KR20030080447A - 가스 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 가스 스크러버는, 반도체 제조공정에서 발생된 유해가스를 플라즈마를 이용하여 분해하는 가스 스크러버로서, 양극부재와 음극부재의 사이에 전압을 가하여 발생된 직류 아크 방전에 플라즈마를 형성할 가스를 주입함으로써 적어도 1000℃의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단과, 상기 플라즈마발생수단과 분리 가능하게 결합되어 상기 플라즈마발생수단으로부터 유입된 플라즈마와 상기 유해가스를 처리시키는 유해가스처리수단과, 상기 유해가스처리수단과 연결되어 상기 유해가스처리수단으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더에 물을 분사시켜 상기 처리가스 또는 파우더를 흡착하는 흡착수단 및 상기 흡착수단과 연결되는 것으로서 상기 흡착수단에 의해 형성된 폐수를 유입시켜 저장하는 폐수저장수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 스크러버{Gas scrubber}

본 발명은 가스 스크러버에 관한 것으로서, 특히 반도체 제조공정 등에서 발생되는 유해가스를 분해하기 위한 가스 스크러버에 관한 것이다.

각종 반도체 디바이스의 제조나 근래 급격하게 발전된 액정의 제조에 있어서 사용 후 배출되는 가스는 독성이나 가연성이 있어 인체에 미치는 영향이 크고 또한 지구 온난화에 크게 영향을 미치기 때문에 이러한 유해가스를 최대한 처리한 후 배출시킬 필요가 있다.

근래에 반도체 디바이스의 제조공정에서 사용되는 가스를 그 공정별로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 에칭(etching) 공정에서는 주로 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 실리콘 니트라이드(silicon nitride), 및 폴리 크리스탈린 실시콘(poly crystalline silicon)을 에칭하는데 사용되는 CF4, SF6, CHF3, C2F6, SiF4, F2, HF, NF3 등의 플루오린 가스(fluorine gas)들과, 알루미늄과 실리콘을 에칭하는데사용되는 Cl2, HCl, BCl3, SiCL4, CCl4, CHCl3 등의 클로라인 가스(chlorine gas)들과, 트렌치에칭(trench-etch) 또는 Cl2 와 함께 알루미늄의 에칭공정에 사용되는 HBr, Br2 등의 브로마인 가스(bromine gas)들이 있고, 다음 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정에서는 흔히 Silane, N2 및 NH3가 챔버내에 투입되어 사용된다. 특히 PECVD 공정에서는 챔버내를 세정하기 위해 PFC 또는 ClF3가 사용되며 이 때 SiF4를 생성할 수 있다. 이러한 가스들은 유독성, 부식성, 산화성이 강하여 그대로 배출될 경우에는 인체, 지구 환경은 물론 생산설비 자체에도 많은 문제점을 일으킬 염려가 있다.

상기와 같은 가스들은 반도체 제조장치내에 주입되어 에칭이나 CVD공정 등에 사용된 후에 배출되는데, 그 배기가스에는 미반응 가스가 극소량 함유되어 있다.

종래에는 이러한 미반응 가스가 함유되어 있는 배기가스를 그대로 대기 중으로 배출해 왔으나, 전술한 문제로 인해 현재에는 가스 스크러버(gas scrubber)를 사용하여 반도체 제조공정 등에서 배출되는 가스를 처리함으로써 인체에 미치는 영향이나 지구 온난화에 미치는 영향을 최소화하려는 추세에 있다.

가스 스크러버는 일반적으로 반도체나 액정의 제조공정에서 배출되는 가스를 처리하는 장치를 말하는데, 이러한 가스 스크러버는 크게 각 장치의 바로 후단에 붙는 1차 가스 스크러버 그리고 1차 가스 스크러버의 다음에 설치되는 2차 가스 스크러버로 구분된다. 나아가 1차 가스 스크러버는 크게 건식 가스 스크러버, 연소식 가스 스크러버, 습식 가스 스크러버로 구분되지만, 근래에는 연소식과 습식 또는 연소식과 건식을 혼합한 형태 등 변형된 제품도 생산되고 있다.

