KR0176659B1 - 폐가스 유해성분 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기되는 폐가스의 유해성분, 특히 반도체 공정의 화학적 증착공정(CVD: Chemical Vapor Deposition) 또는 프라즈마 부식공정 등으로부터 배출되는 유독가스를 처리하여 석출되는 미세분진을 보다 효율적으로 제거하고 포집하도록 개선된 폐가스 유해성분 처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐가스 유해성분 처리장치는 종래의 장치와는 달리 포집챔버 내에 포집유도부를 고정시키고 그의 지지봉을 회전축으로 하여 스크레이퍼가 360 W정회전하도록 설계되어 스크레이퍼의 운동 성능을 향상시킴으로써, 챔버 외벽 및 포집유도판에 흡착된 미세분진의 제거 및 포집하는 효율이 향상되는 효과를 제공한다.
또한 그에 따라 스크레이퍼 구동부의 불필요한 부하를 경감시키고, 스크레이퍼가 정역회전하도록 구동부를 제어하는데 필요한 복잡한 제어수단과 회전운동을 감지하기 위한 감지수단을 배제시켜 그에 따른 고장의 원인도 제거하였으며, 제작이 용이해진다는 부수적인 효과도 제공한다.
Description
본 발명은 배기되는 폐가스의 유해성분, 특히 반도체 공정의 화학적 증착공정(CVD: Chemical Vapor Deposition) 또는 프라즈마 부식 공정 등으로부터 배출되는 유독가스를 처리하여 석출되는 미세 분진을 보다 효율적으로 제거하고 포집하기 위한 폐가스 유해성분 처리장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서는 다량의 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스가 사용되는 데, 예를 들면, CVD공정에서는 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화 질소, 아르신, 포스핀, 디보린, 보론, 트리클로라이드 등이 사용되지만 공정 중에서는 이중 소량만이 소비되고, 배출되는 폐가스는 비교적 고농도의 독성 물질이 함유되어 있다.
또한 저압CVD공정, 플라즈마강화CVD, 플라즈마 부식, 에피택시 증착 등과 같은 제반 반도체 공정들에서도 각종의 독성 폐가스가 생성되고, 이렇게 생성된 폐가스를 대기 중에 방출하기 전에 폐가스 중의 유독성 물질을 제거하는 것이 환경적으로나 법적으로 의무화되어 있다.
따라서 반도체 제조 공정으로부터 유출되는 폐가스를 처리하기 위한 여러 가지 방법들이 연구되어 실용화되어 왔으며, 개선된 여러 가지 폐가스 유해성분 처리장치들이 사용되고 있다.
도 1은 본 출원인에 의한 특허출원 제 96-1363호에 제시된 바 있는 폐가스 유해성분 처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 정면도를 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 구성된 폐가스 유해성분 처리장치의 구성 부분을 그 기능별로 대별한다면 상부에 설치되어 폐가스, 불활성 기체 및 공기가 각각 유입되는 유입헤드(10)와, 폐가스, 공기 및 질소의 혼합가스를 가열하는 가열챔버(20)와, 가열된 혼합가스를 재가열하는 2차 가열장치(30)와, 공기를 재유입시키는 2차 공기유입부(40)와, 석출된 미세 분진을 포집하는 포집챔버(60)와, 포집된 미세분진을 모아두는 포집용기(70)로 나눌 수 있다.
이와 같이 구성된 폐가스 유해성분 처리장치에 폐가스가 유입헤드(10)로 유입되어 질소를 포함하는 불활성 기체에 의해서 유입헤드(10)의 하부에 설치된 반응방지부(미도시)까지 유도되면, 반응방지부에 의해 가열챔버(20)의 상부에서는 공기와 폐가스와의 반응이 억제되고, 가열챔버(20)의 일정 높이 이하에서만 폐가스와 공기와의 반응이 일어나도록 설계되어 있다.
또한 가열챔버(20)에서 반응후 반응 석출물인 미세분진과 기체는 2차 가열장치(30)에 의해서 가열되고, 2차 공기유입부(40)의 고속의 공기의 흐름에 의하여 포집챔버(60)로 유도된다.
