KR20230096964A - 배기 가스 처리 설비 - Google Patents
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Abstract
배기 가스 처리 설비는, 배수를 연소 처리하는 연소실 (1) 과, 그 연소실 (1) 의 내벽면을 따라 물을 흐르게 하는 노즐과, 그 노즐에 물을 공급하는 급수 라인과, 1 차 세연실 (11) 과, 스크러버 (20) 등을 갖는다. 급수 라인은, 배관 (3), 펌프 (4), 배관 (5, 6) 을 가지고 있다. 펌프 (4) 의 상류측의 배관 (3) 에 알칼리 첨가 장치 (8) 가 형성되어 있다. pH 계 (9) 의 검출 pH 가 10 이상이 되도록 알칼리 첨가 장치 (8) 가 제어된다.
Description
본 발명은, 반도체 제조 프로세스 등으로부터의 배기 가스를 제해 연소 등에 의해 처리하기 위한 배기 가스 처리 설비 (제해 장치) 에 관한 것이다.
반도체, 액정, LED, 태양 전지 등의 제조 프로세스로부터는, 퍼플루오로 화합물 등을 포함한 배기 가스가 배출된다. 또한, 이 배기 가스 중에는 CH2F2, WF6, BCl3, Cl2, F2, HF, SiH4, NH3, PH3, TEOS (테트라에톡시실란), TRIS (트리에톡시실란), TiCl4 등이 포함되는 경우도 있다. 이와 같은 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 설비 (제해 장치) 에서는, 연소, 전기 가열, 플라즈마 등을 사용하여, 퍼플루오로 화합물 등을 연소 (산화) 또는 열분해 반응시킨 후, 스크러버로 배기 가스를 세정하여, 가스 중의 F2 등의 물 가용 성분이나 미립자 등을 제거한다.
이 배기 가스의 연소 처리 장치로서, 연소실의 하류측에 있어서 스프레이 노즐에 의해 물을 스프레이하여 가스를 냉각시키도록 구성한 것이 있다 (특허문헌 1). 또, 연소실의 내벽면을 따라 물을 유하시켜, 연소 생성물의 내벽면에 대한 부착을 방지함과 함께, 내벽면을 연소열로부터 방호하도록 구성한 수랭식 연소 방식의 제해 장치가 있다 (특허문헌 2).
종래의 제해 장치에 있어서는, 제해 장치 내부나 스크러버, 배관 등에 있어서 퇴적물이 생성되기 쉬워, 제해 장치를 정지시켜 퇴적물을 제거하는 작업이 필요해진다. 또한, 퇴적물로는 실리카계나 텅스텐계의 산화물 등의 고형물 등을 들 수 있고, 이 이외의 고형물도 생성한다.
본 발명은 배기 가스 처리 설비에 있어서의 퇴적물의 생성을 억제하는 것을 과제로 한다.
제 1 발명의 배기 가스 처리 설비는 하기의 [1] ∼ [4] 이고, 제 2 발명의 배기 가스 처리 설비는 하기의 [5] ∼ [10] 이다.
[1] 배기 가스를 연소 처리하는 연소실과, 그 연소실의 내벽면을 따라 물을 흐르게 하는 물 유출 수단과, 그 물 유출 수단에 물을 공급하는 급수 수단을 갖는 배기 가스 처리 설비에 있어서,
그 급수 수단에 알칼리를 첨가하는 알칼리 첨가 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
[2] 상기 급수는, 송수용의 펌프와, 그 펌프의 흡입측에 이어지는 제 1 배관과, 그 펌프의 토출측에 이어지는 제 2 배관을 가지고 있고,
상기 알칼리 첨가 수단은, 그 제 1 배관에 알칼리를 첨가하도록 형성되어 있는 [1] 의 배기 가스 처리 설비.
[3] 상기 제 2 배관에 pH 계가 형성되어 있고, 그 pH 계의 검출 pH 가 소정 범위가 되도록 알칼리 첨가 수단에 의한 알칼리 첨가량을 제어하는 제어 수단이 형성되어 있는 [2] 의 배기 가스 처리 설비.