종래에 일반적으로 널리 사용되는 가스 스크러버는 챔버를 통과하는 가스에 물을 분사시켜 정화 및 냉각을 행하는 습식 가스 스크러버이다. 습식 가스 스크러버는 단순한 공정과 간단한 구조로 제작이 용이하고 대용량화 할 수 있는 장점이 있으나, 불용성 가스는 처리가 불가능하고 수소기를 포함하는 발화성 가스의 처리에 부적합한 단점이 있다. 또한 많은 양의 폐수를 발생시켜 별도의 폐수 처리 설비를 필요로 하기 때문에 운전 및 유지 비용이 상승되어 경제적이지 못하다.

연소식 가스 스크러버는 수소버너의 버너속에 배기 가스를 통과시키는 직접연소방식과 열원에 의해 형성된 고온의 챔버에 배기 가스를 통과시키는 간접연소방식으로 구분된다. 그러나 이러한 연소식 가스 스크러버는 발화성 가스의 처리 효율은 우수하나 PFC 등의 안정한 물질을 분해하기에는 온도가 충분하지 않아 난분해성 유해가스의 처리에는 부적합하고, 2차 유해물질인 부생성물(by-product)의 처리를 위한 추가적인 세정 공정도 필요로 하는 문제점이 있다.

근래에는 경제성, 안정성 및 효율성 등의 이유로 연소식과 습식을 병용한 가스 스크러버가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 혼합형 가스 스크러버는 그 버닝챔버의 내경이 작고 길이가 길어야만 충분한 연소온도를 얻을 수 있기 때문에 설치면적을 많이 차지하고 고온의 가스가 오랜 시간 버닝챔버에 머물러 부식에 매우 취약한 문제점이 있었다. 그리고 고온의 버닝챔버를 통과한 가스와 물이 접촉되는 부분의 구조적 결함으로 파우더가 쌓여 유지, 보수의 비용이 많이 소요되고 주공정의 가동 중단으로 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고온의 플라즈마를 이용하여 유해가스를 처리함으로써 유해가스의 처리효율을 향상시킬 수 있는 가스 스크러버를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 처리된 가스로부터 발생되는 2차 오염물질의 생성을 억제할 수 있는 가스 스크러버를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고온의 플라즈마를 이용하여 유해가스를 처리함으로써 처리속도를 향상시킬 수 있는 가스 스크러버를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고온의 플라즈마를 이용하여 유해가스를 대량으로 처리할 수 있는 대용량의 가스 스크러버를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 혼합식 가스 스크러버에서 파우더의 적층문제를 해결한 가스 스크러버를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가스 스크러버를 도시한 정면도.

도 2는 도 1의 플라즈마발생수단과 유해가스처리수단을 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 3-3단면을 도시한 횡단면도.

도 4는 도 1의 흡착수단과 폐수저장수단을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 플라즈마발생수단2 : 유해가스처리수단

3a : 내부 흡착수단3b : 외부 흡착수단

3 : 흡착수단4 : 폐수저장수단

5 : 케이스 10 : 가스 스크러버

11 : 수위감지센서17 : 처리가스 배기부

18 : 파이프20, 21 : 압력계

22, 23, 24, 25, 26 : 유량계27 : 바퀴

30 : 음극부재31 : 양극부재

35 : 절연층38 : 유해가스유입통로

39 : 반응실42, 46 : 수냉실

44, 45, 83 : 플랜지47 : 플라즈마형성가스유입통로

48 : 반응성가스유입통로81 : 폴링

82 : 데미스터85 : 솔레노이드밸브

90 : 온도감지센서92 : 감시창

93a : 내부 수집실93b : 외부 수집실

96 : 처리가스 유입구100 : 물분사장치

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 가스 스크러버는, 반도체 제조공정에서 발생된 유해가스를 플라즈마를 이용하여 분해하는 가스 스크러버로서, 양극부재와 음극부재의 사이에 전압을 가하여 발생된 직류 아크 방전에 플라즈마를 형성할 가스를 주입함으로써 적어도 1000℃의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단과, 상기 플라즈마발생수단과 분리 가능하게 결합되어 상기 플라즈마발생수단으로부터 유입된 플라즈마와 상기 유해가스를 처리시키는 유해가스처리수단과, 상기 유해가스처리수단과 연결되어 상기 유해가스처리수단으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더에 물을 분사시켜 상기 처리가스 또는 파우더를 흡착하는흡착수단 및 상기 흡착수단과 연결되는 것으로서 상기 흡착수단에 의해 형성된 폐수를 유입시켜 저장하는 폐수저장수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 플라즈마발생수단은 플라즈마를 형성하기 위해 부전압이 인가되는 음극부재와, 플라즈마를 형성하는 반응이 일어나는 플라즈마발생실을 내부에 가지며 플라즈마를 형성하기 위해 정전압이 인가되는 양극부재를 구비하고, 상기 양극부재에는 상기 플라즈마발생실에 플라즈마를 형성할 가스가 유입될 수 있도록 적어도 하나의 플라즈마형성가스유입통로와, 상기 양극부재를 냉각시키는 냉각수가 유동될 수 있도록 적어도 하나의 냉각수유동통로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 양극부재에는 상기 유해가스를 처리하는 반응을 촉진시키는 반응성 가스가 유입되는 적어도 하나의 반응성가스유입통로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 반응성 가스는 산소 또는 수증기인 것이 바람직하다.

