KR101866994B1 - Method for Treating Perfluorinated compounds Using Liquid Metal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 액체 주석(Sn)을 포함하는 액체금속조와; 외부의 공기를 흡입하여 산소의 농도를 높여 배출함으로써 상기 액체금속조의 상단부에 화염을 공급할 수 있는 순산소 또는 산소부화 공급장치와; 상기 액체금속조로부터 나오는 배기가스를 냉각시킨 후 유해 성분을 습식으로 처리하는 배기가스 처리장치와; 상기 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 나오는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어를 수행하는 전자제어장치를 포함하는 과불화 화합물 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 순산소 또는 산소부화를 통한 고온 화염에 의한 과불화 화합물의 분해와 액체 주석(Sn)를 이용한 과불화 화합물의 분해를 병행시킴으로써 기존의 연소법이 갖고 있는 연소에 의한 HF, CO2, NOx 등 가스 발생, 후처리 시설 필요, 고온 공정에 의해 유지비용이 높음 등의 단점을 해결하면서, 과불화 화합물의 제거효율을 배가시키고 과불화 화합물 처리 비용을 절감할 수 있다.The present invention relates to a liquid metal tundish including liquid tin (Sn) therein; A pure oxygen or oxygen enrichment supply device capable of supplying a flame to an upper end of the liquid metal tank by sucking outside air and discharging the oxygen by increasing the concentration of oxygen; An exhaust gas processing device for wet processing the harmful components after cooling the exhaust gas from the liquid metal tanks; An electronic control unit for monitoring and controlling the temperature of the flame supplied to the pure oxygen or oxygen enrichment supply unit, the temperature of the flame supplied to the liquid metal tank, and the accumulation amount of exhaust gas and tin (SnF 2 ) ≪ / RTI > The present invention relates to the decomposition of a perfluorinated compound by a high temperature flame through pure oxygen or oxygen enrichment and the decomposition of a perfluorinated compound by using liquid tin (Sn), whereby the combustion of HF, CO 2 , NO x It is possible to double the removal efficiency of the perfluorinated compound and reduce the treatment cost of the perfluorinated compound while solving the disadvantages such as generation of gas, post treatment facility and high maintenance cost due to high temperature process.
Description
본 발명은 반도체 공정 등에서 발생하는 과불화 화합물을 분해하여 제거하는 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for decomposing and removing a perfluorinated compound generated in a semiconductor process or the like.
과불화화합물(PFC)는 반도체 제조공정에서 식각공정의 에칭제(etchant) 및 화학증착공정(chemical vapor deposition process)의 반응기(chamber) 세정제로 널리 쓰이는 가스이며, 대표적으로 CF4, CHF3, C3F6, CH2F2, C3F4, C2F6, C3F8, C4F10, C5F8, SF6, NF3 등이 있다. 반도체 제조공정이 아니더라도 PFC는 종래에 사용되던 클로로-플루오로카본(chloro-fluorocarbon; CFC)을 대체하여 세정제·에칭제·용매·반응원료 등의 목적으로 사용하거나 제조하는 공정 및 작업장에서 배출되는 폐 가스에도 포함된다.Perfluorocompounds (PFCs) are widely used as chamber cleaners in etchant and chemical vapor deposition processes in semiconductor manufacturing processes. Typically, perfluorinated compounds (CF 4 , CHF 3 , C 3 F 6 , CH 2 F 2 , C 3 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , C 5 F 8 , SF 6 and NF 3 . PFC can be used as a substitute for the conventional chloro-fluorocarbon (CFC) used in the semiconductor manufacturing process and used in processes such as cleaning agents, etchants, solvents, reaction materials, etc., It is also included in the gas.
이러한 과불화 화합물(PFC)은 지구의 온실 효과를 발생시켜 지구 온난화 현상을 유발하는 가스로 알려져 있다. 이들 가스의 지구 온난화 지수(GWP)는 이산화탄소와 비교하여 약 6,000배에서 24,000배 이상 높은 매우 안정된 화합물이다.These perfluorinated compounds (PFCs) are known to cause global warming by generating global greenhouse effect. The Global Warming Index (GWP) of these gases is a highly stable compound that is about 6,000 to 24,000 times higher than that of carbon dioxide.
따라서, 세계 각국은 이러한 과불화 화합물 가스 배출량의 자발적 감축에 합의하여, 과불화 화합물 가스의 배출량의 감축이 불가피하게 되었다. As a result, countries around the world have agreed to voluntarily reduce the amount of perfluorocompound gas emissions, thus reducing the emission of perfluorocompound gas.
과불화 화합물 가스 배출 절감 기술로는 공정 최적화를 통한 사용량 절감, 재활용, 대체물질의 사용, 분해기술 등에 의한 과불화 화합물 가스 배출 절감 기술에 관한 연구가 진행되어 왔다.Research on the technology for reducing the amount of perfluorocompound gas by reducing the amount of the process through optimization of the process, recycling, use of the substitute material, and the decomposition technique has been studied as the technology for reducing the perfluorocompound gas emission.
