KR101879244B1 - Plasma system for treatment of semiconductor waste gas CF4 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 토치, 반응로, 폐가스 공급장치, 중화액 분사탱크, ID Fan등으로 구성된 장치로 플라즈마의 고열에너지를 이용하여 반도체 제조공정중 발생하는 폐가스 CF4를 신속하면서 안전하게 분해 및 무해화 처리하는 콤펙트한 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma system for processing semiconductor waste gas CF 4 , and more particularly, to an apparatus composed of a plasma torch, a reaction furnace, a waste gas supply device, a neutralization liquid injection tank, an ID fan, And a plasma system for processing a compact semiconductor waste gas CF 4 that quickly and safely decomposes and detoxifies waste gas CF 4 generated in the process.
지구온난화에 대한 문제는 지난 100년간 급격한 이산화탄소등 온실가스의 배출량증가에 따라 그 문제성이 심각히 대두되었으며 지구온난화에 대한 과학적 자료의 필요와 전세계적 노력의 필요에 대한 인식으로 범지구적 규제활동이 진행되고 있다.The problem of global warming has been raised in the last 100 years due to the rapid increase of greenhouse gas emissions such as carbon dioxide, and the need for scientific data on global warming and the need for global efforts have led to global regulatory activities have.
이에 따라 기후변화를 유발할 수 있는 온실가스의 배출을 줄이기 위한 다양한 기술적 방법들이 제시되고 있다.Accordingly, various technical methods for reducing greenhouse gas emissions that may cause climate change have been proposed.
지구온난화의 약 60%는 이산화탄소에 의한 것이며, 주로 화석연료의 사용에 기인한다.About 60% of global warming is due to carbon dioxide, mainly due to the use of fossil fuels.
대기중의 이산화탄소의 농도는 산업혁명을 기점으로 매우 증가하였으며 2000년 기준 약 370ppm으로 산업혁명 이전에 비하여 30% 정도 증가된 수준이다.The concentration of atmospheric carbon dioxide has increased from the industrial revolution to 370ppm in 2000, 30% higher than before the Industrial Revolution.
지구온난화를 유발하는 주요한 온실가스로는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 프레온(CFCs), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6), 오존(O3)등이 있으며, 이중 CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6을 6대 온실가스로 지정하여 관리되고 있다.Major greenhouse gases that cause global warming carbon dioxide (CO 2), methane (CH 4), nitrous oxide (N 2 O), chlorofluorocarbons (CFCs), hydrogen fluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), sulfur hexafluoride (SF 6 ), and ozone (O 3 ). These are managed by designating the six greenhouse gases as CO 2, CH 4, N 2 O, HFCs, PFCs and SF 6 .
상기 물질중 PFCs (Perfluoro compounds)는 반도체산업과 디스플레이산업등에서 식각 및 세정공정에 사용되고 있다.Among these materials, perfluoro compounds (PFCs) are used in etching and cleaning processes in the semiconductor industry and the display industry.
PFCs중 하나인 CF4가스는 불연성으로 대기중에서도 잘 분해되지 않는 안정한 물질로 지구 온난화에 기여하는 정도는 CO2에 비해 5,700배 높으며 대기중 체류시간도 50,000년 정도로 길다.As one of the PFCs, CF 4 gas is a non-combustible, stable material that does not decompose well in the atmosphere. Its contribution to global warming is 5,700 times higher than that of CO 2 , and its atmospheric residence time is as long as 50,000 years.
이러한 온실가스의 사용을 가능한 줄이기 위해서 온실효과가 적은 물질이나 국제적으로 대상이 아닌 비온실가스로 대체하여 사용하는 방법이 있는데, 대체되는 물질은 기존의 사용물질과 유사 또는 보다 우수한 성질을 지니고 있어야 함과 동시에 규제의 대상이 아니어야 한다.In order to reduce the use of such greenhouse gases as much as possible, there is a method of replacing with a non-greenhouse gas, which is not a substance with a low greenhouse effect or an international object, and a substitute substance should have a property similar to or superior to that of a conventional substance. And should not be subject to regulation at the same time.
폐가스를 처리하는 방법중 공정개선법은 기존 또는 현재 사용되고 있는 공정을 고효율화하여 반응율을 향상시키거나 공정시간을 단축하는 등 공정최적화를 통해 배출물질을 저감하는 방법이다.Among the methods of treating waste gas, the process improvement method is a method of reducing exhaust emissions through process optimization, such as improving the reaction rate or reducing the process time by increasing the efficiency of existing or currently used processes.