포집챔버(60)에서 포집된 미세분진은 포집용기(70)에 축적되고, 정제된 기체는 포집용기(70) 상부에 형성된 가스 배출용 구멍을 통하여 배출된다.
이 기체는 외부에서 불어넣어 주는 냉각 공기에 유도되어 하부용기(50)의 내부와 포집챔버(60) 사이에 형성된 공간부를 거쳐 덕트를 통해 외부로 배출된다.
이와 같이 구성되는 폐가스 유해성분 처리장치의 포집챔버와 포집용기를 보다 자세히 표시하기 위한 단면도를 도 2에서 도시하고 있다.
포집챔버(60)의 상부에는 공기분사노즐(41)에 의해서 가속된 혼합기체와 석출입자가 유입되는 관이 연결되어 있고, 호퍼 형상의 포집챔버 외벽(64)으로 둘러 싸여 있으며, 포집챔버의 하단부인 하부 안내통(65)에는 포집챔버의 외벽 내부에 흡착된 고체 분말을 긁어내는 스크레이퍼(63)가 결속되어 있는 스크레이퍼 결속통(80)이 삽입되어 있다.
하부 안내통(65)의 외부에는 스크레이퍼 결속통(80)에 회전 구동력을 전달해 주는 위엄 기어(95)가 위치하고 있고, 또한 하부 안내통(65)의 하단에는 포집용기(70)가 분리 가능한 상태로 위치하고 있어 석출된 고체 분말을 포집하도록 되어 있다.
도 3은 워엄 기어의 구동 상태를 표시하기 위해 포집챔버의 하부를 절단하여 나타낸 사시도이고, 도 4는 스크레이퍼와 이들을 고정시켜 주고 회전시키는 스크레이퍼 결속통을 나타낸 사시도이다.
워엄 기어(95)는 워엄구동부(91)로부터 발생된 구동력을 전달받아 하부 안내통(65)의 외주면을 따라 회전하도록 형성되어 있으며, 워엄 기어(95)에는 스크레이퍼 결속통(80)에 용접된 'ㄱ' 형상의 상부 회전봉(82)과 'ㄴ'형상의 하부 회전봉(81)이 결착되어 있다.
스크레이퍼 결속통(80)은 호퍼 형상의 챔버 외벽(64)의 흡착된 분진을 긁어내는 스크레이퍼(63)가 상부에 결속되어 있고, 원통 내부에는 포집유도판(61)을 회전시킬 수 있도록 회전축을 지지하는 지지대(84)가 설치되어 있으며, 회전축의 상단에는 삼각뿔 또는 고깔 형상의 포집유도판(61)이 형성되어 있다.
하부 안내통(65)의 외주면에는 워엄 기어(95)에 결착되어 있는 상하부의 회전봉(81,82)이 용접되어 있어, 워엄 기어(95)의 회전력이 스크레이퍼 결속통에 전달되도록 형성되어 있다.
또한 워엄 기어(95)와 스크레이퍼 결속통(80) 사이의 하부 안내통(65)에는 상부 회전봉(82)과 하부 회전봉(81)이 자연스럽게 정역회전하도록 홈부(83)가 형성되어 있으며, 홈부(83)는 회전각으로 180 W만큼씩 서로 마주보도록 형성되어져 스크레이퍼 결속통(80)이 워엄 기어(95)를 따라 회전 왕복 운동하도록 되어 있다.
이와 같이 이루어진 포집챔버(60)에 혼합기체와 미세 분진이 챔버(60) 상부의 연결된 관을 통해 유입되어 챔버 외벽(64)과 유도판(61) 상부의 미세 분진이 흡착되면, 워엄 기어(95)의 회전에 따라 스크레이퍼 결속통(80)이 회전 왕복운동을 하고, 결속된 스크레이퍼(63)에 의해 분말들은 챔버 외벽(64)으로부터 긁혀져 제거된다.
또한 유도판(61)에 흡착된 분진 역시 스크레이퍼 결속통(80)에 고정된 포집유도판(61)이 회전하여 포집 챔버의 상부에 고정된 스크레이퍼(63a)에 의하여 긁혀져 챔버 외벽(64)의 내주면 가까이에서 떨어지게 된다.