지금까지는 분해기술, 특히 연소법을 중심으로 연구되어 왔는데, 연소 법은 가장 간단한 방법이고 현재 적용되고 있는 기술이나, 불화가스의 안정성 때문에 산화반응 전에 고온 가열이 필요하고, 연소에 따른 2차적인 대기환경 문제가 유발될 가능성이 있었다.Until now, the decomposition technique, especially the combustion method, has been studied. However, the combustion method is the simplest method and the presently applied technology, but due to the stability of the fluorine gas, it is necessary to heat at a high temperature before the oxidation reaction, There was a possibility of causing problems.
따라서, 최근까지 연소법을 대체하기 위하여 플라즈마, 분리막 및 물리화학적 공정 개발을 진행하고 있으나 처리 용량의 한계, 고 에너지 요구 및 낮은 공정효율로 상용화에 어려움이 있다.Therefore, although plasma, separator, and physicochemical processes have been developed until now to replace the combustion method, there is a difficulty in commercialization due to limit of processing capacity, high energy demand, and low process efficiency.
현재 반도체 공정에서 발생하는 비(非) 이산화탄소 온실가스, 즉 CF4, C2F6, C3F8, CHF3, NF3, SF6 등의 과불화 화합물을 연소법에 의해 제거하는 기술은 연소에 의한 HF, CO2, NOx 등 가스 발생, 후처리 시설 필요, 고온 공정에 의해 유지비용이 높음 등의 단점이 있다.The technology to remove perfluorinated compounds such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CHF 3 , NF 3 , and SF 6 , which are generated in the semiconductor process at present, , The generation of gas such as HF, CO 2 , NOx, etc., and the need for a post-treatment facility, and high maintenance cost due to a high temperature process.
본 발명의 목적은 이러한 단점을 극복하기 위해 순산소 또는 산소부화를 통한 고온 화염에 의해 과불화 화합물을 분해하는 방법과 액체 주석(Sn)을 이용하여 과불화 화합물을 분해하는 방법을 병행하는 과불화 화합물 처리 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to overcome this disadvantage by using a method of decomposing a perfluorinated compound by a high-temperature flame through pure oxygen or oxygen enrichment and a method of decomposing a perfluorinated compound by using liquid tin (Sn) And a method for treating a compound.
본 발명의 제1양태는, 내부에 액체 주석(Sn)을 포함하는 액체금속조(30)와; 외부의 공기를 흡입하여 산소의 농도를 높여 배출함으로써 상기 액체금속조(30)의 상단부에 화염을 공급할 수 있는 순산소 또는 산소부화 공급장치(20)와; 상기 액체금속조(30)로부터 이송되는 배기가스를 냉각하고 습식 처리하는 배기가스 처리장치(50)와; 상기 순산소 또는 산소부화 공급장치(20)로부터 이송되는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어를 수행하는 전자제어장치(40)를 포함하는 과불화 화합물 처리 시스템이다.A first aspect of the present invention is a liquid processing apparatus comprising: a liquid metal tank (30) containing liquid tin (Sn) therein; A pure oxygen or oxygen
본 발명의 제2양태는, 내부에 액체 주석(Sn)을 포함하는 액체금속조와; 상기 액체금속조에 구비되는 전기히터와; 상기 액체금속조로부터 이송되는 배기가스를 냉각하고 습식 처리하는 배기가스 처리장치와; 상기 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 이송되는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어하는 전자제어장치를 포함하는 과불화 화합물 처리 시스템이다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid container comprising: a liquid metal tank containing liquid tin (Sn) therein; An electric heater provided in the liquid metal bath; An exhaust gas processing device for cooling and wet-processing the exhaust gas transferred from the liquid metal tank; And an electronic control device for monitoring and controlling the temperature of the flame supplied to the liquid metal bath and the amount of exhaust gas and tin fluoride (SnF 2 ) generated from the liquid metal bath, from the air delivered from the pure oxygen or oxygen enrichment supply device Is a perfluorinated compound processing system.
