KR20010022338A - 반도체제조 배기가스의 처리방법 및 장치 - Google Patents

반도체제조 배기가스의 처리방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

알칼리성수성액을 사용하는 통풍교반조(5)와, 기액접촉장치(7) 및/또는 충전탑(11)을 가지는 배기가스를 처리하는 방법 및 장치. 통기교반조로 제거할 수 없는 유해가스, 예를 들어 에탄올 등의 수용성유기화합물, SiC14등의 할로겐화 실리콘화합물, F2, C12등의 할로겐가스 등을 후단에서 제거할 수 있다. 반도체제조장치로부터 배출되는 배기가스의 정화에 특히 적합하다.

Description

반도체제조 배기가스의 처리방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING EXHAUST GAS OF SEMICONDUCTOR FABRICATION}
현재의 반도체제조산업에서는 실리콘웨이퍼의 드라이에칭 및 챔버클리닝 등의 공정에서 CF4, CHF3, C2F6, C12, HBr, HC1, BC13, ClF3등, 또 실리콘웨이퍼의 CVD 공정에서 테트라에톡시실란(이하, TEOS라 함), NH3, SiH2C12등이 사용되고 있다. 이들 공정의 배기가스에는 상기한 말반응가스 외에, SiF4, F2, HF, SiC14, CH3CHO, CH3OH, C2H5OH 등의 분해생성물도 함유되어 있어 그대로 배출할 수 없는 것이기 때문에, 제해장치에 의하여 유해성분를 제거한 후에 배출되고 있다.
제해장치에는 크게 나누어 고형흡착제를 사용하는 건식의 것과, 약액을 사용하는 습식의 것이 있다.
종래의 반도체제조 배기가스의 제해장치에는 다음과 같은 문제점이 있다.
(건식의 경우)
일반적으로 처리성능이 높아 제해출구의 유해성분농도를 작업환경 허용농도이하로 할 수 있으나, 이하의 문제점이 있다.
(1) 고형흡착제가 소모될 때마다 교환할 필요가 있고, 런닝코스트가 높다.
(2) 고형반응생성물을 함유하는 배기가스의 경우, 폐색이 생길 경우가 있다.
(3) 사용이 끝난 흡착제는 유해성분을 고농도로 농축하고 있기 때문에, 처리에 시간과 비용이 든다. 또 고농도로 농축되어 있기 때문에, 발열 등의 트러블이 생기는 경우가 있다.
(습식의 경우)
일반적으로 런닝코스트는 염가이나, 이하의 문제점이 있다.
(1) 일반습식의 경우, 처리성능이 낮아 제해출구에서 유해성분를 작업환경 허용농도이하로 하는 것이 어렵다. 또 처리대상성분이 적다.
(2) 일반습식의 경우, 처리장치의 후단에서 고체의 반응생성물(NH4C1, SiO2, B2O3등)이 생성되어 폐색을 일으킬 경우가 있다.
(3) 일반 기포탑의 경우, 배기가스유입측이 양압으로 되고, 상류측 진공펌프 등에 고부하를 주는 경우가 있다.
(4) 제트스크러버식의 경우, 순환펌프로 고형생성물에 오르는 트러블을 일으킬 경우가 있다.
그리고 이들 제해장치는 청정실의 내부에 설치되는 일이 있기 때문에, 제해장치가 청정실의 오염원이 되어서는 안된다는 제약도 있다.
본 발명은 배기가스의 처리에 관한 것으로, 특히 반도체제조장치로부터 배출되는 배기가스로부터 유해성분를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 처리장치의 일예를 나타내는 전체구성도,
도 2는 본 발명의 처리장치의 다른예를 나타내는 전체구성도,
도 3은 본 발명의 처리장치의 별도의 예를 나타내는 전체구성도,
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명에서 사용하는 통기교반조의 단면도,
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명에서 사용하는 기액접촉장치의 단면도,
도 6은 본 발명의 처리장치의 별도의 예를 나타내는 전체구성도이다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하여 배기가스중의 유해성분의 제거율을 높게 유지하여, 고형생성물에 의한 폐색을 억제할 수 있고, 런닝코스트가 저렴한 반도체제조 배기가스의 처리방법과 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일측면에서는 통기교반조중의 알칼리성 수성액을 교반하면서, 배기가스를 알칼리성 수성액에 도입하는 공정과, 통기교반조로부터 배출되는 가스로부터 다시 유해가스를 제거하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 제거공정이 통기교반조로부터 배출되는 가스를 수성액에 접촉시키는 공정을 가지는 것이 바람직하다. 또는 상기 제거공정이 통기교반조로부터 배출되는 가스를 약제를 충전한 충전탑으로 도입시키는 공정을 가지는 것이 바람직하다. 또는 상기 제거공정이 통기교반조로부터 배출되는 가스를 수성액에 접촉시키는 공정과, 통기교반조로부터 배출되는 가스를 약제를 충전한 충전탑에 도입시키는 공정을 가지는 것이 바람직하다.