[4] 상기 소정 범위는 pH 9 이상인 [3] 의 배기 가스 처리 설비.
[5] 배기 가스를 제해 처리하는 제해 장치와, 그 제해 장치에 물을 공급하는 급수 수단을 갖는 배기 가스 처리 설비에 있어서,
그 급수 수단에 공급되는 물에 콜린 및/또는 암모니아를 첨가하는 약제 첨가 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
[6] 상기 약제 첨가 수단은, 상기 물에, 콜린 및/또는 암모니아와, 과산화수소를 첨가하는 [5] 의 배기 가스 처리 설비.
[7] 상기 제해 장치의 하류측에 스크러버가 형성되어 있고,
그 스크러버의 용수에 콜린 및/또는 암모니아를 첨가하는 약제 첨가 수단을 구비한 [5] 또는 [6] 의 배기 가스 처리 설비.
[8] 상기 스크러버의 용수에, 콜린 및/또는 암모니아와, 과산화수소를 첨가하는 [7] 의 배기 가스 처리 설비.
[9] 상기 약제 첨가 수단은, 약제로서, 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 용액 또는 반도체 제조 프로세스 배수를 첨가하는 [5] ∼ [8] 중 어느 하나의 배기 가스 처리 설비.
[10] 상기 배기 가스는, 반도체 제조 프로세스로부터의 배기 가스인 [5] ∼ [9] 중 어느 하나의 배기 가스 처리 설비.
제 1 발명에 의하면, 배기 가스 처리 설비에 공급하는 용수를 알칼리성으로 함으로써, 배기 가스 처리 설비에 있어서의 퇴적물의 생성이 억제된다. 이로써, 배기 가스 처리 설비의 메인터넌스 횟수를 줄일 수 있다. 또, 반도체 등의 제조 프로세스 머신의 정지를 방지할 수 있어, 반도체 등의 생산성이 향상된다.
제 2 발명에 의하면, 제해 장치나 스크러버에 공급하는 용수에 콜린 및/또는 암모니아 혹은 추가로 과산화수소를 첨가함으로써, 배기 가스 처리 설비에 있어서의 퇴적물의 생성이 억제된다. 이로써, 배기 가스 처리 설비의 메인터넌스 횟수를 줄일 수 있다. 또, 반도체 등의 제조 프로세스 머신의 정지를 방지할 수 있어, 반도체 등의 생산성이 향상된다.
또한, 배기 가스가 반도체 제조 프로세스로부터의 배기 가스인 경우, 제해 장치에서의 퇴적물은, 실리카나, 텅스텐 및 그 산화물이 주성분이지만, 특히, 텅스텐 및 그 산화물은, 콜린 및/또는 암모니아를 포함하거나, 혹은 추가로 과산화수소를 포함하는 용액에 비교적 잘 용해되므로, 퇴적물이 용이하게 제거된다.
도 1 은, 제 1 발명의 실시형태에 관련된 배기 가스 처리 설비의 구성도이다.
도 2 는, 제 2 발명의 실시형태에 관련된 배기 가스 처리 설비의 구성도이다.
도 2 는, 제 2 발명의 실시형태에 관련된 배기 가스 처리 설비의 구성도이다.
이하, 도 1 을 참조하여 제 1 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 탑상의 연소실 (1) 의 상부에 형성된 버너 (2) 에 대해, 반도체 제조 프로세스로부터의 배기 가스와 블로어로부터의 공기가 공급되어, 연소실 (1) 내에 있어서 배기 가스가 연소 처리된다.
연소실 (1) 의 내벽면을 따라 물을 흐르게 하도록 노즐 (도시 생략) 이 형성되어 있고, 그 노즐에 대해 급수 라인에 의해 물이 공급된다. 이 노즐로부터 유출된 물이 연소실 (1) 의 내벽면을 수막상으로 흘러내려, 내벽면이 연소열로부터 방호된다. 또한, 연소실 (1) 의 내벽면을 물이 수막상으로 흐름으로써, 연소 가스 중의 물 가용 성분을 흡수함과 함께, 미립자를 포착한다. 또, 가스 온도를 저하시킨다.