본 발명의 제3양태는, 액체금속조에 과불화 화합물 함유 폐가스를 공급하는 단계와; 순산소 또는 산소부화 공급장치를 통해 외부의 공기를 흡입하여 산소의 농도를 높여 배출함으로써 상기 액체금속조의 상단부에 화염을 공급하는 단계와; 상기 액체금속조 내에서 액체 주석(Sn) 및 공급된 화염에 의해 과불화 화합물을 분해하는 단계와; 상기 과불화 화합물의 분해에 의해 발생한 불화주석(SnF2)를 배출하고 배기가스를 배기가스 처리장치로 이송하는 단계와; 전자제어장치에 의해 상기 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 나오는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과불화 화합물 처리 방법이다.A third aspect of the present invention provides a method for producing a liquid metal composition, comprising: supplying a liquid metal bath with a waste gas containing a perfluorinated compound; Supplying a flame to an upper end of the liquid metal tank by sucking outside air through a pure oxygen or oxygen enrichment supply device to increase the concentration of oxygen and discharge the oxygen; Decomposing the perfluorinated compound by liquid tin (Sn) and the supplied flame in the liquid metal bath; Discharging tin fluoride (SnF 2 ) generated by the decomposition of the perfluorinated compound and transferring the exhaust gas to an exhaust gas treating apparatus; Monitoring and controlling the temperature of the flame supplied to the liquid metal bath by air from the pure oxygen or oxygen enrichment supply device by the electronic control unit and the accumulation amount of exhaust gas and tin (SnF 2 ) generated from the liquid metal tank The method comprising the steps of:
본 발명의 제4양태는, 액체금속조에 과불화 화합물 함유 폐가스를 공급하는 단계와; 전기히터로 액체금속조를 가열하는 단계와; 상기 액체금속조 내에서 액체 주석(Sn)에 의해 과불화 화합물을 분해하는 단계와; 상기 과불화 화합물의 분해에 의해 발생한 불화주석(SnF2)를 배출하고 배기가스를 배기가스 처리장치로 이송하는 단계와; 전자제어장치에 의해 상기 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 이송되는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과불화 화합물 처리 방법이다.A fourth aspect of the present invention provides a process for producing a liquid metal precursor comprising the steps of: supplying a waste gas containing a perfluorinated compound to a liquid metal bath; Heating the liquid metal bath with an electric heater; Decomposing the perfluorinated compound by liquid tin (Sn) in the liquid metal bath; Discharging tin fluoride (SnF 2 ) generated by the decomposition of the perfluorinated compound and transferring the exhaust gas to an exhaust gas treating apparatus; Monitoring and controlling the temperature of the flame supplied to the liquid metal bath, the air delivered from the pure oxygen or oxygen enrichment supply unit by the electronic control unit, and the accumulation amount of exhaust gas and tin (SnF 2 ) generated from the liquid metal bath The method comprising the steps of:
본 발명에 따르면 순산소 또는 산소부화를 통한 고온 화염에 의한 과불화 화합물의 분해와 액체 주석(Sn)를 이용한 과불화 화합물의 분해를 병행시킴으로써 기존의 연소법이 갖고 있는 연소에 의한 HF, CO2, NOx 등 가스 발생, 후처리 시설 필요, 고온 공정에 의해 유지비용이 높음 등의 단점을 해결하면서, 과불화 화합물의 제거효율을 배가시키고 과불화 화합물 처리 비용을 절감할 수 있다.In accordance with the present invention by combination of perfluorinated compound of the degradation and decomposition of the perfluoro compound with liquid tin (Sn) by a high temperature flame by a pure oxygen or oxygen-enriched by the combustion in the conventional combustion method has HF, CO 2, It is possible to double the removal efficiency of the perfluorinated compound and reduce the treatment cost of the perfluorinated compound while solving the disadvantages such as the generation of NOx gas, the post treatment facility, and the high maintenance cost due to the high temperature process.
도 1은 일 실시형태에 따른 액체 금속을 이용한 과불화 화합물 처리 장치의 구성을 보여주는 도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 액체금속조의 상단부에 산소부화 장치가 구비된 과불화 화합물 처리 장치의 구성을 보여주는 도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 전기히터를 액체주석 가열원으로 사용하는 과불화 화합물 처리 장치의 구성을 보여주는 도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a device for treating a liquid metal with a perfluorinated compound according to an embodiment; FIG.
FIG. 2 is a view showing a configuration of a perfluorinated compound processing apparatus having an oxygen-enriching apparatus at an upper end portion of a liquid metal tank according to an embodiment.
Fig. 3 is a view showing a configuration of an apparatus for treating a perfluorinated compound using an electric heater according to one embodiment as a liquid tin heating source.
본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. These examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 시스템은, 액체금속조(30)는 공급되는 과불화 화합물 함유 폐가스에 포함된 과불화 화합물을 분해하도록 내부에 액체 주석(Sn)을 포함한다. In the perfluorinated compound processing system according to an embodiment of the present invention, the
액체금속조(30)는 외부로부터 공급되는 액체 주석(Sn)을 액체금속조(30) 내부로 분사하는, 다수의 분사구를 가지는 다수의 노즐을 포함할 수 있다.The
또한, 액체금속조(30)의 상단부에 순산소 또는 산소부화 공급장치(20)로부터 고온의 화염을 공급하는 장치가 구비될 수 있다.Also, an apparatus for supplying a hot flame from the oxygen or oxygen
다르게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 액체금속조(30)는 전기히터 등의 외부열원을 통해서 액체금속조의 온도를 일정 이상으로 유지할 수 있다.3, the
상기 과불화 화합물은 CF4, SF6, C2F6, C3F3, CHF3 및 NF3 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The perfluorinated compound may be at least one selected from the group consisting of CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 3 , CHF 3 and NF 3 .