상기 알칼리성 수성액이 알칼리금속원소를 함유하지 않는 수용액이며, 상기 수용액의 pH가 7.1∼10인 것이 바람직하다.
또 통기교반조로부터 배출되는 가스가, 가스이동장치에 의하여 이동되는 것이 바람직하다. 가스이동장치로서는, 기액접촉장치 또는 충전탑의 하류에 설치되는 가스흡인기를 들 수 있다. 그러나 가스이동장치로서 기액접촉장치 또는 충전탑의 상류에 팬등을 설치하여도 좋다.
반도체디바이스 제조장치로부터 배기가스를 방출하는 공정을 더 가지며, 이 배기가스를 상기 도입공정에서 상기 알칼리성 수성액에 도입하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에서는 알칼리성수성액을 교반하면서 배기가스를 알칼리성 수성액에 도입하기 위한 통기교반조와, 상기 통기교반장치로부터 배출된 가스를 수성액에 접촉시키기 위한 기액접촉장치 및 상기 통기교반장치으로부터 배출된 가스를 통과시키기 위한 약제를 충전한 충전탑의 적어도 한쪽을 가지는 배기가스의 처리장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 기액접촉장치를 가지는 것이 바람직하다. 또는 본 발명에 있어서, 상기 충전탑을 가지는 것이 바람직하다. 또는 상기 기액접촉장치 및 상기 충전탑을 가지는 것이 바람직하다.
또 통기교반조을 통과한 가스를 이동시키기 위한 가스이동장치를 더 가지는 것이 바람직하다.
또한 반도체디바이스의 제조장치로부터 배출되는 배기가스를 상기 통기교반조에 도입하기 위한 통로를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 통기교반조에서 HC1, HF 등의 산성가스, 테트라에톡시실리콘 등의 유기실리콘화합물, BC13, SiC14등의 무기할로겐화합물이 제거된다.
그리고 본 발명에서는 통기교반조에서 제거할 수 없는 유해가스, 예를 들어 암모니아, 아민 등의 알칼리성가스, 에탄올, 아세트알데히드 등의 수용성 유기화합물, SiC14등의 할로겐화 실리콘화합물, F2, C12등의 할로겐가스 등을 후단의 기액접촉장치 또는 충전탑에서 제거할 수 있다. 또 미량의 산성가스 예를 들어 HC1, HF 등이 알칼리성 수성액을 통과하는 경우가 있기 때문에, 이와 같은 미량의 산성가스도 후단에서 제거할 수 있다.
기액접촉장치는 특히 수용성 유기화합물, 산성가스, 알칼리성가스를 제거하는 데 적합하다. 한편 약제를 충전한 충전탑은 특히 할로겐화 실리콘화합물, 할로겐가스 등을 제거하는 데 적합하다.
또한 본 발명에서는 CF4, CHF3, C2F6등의 유기불소화합물을 제거하는 것을 목적으로 하고 있지 않다. 이들 유기불소화합물은 화학적으로 안정되어 있고, 반도체제조를 각별히 저해하지 않기 때문이다.
본 발명에서는 반도체제조 배기가스를, 알칼리성용액과 접촉시켜 유해성분를 제거하는 배기가스의 처리방법에 있어서, 상기 배기가스와 알칼리성용액의 접촉을 통기교반조에서 행하고, 그 접촉시킨 후의 가스를 다시 물과 접촉시킴과 동시에, 이들 가스와 용액의 접촉을 후단에서의 가스흡인에 의하여 행하여도 좋다.