그러나 이 방법은 온실가스 배출량의 저감에는 유용하나 일반적으로 다양한 공정, 다양한 반응물질 및 구조를 지니는 공정상태에서 제조공정의 생산성을 저해하지 않도록 하기에는 문제가 된다.However, this method is useful for reducing GHG emissions, but it is generally problematic not to hinder the productivity of the manufacturing process in a process state having various processes, various reactants and structures.
포집과 재순환 방법은 배출가스에 포함되어 있는 유해성분들을 포집하는 기술로 멤브레인 분리흡착, 흡수, 응축 등의 작용을 통하여 선택적 포집을 하는 방법이다.The collection and recycling method is a technique for trapping the harmful substances contained in the exhaust gas, and is a method of performing selective collection through separation, adsorption, absorption and condensation of the membrane.
그러나 이 방법은 대상물질의 제거효과나 공정적용적인 측면에서 매우 제한적이므로 실제 제조현장에서는 널리 사용되고 있지 않다.However, this method is not widely used in actual manufacturing sites because it is very limited in terms of the removal effect of the target substance or the process application.
포집과 재순환은 비록 일부 효율이 높더라도 실질적 운영을 위한 설계상 문제, 높은 설비비 및 운영비 등의 문제를 가지고 있어 현재 실제공정에 적용하기 어려운 문제점들을 가지고 있다.Despite some efficiency, the capture and recirculation have problems such as design problems, high equipment cost and operating cost for practical operation, which have problems that are difficult to apply to actual processes at present.
현재 반도체소자 제조시 식각 및 세정 등의 공정에서 발생하고 있는 폐가스를 처리하는 방법중 하나인 액화천연가스(LNG)를 이용하여 연소하는 방법은 1,000℃ 이상의 고온연소를 통하여 열분해하고 다음으로 샤워형태 또는 충진탑 형태의 습식 세정탑(wet scrubber)에서 청정화된다.The present invention relates to a method for burning liquefied natural gas (LNG), which is one of the methods for treating waste gas generated in etching and cleaning processes during semiconductor device manufacturing, is pyrolyzed through high temperature combustion at 1,000 ° C. or higher, It is purified in a wet scrubber in the form of a packed tower.
그러나 이 방법은 고온에 의한 연소기 내부 또는 노즐의 재질의 손상이 초래될 뿐만 아니라 고온화염의 길이가 짧으므로 열에너지의 분포조절이 어려우며, 다량의 LNG 사용에 따른 에너지 소비량이 많고, 공정 트러블 발생시 불완전연소로 인한 슈트(soot)등의 2차 대기오염물질의 방출이 심각하여 설비운전이 어렵고 고형의 오염물질들이 덕트 및 스크러버 내부에 축적되는 등 해결해야 할 문제점들이 많이 발생하고 있다.However, this method not only damages the inside of the combustor or the nozzle due to the high temperature, but also shortens the length of the high temperature flame, so that it is difficult to control the distribution of heat energy, and the energy consumption due to the use of a large amount of LNG is large. There are many problems to be solved such that the emission of secondary air pollutants such as soot caused by the pollutants is difficult and the operation of the equipment is difficult and the solid pollutants accumulate in the duct and the scrubber.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템은 플라즈마 에너지를 이용하여 반도체 폐가스 CF4를 무해화 처리하는 한편, 플라즈마 가스로 질소를 사용하여 플라즈마의 발생이 용이해지고, 플라즈마 토치의 각 구성요소별로 개별적으로 냉각수를 공급함으로써 플라즈마 토치의 내구성이 장시간 유지되고, 별도의 스팀발생기나 예열기 없이 공급되는 물을 가열하여 스팀을 발생시키고 폐가스를 예열할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention uses nitrogen as to be made in view of the above problems, a semiconductor waste gas CF 4 treatment plasma system for the present invention is to detoxification of a semiconductor waste gas CF 4 using a plasma energy On the other hand, the plasma gas The generation of plasma is facilitated and the durability of the plasma torch is maintained for a long time by supplying the cooling water individually to each constituent element of the plasma torch and the supplied water is heated by the steam generator or the preheater to generate steam and to preheat the waste gas The present invention provides an apparatus for enabling a user to make a request.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템은, 반도체 제조공정에서 발생하는 CF4 처리를 하기위해 플라즈마 가스로 N2를 사용하는 플라즈마 토치; 폐가스 처리를 위한 화학반응이 일어나는 반응로; 폐가스를 외부로부터 반응로 내부로 공급하기 위한 폐가스공급장치; 처리된 배기가스 중에 함유된 유해성분을 제거하기 위한 중화액을 저장한 분사탱크; 배기가스가 외부로 배출되는 배기가스덕트; 배기가스를 외부로 배출하기 위한 ID Fan 및 굴뚝을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the problems as described above, a semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system according to the present invention is a plasma torch with a plasma using an N2 gas to the CF 4 treatment occurring in a semiconductor manufacturing process; A reaction furnace in which a chemical reaction takes place for waste gas treatment; A waste gas supply device for supplying the waste gas from the outside to the inside of the reaction furnace; A spray tank storing a neutralizing liquid for removing harmful components contained in the treated exhaust gas; An exhaust gas duct through which exhaust gas is discharged to the outside; And an ID fan and a chimney for discharging the exhaust gas to the outside.
