KR20140038264A - 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물 가스 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물 가스 처리 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는, 과불소화 화합물 가스를 2차 오염물질(SOx, NOx) 등의 발생없이 효율적으로 처리할 수 있는 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs(Perfluorinated compounds) 가스 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치는, 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급부와; PFCs 가스를 공급하는 PFCs 가스 공급부와; 수소 가스를 공급하는 수소 가스 공급부와; 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스를 혼합하는 가스 챔버와; 상기 가스 챔버에서 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 분해 반응시키는 반응기와; 상기 PFCs 가스의 분해 반응을 위해, 상기 반응기에 전자빔을 조사하는 전자빔 발생부를 포함할 수 있다.

Description

전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물 가스 처리 장치 및 그 방법{METHOD FOR PROCESSING PERFLUORINATED COMPOUND GAS USING ELECTRON BEAM AND HYDROGEN GAS AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 기술로는 흡착식(촉매) 산화, 직화식(연소식), 전기 히터식, 및 플라즈마 식으로 구분된다.
상기 PFCs 가스를 처리하게 위해서는 약 1,000도 이상의 온도를 필요로 하고, 대부분의 처리기술은 산화기법을 사용하기 때문에 공기중의 산소와 결합하여 SOx 및 NOx 등 주요 대기 오염 물질을 발생시킨다. 또한, 산소를 포함하는 부산물(SO2F2, S2O2F10 등)도 많이 발생하므로 가능한 PFCs 가스를 F2 및 HF 가스 발생으로 유도할 필요성이 있는데, 기존 기술은 산소 및 고온으로 인하여 F2 및 HF 가스로의 유도가 어려운 점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 촉매 방식의 경우에는 2차 오염물질은 적으나 촉매 성능저하 및 대용량 처리가 곤란한 문제가 있었다.
종래 기술에 따른 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 분해 장치 및 방법은 한국 특허 출원 번호 10-2010-0077611에도 개시되어 있다.
본 명세서는, 과불소화 화합물 가스를 2차 오염물질(SOx, NOx) 등의 발생없이 효율적으로 처리할 수 있는 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs(Perfluorinated compounds) 가스 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs (Perfluorinated compounds) 가스 처리 장치는, 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급부와; 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스를 공급하는 PFCs 가스 공급부와; 수소 가스를 공급하는 수소 가스 공급부와; 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스를 혼합하는 가스 챔버와; 상기 가스 챔버에서 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 분해 반응시키는 반응기와; 상기 PFCs 가스의 분해 반응을 위해, 상기 반응기에 전자빔을 조사하는 전자빔 발생부를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 PFCs 가스 공급부는, 반도체 공정 에칭 공정 및/또는 화학 증착 공정 중에 발생하는 PFCs 가스를 상기 가스 챔버에 공급할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 수소 가스 공급부는, 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소를 불화수소로 유도하여 분해된 불소가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지하고, PFCs 가스 처리 효율을 급격히 상승시키기 위해 상기 수소 가스를 공급할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 반응기에 연결되고, 상기 반응기 내의 혼합 가스를 분석 하기 위한 분석기를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 PFCs 가스 및 수소 가스는 각각 0.1%~0.3%일 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs (Perfluorinated compounds) 가스 처리 방법은, 질소 가스, 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스, 수소 가스를 가스 챔버 내에서 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 가스를 반응기에 공급하는 단계와; 상기 반응기에 전자빔을 조사하여 상기 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 분해 반응시키는 단계를 포함하며, 상기 수소 가스는, 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소를 불화수소로 유도하여 분해된 불소가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지하고, PFCs 가스 처리 효율을 급격히 상승시키기 위해 상기 수소 가스를 상기 가스 챔버 내에 공급할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs (Perfluorinated compounds) 가스 처리 장치 및 그 방법은, 상기 전자빔 및 수소 가스를 이용하여 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지함으로써, 난분해성인 PFCs 가스를 2차 오염물질(SOx, NOx) 등의 발생없이 효율적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 2차 오염물질 (SOx, NOx) 등의 처리 비용 및 장치가 불필요한 효과도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 반도체 공정에서의 PFCs 가스를 대량으로 처리할 수 있고, PFCs 가스를 NOx 와 SOx 등의 2차 대기오염물질의 발생 없이 안정적으로 처리하고, PFCs 가스를 대부분 F2 와 HF로 유도할 수 있는 효과도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 상기 전자빔 및 수소 가스를 이용하여 