또 본 발명에서는 반도체제조 배기가스를 알칼리성용액과 접촉시켜 유해성분를 제거하는 배기가스의 처리장치에 있어서, 상기 배기가스와 알칼리성용액을 접촉시키는 통기교반조와, 상기　교반조로부터의 배기가스를 물과 접촉시키는 기액접촉장치를 설치하고, 이들 장치의 후단에 가스를 흡인하는 가스흡인기를 설치하여도 좋다.
상기 본 발명에 있어서는, 배기가스를 물과 접촉시키기 전 또는 후에, 약제를 충전한 충전탑에서 배기가스를 약제와 접촉시킬 수 있고, 또 상기 알칼리성용액은 암모니아 또는 아민 등의 알칼리금속원소를 함유하지 않는 수용액을 사용하고, 그 pH 치는 7.1∼10, 특히 8.0∼9.5로 하는 것이 좋다.
다음에 본 발명을 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 본 발명의 반도체제조 배기가스의 처리장치의 전체구성도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3에 있어서, 1은 반도체제조 배기가스, 2는 오버플로우관, 3은 알칼리액, 4는 세정액(알칼리성용액), 5는 통기교반조, 6은 알칼리처리배기가스, 7은 기액접촉장치, 8은 물, 9 및 16은 더미스터, 10은 배수관, 11은 충전탑, 12는 흡인기, 13은 처리가스, 14는 pH 측정기, 15는 물이다.
먼저, 도 1을 사용하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 충전탑(11)을 설치하고 있지 않은 예로서, 반도체제조 배기가스(1)는 먼저 물(15) 또는 알칼리용액(3)으로 pH 7.1 내지 10 바람직하게는 pH 8.0 내지 9.5로 조정한 알칼리성의 세정액(4)과 통기교반조(5)에서 접촉된다. 여기서 대부분의 제거성분은 세정액에 흡수제거된다.
알칼리성 수성액으로서는, 예를 들어 하기의 반응에 의하여 화합물이 가수분해된다.
2BC13+ 3H2O →B2O3+ 3HC1
Si(OC2H5)4+ 2H2O →SiO2+ 4C2H5OH
SiC14+ 2H2O →SiO2+ 4HC1
또 HF, HC1, HBr 등의 산성가스는 알칼리성 수성액에 흡수된다. 알칼리용액으로는, 통상의 알칼리성물질의 수용액을 사용할 수 있으나, 수산화나트륨이나 수산화칼륨에 함유되는 Na나 K 등의 알칼리금속원소는 반도체제조에 있어서 극히 미량이더라도 유해성분로서 작용하기 때문에, 될 수 있으면 암모니아, 암모니아의 탄산염, 암모니아의 인산염, 아민 등의 알칼리금속원소를 함유하지 않는 알칼리액을 사용하는 것이 바람직하다.
통기교반조(5)로는 도 4(a)및 도 4(b)에 기재한 바와 같이, 액중에서 교반블레이드를 고속회전시켜 가스를 분산시키는 것을 사용할 수 있다. 통기교반조는 알칼리성액을 유지하기 위한 조와, 알칼리성액을 교반하기 위한 교반수단과, 배기가스를 알칼리성액중에 도입하기 위한 배기가스도입부를 가지는 것이 바람직하다. 교반수단은 예를 들어 모터와 모터에 회전가능하게 연결하는 축과, 축에 고정되는 블레이드를 가진다. 배기가스는 배기가스도입부의 출구로부터 알칼리성액중으로 도입된다. 이 배기가스도입부의 출구는 교반수단의 블레이드의 근방인 것이 바람직하다.
도 4(a), 도 4(b), 도 5(a) 및 도 5(b)에 있어서, 17은 모터, 18은 교반블레이드, 19는 가스도입직관, 20은 방해판, 21은 다공관, 22는 충전물, 23은 스프레이노즐, 24는 물세정된 배기가스, 25는 공기이다.
도 4(a)는 모터(17)에 직결된 원반형상의 원주부에 직각터어빈 블레이드를 2매이상 붙인 교반블레이드(18)(디스크터어빈 블레이드)를 액중에서 고속회전시키고, 그 교반블레이드의 바로 밑으로부터 직관(19)으로 가스를 유도하여 교반블레이드의 전단력으로 미세기포로 하여 액중에 가스분산시키는 것이고, 또 그 교반블레이드는 액중에서의 기포의 체류시간과 교반블레이드 전단력을 증가시키기 위해 상하 2단으로 설치하여 고속회전시키는 것이 바람직하다.