또한, 상기 반응로 내부에는 상기 반응로 상부에 설치된 플라즈마 토치로부터 발생된 고온의 열에너지를 이용하여 반응로에 공급된 폐가스를 스팀과 무해화처리 반응이 일어나는 반응존이 형성되는 것을 특징으로 한다.Also, in the reactor, a reaction zone in which the waste gas supplied to the reactor is subjected to steam and detoxification reaction is formed using high-temperature thermal energy generated from the plasma torch provided on the reactor.
또한, 상기 반응로 상부에는 반응로 내부로 물을 주입하는 물입수관이 형성되고, 상기 폐가스공급장치는 반응로 하부에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a water inlet pipe for injecting water into the reactor is formed in the upper part of the reactor, and the used gas supply unit is formed in the lower part of the reactor.
또한, 상기 물입수관으로 주입되는 물을 통해 폐가스 처리를 위한 반응에 참여하는 스팀을 제조할 수 있도록, 상기 반응로 상부에는 나선형 홈이 형성된 플레이트가 장착되고, 상기 플레이트의 나선형 홈으로 물이 통과되면서 예열되고, 예열에 의해 만들어진 수증기가 반응로 내에 분사되는 것을 특징으로 한다.In addition, a plate having a spiral groove is mounted on the upper part of the reactor so as to produce steam participating in the reaction for the waste gas treatment through the water injected into the water inlet pipe, and water is passed through the spiral groove of the plate And the steam is preheated and steam generated by the preheating is injected into the reaction furnace.
또한, 폐가스는 폐가스공급장치를 통해 반응로 하부에서 공급되되, 공급된 폐가스는 상부방향으로 반응로내벽을 타고 상승하면서 반응로벽에서 예열되고 반응로에 형성된 다공 플레이트를 통과해 급속으로 상승할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The waste gas is supplied from the lower part of the reactor through the waste gas feeder, and the waste gas supplied thereto is preheated in the reactor furnace wall while rising up the reactor inner wall in the upward direction, and can be rapidly risen through the porous plate formed in the reactor furnace .
또한, 반응로에 폐가스 공급시 반응로 하부에 접선방향으로 폐가스를 공급함으로써, 폐가스가 반응로 하부를 회전하면서 상승되는 것을 특징으로 한다.In addition, when the waste gas is supplied to the reaction furnace, the waste gas is supplied to the lower portion of the reaction furnace in the tangential direction so that the waste gas is raised while rotating under the reaction furnace.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템은 반도체 폐가스 CF4를 플라즈마 에너지를 이용하여 스팀과의 반응을 유도하게 되면 무해화처리가 가능하며, 플라즈마 가스로 질소를 사용하므로서 플라즈마 발생이 용이하면서 토치의 내구성을 장기간 유지가 가능해지며, 반응시 발생하는 열량을 이용하여 반응로 상부에 위치한 플레이트를 가열하여 반응에 필요한 스팀을 만들기 위해 공급되는 물을 가열할 수가 있고, 반응로 측면을 통과하는 폐가스를 예열하므로써 별도의 스팀발생장치나 예열기가 필요하지 않게되어 폐가스 처리를 위한 설비 설치 및 제작 비용이 적게들고 이로 인하여 운전이 용이해지는 효과가 있다.Semiconductor waste gas CF 4 treatment plasma system for the present invention having the characteristics as described above can be detoxification When inducing reaction with steam using a plasma energy of the semiconductor used gas CF 4, and hameuroseo using nitrogen as plasma gas It is possible to maintain the durability of the torch for a long time while easily generating the plasma and to heat the supplied water in order to make the steam required for the reaction by heating the plate located on the upper part of the reactor using the heat generated during the reaction, By preheating the waste gas passing through the side surface, there is no need for a separate steam generator or a preheater, and there is an effect that the installation and manufacturing cost of equipment for waste gas treatment is reduced and the operation is facilitated.