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지함으로써, 종래 기술 대비 PFCs 가스 처리효율을 약 95% 이상 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 고온에서 운영되는 타 기술과 달리 상온에서 운영되고 공기중의 산소 주입 없이도 PFCs 가스 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 기존의 산화식, 즉 직화식의 오염물질의 추가발생, 전기히터식의 에너지 소비 과다, 플라즈마식의 높은 에너지 투입율 및 2차 오염물질 발생, 촉매 흡착식의 촉매 독에 의한 효율 감소 및 대용량 처리의 어려움 등을 문제점을 해결할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 방법을 나타낸 흐름도 이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 장치 및 그 방법을 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 과불소화 화합물 가스 처리 장치(100)는, 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급부(10)와; 반도체 공정 에칭 공정 및/또는 화학 증착 공정 중에 발생하는 난분해성 온실가스(예를 들면, 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스)를 공급하는 PFCs 가스 공급부(20)와; 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지하고, PFCs 가스 처리 효율을 급격히 상승시키기 위해 수소 가스를 공급하는 수소 가스 공급부(30)와; 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스를 혼합하는 가스 챔버(40)와; 상기 가스 챔버(40)에서 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 분해 반응시키는 반응기(50)와; 상기 PFCs 가스의 분해 반응을 위해, 상기 반응기(50)에 전자빔을 조사하는 전자빔 발생부(60)를 포함한다.
상기 반응기(50)에는 그 반응기(50) 내의 혼합 가스를 분석(예를 들면, 가스 크로마토그래피 (chromatography) 분석, 적외선 분광 분석(FT-IR 분석) 등)하기 위한 다양한 분석기(70)가 연결될 수도 있다.
상기 가스 챔버(40)는 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스가 일정한 농도가 되도록 혼합한다. 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스의 합이 100%라고 가정할 때, 상기 PFCs 가스 및 수소 가스는 각각 0.1%~0.3%일 수 있으며, 상기 질소 가스는 백그라운드 가스(background gas)로서 99.7%~99.9%일 수 있다. 상기 수소 가스 및 PFCs 가스의 농도는 각각 2000ppm일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스 처리 방법을 나타낸 흐름도 이다.
상기 질소 가스 공급부(10)는 백그라운드 가스(background gas)로서 질소 가스를 상기 가스 챔버(40)에 공급한다(S10).
상기 PFCs 가스 공급부(20)는 반도체 공정 에칭 공정 및/또는 화학 증착 공정 중에 발생하는 난분해성 온실가스인 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스를 상기 가스 챔버(40)에 공급한다(S20).
상기 수소 가스 공급부(30)는, 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지하고, PFCs 가스 처리 효율을 급격히 상승시키기 위해, 수소 가스를 상기 가스 챔버(40)에 공급한다(S30).
상기 가스 챔버(40)는 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스를 혼합하고, 그 혼합된 가스를 상기 반응기(50)에 공급한다(S40). 상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스의 합이 100%라고 가정할 때, 상기 PFCs 가스 및 수소 가스는 각각 0.1%~0.3%일 수 있으며, 상기 질소 가스는 백그라운드 가스(background gas)로서 99.7%~99.9%일 수 있으나, 이는 사용자 또는 설계자의 의도에 따라 변경될 수도 있다.
상기 반응기(50)는 상기 가스 챔버(40)로부터 공급된 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 상기 전자빔 및 수소 가스를 이용하여 분해 반응시킨다(S50). 이때, 상기 전자빔 발생부(60)는 상기 PFCs 가스의 분해 반응을 위해 상기 반응기(50)에 전자빔을 조사한다. 예를 들면, 상기 전자빔 및 수소 가스를 이용하여 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서의 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 상기 전자빔 및 수소 가스를 이용하여 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지함으로써, 난분해성인 PFCs 가스를 2차 오염물질(SOx, NOx) 등의 발생없이 효율적으로 처리할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 2차 오염물질(예를 들면, SOx, NOx) 등의 처리 비용 및 장치가 필요 없다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 반도체 공정에서의 PFCs 가스를 대량으로 처리할 수 있고, PFCs 가스를 NOx 와 SOx 등의 2차 대기오염물질의 발생 없이 안정적으로 처리하고, PFCs 가스를 대부분 F2 와 HF로 유도할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 상기 전자빔 및 수소 가스를 이용하여 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소(F)를 불화수소(HF)로 유도하여 분해된 불소(F)가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지함으로써, 종래 기술 대비 PFCs 가스 처리효율을 약 95% 이상 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 고온에서 운영되는 타 기술과 달리 상온에서 운영되고 공기중의 산소 주입 없이도 PFCs 가스 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 전자빔 및 수소 가스를 이용한 PFCs 가스 처리 장치 및 그 방법은, 기존의 산화식, 즉 직화식의 오염물질의 추가발생, 전기히터식의 에너지 소비 과다, 플라즈마식의 높은 에너지 투입율 및 2차 오염물질 발생, 촉매 흡착식의 촉매 독에 의한 효율 감소 및 대용량 처리의 어려움 등을 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 질소 가스 공급부 20: PFCs 가스 공급부
30: 수소 가스 공급부 40: 가스 챔버
50: 반응기 60: 전자빔 발생부
70: 분석기