도 4(b)는 모터(17)에 직결된 원반형상의 원주부에 직각터어빈 블레이드를 수매 붙인 교반블레이드(18)(디스크터어빈 블레이드)를 액중에서 고속회전시키고, 그 교반블레이드의 바로 밑으로부터 가스를 다공관(21)으로 미세화한 상태로 유도하고, 다시 그 바로 위에 설치한 교반블레이드의 전단력에 의하여 미세기포로 하여 액중에 가스분산시키는 것이다. 또한 20은 방해판이다.
이와 같이 본 발명에서 통기교반조를 사용하고 있는 이유를 이하에 설명한다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 충전탑 등의 액분산형 습식흡수장치에서 고농도의 산성가스를 알칼리액으로 처리한 경우에는, 중화반응에 의하여 생성한 염을 함유하는 미스트가 발생한다. 예를 들어, HC1함유가스를 암모니아수를 중화액으로 사용하여 처리하면, NH4C1을 함유하는 미스트가 발생한다. 또 수산화나트륨을 중화액으로 사용한 경우에는, NaC1을 함유하는 미스트가 발생한다. 또 BC13이나 SiF4를 습식처리한 경우에는 이들 가수분해생성물인 B2O3나 SiO2를 함유하는 미스트가 발생한다. 이들 생성물은 처리장치 후단에 퇴적하여 폐색 등의 트러블을 일으키는 경우가 있음으로 발생을 가할 필요가 있다.
이들 미스트는 흡수장치내에 존재하는 세정액의 미립자나, 세정액으로부터 휘발하는 성분(예를들면 수분자나 암모니아분자)과, 처리대상성분이 반응함으로써 생성된다고 생각된다. 일반적으로 기체분자의 확산계수가 1O-5m2/초의 오더인 데 대하여, 이와 같은 미스트의 확산계수는 1O-3∼1O-11m2/초의 오더로 되어 있어 확산속도가 매우 느리다.
일반적으로 습식흡수장치에서는, 처리대상성분이 액에 용해하는 결과, 기액계면의 기상농도가 저하하여 근방의 기상에 농도구배가 생긴다. 이 농도구배에 의하여 처리대상 성분이 확산수송되어 처리대상 성분의 액에 대한 용해가 촉진된다. 확산에 의한 수송량은 처리대상 성분의 확산계수에 비례한다. 그런데 상기한 바와 같이 미스트의 확산 계수는, 기체분자와 비교하여 각별하게 작기 때문에, 확산에 대한 수송량이 각별히 작아진다. 이 때문에 미스트성분의 액막에 대한 용해속도가 느려 충분한 제거성능이 얻어지지 않는다.
따라서 발생한 미스트를 액에 대한 용해에 의하여 충분히 제거하기 위해서는, 확산수송 이외의 기구로 미스트의 용해를 촉진할 필요가 있다.
이 때문에 본 발명에서는 액중의 기포을 교반블레이드로 파쇄하여 기액계면의 갱신을 촉진하여, 기액계면기상의 미스트농도를 높게 유지함으로써, 용해를 촉진하여 높은 제거성능을 얻을 수 있는 장치로 한 것이다.
이어서 통기교반조(5)를 나온 가스(6)에는, 주로 제거되지 않은 처리대상성분, 또 휘발성알칼리액을 사용한 경우에는 암모니아, 아민 등이 함유되기 때문에, 적당한 기액접촉장치(7)로 물(8)과 접촉시키고, 계속해서 더미스터(9)로 액방울이 제거된다.
여기서 사용되는 기액접촉장치로서는, 공지의 것을 모두 사용할 수 있으나,
예를 들어 도 5(a), 도 5(b)에 기재된 같은 것으로 좋다.
도 5(a)는 내부에 래칭링(22)을 충전한 충전탑을 나타낸다. 래칭링(22)의 상부로부터 물(8)을 충전물의 상면으로 분사시키고, 가스(6)는 그 충전존을 통과할 때 기액접촉된다.