도 1은 본 발명에 폐가스 처리용 플라즈마 장치에 대한 구성도
도 2는 종래의 폐가스처리용 플라즈마 장치에 대한 단면도
도 3은 도 2를 개선한 플라즈마 장치에 대한 단면도
도 4는 본 발명에서 폐가스처리용 플라즈마장치에서의 폐가스 공급장치를 나타낸 평면도1 is a schematic diagram of a plasma apparatus for waste gas treatment according to the present invention;
2 is a cross-sectional view of a conventional plasma processing apparatus for waste gas treatment
3 is a cross-sectional view of a plasma apparatus in which FIG. 2 is improved;
4 is a plan view showing a waste gas supplying apparatus in a plasma apparatus for waste gas treatment in the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The term used in the present invention is a general term that is widely used at present. However, in some cases, there is a term selected arbitrarily by the applicant. In this case, the term used in the present invention It is necessary to understand the meaning.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다. 여기서, 상하좌우, 우측, 좌측, 저면 등 방향과 관련된 표현은 모두 제시한 도면을 기준으로 기재하고 있음을 밝혀둔다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings. Here, it should be noted that the expressions related to the directions of up and down, left and right, right, left, and bottom are all described based on the drawings.
열플라즈마를 이용한 가열은 초고온의 에너지를 용이하게 발생시킬 수 있으므로 폐가스의 물리화학적 성질에 관계없이 대량으로 처리가 가능하다.Heating using thermal plasma can easily generate high-temperature energy, so it can be mass-processed regardless of the physicochemical properties of the waste gas.
이러한 특징을 고려하여 기상 폐가스을 처리하기 위해서 플라즈마 용융기술을 적용하게 되었다.Considering these characteristics, the plasma melting technique has been applied to treat the meteorological waste gas.
재래식 연소에 의한 화학적 반응으로는 얻을수 없는 초고온 열용량을 갖고 있는 많은 양의 고속 활성입자를 갖는 플라즈마는 고온제어 및 폭넓은 출력을 자유스럽게 조절할 수 있고 신속한 열 및 물질전달능력을 갖고 있으며 다양한 기체들이 플라즈마 가스로 쉽게 전환이 가능하다.Plasma, which has a large amount of high-speed active particles with an extremely high thermal capacity that can not be obtained by chemical reaction by conventional combustion, can freely control high-temperature control and wide output, has rapid heat and mass transfer capability, It is easy to switch to gas.
이러한 특성으로 인해 신속한 반응과 축소된 처리공정으로 효율적이며 환경면에서 깨끗한 초고온 열원이나 반응로를 제공할 수 있으므로 환경분야와 소재제조 개발등의 생산기반과 최신설비에 핵심이되는 기술로 활용되고 있다.Due to these characteristics, it is possible to provide ultra-high-temperature heat source and reaction furnace that is efficient and environmentally clean by rapid reaction and reduced processing process. Therefore, it is utilized as a core technology in production base and latest facilities such as environment field and material manufacturing development .
특히, 환경분야에서는 고온 고열의 소각용융로에 이용되어 산업폐가스에 열분해 시키거나 PFCs(Perfluorocompounds)가스처럼 처리가 어려운 난분해성 가스를 처리하는데 활용되고 있다.Especially, in the field of environment, it is utilized in the incineration melting furnace of high temperature and high temperature to pyrolyze industrial waste gas or to treat refractory gas which is difficult to treat like PFCs (Perfluorocompounds) gas.
환경분야에서 플라즈마는 고온의 높은 화학적 활성 및 엔탈피의 특징을 바탕으로 하므로, 유해물질의 분해 및 유해물질의 분해에 요구되는 물질의 제조공정상 많은 가능성을 제시한다.In the field of the environment, plasma is based on high temperature chemical activity and enthalpy characteristics, suggesting many possibilities for the manufacture of substances required for decomposition of harmful substances and decomposition of harmful substances.
플라즈마 분해공정은 연소기술 및 기존의 다른 공정에 비하여 응용하기 쉬우며 공정특징상 대기압하에서 빠른 분해와 재결합에 의해 Scale up하였을 경우에도 대량의 물질에 대해 고속 완전분해와 연속운전이 가능하다.The plasma decomposition process is easier to apply than the combustion technology and other existing processes, and it is possible to perform high-speed complete decomposition and continuous operation for a large amount of materials even if the process is scaled up by rapid decomposition and recombination under atmospheric pressure.
또한, 저온에서 분해가 일어나는 유기물의 소각의 경우에는 상대적으로 훨씬 낮은 냉각속도에 의해 다이옥신, NOx, SOx 등의 유해한 물질들이 발생될 가능성이 있으나, 열플라즈마 분해공정에서는 빠른 냉각속도와 더불어 냉각속도의 조절도 가능하므로 유해한 생성물들을 제어할 수 있다.In the case of incineration of organic matter which is decomposed at low temperature, harmful substances such as dioxin, NOx and SOx may be generated due to a relatively low cooling rate. However, in the thermal plasma decomposition process, It is also possible to control harmful products.
