를 가지고 불규칙하게 배열 형성된 다수의 홀(107a)을 통해서 난류가 형성되어 보다 공기와 더 잘 섞이면서 고르게 연소 반응하게 된다. 여기서 스크류판(107)에 형성된 홀(107a)들의 크기를 직경 5mm-50mm의 크기로 불규칙하게 배열하는 식으로 변화를 주되, 중심축(106)을 기준하여 그 중심축(106)과 가까운 쪽의 홀(107a)들의 크기를 직경 5mm 내지 10mm 정도의 범위로 하고, 중심축(106)에서 멀어질수록 30mm 내지 50mm정도의 범위로 변화를 주어 배열 형성한 것을 특징으로 한다. 이렇게 스크류판(107)에 형성된 홀(107a)들의 직경 크기를 변화시켜 줌으로 인해 상기 공기와 섞인 반응가스가 난류가 형성되어 보다 더 잘 섞이면서 고르게 연소 반응을 하여 정화되는 것이다. 그리고 상기 연소과정에서 발생된 반응가스의 분말은 회전하는 스크류판(107)을 따라 이동하여 정화챔버(100)의 분말배출관(100b) 및 이에 플랜지(123)로 결합되어 있는 가스차단부(109)로 낙하 배출되게 된다. 이때, 가스차단부(109)는 정화장치가 가동하는 동안에는 핸들(110)의 조작에 의해 항상 열려져 있는 상태에 놓여 있으므로 그 낙하 배출된 분말들이 분말수거함(111)의 두껑(111a)을 통해 비닐재질의 일회용 수거봉투(112) 내에 쌓여 수거가 된다.

그리고 정화챔버(100)에서 정화된 가스는 가스배기관(113)과 이에 플랜지(122)로 결합된 진공배기관(113a)을 순차 경유하여 대기중으로 배기되는데. 이때 가스배기관(113) 내에 설치되어 있는 온도센서(119)가 배기되는 가스의 온도를 측정하여 가스의 온도가 설정온도 이상이 되면 진공배기관(113a)에 형성되어 있는 질소유입관(120)을 통해 질소(N₂)가스를 유입시켜 설정온도 이하가 되도록 조절하여 주게 된다. 즉 정화챔버(100)에서 배기되는 가스가 설정온도 이상이되면 도 1에 나타내는 바와 같이, 질소유입관(120)을 통해 질소가스를 유입시켜 가스의 온도를 설정온도 이하로 낮추어 주어야 한다.

상기에서 분말수거함(111)의 진공배기관(115)과 도면에 도시하지 않은 진공펌프의 흡입관(118) 사이에 결합되어 있는 밸브(116)는 레버(117)의 조작에 의해서 개폐되어 정화챔버(100) 내의 가스와 분말이송부(105)에 의해 이송되는 분말을 보다 효과적으로 분말수거함(111)의 수거봉투(112)에 쌓이도록 흡입하는 역할을 한다. 즉 다시 말해 진공펌프가 구동한 상태에서 레버(117)를 조작하여 밸브(116)를 열게 되면 그 진공펌프의 흡입력에 의해서 정화챔버(100) 내에서 정화된 가스와 분말이 분말수거함(111) 쪽으로 흡입 되는데, 이때 상기 분말은 수거봉투(112)에 쌓이게 되고 정화된 가스는 진공배기관(115), 밸브(116) 및 진공펌프의 흡입관(118)을 통해 대기중으로 배출된다.

한편, 분말수거함(111)의 수거봉투(112)에 일정량 이상의 분말이 수집되어 수거봉투(112)를 교체하고자 할 시에 먼저, 가스차단부(109)의 핸들(110)을 조작하여 닫게되면 정화챔버(100) 내에서 정화된 가스가 외부로 배기되는 것이 방지되고, 또한 가스의 분말 낙하가 차단된다. 이와같은 상태에서 분말수거함(111)에 형성된 후크(111b)를 통해 뚜껑(111a)을 연 다음 그 분말수거함(111)에 매달아진 비닐재질의 일회용 수거봉투(112) 만을 거내어 교체해 줌으로써 정화장치의 가동 중단없이 가스의 분말을 손쉽게 제거할 수가 있다.