이와 같이 유도된 고체 분말은 바닥에 설치되어 있는 포집용기(70)에 떨어져 축적되게 된다.
이와 같은 구성과 작용을 갖는 폐가스 유해성분 처리장치는 폐가스의 유해성분을 처리하는데 상당한 효율을 가지고 있으나, 석출된 미세 분진을 포집하는 포집챔버 내의 스크레이퍼가 회전 왕복 운동을 하기 때문에 운동 성능이 저하되고, 그에 따른 챔버 외벽 내부의 미세 분진을 제거하여 포집하는 효율이 저하되며, 워엄부와 스크레이퍼 결속통 및 포집챔버의 하부 안내통의 가공 제작과 조립이 용이치 않다는 문제점을 안고 있다.
또한 워엄구동부를 제어하는데 있어서도 워엄 기어의 회전 운동을 센서를 통하여 감지하여 그 회전각이 180 W로 회전 왕복 운동을 하도록 워엄구동부를 제어하여야 하기 때문에 제어하기가 용이치 않고, 잦은 고장의 원인이 되기도 하며, 별도의 제어 수단을 필요로 하므로 제작에 경제적인 부담을 안고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하여 가공 제작이 용이하면서도 포집챔버 외벽 내부에 흡착된 미세 분진을 제거하여 포집하는 효율을 향상시키는 폐가스 유해성분 처리장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 스크레이퍼를 구동시키는 구동부의 제어가 용이하고 경제성을 높인 폐가스 유해성분 처리장치을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 폐가스 유해성분 처리장치의 개략적인 구성을 나타내기 위한 정면도,
도 2는 종래 장치의 포집챔버와 포집용기를 나타내기 위한 단면도,
도 3은 종래 장치의 워엄부를 나타내기 위한 사시도,
도 4는 종래 장치의 스크레이퍼의 형태를 나타내기 위한 사시도,
도 5는 본 발명의 포집챔버와 스크레이퍼 구동부의 결합 상태를 나타내기 위한 사시도,
도 6은 챔버 외벽과 하부 안내통의 결합 상태와 구조를 나타내기 위한 사시도,
도 7은 포집유도부와 스크레이퍼 회전부의 결합 상태와 스크레이퍼의 회전 운동 상태를 나타내기 위한 분리 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
60 : 포집챔버 61 : 포집유도판
63 : 스크레이퍼 64 : 챔버 외벽
65 : 하부 안내통 66 : 기어 삽입홈부
100 : 스크레이퍼 구동부 101 : 스크레이퍼 회전용 기어
102 : 동력 전달용 기어 103 : 모터
110 : 스크레이퍼 회전부 120 :포집 유도부
이하 본 발명에 따른 폐가스 유해성분 처리장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
폐가스 유해성분 처리장치의 전체적인 구성과 작용은 도 1에 도시된 종래의 장치와 동일하므로 그에 대한 설명은 이하 생략하고, 본 발명에 의해서 개선된 포집챔버의 구성과 각각의 구성부의 작용을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 포집챔버와 스크레이퍼 구동부의 결합 상태를 나타내기 위한 사시도로서, 호퍼 형상의 챔버 외벽(64)과, 상기 챔버 외벽(64) 하단부에 연결되는 하부 안내통(65)과, 상기 하부 안내통(65)에 고정되어 석출물을 하부 안내통 (65)의 가장자리로 유도하는 포집 유도부(120)와, 상기 챔버 외벽(64)과 포집 유도부(120)에 흡착된 미세분진을 회전운동을 하여 긁어내는 스크레이퍼 회전부(110)를 포함하는 포집챔버(60)와, 상기 포집챔버(60) 내의 스크레이퍼 회전부(110)에 동력 전달용 기어(102)를 통해서 모터(103)의 구동력을 전달해 주는 스크레이퍼 구동부(100)의 결합상태를 도시하고 있다.