이와 관련하여 다양한 종류의 플라즈마 발생장치들이 개발되었으며, 조성들이 다른 처리대상물에 따라 플라즈마 가스, 온도, 압력, 분위기 등의 처리조건들을 변경하기가 용이하다. 이러한 플라즈마를 이용한 공정상의 장점들을 가장 잘 부각시키면서 난분해성 반도체가스인 CF4를 쉽게 분해시킬 수 있는 가장 효율적인 공정으로 플라즈마 처리방법을 다음과 같이 적용한다.Various types of plasma generating devices have been developed in this regard, and it is easy to change processing conditions such as plasma gas, temperature, pressure, and atmosphere according to other objects to be processed. The plasma treatment method is applied as the most efficient process that can easily decompose CF 4 , which is a refractory semiconductor gas, while maximizing advantages of the process using the plasma.
CF4처리를 위한 플라즈마 시스템(1)은 다음과 같이 크게 나눌 수 있다.The plasma system (1) for CF 4 treatment can be broadly divided as follows.
도 1에서 보듯이 상기 플라즈마 시스템(1)은 폐가스 처리시 반응로에 공급되는 고열의 에너지를 발생하는 플라즈마 토치(10); 상기 플라즈마 토치에 형성되어 폐가스 처리를 위한 폐가스와 스팀과의 화학반응이 일어나는 반응로(20); 상기 반응로에 연결되도록 형성되어 폐가스를 외부로부터 반응로 내부로 공급하기 위한 폐가스공급장치(30); 상기 반응로 내부에 연결되도록 형성되어 폐가스 처리후 발생된 배기가스 중에 함유된 유해성분을 제거하기 위한 중화액을 분사하는 분사탱크(40); 상기 분사탱크에 연결되도록 형성되어 유해성분이 제거된 배기가스를 외부로 배출하는 배기가스덕트(50); 및 ID Fan(60);을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the
폐가스를 처리하기 위한 반응이 일어나는 반응로의 기본적인 형상은 도 2와 같이 이루어지는데 스팀을 제조하기 위해 공급되는 물의 투입방법을 개선한 장치가 도 3과 같다.The basic configuration of the reactor in which the reaction for treating the waste gas occurs is as shown in FIG. 2, and an apparatus for improving the input method of water supplied for producing steam is shown in FIG.
도 3에서 반응로(20)는 상부에 플라즈마 토치(10) 및 스팀을 공급하기 위한 장치인 플랜지 Ⅰ(26)과 플랜지 Ⅱ(27)가 부착되어 있는 것이 특징이다.3, the
반응로의 제일 위쪽에 설치되어 있는 플라즈마 토치(10)에는 두개의 전기단자(17, 18)가 있어 전원(미도시)으로부터 공급된 직류전류가 연결되며, 토치내부에는 전극으로 아노드(anode,11)와 케소드(cathode,14)가 설치되어 있고, 냉각수가 아노드를 냉각하기 위해 냉각수유입구(12) 및 출구(13)와 케소드를 냉각하기 위한 냉각수유입구(15) 및 출구(16)가 토치외부에 설치되어 있다.The
이로 인하여, 상기 아노드 및 케소드는 플라즈마의 고온에 의해 가열되어도 상기 냉각수유입구들(12, 15)을 통해 공급된 냉각수로 온도를 조절할 수 있고 이를 통해 손상을 방지한다.Therefore, even when the anode and the cathode are heated by the high temperature of the plasma, the temperature can be controlled by the cooling water supplied through the
플라즈마 가스로는 질소(N2)가 사용되는데 질소투입구(19)를 통해 토치내부로 공급되어진다.Nitrogen (N 2 ) is used as the plasma gas and is supplied into the torch through the
반응로(20)는 원기둥 형상의 이중강철관으로 반응로 몸체(21)와 반응로 외피(22)로 구성되는데, 반응로 측면에서의 몸체와 외피 사이에는 반응온도를 유지할 수 있도록 단열재(23)가 충진되어 있다.The
그리고, 상기 반응로 내부에는 상기 반응로에 설치된 플라즈마 토치로부터 발생되는 고온의 열에너지를 이용하여 반응로에 공급된 폐가스가 무해화 처리되는 반응이 일어나는 반응존(24)이 형성된다.Inside the reactor, a
플라즈마 토치와 연결된 반응로 상부는 플랜지Ⅰ(26)과 플랜지Ⅱ(27)로 덮여져 있으며, 겹처져 있는 두면의 플랜지 사이에 스팀분사용 플레이트(25)가 형성되어져 있다.The upper portion of the reaction furnace connected to the plasma torch is covered with the flange I 26 and the flange II 27, and a
이때, 상기 플레이트는 상기 반응로 상부에서 반응로 내부로 물을 공급하기 위한 구성이다.At this time, the plate is configured to supply water into the reaction furnace at an upper portion of the reactor.