또한, 분말이송부(105)를 교체하고자 할 때에는 정화챔버(100)의 측벽에 볼트로 결합되어 있는 유지보수정정구(124)를 열어서 교체하면 된다.

한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서 정화챔버 내의 배플레이트 상부 및 그 정화챔버의 바닥면에 쌓여 누적되는 가스의 분말을 제거 때, 장비의 가동을 중단한 상태에서 별도의 진공청소기 등을 이용하여 수작업을 통해 제거해야 하는 것과는 달리, 본 발명은 장비의 가동 중단없이 정화챔버에서 발생된 가스의 분말을 분말수거함에 매달아진 비닐재질의 수거봉투에 자동으로 이송·포집시켜 제거하게 됨을 알 수 있다.

이 결과에서 본 발명에 의하면, 반도체 공정 시에 생산처리 챔버 및 정화장치의 가동중단 없이 여러가지의 유해가스를 저소비전력으로 연속 처리하여 정화할 수 있어 반도체의 생산성이 향상되고, 또 정화장치의 가동 중에도 수거봉투만을 교체함으로써 분말을 계속적으로 제거할 수가 있는 편리한 이점이 있는 것이다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 본 발명의 폐기가스 정화장치에 의하면, 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스들이 정화챔버 내에서 공기와 보다 고르게 섞여 연소 반응이 되도록함으로써, 보다 적은 소비전력으로 다양한 종류의 유해가스가 보다 폭넓게 정화되는 효과가 있다.

또한, 생산처리 챔버 및 정화장치의 가동중단 없이 실레인과 같은 가스의 분말을 자동으로 포집·제거하여 정화할 수 있어 반도체의 생산성이 향상됨은 물론 정화장치의 가동 중에도 수거봉투만을 교체하여 분말을 손쉽게 제거할 수가 있는 사용상의 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐기가스 정화장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 정단면도이고,

도 2는 도 1의 폐기가스 정화장치을 좌측에서 바라본 측면도이고,

도 3은 도 1의 와류차단부를 보다 상세하게 도시한 확대 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 와류차단부의 다른 실시 예를 나타내는 확대 사시도이고,

도 5는 도 1에서 정화챔버내에 설치되어 반응가스를 가속화시켜 주는 반응가스가속부를 보다 상세하게 나타낸 확대 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 정화챔버 101 : 가스유입관

102 : 하우징 103 : 와류차단부

103a : 가이드홀 104 : 반응가스가속부

105 : 분말이송부 106 : 중심축

107 : 스크류판 107a : 홀

108 : 구동모터 109 : 가스차단부

111 : 분말수거함 112 : 수거봉투

Claims (12)

1. 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 정화챔버에서 공기와 혼합 연소시켜 정화하는 방법에 있어서:

   (1) 공기가 흡입될 때 직경이 협소한 다수의 가이드홀을 통해 와류를 차단하여 상기 정화챔버 내로 유입되는 유독가스와 고르게 섞어 반응시키는 단계;

   (2) 상기 공기와 섞인 반응가스를 상기 정화챔버의 안쪽으로 가속시키는 단계;

   (3) 상기 가속·유입된 반응가스를 서로 다른 직경을 가지고 불규칙하게 배열된 다수의 홀을 통과시켜 난류를 형성하여 연소시키는 단계; 및

   (4) 상기 연소과정에서 발생된 반응가스의 분말을 일방향으로 제자리 회전하면서 상기 정화챔버의 출구쪽으로 안내하여 상기 정화챔버의 외부에 설치된 소정의 분말수거함에 낙하·포집시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 불규칙하게 배열된 홀의 직경은 5mm에서 50mm 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화방법.
3. 생산처리 챔버에서 발생된 유독가스를 원통형상의 정화챔버에서 공기와 혼합 연소하여 가스배기관으로 배기시키는 정화장치에 있어서:

   (1) 일단부가 상기 정화챔버의 일측 내부로 관통·위치하여 상기 생산처리 챔버에서 발생되는 가스를 유입받는 적어도 하나 이상의 가스유입관;