도 5(b)는 내부에 스프레이노즐(23)을 설치한 샤워탑을 나타낸다. 스프레이노즐(23)의 선단으로부터 물(8)이 수막형상으로 분사되고, 가스는 그 수막을 통과할 때, 기액접촉된다.
기액접촉후의 물은 배수관(10)으로부터 배출된다. 여기서 암모니아, 아민 등은 거의 흡수되고, 작업환경 허용농도 이하가 된다.
처리가스는 흡인기(12)를 지나 장치로부터 배출(13)된다. 사용할 수 있는 흡인기(12)로서는 고압공기 또는 물을 노즐로부터 분사시키고, 그곳에서 발생하는 흡인력으로 2차측을 흡인음압으로 하는 이젝터식의 흡인기, 팬, 수봉펌프 등이 있다.
또한 흡인기는 필수가 아니며, 2차측을 음압으로 하는 대신, 일차측을 양압으로 하여도 좋다. 예를 들어 일차측에 팬을 설치하여, 가스를 송기하여도 좋다.
세정액(4)은 처리에 의하여 소비되어 제거효율이 저하한다. 따라서 필요에따라 pH 전극(14)으로 항시 pH를 측정하여, 규정 pH를 하회한 경우에는 약액주입 펌프에 의하여 알칼리액(3)을 세정액에 주입하는 것이 바람직하다.
또 배기가스중의 성분과 물 또는 알칼리액의 반응생성물이 세정액중에 축적되어 제거율의 저하나 생성물의 석출을 일으키는 일이 있다. 따라서 일정량의 물 (15)을 첨가하면서 오버플로우관(2)으로부터 세정액을 배출하여, 생성물의 축적을 방지하는 것이 바람직하다.
통기교반조(5)에서는, 상기에 있어서 디스크터어빈형 블레이드를 회전시켜, 그 전단력으로 가스를 분산화하고, 그 블레이드를 상하 2단으로 설치함으로써 더욱 전단력을 붙이고, 또 가스의 세정액중에서의 체류시간을 길게 하는 것에 관하여 설명하였으나, 그 이외에도 충분한 기액접촉효율을 얻을 수 있는 것이면, 어떠한 교반블레이드이더라도 상관없다.
기액접촉장치(7)는 충분한 기액접촉효율을 얻을 수 있고, 또 흡인기(12)는 유입배기가스(1)의 압력상태가 항시 음압으로 유지되는 것이면, 상기 이외의 어떠한 형식의 것이더라도 상관없다.
도 2 및 도 3은 도 1에 약제를 더욱 충전한 충전탑(11)을 설치한 것으로, 도 2에서는 기액접촉장치(7)의 후단에, 또 도 3에서는 기액접촉장치(7)의 전단에 충전탑(11)을 설치한 것이다.
도 2에서는 도 1의 처리로 제거되지 않은 처리대상성분이 잔존하는 경우, 적당한 약제를 충전한 충전탑(11)에서 작업환경 허용농도이하로 흡착제거시키고 있다.
도 3에서는 통기교반조(5)를 나와 더미스터(16)로 액방울 제거된 가스(6)에는 주로 제거되지 않은 처리대상성분, 또 휘발성알칼리액을 사용한 경우에는 암모니아, 아민 등이 함유되기 때문에, 이 가스(6)를 먼저 적당한 약제를 충전한 충전탑(11)을 통과시켜, 처리대상성분을 작업환경 허용농도 이하로 흡착제거시킨다. 여기서 대부분의 통기교반조(5)에서 제거되지 않은 처리대상성분은 제거되나, 암모니아, 아민 등이 잔존하는 경우가 있다. 따라서 다음에 가스는 적당한 기액접촉장치(7)로 물(8)과 접촉되어, 암모니아, 아민 등은 대부분 물에 흡수되고, 처리가스는 흡인기(12)를 지나 장치로부터 배출된다.