또한, 상기 플레이트는 상기 플라즈마 토치에 근접하게 형성된다.Further, the plate is formed close to the plasma torch.
이로 인하여, 상기 플레이트는 플라즈마 토치에서 발생되는 고온으로 인해 가열되고, 가열된 플레이트로 공급되는 물 또한 예열할 수 있다.Due to this, the plate is heated due to the high temperature generated in the plasma torch, and the water supplied to the heated plate can also be preheated.
아울러, 상기 플레이트는 물을 공급하는 한편, 공급된 물을 통해 폐가스 처리를 위한 반응에 참여하는 스팀을 제조할 수 있도록, 상기 플레이트는 그 내부에 나선형의 물유동홈이 형성된다.In addition, a spiral water flow groove is formed in the plate so that the plate can supply water and produce steam that participates in a reaction for waste gas treatment through the supplied water.
보다 상세하게는, 상기 플레이트(25)는 물입수관(25-1), 상기 물입수관에 연결되고 나선형으로 형성되는 물유동홈(25-2)이 설치되어 있어서, 외부로부터 물입수관(25-1)을 통해 스팀분사용 플레이트(25) 내로 공급된 물은 스팀분사용 플레이트 내에 만들어진 물유동홈(25-2)을 따라 흐르면서 예열되고, 이때 만들어진 스팀이 하기 스팀배출구(25-3)를 통해 반응로 몸체(21)에 있는 반응존(24)으로 투입되어진다.More specifically, the
여기서, 스팀배출구(25-3)는 스팀을 반응로 내로 분사하기 위한 구성으로서 보다 상세하게는, 상기 플레이트는 외부로부터 상기 물입수관을 통해 공급된 물은 상기 플레이트의 물유동홈을 통과하고, 통과된 물은 플라즈마 토치로부터 발생되는 고온에 의해 예열되고, 예열에 의해 수증기로 변화되는 한편, 상기 플레이트에는 수증기가 반응로 내에 분사될 수 있도록 스팀배출구가 형성되는 것이다.Here, the steam outlet 25-3 is a structure for injecting steam into the reaction furnace. More specifically, water supplied through the water inlet pipe from the outside of the plate passes through the water flow groove of the plate, The heated water is preheated by the high temperature generated from the plasma torch and is changed to steam by preheating, while a steam outlet is formed in the plate so that steam can be injected into the reaction furnace.
반도체폐가스인 CF4는 반응로 하부에 설치된 폐가스공급장치(30)를 통해 공급되는데 다공 플레이트를 통과한 다음 반응로 몸체(22)의 주위에 형성된 채널(31)을 따라 회전하면서 예열되면서 반응존(24) 방향으로 상승한다.The semiconductor waste gas CF 4 is supplied through a
보다 상세하게는, 상기 폐가스공급장치를 통해 반응로 하부에서 폐가스가 공급되되, 공급된 폐가스는 하부에서 상부방향으로 이동되는 한편, 반응로내벽을 타고 상승됨으로써, 상기 폐가스는 반응로 벽에서 반사된 플라즈마 토치의 반사열을 통해 예열된다.More specifically, the waste gas is supplied from the lower part of the reactor through the waste gas feeder, and the waste gas supplied is moved upward from the lower part while being lifted on the inner wall of the reaction furnace, And is preheated through the reflected heat of the plasma torch.
또한, 상기 폐가스공급장치를 통해 반응로 하부에서 폐가스가 공급되되, 상기 폐가스를 반응로 하부에 접선방향으로 공급함으로써, 폐가스가 반응로 내벽의 채널(31)을 따라 회전하면서 상승되어 보다 효과적으로 예열될 수 있다.In addition, waste gas is supplied from the lower part of the reactor through the waste gas feeder, and the waste gas is supplied in a tangential direction to the lower part of the reactor so that the waste gas rises and flows along the
그리고, 예열된 폐가스는 반응로의 반응존(24)에 있는 폐가스투입구(32)를 통해 반응존(24)으로 들어가게 된다.The preheated waste gas enters the
도 4에 폐가스공급장치(30)의 형성이 별도 제시되어 있다.The formation of the
반응로내에서 반응은 플레이트에서 나온 스팀과 하부로부터 공급된 폐가스가 플라즈마 토치에서 만들어진 고온의 플라즈마 에너지를 이용하여 반응존(24)에서 다음과 같은 반응이 일어난다.In the reaction furnace, the following reaction occurs in the
CF4 + 2H20 -> CO2 + 4HFCF 4 + 2H 2 O -> CO 2 + 4HF
그리고, 반응이 완료되면 연소된 폐가스에서 발생된 배기가스는 반응로 하부방향으로 이동하면서 분사탱크(40)에서 1차로 분사된 중화액(NaOH용액 또는 Ca(OH)2용액)에 의해 유해성분이 제거되며 시스템 뒤쪽에 설치된 ID Fan(60)에 의해 이동되는 배기가스는 배기가스 덕트(50)에 설치된 분사노즐(55)을 통해 펌프에 의해 공급된 중화액이 추가로 2차 분사되면서 유해성분을 없애 무해화 처리한다.When the reaction is completed, the exhaust gas generated in the burned waste gas is removed from the neutralization liquid (NaOH solution or Ca (OH) 2 solution) firstly injected from the
보다 상세하게는, 상기 배기가스덕트 내에는 상기 분사탱크에서 1차로 분사된 중화액을 2차로 재분사하는 분사노즐(55)이 형성됨으로써, 배기가스가 중화액을 통해 2번에 걸쳐 유해성분이 제거되고, 이에 따라 배기가스를 정화할 수 있다.More specifically, the
이때 일어나는 반응은 다음과 같다.The reactions that occur at this time are as follows.