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 시스템은, 상기 액체금속조에 공급되는 과불화 화합물 함유 폐가스의 이물질을 제거하기 위해 필터를 더 구비할 수 있다. 필터는 프리필터, 카본 필터, HEPA 필터, 광촉매 필터, 또는 나노실버 필터를 사용할 수 있다.The perfluorinated compound processing system according to an embodiment of the present invention may further include a filter to remove foreign matter of the waste gas containing the perfluorinated compound supplied to the liquid metal tank. The filter can be a pre-filter, a carbon filter, a HEPA filter, a photocatalytic filter, or a nanosilver filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 시스템에서, 순산소 또는 산소부화 공급장치(20)는 내부에 기체분리막을 설치하고 있으며 이 기체분리막은 외부로부터의 흡입 공기의 산소의 농도를 높여 배출할 수 있는 것이라면 제올라이트, 평막형 또는 중공사막형 멤브레인(membrane) 등을 포함하여 어떤 형태의 것이라도 무방하며, 기체분리막은 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 모두 사용 가능하다.In the perfluorinated compound processing system according to an embodiment of the present invention, the pure oxygen or
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 시스템에서, 상기 배기가스 처리장치(50)는 배기가스를 냉각하기 위한 냉각부와, 액화된 배기가스 유해 성분을 물에 용해시켜 처리하기 위한 물 공급 및 배출부를 포함할 수 있다.In the perfluorinated compound processing system according to an embodiment of the present invention, the exhaust
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 시스템은, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 실시간으로 감시 및 제어하는 전자제어장치(40)를 구비한다.The perfluorinated compound processing system according to one embodiment of the present invention is a system for monitoring and controlling the temperature of a flame supplied to a liquid metal bath and the accumulation amount of exhaust gas and tin (SnF 2 ) generated from a liquid metal bath in real time And a
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 방법에서, 과불화 화합물 함유 폐가스는 CF4, SF6, C2F6, C3F3, CHF3 및 NF3 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다. In the method of treating a perfluorinated compound according to an embodiment of the present invention, the waste gas containing a perfluorinated compound may be one kind selected from the group consisting of CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 3 , CHF 3 and NF 3 Or more, but is not necessarily limited thereto.
상기 과불화 화합물 함유 폐가스는 반도체 공정에서 발생할 수 있다.The waste gas containing the perfluorinated compound may occur in a semiconductor process.
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 방법에서, 액체금속 매체로 주석을 사용할 경우 액체금속조의 운전온도는 주석의 용융점 이상, 기화점 이하로 유지해야 하며, 그 범위는 230~2600℃이다. 용융점 미만으로 운전될 경우 액체금속이 응고되기 때문에, 용융점 이상으로 온도를 유지해야 한다.In the method of treating a perfluorinated compound according to an embodiment of the present invention, when tin is used as the liquid metal medium, the operating temperature of the liquid metal bath should be maintained at not less than the melting point of the tin and not more than the vaporization point, . Since the liquid metal coagulates when operated below the melting point, the temperature should be maintained above the melting point.
. .
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 방법에서, 순산소 또는 산소부화(oxygen enrichment) 공급장치에 의해 액체금속조의 상단부에 공급되는 화염의 온도는 1,300℃ 이상인 것이 바람직하며, 액체금속이 순산소 연소반응에서 발생하는 열을 가져와 액체금속 및 화염온도를 일정하게 유지할 수 있다. 과불화 화합물을 포함한 폐가스는 액체금속에 의해 1차적으로 정제가 되고, 남은 미량의 과불화 화합물들이 순산소 연소반응에 의해 완벽히 제거된다. 순산소 공급 함량과 공급 속도는 폐가스 처리 용량에 의해 정해지며, 1차적으로 액체금속에 의해 정제되고 남은 미량의 과불화 화합물을 제거하는데 필요한 양이 공급된다. 폐가스가 액체금속에 주입되는 속도 및 순산소 공급량을 조절하여 정제효율 및 운전온도를 효과적으로 제어할 수 있다.In the method of treating a perfluorinated compound according to an embodiment of the present invention, the temperature of the flame supplied to the upper portion of the liquid metal tank by the oxygen or oxygen enrichment supply device is preferably 1,300 ° C or higher, It is possible to bring heat generated from the oxygen combustion reaction and keep the liquid metal and flame temperature constant. The waste gas containing the perfluorinated compound is primarily purified by the liquid metal, and the remaining trace amount of perfluorinated compounds is completely eliminated by the oxy-fuel combustion reaction. The pure oxygen feed content and feed rate are determined by the waste gas treatment capacity and are supplied in an amount necessary to remove trace amounts of perfluorinated compounds that are primarily purified by liquid metal. The purification efficiency and the operating temperature can be effectively controlled by adjusting the rate at which the waste gas is injected into the liquid metal and the amount of pure oxygen supplied.