충전탑에 충전하는 약제로서는, (A) 알칼리첨착활성탄 등의 활성탄, (B) Cu, Mn, Fe, Zn 등의 금속원소의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물, (C) 음 이온교환수지, (D) 소다라임을 사용할 수 있다. (A) 알칼리첨착활성탄은 SiF4, NO2, C12, NH4C1 등의 제거에 효과가 있고, (B) 금속산화물은 SiF4, NO2, NH4C1 등의 제거에 효과가 있다. 금속산화물로서는, 예를 들어 Cu-Mn 복합산화물, Fe2O3등의 전이금속의 산화물이 적합하게 사용된다. (C) 음이온 교환수지는 SiF4, C12, NH4C1등의 제거에 효과가 있다. 음이온 교환수지는 제 4 암모늄기를 가지는 것이 바람직하다. 또 음이온 교환수지에 한정되지 않고, 소망에 의하여 양이온 교환수지 단독 또는 양이온 교환수지와 음이온 교환수지의 쌍방을 사용하더라도 좋다. 소다라임으로는 예를 들어 Na2CO3로 이루어지는 분체에 NaOH로 이루어지는 피막이 형성된 것이 사용된다.
도 6은 통기교반조(5)와, 그 하류에 배치된 약제를 충전한 충전탑(11)을 가지는 장치를 나타낸다. 도 6의 장치에는 기액접촉장치(7)가 설치되어 있지 않다. 도 6의 장치에서는 통기교반조(5)에는 암모니아 이외의 알칼리성용액을 사용하는 것이 바람직하다. 약제를 사용할 때에는, 암모니아의 제거에 한계가 있는 경우가 있기 때문이다. 다만, 충전탑에 적당한 양이온 교환수지를 사용하는 경우에는 암모니아도 제거할 수 있다.
약제를 충전한 충전탑에 의하여 SiF4등의 할로겐화 규소화합물, F2, C12등의 할로겐가스를 제거할 수 있다.
약제를 충전한 충전탑에서는 종래의 충전탑을 사용할 수 있다. 예를 들어 1998년 4월 10일에 출원된 국제출원, PCT/JP98/01653,「배기가스중의 질소산화물의 제거방법」에 기재된 충전탑을 사용할 수 있다. 또 1998년 6월 16일에 일본국 특허청에 출원된 특원평10-168572호, 「무기할로겐화 가스를 함유하는 배기가스의 처리방법」에 기재된 충전탑도 사용할 수 있다. 국제출원 PCT/JP98/01653 및 일본국특허출원 특원평10-168572호의 개시는, 본원에 원용된다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
도 2에 나타내는 처리장치를 사용하여, 반도체제조용 A1 에칭장치로부터 배출되는 배기가스를 처리하였다. 반도체배기가스의 유량은 40 ℓ/분이다.
반도체배기가스(1)는 먼저 암모니아수(3)로 pH 8.5∼9.5로 조정된 물(4)이 채워진 통기교반조(5)로 도입되어, 모터(17)로 회전하는 교반블레이드(18)에 의하여 미세화되어 물(4)과 접촉된다. 교반블레이드(18)의 회전속도는 600 rpm으로 하였다. 물(4)내에 생성물이 축적되는 것을 막기 위하여 3 ℓ/분의 물(15)을 통기교반조내로 도입하여, 같은 양의 블로우다운 배수(2)를 배수하였다. 이 블로우다운 배수의 pH를 pH 전극(14)으로 항상 모니터하여, pH가 9를 하회한 시점에서 암모니아수(3)을 주입하였다.
통기교반조를 나온 통기교반조 출구가스(6)는 물샤워(7)를 거쳐 스프레이노즐(23)로부터 분무되는 5 ℓ/분의 물(8)과 접촉시켰다. 접촉후의 물은 물샤워배수　(10)로서 배출하였다. 스프레이노즐(23)로부터 분무되는 물이, 후단으로 비산하는 것을 방지하기 위하여 물샤워의 출구에는 더미스터(9)를 설치하였다. 물샤워를 나온 물샤워의 출구가스(24)는 충전탑(11)으로 도입하였다. 충전탑(11)에는 10 ℓ의 음이온 교환수지를 충전하였다. 충전탑을 나온 충전탑 출구가스는, 공기(29)에 의하여 구동되는 공기이젝터(12)로 도입되어, 처리가 끝난 가스(13)로서 배출된다. 공기(25)의 도입량은 40 ℓ/분으로 하였다.