상기 유해가스처리수단은 상기 플라즈마발생수단으로부터 유입된 플라즈마와 외부로부터 유입된 유해가스가 반응하는 반응실을 내부에 갖고, 또한 그 측벽에는 상기 유해가스가 유입되는 적어도 하나의 유해가스유입통로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 유해가스처리수단의 측벽에는 상기 유해가스유입통로와 연통되며 외부로부터 유입된 유해가스가 상기 반응실로 유입되기 전에 통과하도록 되어 있는 유해가스유도실이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 플라즈마발생수단과 상기 유해가스처리수단은 플랜지에 의해 분리 가능하게 결합된 것이 바람직하다.

상기 흡착수단은 상기 유해가스처리수단으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더가 흡착될 수 있도록 물을 분사시키는 적어도 하나의 물분사장치를 구비하고, 상기 물분사장치가 설치되며 상기 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 수집실을 내부에 갖는 것이 바람직하다.

상기 물분사장치는 스프레이인 것이 바람직하다.

상기 수집실의 내부에는 상기 물분사장치로부터 분사된 물에 의해 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 복수개의 폴링들이 구비되어 있을 수 있다.

상기 수집실은 상기 물분사장치가 장착되며 그로부터 분사된 물에 의해 처리가스 또는 파우더를 흡착하는 적어도 하나의 내부 수집실과, 상기 내부 수집실과 연통되며 그 외측면과 소정의 간격을 두고 그 외측면을 둘러싸는 외부 수집실로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

상기 내부 및 외부 수집실간의 연통은 내부 수집실의 하부에 형성된 통공에 의해 이루어져 있는 것이 바람직하다.

상기 내부 수집실의 내부에는 상기 물분사장치로부터 분사된 물에 의해 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 복수개의 폴링들이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

상기 외부 수집실의 내부에는 수분제거수단이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

상기 수분제거수단은 그물코를 여러 겹으로 포갠 것으로 이루어진데미스터(demister)인 것이 바람직하다.

상기 수집실에는 상기 수집실에서 흡착되지 않은 처리가스가 배기되는 처리가스 배기부가 연결되어 있는 것이 바람직하다.

상기 폐수저장수단에는 저장된 폐수가 소정의 수위에 도달되었을 경우에 이를 외부로 배출시키는 적어도 하나의 펌프가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

상기 폐수저장수단의 내부에는 저장된 폐수의 수위를 감지하는 적어도 하나의 센서가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

상기 폐수저장수단의 내부에는 저장된 폐수의 수위를 감지하는 적어도 하나의 센서로부터 신호를 받아 작동하는 것으로서, 저장된 폐수가 소정의 수위에 도달되면 자동으로 작동하도록 되어 있는 적어도 하나의 펌프를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이상의 상기 가스 스크러버로는 액정 제조공정에서 발생되는 유해가스를 처리할 수도 있다.

또한, 이상의 상기 가스 스크러버로는 CF4, C2F6, C3F8, CHF3, SF6, NF3 로 구성된 군 중에서 선택된 적어도 하나의 유해가스를 처리할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가스 스크러버를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마발생수단과 유해가스처리수단을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 유해가스처리수단의 횡단면을 도시한 도면이며, 도 4는 도 1의흡착수단과 폐수저장수단을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가스 스크러버(10)는 반도체 제조공정에서 발생된 유해가스를 플라즈마를 이용하여 분해하는 가스 스크러버(10)로서, 플라즈마발생수단(1), 유해가스처리수단(2), 흡착수단(3) 및 폐수저장수단(4)을 구비하고 있다.