HF + NaOH -> NaF + H20HF + NaOH -> NaF + H 2 O
2HF + Ca(OH)2 -> CaF2 + 2H20 2HF + Ca (OH) 2 - > CaF 2 + 2H 2 0
이와 같이 유해성분들이 두차례에 걸쳐 제거된 배기가스는 ID Fan(60)에 의해 굴뚝(70)을 통해 청정된 상태로 배출된다.The exhaust gas having the harmful components removed twice is discharged through the
배기가스는 배기가스 덕트(50)에 설치된 샘플러(sampler, 56)에 의해 대기중으로 배출되기 전 채취되며 가스분석기를 이용하여 배기가스의 성분등 상태를 확인할 수 있다.The exhaust gas is sampled by a sampler (56) provided in the exhaust gas duct (50) before it is discharged to the atmosphere, and the state of the exhaust gas and the like can be confirmed by using a gas analyzer.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Various modifications and variations will be possible without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of the present invention should be construed as being covered by the scope of the appended claims, and technical scope within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 : 플라즈마 시스템
10 : 플라즈마 토치 11 : 아노드(anode)
12, 15 : 냉각수 유입구 14 : 케소드(cathode)
13, 16 : 냉각수 출구 17, 18 : 전기단자
19 : 질소투입구 20 : 반응로
21 : 반응로 몸체 22 : 반응로 외피
23 : 단열재 24 : 반응존
25 : 플레이트 26 : 플랜지Ⅰ
27 : 플랜지Ⅱ 30 : 폐가스공급장치
31 : 채널 32 : 폐가스투입구
40 : 분사탱크 50 : 배기가스덕트
55 : 분사노즐 56 : 샘플러
60 : ID Fan 70 : 굴뚝1: Plasma system
10: Plasma torch 11: Anode
12, 15: Cooling water inlet 14: Cathode
13, 16: cooling
19: Nitrogen inlet 20: Reactor
21: reaction furnace body 22: reactor furnace sheath
23: Insulation material 24: Reaction zone
25: Plate 26: Flange I
27: Flange II 30: Waste gas supply device
31: channel 32: waste gas inlet
40: injection tank 50: exhaust gas duct
55: jet nozzle 56: sampler
60: ID Fan 70: Chimney
Claims (13)
상기 플라즈마 시스템은 플라즈마 토치;
상기 플라즈마 토치에 형성되어 폐가스 처리를 위한 화학반응이 일어나는 반응로;
상기 반응로에 연결되도록 형성되어 폐가스를 외부로부터 반응로 내부로 공급하기 위한 폐가스공급장치;
상기 반응로 내부에 연결되도록 형성되어 폐가스 처리후 발생된 배기가스 중에 함유된 유해성분을 제거하기 위한 중화액을 분사하는 분사탱크;
상기 분사탱크에 연결되도록 형성되어 유해성분이 제거된 배기가스를 외부로 배출하는 배기가스덕트; 및 ID Fan;을 포함하고,
상기 반응로 내부에는 상기 반응로에 설치된 플라즈마 토치로부터 발생되는 고온의 열에너지와 반응로에 공급된 폐가스가 작용되어 무해화처리 반응이 일어나는 반응존이 형성되며,
상기 플라즈마 토치는 반응로 상부에 형성되고,
상기 반응로 상부에는 반응로 내부로 물을 입수하는 플레이트가 형성되는 한편,
상기 플레이트는 상기 플라즈마 토치에 근접하게 형성되며,
상기 플레이트는 입수된 물을 통해 폐가스 처리를 위한 반응에 참여하는 스팀을 제조할 수 있도록,
상기 플레이트는 그 내부에 나선형의 물유동홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
A plasma system for performing a CF 4 process in a semiconductor manufacturing process,
The plasma system comprising: a plasma torch;
A reaction furnace formed in the plasma torch to cause a chemical reaction for waste gas treatment;
A waste gas supply device connected to the reaction furnace to supply waste gas from the outside into the reaction furnace;
A spray tank connected to the inside of the reactor for spraying a neutralizing liquid for removing harmful components contained in the exhaust gas generated after the waste gas treatment;
An exhaust gas duct connected to the injection tank for discharging the exhaust gas from which harmful components have been removed to the outside; And an ID Fan,
In the reactor, a high-temperature thermal energy generated from the plasma torch provided in the reactor and a waste gas supplied to the reactor react to form a reaction zone where a detoxification reaction occurs,
The plasma torch is formed on top of the reactor,
A plate for receiving water into the reactor is formed on the reactor,
The plate being formed proximate to the plasma torch,
The plate can be used to produce steam that participates in the reaction for waste gas treatment through the water that is received,
Semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system, characterized in that said plate is a spiral water flow groove formed therein