내벽면을 흘러내린 물은, 연소실 바닥부의 피트 (1a) 에 모인다.
상기 노즐로의 급수 라인은, 배관 (3), 펌프 (4), 배관 (5), 그 배관 (5) 으로부터 분기된 배관 (6, 7) 을 가지고 있다. 배관 (6) 은 상기 노즐에 접속되고, 배관 (7) 은 연소실 (1) 의 바닥부의 피트 (1a) 에 급수하도록 형성되어 있다.
배관 (3) 에 알칼리 수용액을 첨가하도록 알칼리 첨가 장치 (8) 가 형성되어 있다. 알칼리로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아 등의 수용액이 바람직하다. 배관 (5) 에, 배관 (5) 내를 흐르는 물의 pH 를 검출하기 위한 pH 계 (9) 가 형성되어 있다.
또한, 알칼리를 펌프 (4) 의 상류측의 배관 (3) 에 첨가함으로써, 첨가된 알칼리가 펌프 (4) 로 물과 충분히 교반 혼합된다.
pH 계 (9) 의 검출 신호는 제어기 (10) 에 입력되고, pH 계 (9) 의 검출 pH 가 목표 범위가 되도록 알칼리 첨가 장치 (8) 가 제어된다.
본 발명에서는, 연소실 (1) 에 공급되는 물의 pH 가 9 이상, 바람직하게는 pH 9 ∼ 12, 특히 바람직하게는 pH 10 ∼ 12 가 되도록 알칼리를 첨가하는 것이 바람직하지만, 배기 가스 처리 설비의 기기 내지 부재의 내알칼리성을 고려하여, 이것보다 낮은 pH (예를 들어 8 ∼ 9) 가 되도록 알칼리를 첨가해도 된다.
연소실 (1) 에 인접하여 1 차 세연실 (洗煙室) (11) 이 설치되어 있다. 연소실 (1) 의 하부와 1 차 세연실 (11) 의 하부끼리는 덕트 (12) 에 의해 연통되어 있고, 연소실 (1) 로부터의 가스가 그 덕트 (12) 를 통하여 1 차 세연실 (11) 내에 도입되어, 1 차 세연실 (11) 내를 상승한다.
또한, 연소실 (1) 의 피트 (1a) 내의 물의 일부는, 그 덕트 (12) 를 지나 1 차 세연실 (11) 의 피트 (11a) 에 오버플로에 의해 유출된다. 연소실 (1) 의 피트 (1a) 내의 물의 일부는, 덕트 (12) 와는 다른 물 이송 배관에 의해 피트 (11a) 에 이송되어도 된다.
1 차 세연실 (11) 의 바닥부의 피트 (11a) 의 물이 펌프 (14) 및 배관 (15) 을 통하여 스크러버에 의해 당해 장치 내에 살수된다. 1 차 세연실 (11) 내를 상승해 온 가스가, 스크러버로부터 흐르는 물과 접촉하여 가스 중의 물 가용 성분이나 미립자가 물에 흡수 내지 포착된다.
물 스크러버를 빠져나간 가스는, 가스 출구 (17) 로부터 덕트 (18) 를 지나 스크러버 (20) 에 도입된다.
스크러버 (20) 내의 상부의 노즐 (21) 에 대해, 물이 배관 (22) 으로부터 공급된다. 가스는, 그 노즐 (21) 로부터 살수된 물과 접촉하여 물 가용 성분과 미립자가 물에 흡수 내지 포착된 후, 스크러버 (20) 로부터 유출된다.
연소실 (1), 1 차 세연실 (11) 및 스크러버 (20) 의 바닥부의 물은, 배관 (31, 32, 33) 을 통하여 취출되고, 배수 처리 설비 (도시 생략) 에 송수되어 처리된다.