상기 플라즈마발생수단(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극부재(31)와 음극부재(30)의 사이에 전압을 인가하여 발생된 직류 아크 방전에 질소나 아르곤과 같은 플라즈마를 형성할 가스를 주입함으로써 적어도 1000℃의 플라즈마를 발생시키도록 구성되어 있다.

상기 음극부재(30)의 내부에는 음극부재(30)를 냉각시키는 냉각수가 유동될 수 있도록 수냉실(33)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 음극부재(30)는 그 일단이 상기 플라즈마발생실(49)내에 위치하고 타단은 상기 플라즈마발생실(49)의 외부에 위치하게 된다.

상기 음극부재(30)는 상기 양극부재(31)와 절연체(35)에 의해 절연되어 있다.

상기 음극부재(30)에는 고온의 플라즈마를 형성하기 위한 부전압이 인가되고, 상기 양극부재(31)에는 상기 고온의 플라즈마를 형성하기 위한 정전압이 인가된다.

이 때 상기 양극부재(31)와 상기 음극부재(30)의 사이에는 직류 아크 방전이 형성되며, 이 직류 아크 방전 영역에 플라즈마형성가스유입통로(47)를 통해 유입된질소나 아르곤과 같은 플라즈마를 형성할 가스를 주입함으로써 상기 고온의 플라즈마가 형성된다. 적어도 1000℃의 고온 플라즈마를 형성하기 위해서는 상기 양극 및 음극부재(31, 30)에 적어도 약 100볼트(V)의 고전압을 인가해 주어야 한다.

상기 양극부재(31)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마가 형성되는 반응이 일어나는 플라즈마발생실(49)을 내부에 갖고, 그 측벽(43)에는 상기 플라즈마발생실(49)에 유해가스가 유입되도록 유해가스가 통과하는 적어도 하나의 플라즈마형성가스유입통로(47)가 형성되어 있으며, 또한 그 측벽(43)의 내부에는 상기 양극부재(31)를 냉각시키는 냉각수가 유동될 수 있도록 수냉실(42)이 형성되어 있다.

상기 플라즈마발생수단(1)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2플랜지(44)(45)에 의해 상기 유해가스처리수단(2)이 분리 가능하게 결합되어 있다.

상기 제1플랜지(44)에는 상기 유해가스처리수단(2)으로 유입되는 플라즈마와 상기 유해가스처리수단(2)으로 유입되는 유해가스와의 반응을 촉진시키는 산소나 수증기와 같은 반응성가스가 유입될 수 있도록 적어도 하나의 반응성가스유입통로(48)가 형성될 수 있다.

이러한 반응성가스유입통로(48)는 상기 양극부재(31)의 자체에 형성될 수도 있다.

이와 같이 유입된 반응성 가스는 플라즈마와 함께 상기 유해가스처리수단(2)으로 유입됨으로써 유해가스처리수단(2)에서의 플라즈마와 유해가스의 반응을 촉진하여 유해가스의 분해효율을 향상시키는 역할을 한다.

또한, 상기 제1플랜지(44)에는 상기 양극부재(31)의 수냉실(42)과 연통되어 그쪽으로 유입되는 냉각수의 입구(40)가 형성될 수 있고, 상기 양극부재(31)의 상부에는 상기 수냉실(42)과 연통된 냉각수 출구(41)가 형성될 수 있다.

상기 제1플랜지(44)의 냉각수 입구(40)는, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 음극부재(30)의 수냉실(33)과 연결되도록 함으로써 상기 음극부재(30)의 수냉실(33)을 유동한 냉각수가 상기 제1플랜지(44)를 거쳐 상기 양극부재(31)의 수냉실(42)을 연속하여 유동되도록 하는 것이 냉각수 이용의 효율 및 구조의 단순화를 기할 수 있어 바람직하다.

상기 제1플랜지(44)는 상기 양극부재(31)에 일체로 결합될 수 있고, 상기 제2플랜지(45)는 상기 플라즈마발생수단(1)이 상기 유해가스처리수단(2)과 분리 가능하도록 양자를 플랜지결합시킬 수 있다.

이와 같이 상기 플라즈마발생수단(1)과 상기 유해가스처리수단(2)이 상호 분리 가능하게 결합됨으로써 플라즈마발생수단(1)의 마모시에 이것만을 별도로 분리하여 교체하고 유해가스처리수단(2)은 별도로 교체할 필요가 없는 경우 플라즈마발생수단(1)만을 별도로 편리하게 분리 교체할 수 있는 잇점이 있게 된다.