여기서 상기 포집 유도부(120)는 고깔 형상의 포집유도판(61)과, 상기 포집유도판(61)을 지지하는 포집유도판 지지봉(121)과, 상기 포집유도판 지지봉(121)의 하단에 결속되어 상기 하부안내통(65)에 고정시켜주는 포집유도판 지지대(122)로 구성되며, 상기 스크레이퍼 회전부(110)는 상기 외벽(64) 및 포집유도판(61)의 흡착된 미세분진을 긁어내어 제거하는 스크레이퍼(63)와, 상기 스크레이퍼(63)를 지지하는 원통형의 스크래이퍼 지지봉(111)과, 상기 스크레이퍼 지지봉(111)을 스크레이퍼 회전용 기어(101)에 결속시켜주는 스크레이퍼 지지대(112)와, 외부의 모터(103)로부터 구동력을 전달받아 결속된 스크레이퍼(63)를 회전시키는 스크레이퍼 회전용 기어(101)로 이루어진다.
도 6은 챔버 외벽과 하부 안내통의 결합 상태와 구조를 나타내기 위한 사시도로서, 호퍼 형상의 포집챔버(60)의 외벽(64)과 하부 안내통(65)은 분리 가능한 상태로 제작되어 챔버 외벽(64) 하단부에 하부 안내통(65)이 결속수단(62)에 의해서 연결되어지며, 하부 안내통(65)에는 스크레이퍼 회전용 기어 (101)가 삽입되어 안내통의 내주면을 따라 360 W정회전할 수 있도록 가이드가 있는 기어 삽입홈부(66)가 형성되어 있다.
상기 기어 삽입홈부(66)는 하부 안내통(65) 외부로 일부분이 개구되어 외부의 동력전달용 기어(102)와 기어 삽입홈부(66)에 삽입된 스크레이퍼 회전용 기어(101)가 맞물려 회전이 가능하도록 형성된다.
도 7은 포집유도부와 스크레이퍼 회전부의 결합 상태와 스크레이퍼의 회전 운동 상태를 나타내기 위한 분리 사시도로서, 기어 삽입홈부(66)에 삽입되는 스크레이퍼 회전용 기어(101)는 내부에 중공부(101a)를 갖는 원통형으로 형성되어 그 중심축으로 방사상의 스크레이퍼 지지대(112)가 연결되어 있어, 스크레이퍼(63)가 상단에 결속된 원통형의 스크레이퍼 지지봉(111)을 중심축에 고정시켜 준다.
또한 하부 안내통의 하단에 포집유도판 지지대(122)에 의하여 고정되어 있는 포집유도판 지지봉(121)은 상기 스크레이퍼 회전용 기어(101)의 중심축상에 위치한 스크레이퍼 지지봉을 관통하여 포집유도판(61)을 지지하므로 상기 스크레이퍼 회전용 기어(101)의 회전축으로 사용된다.
이와 같은 포집챔버(60)의 작용을 도 5와 도 7을 참조하여 설명하면, 2차 가열장치(30)에 의해서 가열되고 2차 공기유입부(40)의 고속의 공기의 흐름에 의해 유도된 미세 분진과 기체가 유입되어 포집챔버(60)의 외벽(64) 내부와 포집유도판(61)에 흡착되면, 스크레이퍼 구동부(100)의 동력전달용 기어(102)를 통해 모터(103)의 구동력을 전달받은 스크레이퍼 회전용 기어(101)는 포집유도판 지지봉(121)을 회전축으로 하여 하부 안내통(65)에 형성되어 있는 기어 삽입홈부(66)를 따라 회전하고, 그에 결속된 스크레이퍼(63)는 호퍼 형상의 챔버 외벽(64)을 따라 회전한다.
스크레이퍼(63)의 회전운동에 의하여 챔버 외벽(64)과 포집유도판(61)에 흡착된 미세분진은 긁혀져 제거되고, 이와 같이 포집된 분진은 스크레이퍼 회전용 기어(101)의 중공부(101a)를 통과하여 하부 안내통(65) 하단에 부착된 포집용기(70)에 축적된다.