본 발명에 따른 과불화 화합물 처리 방법은 순산소 또는 산소부화를 통한 고온 화염에 의해 과불화 화합물을 분해하는 방법, 또는 액체 주석(Sn)을 이용하여 과불화 화합물을 분해하는 방법을 포함할 수 있으며, 상기 두가지 분해하는 방법을 동시에 사용할 수 있다.The method for treating a perfluorinated compound according to the present invention may include a method of decomposing a perfluorinated compound by a high-temperature flame through pure oxygen or oxygen enrichment, or a method of decomposing a perfluorinated compound by using liquid tin (Sn) , The above two decomposition methods can be used at the same time.
종래의 순산소 또는 산소부화 장치를 사용한 연소 방식으로 과불화 화합물을 분해하는 방법은 산화제로서 공기 대신 산소만을 이용하는 연소 방식이다. 순산소 또는 산소부화 장치를 사용한 연소 방식은 기존의 공기연소방식과는 달리 질소 성분이 거의 없어 연소되는 가스의 열 손실량이 75 내지 80% 정도 감소되고, 배기 가스의 주성분은 이산화탄소(CO2)와 수분(H2O)으로 구성된다.A conventional method of decomposing a perfluorinated compound by a combustion method using pure oxygen or an oxygen hatching apparatus is a combustion method using only oxygen instead of air as an oxidizing agent. Pure oxygen or a combustion system using oxygen enrichment device is the heat loss of the gas combustion, unlike conventional air combustion the nitrogen almost not be decreased by 75 to 80%, the main component of the exhaust gas is carbon dioxide (CO 2) and Water (H 2 O).
그러나, 순산소 또는 산소부화 장치를 사용한 연소 방식으로 과불화 화합물을 분해하는 방법은 산화제로서 산소를 사용하므로 공기를 사용하는 것과는 달리, 산화제와 연료 접촉시 급격한 발열반응이 진행되므로 화염의 조절이 어렵다. 즉, 일반적으로 순산소 직접 연소는 열효율이 좋고 대기오염물질 배출이 적은 장점이 있는 반면, 3000℃ 이상의 고온의 연소가스를 발생하여 열교환기에 적용시키기 어려운 단점이 있다.However, the method of decomposing the perfluorinated compound by the combustion method using the pure oxygen or the oxygen hatching apparatus uses oxygen as the oxidizing agent, so unlike air, the flame is difficult to control because a rapid exothermic reaction occurs during contact with the oxidizing agent . That is, in general, pure oxygen direct combustion has a merit that it has good thermal efficiency and low emission of air pollutants, but it is difficult to apply high temperature combustion gas of 3000 ° C or more to heat exchanger.
이러한 단점을 해결하기 위해, 본 발명은 액체 주석(Sn)을 이용하여 과불화 화합물을 분해함으로써 폐가스 중에 포함된 과불화 화합물을 제거하며, 액체금속조 상단부에 일정 온도 이상의 순산소 또는 산소부화 화염을 공급하여 제거되지 않은 미량의 과불화 화합물들을 완벽히 제거함과 동시에, 액체 주석(Sn)의 공정 온도 및 화염의 온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above disadvantages, the present invention provides a method of removing perfluorinated compounds contained in waste gas by decomposing perfluorinated compounds using liquid tin (Sn) and purifying oxygen or oxygen-enriched flame (Sn) and the temperature of the flame are maintained at a constant level while completely removing minute amounts of the perfluorinated compounds which are not removed.