상기 제1,2플랜지(44)(45)의 중앙부에는 각각 상기 플라즈마발생수단(1)에서 발생된 플라즈마가 상기 유해가스처리수단(2)으로 유입될 수 있도록 통공이 형성되어 있다.

상기 유해가스처리수단(2)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마발생수단(1)으로부터 유입된 플라즈마와 외부로부터 유입된 유해가스가 반응하는 반응실(39)을 내부에 갖는다.

또한, 상기 유해가스분해수단(2)의 측벽(36)에는 상기 유해가스가 유입되는 적어도 하나의 유해가스유입통로(38)가 형성되어 있다.

상기 유해가스유입통로(38)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 직경 약 3mm 정도의 통로가 상기 반응실(39)에 대하여 방사방향으로 균일한 간격을 유지하면서 배치되고 또한 상하로도 배치되도록 형성되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 유해가스유입통로(38)를 형성함으로써 플라즈마와 유해가스의 혼합이 고르게 이루어질 수 있고 플라즈마 영역 내에 유해가스가 체류하는 시간을 증가시킬 수 있어 분해율 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 대용량의 처리가 가능하다.

또한, 상기 유해가스유입통로(38)는 가능한 한 상기 플라즈마발생수단(1)과의 결합 부위에 근접되게 배치되도록 하는 것이 고온의 플라즈마 영역에 가깝게 유해가스를 주입함으로써 분해효율을 향상시킬 수 있어 바람직하다.

더욱이, 상기 유해가스처리수단(2)의 측벽(36)에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유해가스유입통로(38)와 연통되며 외부로부터 유입된 유해가스가 반응실(39)로 유입되기 전에 통과되도록 하는 유해가스유도실(37)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 유해가스유도실(37)은 상기 측벽(36)의 내부에 상기 유해가스유도실(37)을 가공하여 형성될 수도 있으나, 상기 측벽(36)의 외측면으로부터 소정의 간격으로 이격되어 상기 측벽(36)을 둘러싸도록 배치된 별도의 부재를부가함으로써 형성될 수도 있다.

이러한 유해가스유도실(37)을 형성함으로써 이와 연통된 상기 유해가스유입통로(38)로 유해가스를 고르게 분배할 수 있고, 결과적으로 상기 유해가스유입통로(38)를 통해 상기 반응실(39)로 유해가스를 고르게 유입시킬 수 있고, 이는 상기 반응실(39)에서 유해가스가 플라즈마와 원활하게 혼합될 수 있게 함으로써 유해가스의 처리효율을 향상시킬 수 있게 한다.

상기 유해가스처리수단(2)에는 상기 유해가스유도실(37)과 반도체 제조장치(미도시)를 연결시킴으로써 상기 반도체 제조장치(미도시)로부터 발생된 유해가스를 상기 유해가스유도실(37)로 유입시키는 파이프(18)가 연결되어 있다.

상기 유해가스처리수단(2)의 측벽(36)에는 상기 유해가스처리수단(2)을 냉각시키는 냉각수가 유동될 수 있도록 수냉실(46)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 유해가스처리수단(2)의 수냉실(46)은 상기 유해가스유입통로(38)와 연통되지 않도록, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 배치되는 것이 바람직하다.

상기 유해가스처리수단(2)의 하부에는 이를 지지하는 베이스(50)가 결합되어 있다.

상기 유해가스처리수단(2)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유해가스처리수단(2)으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더에 물을 분사시켜 이를 흡착하는 흡착수단(3)이 결합되어 있다.

여기서 처리가스는 상기 유해가스처리수단(2)에 의해 처리된 유해가스를 말하고, 파우더는 반도체 제조장치(미도시)에서 발생된 불순분말로서 상기 유해가스처리수단(2)을 거쳐 흡착수단(3)에 유입된 것을 말한다.

상기 유해가스처리수단(2)과 상기 흡착수단(3)은 중앙부에 처리가스유입구(96)가 형성되어 있는 제3플랜지(83)에 의해 분리 가능하게 결합된다.

상기 흡착수단(3)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유해가스처리수단()으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더가 흡착될 수 있도록 물을 분사시키는 적어도 하나의 스프레이와 같은 물분사장치(100)를 구비하고, 상기 물분사장치(100)가 설치되며 상기 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 수집실(93)을 내부에 갖는다.