이 때, 스크레이퍼(63)는 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이 종래의 장치와는 달리 고정된 포집유도판의 지지봉(121)을 회전축으로 갖는 스크레이퍼 지지봉(111)에 결속되어, 360 W정회전을 하여 미세분진을 제거하기 때문에 180 W회전 왕복운동을 할 때보다도 미세분진의 제거 및 포집 효율이 향상되고, 종래의 포집유도판(61)을 회전시키기 위해 필요했던 구동부(100)의 부하를 경감시킬 수 있게 된다.
또한 스크레이퍼 구동부(100)도 정역회전을 위한 복잡한 제어 수단과 기어의 회전운동을 감지하기 위한 감지 수단이 필요치 않으며, 또한 구동부에 사용되는 모터(103) 역시 정회전만 하는 단순한 형태의 것을 사용할 수도 있어 비용이 절감되어 경제적이며, 또한 필요에 따라서는 역회전을 시킴으로써 분진 제거 능력을 향상시킬 수도 있다.
그에 더하여 도 6에 도시된 바와 같이, 챔버 외벽(64)과 하부 안내통(65)이 분리 가능하게 제작되어 스크레이퍼 회전용 기어(101)를 기어 삽입홈에 쉽게 삽입하여 조립이 가능하며, 종래 장치의 구동력을 전달해 주는 상부 및 하부 회전봉(81,82)이 통과하는 홈부(83)를 하부 안내통(65)에 가공하는 작업과 상하 각각의 회전봉(81,82)과 스크레이펴 결속통(80)을 용접하는 작업을 생략할 수 있어 제작이 용이해 진다.
이상에서 상세히 설명한 본 발명에 따른 폐가스 유해성분 처리장치는 종래의 장치와는 달리 포집챔버 내에 포집유도부를 고정시키고 그의 지지봉을 회전축으로하여 스크레이퍼가 360 W정회전하도록 설계되어 스크레이퍼의 운동 성능을 향상시킴으로써, 미세분진의 제거 및 포집효율이 향상되는 효과를 제공한다.
또한 그에 따라 스크레이퍼 구동부의 불필요한 부하를 경감시키고, 스크레이퍼가 정역회전하도록 구동부를 제어하는데 필요한 복잡한 제어 수단과 회전운동을 감지하기 위한 감지수단을 배제시켜 그에 따른 고장의 원인도 제거하였으며, 제작이 용이해진다는 부수적인 효과도 제공한다.
Claims (8)
- 호퍼 형상의 챔버 외벽과, 상기 챔버 외벽 하단부에 연결되는 하부 안내통과, 상기 하부 안내통에 고정되어 석출물을 하부안내통의 가장자리로 유도하는 포집 유도부와, 상기 챔버 외벽과 포집 유도부에 흡착된 미세분진을 회전운동을 하여 긁어내는 스크레이퍼 회전부로 구성하는 폐가스 유해성분 처리장치에 있어서, 상기 스크레이퍼 회전부는 상기 하부 안내통내에 설치된 스크레이퍼 회전용 기어와, 상기 하부 안내통의 측면상에 형성된 개구부를 통하여 상기 스크레이퍼 회전용 기어와 치차 결합된 동력전달용 기어로 구성된 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상기 하부 안내통은 내주면을 따라 상기 스크레이퍼 회전용 기어가 삽입되어 회전 가능한 기어 삽입홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스크레이퍼 회전용 기어는 상기 스크레이퍼를 지지하는 스크레이퍼 지지봉을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 스크레이퍼 회전용 기어는 회전축을 중심으로 360 W회전 가능한 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 스크레이퍼 회전용 기어는 적어도 하나 이상의 지지대에 의하여 상기 스크레이퍼 지지봉에 연결되는 것을 톡징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
- 제 1 2항에 있어서, 상기 스크레이퍼 회전용 기어는 상기 하부 안내통이 상하로 통하도록 상기 스크레이퍼 지지봉에 연결되는 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하부 안내통은 상기의 챔버 외벽과 분리가능토록 제작되어 결속수단에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치
- 제 1 항에 있어서, 상기 포집 유도부는 상기 하부 안내통에 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 폐가스 유해성분 처리장치.
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