   (2) 길이방향으로 사각형상을 갖는 다수의 가이드홀이 형성되어 상기 가스유입관이 위치하는 상기 정화챔버의 일측 외벽에 결합되며 상기 다수의 가이드홀을 통해 공기가 흡입될 때 와류를 차단하여 상기 가스유입관 쪽으로 안내하는 와류차단수단;

   (3) 길이방향으로 변화되는 내경을 가지고 상기 가스유입관과 근접되도록 상기 정화챔버 내벽에 결합되어 상기 흡입된 공기와 가스를 상기 변화되는 내경을 통해 상기 정화챔버의 배기구쪽으로 가속화시켜 주는 입광출협(入廣出狹) 형상을 갖는 반응가스가속수단;

   (4) 상기 와류차단수단과 대향되는 상기 정화챔버의 타측 외벽에 설치되어 회전동력을 발생하는 구동모터;

   (5) 상기 정화챔버 내부에 길이방향으로 하여, 일단부가 상기 구동모터에 결합되며 타단부가 상기 반응가스가속수단의 내경 중심부에 회동가능케 결합되어 상기 공기와 섞여 반응하는 가스의 분말을 상기 구동모터의 구동에 의해 회전하면서 상기 정화챔버의 타측부에 형성된 호퍼형상의 분말배출관으로 이송시키는 분말이송수단;

   (6) 상기 분말배출관에 결합되며 핸들의 조작에 따라 개폐되어 상기 이송된 분말과 가스를 필요에 따라 밀폐시키는 가스차단수단; 및

   (7) 상기 가스차단수단에 착탈 가능하게 결합되어 상기 낙하된 분말을 포집하는 분말수거함을 포함한 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 가스유입관의 단부가 상기 와류차단수단으로부터 흡입된 공기와 충분히 섞여서 연소될 수 있도록 상기 반응가스가속수단 쪽으로 구부려져 있는 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 와류차단수단은 전체적으로 원통형상을 가지며 그 원통형상의 길이방향으로는 공기가 흡입되는 육각형상의 가이드홀이 다수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 반응가스가속수단은 지름이 서로 다른 입구와 출구를 갖는 대략 원추형상의 가속본체와,

   상기 가속본체의 출구쪽 내주면에 서로 직교하여 형성된 지지편과,

   상기 지지편의 직교하는 지점에 형성되어 상기 분말이동수단의 일단부가 제자리 회동가능케 결합되는 지지홈을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 반응가스가속수단의 출구의 지름은 상기 입구의 지름 보다 대략 5 내지 30% 범위로 줄어든 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
8. 청구항 3에 있어서,

   상기 분말이송수단은 일단부가 상기 반응가스가속수단의 중심부에 결합되고 타단부가 상기 구동모터에 결합되어 회전하는 중심축과,

   상기 중심축을 따라 꼬여져 형성되며 상기 중심축을 기준하여 외향으로 갈수록 직경의 크기가 불규칙하게 변화되어 배열 형성된 다수의 홀을 갖는 스크류판으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 스크류판에 불규칙하게 배열 형성된 홀들의 직경이 대략 5mm - 50mm의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,

    상기 스크류판에 불규칙하게 배열된 홀들의 직경이, 상기 중심축을 기준하여 그 중심축과 가까운쪽은 5mm 내지 10mm 정도의 범위이고, 중심축에서 멀어지는 쪽은 30mm 내지 50mm정도의 범위로 변화된 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.
11. 청구항 3에 있어서,

    상기 분말수거함에 내장되어 상기 가스차단수단에서 낙하된 분말을 수거하는 수거봉투를 더 포함한 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치,
12. 청구항 3에 있어서,

    상기 가스배기관에 설치되어 배기되는 가스의 온도가 설정온도 이상이면 상기 가스배기관 쪽으로 질소(N₂)가스를 유입시켜 배기가스의 온도를 조절하도록 하는 온도센서를 더 포함한 것을 특징으로 하는 폐기가스 정화장치.