상기 폐가스공급장치는 반응로 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method according to claim 1,
The waste gas supply semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system, characterized in that formed on the lower portion to the reaction
상기 플레이트는 외부로부터 물이 입수되는 물입수관를 더 포함하되,
상기 물입수관를 통해 입수된 물은 상기 플레이트의 물유동홈으로 통과되고, 통과된 물은 근접하게 형성된 플라즈마 토치로부터 발생되는 고온에 의해 예열되고,
예열된 물은 수증기로 변화되는 한편,
상기 플레이트에는 수증기가 반응로 내에 분사될 수 있도록 스팀배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method according to claim 1,
The plate further includes a water inlet pipe for receiving water from the outside,
The water received through the water inlet pipe is passed to the water flow channel of the plate and the water passed is preheated by the high temperature generated from the adjacent plasma torch,
The preheated water changes into steam,
The plate has a semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system characterized in that the steam is a steam discharge port formed so as to be injected into the reactor
상기 폐가스공급장치를 통해 반응로 하부에서 폐가스가 공급되되,
공급된 폐가스는 하부에서 상부방향으로 이동되는 한편,
반응로내벽을 타고 상승됨으로써,
상기 폐가스는 반응로 벽에서 반사된 플라즈마 토치의 반사열을 통해 예열되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method of claim 5,
The waste gas is supplied from the lower part of the reactor through the waste gas feeder,
The supplied waste gas is moved upward from the bottom,
By rising on the inner wall of the reactor,
The waste gas is a semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system characterized in that the pre-heating of the plasma torch through the bansayeol reflected from the wall into the reaction
상기 폐가스공급장치를 통해 반응로 하부에서 폐가스를 공급되되,
상기 폐가스를 반응로 하부에 접선방향으로 공급함으로써,
폐가스가 반응로 내벽을 회전하면서 상승되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method of claim 5,
The waste gas is supplied from the lower part of the reactor through the waste gas feeder,
By supplying the waste gas in a tangential direction to the lower portion of the reactor,
Semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system characterized in that the waste gas is increased while rotating the inner wall of the reactor
상기 배기가스덕트 내에는 상기 분사탱크에서 1차로 분사된 중화액을 2차로 재분사하는 분사노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method according to claim 1,
In the exhaust duct is a semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system characterized in that the injection nozzle 2 to the re-injection drive 1 of neutralized liquid ejection drive from the spray tank to form
상기 배기가스덕트 내에는 대기중으로 배출되기 전에 배기가스를 채취하는 샘플러(sampler)가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method of claim 10,
Semiconductor waste gas CF 4 plasma processing system characterized in that in the exhaust duct is formed with a sampler (sampler) and collecting the exhaust gas before it is discharged into the atmosphere
상기 플라즈마 토치는 그 내부에 아노드(anode) 및 케소드(cathode)가 형성되는 한편,
상기 아노드 및 케소드에는 냉각수가 공급되는 냉각수유입구 및 냉각수가 배출되는 냉각수출구가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method according to claim 1,
An anode and a cathode are formed in the plasma torch,
The anode and the semiconductor Kane methods used gas CF 4 plasma processing system characterized in that the cooling water is supplied to the cooling water inlet and cooling water is discharged cooling water outlet are formed to be
상기 플라즈마 토치는 플라즈마 가스로 질소(N2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 폐가스 CF4 처리용 플라즈마 시스템
The method according to any one of claims 1, 5, and 7 to 12,
The plasma torch is the semiconductor used gas CF 4 plasma processing system characterized by using nitrogen (N 2) as a plasma gas
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