상기 수집실(93)은 상기 물분사장치(100)가 장착되며 그로부터 분사된 물에 의해 처리가스 등을 흡착하는 내부 수집실(93a)을 갖는 내부 흡착수단(3a)과, 상기 내부 수집실(93a)과 연통되며 그 외부를 둘러싸는 외부 수집실(93b)을 갖는 외부 흡착수단(3b)으로 이루어져 있다.

상기 내부 수집실(93a)과 외부 수집실(93b)간의 연통은 상기 내부 수집실(93a)의 하부에 형성된 통공(86)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 내부 수집실(93a)의 상부는 상기 제3플랜지(83)의 처리가스 유입구(96)와 연통되어 있으며 그 하부는 상기 물분사장치(100)에 의해 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 복수개의 폴링(81)들로 채워져 있다.

이와 같이 폴링(81)들을 구비함으로써 상기 흡착수단(3)은 물 액적과의 접촉 면적과 접촉 시간을 최대화함으로써 부생성물의 포집 효율을 증대시킬 수 있다.

상기 외부 흡착수단(3b)의 측벽에는 상기 내부 수집실(93a) 및 외부 수집실(93b)을 거쳐 외부로 배출되는 처리가스가 통과하는 처리가스배기부(17)가 구비되어 있고, 상기 처리가스배기부(17)에는 배기되는 처리가스의 온도를 감지하는 센서(90)가 설치되어 있다.

상기 물분사장치(100)에 물을 공급하는 물공급관(87)에는 상기 처리가스배기부(17)에 설치된 온도감지센서(90)가 감지하여 보내온 신호에 따라 분사되는 물의 양을 조절할 수 있도록 상기 물분사장치(100)에 공급하는 물의 양을 조절하는 솔레이노이드밸브(85)가 설치되어 있다.

이와 같이 온도감지센서(90)와 솔레노이드밸브(85)를 구성함으로써 배기되는 처리가스의 온도에 따라 내부 수집실(93a)의 처리가스 등에 분사되는 물의 양을 적절하게 조절함으로써 가스 스크러버(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.

상기 외부 수집실(93b)에는 그물코를 여러 겹으로 포갠 것으로 이루어진 데미스터(demister)와 같은 수분제거수단(82)이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 외부 수집실(93b)에 수분제거수단(82)을 구비함으로써 상기 외부 수집실(93b)을 통과하여 처리가스배기부(17)로 배출되는 배기가스의 수분을 제거함으로써 가스 스크러버(10)의 후단의 배관의 부식을 최소화할 수 있다.

상기 외부 흡착수단(3b)의 하부에는 후술하는 폐수저장수단(4)과 결합되는 부분(89)과 나머지 부분(88)을 상호 결합시키는 체인클램프(84)가 설치되어 있다.

상기 체인클램프(84)는 또한 상기 내부 흡착수단(3a) 및 그 내부에 배치된 폴링(81)들 그리고 외부 수집실(3b)에 배치된 수분제거수단(82)들을 지지하며, 그중앙부에는 상기 내부 및 외부 수집실(93a)(93b)이 상호 연통되도록 복수개의 통공(86)들이 형성되어 있다.

상기 외부 흡착수단(3b)에는 수집실(93)의 상태를 외부에서 관찰할 수 있는 감시창(92)이 설치될 수 있다.

상기 흡착수단(3)에는 상기 흡착수단(3)과 연결되는 것으로서 상기 흡착수단(3)에 의해 형성된 폐수를 유입시켜 저장하는 폐수저장수단(4)이 구비되어 있다.

상기 폐수저장수단(4)은 부식성이 강한 폐수에 안전할 수 있도록 부식에 강한 PVC 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 폐수저장수단(4)의 내부에는 저장된 폐수의 수위를 감지하는 적어도 하나의 센서(11)로부터 신호를 받아, 저장된 폐수가 소정의 수위에 도달하면 자동으로 작동하도록 되어 있는 적어도 하나의 펌프(106)를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 가스 스크러버는 이에 한정되지 않고, 상기 수위감지센서(11)를 구비하지 않고 펌프(106)만 구비할 수도 있다. 이 경우에는 육안 등으로 상기 폐수저장수단(4)에 저장된 폐수의 수위를 확인하여 필요한 경우 펌프(106)를 작동시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 가스 스크러버는 또한 상기 펌프(106)를 구비하지 않고 수위감지센서(11)만을 구비할 수도 있다. 이 경우에는 상기 수위감지센서(11)의 신호에 따라 작업자가 수동으로 상기 폐수를 배출시킬 수도 있다.