Claims (6)

  1. 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급부와;
    과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스를 공급하는 PFCs 가스 공급부와;
    수소 가스를 공급하는 수소 가스 공급부와;
    상기 질소 가스, PFCs 가스, 수소 가스를 혼합하는 가스 챔버와;
    상기 가스 챔버에서 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 분해 반응시키는 반응기와;
    상기 PFCs 가스의 분해 반응을 위해, 상기 반응기에 전자빔을 조사하는 전자빔 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과불소화 화합물 가스 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PFCs 가스 공급부는,
    반도체 공정 에칭 공정 및/또는 화학 증착 공정 중에 발생하는 PFCs 가스를 상기 가스 챔버에 공급하는 것을 특징으로 하는 과불소화 화합물 가스 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수소 가스 공급부는,
    상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소를 불화수소로 유도하여 분해된 불소가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지하고, PFCs 가스 처리 효율을 급격히 상승시키기 위해 상기 수소 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 과불소화 화합물 가스 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응기에 연결되고, 상기 반응기 내의 혼합 가스를 분석 하기 위한 분석기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과불소화 화합물 가스 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PFCs 가스 및 수소 가스는 각각 0.1%~0.3%인 것을 특징으로 하는 과불소화 화합물 가스 처리 장치.
  6. 질소 가스, 과불소화 화합물(Perfluorinated compounds, PFCs) 가스, 수소 가스를 가스 챔버 내에서 혼합하는 단계와;
    상기 혼합된 가스를 반응기에 공급하는 단계와;
    상기 반응기에 전자빔을 조사하여 상기 혼합된 가스에 포함된 PFCs 가스를 분해 반응시키는 단계를 포함하며,
    상기 수소 가스는, 상기 PFCs 가스로부터 분해된 불소를 불화수소로 유도하여 분해된 불소가 다시 PFCs 가스로 재결합 되는 것을 방지하고, PFCs 가스 처리 효율을 급격히 상승시키기 위해 상기 수소 가스를 상기 가스 챔버 내에 공급하는 것을 특징으로 하는 과불소화 화합물 가스 처리 방법.
KR1020120104789A 2012-09-20 2012-09-20 전자빔 및 수소 가스를 이용한 과불소화 화합물 가스 처리 장치 KR101444780B1 (ko)

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