이상과 같은 구성으로 가스처리를 행하여, 반도체배기가스(1), 통기교반조 출구가스(6), 물샤워 출구가스(24), 처리가 끝난 가스(13)를 분석하였다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
비교를 위하여 pH 조정를 위해 암모니아수를 사용하고, 래칭링을 충전제로 사용한 충전탑식 스크러버로 동일 배기가스를 처리하였다. 그 밖의 조건은 실시예와 동일하다. 이 처리결과를 표로 나타낸다.
반도체 배기가스 1 통기교반조출구가스 6 물샤워출구가스 4 처리가 끝난가스 13 충전탑식스크러버
BCl3(단위 ppm) 5000 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1
Cl2(단위 ppm) 3000 2 2 ＜ 0.5 3
AlCl3(단위 ppm) 10 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1
NH3(단위 ppm) ＜ 1 50 ＜ 1 ＜ 1
B2O3(단위 ppm) ＜ 1 15 10 ＜ 1 300
NH4Cl(mg/m3) ＜ 1 20 15 ＜ 1 400
배기가스에 함유되어 있던 BC13, C12, AlC13는 각 단의 처리를 받음으로써 처리가 끝난 가스중 이들 성분의 농도는, 모두 검출한계 이하였다. 또 처리과정에서 발생하는 NHa, B2O3, NH4C1같은 성분도, 물샤워나 흡착탑에 의하여 검출한계 이하까지 처리되어 있다.
충전탑 스크러버로 처리한 경우, B2O3, NH4C1 이 각각 300 mg/m3, 4OO mg/m3리크하였다. 이에 대하여 통기교반조로 처리한 경우에는 B2O3, NH4C1의 리크농도는 각각 15 mg/m3, 20 mg/m3로서, 충전탑 스크러버와 비교하여 1 오더 이상 낮았다.
실시예2
처리를 계속하여 1개월간 행하였으나, 반도체배기가스에 함유되는 고형물에의한 장치내의 폐색이나 발열 등의 트러블은 일어나지 않았다. 또 처리종료후 장치출구의 덕트내의 점검도 행하였으나, B2O3나 NH4C1 등의 분체의 부착은 확인되지 않았다.
실시예 3
실시예 1에 나타내었던 것 같은 구성에 있어서, 공기이젝터(12)에 도입되는 공기(25)의 유량을 변화시킨 경우의 장치입구압력의 변화를 표 2에 나타낸다. 공기도입량을 늘림에 따라 입구압력은 저하하며, 40ℓ/min 도입하면 입구압력은 -150 mmAq 에 이르렀다.
공기이젝터에 대한 도입공기량(ℓ/min) 장치입구압력(mmAq)
0 +600
10 +300
20 +100
30 -50
40 -150
실시예 4
도 3에 나타내는 처리장치를 사용하여, 반도체제조용 A1 에칭장치로부터 배출되는 반도체배기가스의 처리를 행하였다. 배기가스의 유량은 120 ℓ/min 이다.
반도체배기가스(1)는, 먼저 암모니아수(3)로 pH 8.5∼9.5로 조정된 물(4)이 채워진 통기교반조(5)로 도입되어, 모터(17)로 회전하는 교반블레이드(18)에 의하여 미세화되어 물(4)과 접촉된다. 교반블레이드(18)의 회전속도는 600 rpm으로 하였다. 물(4)내에 생성물이 축적되는 것을 막기 위하여 3 ℓ/분의 물(15)을 통기교반조내로 도입하여 같은 양의 블로우다운 배수(2)를 배수하였다. 이 블로우다운 배수의 pH를 pH 전극(14)으로 항상 모니터하여, pH가 9를 하회한 시점에서 암모니아수(3)을 주입하였다.
통기교반조를 나온 통기교반조 출구가스(6)를, 충전탑(11)으로 도입하였다. 충전탑에는 10 ℓ의 음이온 교환수지를 충전하였다. 충전탑을 나온 충전탑 출구가스는, 물샤워(7)를 거쳐 스프레이노즐(23)로부터 분무되는 5 ℓ/분의 물(8)과 접촉시켰다. 접촉후의 물은 물샤워 배수(10)로서 배출하였다. 스프레이노즐(23)로부터 분무되는 물이 후단으로 비산되는 것을 방지하기 위하여, 물샤워의 출구에는 더미스터(9)를 설치하였다. 물샤워를 나온 물샤워의 출구가스(24)는 공기(25)에 의하여 구동되는 공기이젝터(12)로 도입되어, 처리가 끝난 가스(13)로서 배출된다. 공기(25)의 도입량은 90 ℓ/분으로 하였다.