도 1에 있어서, 설명되지 않은 도면부호(5)는 케이스를, 도면부호(27)은 바퀴를 나타내며, 도면부호(9)는 자동제어부를, 도면부호(14)(15)는 전원을, 도면부호(20)(21)은 압력계를, 도면부호(22) 내지 (26)은 유량계를 각각 나타낸다.

이상의 가스 스크러버로는 액정 제조공정에서 발생되는 유해가스도 분해할 수 있다.

또한, 이상의 가스 스크러버로는 CF4, C2F6, C3F8, CHF3, SF6, NF3 로 구성된 군 중에서 선택된 적어도 하나의 유해가스도 분해할 수 있다.

이하, 상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 가스 스크러버의 작용을 설명한다.

음극부재(30) 및 양극부재(31)의 사이에 인가된 적어도 100볼트(V) 이상의 고전압에 의하여 음극부재(30) 및 양극부재(31)의 사이에 직류 아크 방전이 형성되고, 이 아크 방전 영역에 플라즈마형성가스유입통로(47)를 통해 유입된 아르곤, 질소와 같은 플라즈마형성가스가 이온화됨으로써 적어도 1000℃의 플라즈마를 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 고온의 플라즈마는 상기 플라즈마발생수단(1)과 연결된 유해가스처리수단(2)의 반응실로 유입된다. 이 때, 상기 플라즈마발생수단(1)의 반응성가스유입통로(48)를 통해 유입된 산소, 수소 등의 반응성가스를 플라즈마와 함께 유해가스처리수단()으로 유입시킨다. 이와 같이 유해가스처리수단(2)으로 유입된 플라즈마 및 반응성가스는 유해가스유입통로(38)를 통해 유해가스처리수단(2)으로 유입된 유해가스와 반응하게 된다. 이 때, 반응성가스유입통로(48)를 통해 유입된 산소, 수소 등의 반응성가스는 플라즈마와 유해가스의 반응을 촉진시킴으로써 유해가스의 처리효율을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 처리된 유해가스 및 반도제제조장치에서 발생되어 유입된 파우더는 상기 유해가스처리수단(2)과 결합된 흡착수단(3)으로 유입되어 그에 설치된 물분사수단(100)으로부터 분사된 물에 의해 수용성, 산성가스 및 파우더를 급냉시켜 흡착시키고 흡착되지 않은 처리가스는 이를 데미스터와 같은 수분제거수단(82)에 통과시켜 수분을 제거한 다음 배출하고, 흡착된 폐수는 상기 흡착수단(3)과 결합된 폐수저장수단(4)에 유입시켜 저장된다. 폐수저장수단(4)에 저장된 폐수가 소정의 수위에 도달하게 되면 센서에 의해 이를 감지함으로써 펌프(106)를 작동시켜 폐수를 외부로 배출시킨다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 유해가스를 고온의 플라즈마에 고르게 주입함으로써 유해가스와 플라즈마의 혼합을 원활히 하여 유해가스의 분해율, 분해속도 및 분해량을 향상시킬 수 있다.

둘째, 흡착수단을 채용하여 처리가스 또는 파우더를 급냉시킴으로써 부생성물의 생성을 최대한 억제하고 또한 부식성가스나 산성가스를 제거함으로써 대용량의 난분해성 유해가스의 처리율, 처리속도 및 처리량을 향상시킬 수 있다.

셋째, 혼합식 가스 스크러버에서 파우더의 적층문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (21)

1. 반도체 제조공정에서 발생된 유해가스를 플라즈마를 이용하여 분해하는 가스 스크러버로서:

   양극부재와 음극부재의 사이에 전압을 가하여 발생된 직류 아크 방전에 플라즈마를 형성할 가스를 주입함으로써 적어도 1000℃의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단;

   상기 플라즈마발생수단과 분리 가능하게 결합되어 상기 플라즈마발생수단으로부터 유입된 플라즈마와 상기 유해가스를 처리시키는 유해가스처리수단;

   상기 유해가스처리수단과 연결되어 상기 유해가스처리수단으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더에 물을 분사시켜 상기 처리가스 또는 파우더를 흡착하는 흡착수단; 및