본 발명에 따른 과불화 화합물 분해의 기술적 원리는 액체 주석(Sn)과 CF4, SF6, C2F6, C3F3, CHF3 및 NF3 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물 간에 일어나는 다음의 반응에 기초한다:The technical principle of the decomposition of the perfluorinated compound according to the present invention is that liquid tin (Sn) and at least one compound selected from the group consisting of CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 3 , CHF 3 and NF 3 It is based on the following reactions occurring:
반응식 (1) : 2Sn(l) + CF4(g) ⇔ 2SnF2(l) + C(g)Reaction formula (1): 2Sn (l) + CF 4 (g) ⇔ 2SnF 2 (l) + C (g)
반응식 (2) : 3Sn(l) + SF6(g) ⇔ 3SnF2(l) + S(s)Reaction formula (2): 3Sn (l) + SF 6 (g) ⇔ 3SnF 2 (l) + S (s)
상기 반응은 액체주석의 운전온도 범위인 230~2600℃ 범위에서 일어나며, 상기 반응의 생성물인 SnF2의 기화점 850℃ 이하에서 운전하는 것이 바람직할 수 있다. 액체금속에 의한 과불화 화합물 분해는 상대적으로 저온에서도 운전이 가능하며, 액체 내에 폐가스가 기포 형태로 통과하는 방식만으로도 정제가 가능하기 때문에 기술적으로 효과적이다. 액체금속 중 주석은 운전온도 범위가 광범위하고 독성이 거의 없으며, 상대적으로 가격이 저렴하다.The reaction takes place in the range of 230-2600 ° C, which is the operation temperature range of the liquid tin, and it may be preferable to operate at a vaporization point of SnF 2 , which is the product of the reaction, at 850 ° C or lower. The decomposition of the perfluorinated compound by the liquid metal is technically effective because it can be operated at a relatively low temperature and purification is possible only by the way in which the waste gas flows in the form of bubbles in the liquid. Liquid metal tin has a wide operating temperature range, is less toxic, and is relatively inexpensive.
본 발명에 따른 과불화 화합물 처리 방법은 액체금속조(30) 상단부에 일정온도 이상의 순산소 또는 산소부화 화염을 공급함으로써 액체 주석(Sn)의 공정온도를 유지시키고 액체 주석(Sn)에 의한 과불화 화합물의 제거효율을 배가시킬 수 있다.The method of treating a perfluorinated compound according to the present invention maintains the process temperature of liquid tin (Sn) by supplying a pure oxygen or oxygen-containing flame at a predetermined temperature or more to the upper end of the liquid metal tank (30) The removal efficiency of the compound can be doubled.
또한, 본 발명에 따라 액체금속조(30) 상단부에 순산소 또는 산소부화 연소부를 위치시킴으로써 액체금속조 하부로의 산소의 공급을 방지하며 액체금속조에 열을 공급함으로써 액체금속의 산화를 방지할 수 있다. 본 발명에 따라 액체금속조(30)로부터 배출되는 배기가스에는 산소가 거의 포함되지 않는다.Further, according to the present invention, it is possible to prevent the supply of oxygen to the lower portion of the liquid metal bath by placing pure oxygen or the oxygen-enriched burned portion at the upper end of the
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 방법은, 상기 액체금속조에 과불화 화합물 함유 폐가스를 공급하는 단계 전에 과불화 화합물 함유 폐가스의 이물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of treating a perfluorinated compound according to an embodiment of the present invention may further include removing foreign matter of the waste gas containing the perfluorinated compound before supplying the waste gas containing the perfluorinated compound to the liquid metal tank.
이물질의 제거에 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 필터를 사용하였다.A known method can be used to remove foreign matter, and a filter is used in the present invention.
본 발명에 따르면, 폐가스 중에 포함된 과불화 화합물은 액체 주석(Sn)과 반응하여 불화주석(SnF2)과 탄소, 황, 질소 등으로 분해된다. 분해 과정에서 발생한 불화주석(SnF2)은 배출되고, 배기가스는 배기가스 처리장치(50)로 이송된다.According to the present invention, the perfluorinated compound contained in the waste gas reacts with liquid tin (Sn) and decomposes into tin fluoride (SnF 2 ) and carbon, sulfur, nitrogen and the like. Tin (SnF 2 ) generated in the decomposition process is discharged, and the exhaust gas is transferred to the exhaust
본 발명의 일 실시예에 따른 과불화 화합물 처리 방법은, 상기 배기가스를 배기가스 처리장치로 이송하는 단계 후에, 상기 배기가스를 배기가스 처리장치에서 냉각하고 습식 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of treating a perfluorinated compound according to an embodiment of the present invention may further include a step of cooling the exhaust gas in the exhaust gas processing apparatus and wet-processing the exhaust gas after the step of transferring the exhaust gas to the exhaust gas processing apparatus .
상기 배기가스 처리장치에서 냉각하고 습식 처리하는 단계는 배기가스를 액화시킨 후 물에 용해시켜 처리하는 단계일 수 있다.The step of cooling and wet processing in the exhaust gas treating apparatus may be a step of liquefying the exhaust gas and then treating it by dissolving it in water.
본 발명의 과불화 화합물 처리 방법은, 전자제어 장치에 의해 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 나오는 공기, 액체금속조 상부에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어를 수행하는 단계를 포함함으로써, 과불화 화합물 처리 전(全) 단계를 실시간으로 모니터링할 수 있다.The method for treating a perfluorinated compound of the present invention is a method for treating a perfluorinated compound by using an electronic control device to control the temperature of a flame supplied from the pure oxygen or oxygen enrichment supply device, SnF 2 ), thereby monitoring in real time all the steps before the perfluorinated compound treatment.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 산소부화 장치 대신 전기히터를 액체주석 가열원으로 사용하는 과불화 화합물 처리 장치의 구성을 보여주는 도이다. 3 is a diagram showing a configuration of an apparatus for treating a perfluorinated compound using an electric heater as a liquid tin heating source instead of the oxygen enrichment apparatus according to an embodiment of the present invention.