이상과 같은 구성으로 가스처리를 행하여, 반도체배기가스(1), 통기교반조 출구가스(6), 충전탑 출구가스, 처리가 끝난 가스(13)를 분석하였다. 이 결과를 표 3에 나타낸다.
반도체 배기가스 1 통기교반조출구가스 6 충전탑출구가스 처리가 끝난가스 13
BCl3(단위 ppm) 5000 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1
Cl2(단위 ppm) 3000 2 ＜ 0.5 ＜ 0.5
AlCl3(단위 ppm) 10 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1
NH3(단위 ppm) ＜ 1 80 100 ＜ 1
B2O3(단위 ppm) ＜ 1 40 10 ＜ 1
NH4Cl(mg/m3) ＜ 1 80 15 ＜ 1
배기가스에 함유되어 있던 BC13, C12, AlC13는 각 단의 처리를 받음으로써 처리가 끝난 가스중, 이들 성분의 농도는 모두 검출한계 이하였다. 또 처리과정에서 발생하는 NH3, B2O3, NH4C1과 같은 성분도, 물샤워나 충전탑에 의하여 검출한계 이하까지 처리되어 있다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
(1) 상기한 바와 같이 본 처리방법에서는, 통기교반조을 초단에 채용함으로써 처리대상성분과 물 또는 알칼리액의 반응생성물이 후단에 리크하는 것을 방지하여 생성물에 의한 트러블을 저감할 수 있다.
(2) 후단에 충전탑을 설치하면, 처리성능은 건식과 같이 된다.
(3) 충전탑을 설치하는 경우이더라도 처리대상성분의 대부분은 습식처리단에서 제거되기 때문에, 충전탑은 매우 소형으로 좋고, 또한 수명도 길기 때문에, 교환에 소요되는 시간이나 런닝코스트가 현저하게 저감된다.
(4) 충전탑에 농축되는 유해물은 소량이기 때문에, 발열 등의 트러블이 생기기 어렵고, 사용이 끝난 약제의 안정화도 용이하다.
(5) 통기교반조의 가스유입압력은 양압이 되나, 후단에 흡인기를 설치함으로써 상류측의 진공펌프의 부하를 저감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 통기교반조중의 알칼리성수성액을 교반하면서, 배기가스를 알칼리성수성액에 도입하는 공정과,
    통기교반조로부터 배출되는 가스로부터 다시 유해가스를 제거하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  2. 상기 제거공정이 통기교반조로부터 배출되는 가스를 수성액에 접촉시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제거공정이 통기교반조로부터 배출되는 가스를 약제를 충전한 충전탑에 도입시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제거공정이 통기교반조로부터 배출되는 가스를 수성액에 접촉시키는 공정과, 통기교반조로부터 배출되는 가스를 약제를 충전한 충전탑으로 도입시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리성수성액이 알칼리금속원소를 함유하지 않는 수용액이며, 상기 수용액의 pH가 7.1∼10 인 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    통기교반조로부터 배출되는 가스가, 가스이동장치에 의하여 이동되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    반도체디바이스 제조장치로부터 배기가스를 방출하는 공정을 더 가지며, 이 배기가스를 상기 도입공정에서 상기 알칼리성수성액에 도입하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리방법.
  8. 알칼리성수성액을 교반하면서, 배기가스를 알칼리성수성액에 도입하기 위한통기교반조와,
    상기 통기교반장치로부터 배출된 가스를 수성액에 접촉시키기 위한 기액접촉장치 및 상기 통기교반장치로부터 배출된 가스를 통과시키기 위한 약제를 충전한 충전탑의 적어도 한쪽을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기액접촉장치를 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 충전탑을 가지는 것을 특징으로 배기가스의 처리장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 기액접촉장치 및 상기 충전탑을 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리장치.
  12. 제 8항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통기교반조를 통과한 가스를 이동시키기 위한, 가스이동장치를 더 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리장치.
  13. 제 8항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체디바이스의 제조장치로부터 배출되는 배기가스를 상기 통기교반조로 도입하기 위한 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리장치.
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