   상기 흡착수단과 연결되는 것으로서 상기 흡착수단에 의해 형성된 폐수를 유입시켜 저장하는 폐수저장수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마발생수단은 플라즈마를 형성하기 위해 부전압이 인가되는 음극부재와, 플라즈마를 형성하는 반응이 일어나는 플라즈마발생실을 내부에 가지며 플라즈마를 형성하기 위해 정전압이 인가되는 양극부재를 구비하고,

   상기 양극부재에는 상기 플라즈마발생실에 플라즈마를 형성할 가스가 유입될수 있도록 적어도 하나의 플라즈마형성가스유입통로와, 상기 양극부재를 냉각시키는 냉각수가 유동될 수 있도록 적어도 하나의 냉각수유동통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
3. 제1항에 있어서, 상기 양극부재에는 상기 유해가스를 처리하는 반응을 촉진시키는 반응성 가스가 유입되는 적어도 하나의 반응성가스유입통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
4. 제3항에 있어서, 상기 반응성 가스는 산소 또는 수증기인 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
5. 제1항에 있어서, 상기 유해가스처리수단은 상기 플라즈마발생수단으로부터 유입된 플라즈마와 외부로부터 유입된 유해가스가 반응하는 반응실을 내부에 갖고, 또한 그 측벽에는 상기 유해가스가 유입되는 적어도 하나의 유해가스유입통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
6. 제5항에 있어서, 상기 유해가스처리수단의 측벽에는 상기 유해가스유입통로와 연통되며 외부로부터 유입된 유해가스가 상기 반응실로 유입되기 전에 통과하도록 되어 있는 유해가스유도실이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
7. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마발생수단과 상기 유해가스처리수단은 플랜지에 의해 분리 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
8. 제1항에 있어서, 상기 흡착수단은 상기 유해가스처리수단으로부터 유입된 처리가스 또는 파우더가 흡착될 수 있도록 물을 분사시키는 적어도 하나의 물분사장치를 구비하고, 상기 물분사장치가 설치되며 상기 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 수집실을 내부에 갖는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
9. 제8항에 있어서, 상기 물분사장치는 스프레이인 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
10. 제8항에 있어서, 상기 수집실의 내부에는 상기 물분사장치로부터 분사된 물에 의해 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 복수개의 폴링들이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
11. 제8항에 있어서, 상기 수집실은 상기 물분사장치가 장착되며 그로부터 분사된 물에 의해 처리가스 또는 파우더를 흡착하는 적어도 하나의 내부 수집실과, 상기 내부 수집실과 연통되며 그 외측면과 소정의 간격을 두고 그 외측면을 둘러싸는 외부 수집실로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
12. 제11항에 있어서, 상기 내부 및 외부 수집실간의 연통은 내부 수집실의 하부에 형성된 통공에 의해 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
13. 제11항에 있어서, 상기 내부 수집실의 내부에는 상기 물분사장치로부터 분사된 물에 의해 흡착된 처리가스 또는 파우더를 수집하는 복수개의 폴링들이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
14. 제11항에 있어서, 상기 외부 수집실의 내부에는 수분제거수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
15. 제14항에 있어서, 상기 수분제거수단은 그물코를 여러 겹으로 포갠 것으로 이루어진 데미스터(demister)인 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
16. 제8항에 있어서, 상기 수집실에는 상기 수집실에서 흡착되지 않은 처리가스가 배기되는 처리가스 배기부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
17. 제1항에 있어서, 상기 폐수저장수단에는 저장된 폐수가 소정의 수위에 도달되었을 경우에 이를 외부로 배출시키는 적어도 하나의 펌프가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
18. 제17항에 있어서, 상기 폐수저장수단의 내부에는 저장된 폐수의 수위를 감지하는 적어도 하나의 센서가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
19. 제17항에 있어서, 상기 폐수저장수단의 내부에는 저장된 폐수의 수위를 감지하는 적어도 하나의 센서로부터 신호를 받아 작동하는 것으로서, 저장된 폐수가 소정의 수위에 도달되면 자동으로 작동하도록 되어 있는 적어도 하나의 펌프를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 스크러버는 액정 제조공정에서 발생되는 유해가스를 처리하는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버.
21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 스크러버는 CF4, C2F6, C3F8, CHF3, SF6, NF3 로 구성된 군 중에서 선택된 적어도 하나의 유해가스를 처리하는 것을 특징으로 하는 가스 스크러버