상기 과불화 화합물과 액체 주석의 정제반응은 저온에서도 일어나는 반응으로, 액체주석의 용융점인 232℃ 이상으로 액체금속조의 운전온도를 유지시켜주면 되기 때문에 전기히터를 열원으로 사용해도 무방하다. The refining reaction of the perfluorinated compound and the liquid tin is a reaction occurring at a low temperature. Since the operation temperature of the liquid metal tanks should be maintained at a melting point of 232 캜 or higher, which is the liquid tin temperature, electric heaters may be used as a heat source.
액체금속조의 운전온도와 전기히터의 용량은 처리대상 가스의 함량과 목표정제효율에 따라 정해진다.The operating temperature of the liquid metal bath and the capacity of the electric heater are determined according to the content of the gas to be treated and the target purification efficiency.
10 : 필터
20 : 순산소 또는 산소부화 공급장치
30 : 액체금속조
40 : 전자제어장치
50 : 배기가스 처리장치10: Filter
20: oxygen or oxygen enrichment feeder
30: liquid metal tank
40: Electronic control device
50: Exhaust gas treatment device
Claims (11)
외부의 공기를 흡입하여 산소의 농도를 높여 배출함으로써 상기 액체금속조의 상단부에 고온의 화염을 공급할 수 있는 순산소 또는 산소부화 공급장치와;
상기 액체금속조로부터 이송되는 배기가스를 냉각하고 습식 처리하는 배기가스 처리장치와;
상기 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 이송되는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어하는 전자제어장치를 포함하고,
상기 액체금속조의 운전 온도는 230 내지 850℃로서, 상기 액체금속조 내부의 주석 및 액체금속조에서 발생한 불화주석(SnF2)이 액체로 유지되는 것인, 과불화 화합물 처리 시스템.A liquid metal tundish including liquid tin (Sn) therein, wherein the liquid tin (Sn) reacts with a perfluorinated compound contained in a waste gas to generate liquid tin (SnF 2 );
A pure oxygen or oxygen enrichment supply device capable of supplying a high temperature flame to an upper end of the liquid metal tank by sucking outside air and discharging the oxygen by increasing the concentration of oxygen;
An exhaust gas processing device for cooling and wet-processing the exhaust gas transferred from the liquid metal tank;
And an electronic control device for monitoring and controlling the temperature of the flame supplied to the liquid metal bath and the amount of exhaust gas and tin fluoride (SnF 2 ) generated from the liquid metal bath, from the air delivered from the pure oxygen or oxygen enrichment supply device and,
Wherein the operating temperature of the liquid metal bath is between 230 and 850 캜 such that tin (SnF 2 ) generated in the tin and liquid metal baths in the liquid metal bath is maintained as a liquid.
상기 액체금속조에 구비되는 전기히터와;
상기 액체금속조로부터 이송되는 배기가스를 냉각하고 습식 처리하는 배기가스 처리장치를 포함하고,
상기 액체금속조의 운전 온도는 230 내지 850℃로서, 상기 액체금속조 내부의 주석 및 액체금속조에서 발생한 불화주석(SnF2)이 액체로 유지되는 것인, 과불화 화합물 처리 시스템.A liquid metal tundish including liquid tin (Sn) therein, wherein the liquid tin (Sn) reacts with a perfluorinated compound contained in a waste gas to generate liquid tin (SnF 2 );
An electric heater provided in the liquid metal bath;
And an exhaust gas processing device for cooling and wet-processing the exhaust gas transferred from the liquid metal tank,
Wherein the operating temperature of the liquid metal bath is between 230 and 850 캜 such that tin (SnF 2 ) generated in the tin and liquid metal baths in the liquid metal bath is maintained as a liquid.
상기 과불화 화합물은 CF4, SF6, C2F6, C3F3, CHF3 및 NF3 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 과불화 화합물 처리 시스템. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the perfluorinated compound is at least one selected from the group consisting of CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 3 , CHF 3 and NF 3 .
상기 과불화 화합물 처리 시스템은 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 과불화 화합물 처리 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the perfluorinated compound processing system further comprises a filter.
순산소 또는 산소부화 공급장치를 통해 외부의 공기를 흡입하여 산소의 농도를 높여 배출함으로써 상기 액체금속조의 상단부에 화염을 공급하는 단계와;
상기 액체금속조 내에서 액체 주석(Sn) 및 공급된 화염에 의해 상기 액체 주석(Sn)과 폐가스 중에 포함된 과불화 화합물이 반응하여 액체 불화주석(SnF2)이 발생함으로써 과불화 화합물을 분해하는 단계와;
상기 과불화 화합물의 분해에 의해 발생한 불화주석(SnF2)를 배출하고 배기가스를 배기가스 처리장치로 이송하는 단계와;
전자제어장치에 의해 상기 순산소 또는 산소부화 공급장치로부터 이송되는 공기, 액체금속조에 공급되는 화염의 온도, 및 액체금속조로부터 발생하는 배기가스와 불화주석(SnF2)의 누적량을 감시 및 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 액체금속조의 운전 온도는 230 내지 850℃로서, 상기 액체금속조 내부의 주석 및 액체금속조에서 발생한 불화주석(SnF2)이 액체로 유지되는 것인, 과불화 화합물 처리 방법.Comprising: supplying a waste gas containing a perfluorinated compound to a liquid metal tank containing liquid tin (Sn) therein;
Supplying a flame to an upper end of the liquid metal tank by sucking outside air through a pure oxygen or oxygen enrichment supply device to increase the concentration of oxygen and discharge the oxygen;
The liquid tin (Sn) and the perfluorinated compound contained in the offgas react with each other by the liquid tin (Sn) and the supplied flame in the liquid metal tank to generate liquid tin (SnF 2 ) ;
Discharging tin fluoride (SnF 2 ) generated by the decomposition of the perfluorinated compound and transferring the exhaust gas to an exhaust gas treating apparatus;
Monitoring and controlling the temperature of the flame supplied to the liquid metal bath, the air delivered from the pure oxygen or oxygen enrichment supply unit by the electronic control unit, and the accumulation amount of exhaust gas and tin (SnF 2 ) generated from the liquid metal bath Comprising the steps of:
Wherein the operating temperature of the liquid metal bath is between 230 and 850 캜, wherein tin (SnF 2 ) generated in the tin and liquid metal baths in the liquid metal bath is maintained as a liquid.
전기히터로 액체금속조를 가열하는 단계와;
상기 액체금속조 내에서 액체 주석(Sn)에 의해 상기 액체 주석(Sn)과 폐가스 중에 포함된 과불화 화합물이 반응하여 액체 불화주석(SnF2)이 발생함으로써 과불화 화합물을 분해하는 단계와;
상기 과불화 화합물의 분해에 의해 발생한 불화주석(SnF2)를 배출하고 배기가스를 배기가스 처리장치로 이송하는 단계를 포함하고;
상기 액체금속조의 운전 온도는 230 내지 850℃로서, 상기 액체금속조 내부의 주석 및 액체금속조에서 발생한 불화주석(SnF2)이 액체로 유지되는 것인, 과불화 화합물 처리 방법.Comprising: supplying a waste gas containing a perfluorinated compound to a liquid metal tank containing liquid tin (Sn) therein;
Heating the liquid metal bath with an electric heater;
Wherein the liquid tin (Sn) is reacted with the perfluorinated compound contained in the waste gas by the liquid tin (Sn) in the liquid metal tank to decompose the perfluorinated compound by generating liquid tin (SnF 2 );
And discharging tin fluoride (SnF 2 ) generated by the decomposition of the perfluorinated compound and transferring the exhaust gas to an exhaust gas treating apparatus;
Wherein the operating temperature of the liquid metal bath is between 230 and 850 캜, wherein tin (SnF 2 ) generated in the tin and liquid metal baths in the liquid metal bath is maintained as a liquid.
상기 과불화 화합물 처리 방법은, 상기 배기가스를 배기가스 처리장치로 이송하는 단계 후에, 배기가스를 배기가스 처리장치에서 냉각하고 습식 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 과불화 화합물 처리 방법.The method according to claim 5 or 6,
Wherein the perfluorinated compound treatment method further comprises a step of cooling the exhaust gas in the exhaust gas treatment apparatus and performing wet treatment after the step of conveying the exhaust gas to the exhaust gas treatment apparatus .
상기 과불화 화합물 함유 폐가스는 CF4, SF6, C2F6, C3F3, CHF3 및 NF3 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 과불화 화합물 처리 방법. The method according to claim 5 or 6,
Wherein the perfluorinated compound-containing waste gas comprises at least one selected from the group consisting of CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 3 , CHF 3 and NF 3 . .
상기 과불화 화합물 함유 폐가스는 반도체 공정에서 발생하는 것을 특징으로 하는, 과불화 화합물 처리 방법.The method according to claim 5 or 6,
Wherein the perfluorocompound waste gas is generated in a semiconductor process.
상기 순산소 또는 산소부화(oxygen enrichment) 장치에 의해 액체금속조의 상단부에 공급되는 화염의 온도는 1,300℃ 이상인 것을 특징으로 하는, 과불화 화합물 처리 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the temperature of the flame supplied to the upper end of the liquid metal bath by the oxygen or oxygen enrichment apparatus is 1,300 ° C. or higher.
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