이 배기 가스 처리 설비에서는, 상기와 같이 연소실 (1) 에 대해 알칼리성의 물이 공급되므로, 연소실 (1) 의 내벽면이나 피트 (1a), 1 차 세연실 (11) 의 피트 (11a) 나 접촉재 (13), 배수 배관 (31, 32) 등에 있어서의 퇴적물의 생성이 억제된다. 그 때문에, 배기 가스 처리 설비의 메인터넌스의 빈도가 저감된다. 또, 배기 가스 처리 설비의 정지에 수반하는 반도체 제조 프로세스의 가동 정지도 방지되어, 제품의 생산성이 향상된다.
이하, 도 2 를 참조하여 제 2 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 제해 장치 (41) 에 대해, 반도체 제조 프로세스로부터의 배기 가스가 공급되고, 배기 가스가 연소 또는 분해 처리된다. 또한, 제해 장치는, 연소식, 플라즈마식, 전열식 등 중 어느 것이어도 되고, 이들 이외여도 된다.
제해 장치 (41) 내에는, 물을 분무하거나, 제해 장치 (41) 의 내벽면을 따라 물을 흐르게 하거나 하도록 노즐 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 그 노즐에 대해, 탱크 및 배관 등을 구비한 급수 라인 (42) 에 의해 물이 공급되어, 노즐로부터 물이 분무되거나, 혹은 노즐로부터 유출된 물이 제해 장치 (41) 의 내벽면을 수막상으로 흐른다. 이 분무된 물 혹은 내벽면을 흐르는 물이, 가스 중의 물 가용 성분을 흡수함과 함께, 미립자를 포착하거나, 가스 온도를 저하시킨다.
제해 장치 (41) 에서 처리된 가스가 스크러버 (44) 에 보내져, 세연 처리된 후, 다음 공정에 보내지거나 대기 방출된다.
스크러버 (44) 내에서는, 상부의 노즐에 대해 물이 공급된다. 가스는, 그 노즐로부터 살수된 물과 접촉하여 물 가용 성분과 미립자가 물에 흡수 내지 포착된 후, 스크러버 (44) 로부터 유출된다. 스크러버 (44) 에 대해서는, 탱크 및 배관 등을 구비한 급수 라인 (45) 에 의해 용수가 공급된다.
제해 장치 (41) 및 스크러버 (44) 의 바닥부로부터 취출된 물은, 배수 라인 (43, 46) 을 통하여 취출되고, 배수 처리 설비 (도시 생략) 에 송수되어 처리된다.
본 실시형태에서는, 급수 라인 (42, 45) 에 의해 제해 장치 (41) 및 스크러버 (44) 에 송수되는 물에 콜린 및/또는 암모니아 용액을 첨가하도록 약제 첨가 장치가 형성되어 있다.
약제 첨가 장치로는, 약제 용액의 탱크와, 약주 펌프와, 그 약주 펌프의 제어기를 구비한 일반적인 것을 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 약제 첨가 장치는, 급수 라인 (42, 45) 의 쌍방에 약제를 첨가하는 것이어도 되고, 급수 라인 (42, 45) 에 각각 약제 첨가 장치를 설치해도 된다.
약제 용액으로는, 콜린 용액, 암모니아 용액, 혹은 이들과 과산화수소의 혼합 용액을 이용한다. 이 경우, 암모니아와 과산화수소의 혼합액으로서, 반도체 제조 프로세스에서 세정액으로서 사용되는 SC-1, 및 그 배수를 이용해도 된다. 또한, 제해 장치 (41) 나 스크러버 (44) 및 그 주변 부재에 대한 영향을 고려하여, 부식 방지제를 병용해도 된다.
본 발명에서는, 상기 약제 용액을 항상 제해 장치나 스크러버의 용수에 첨가해도 되고, 퇴적물 제거를 목적으로 하여 일시적으로 상기 약제를 용수에 첨가해도 된다. 어느 경우도, 퇴적물의 용해 및 생성 억제의 목적이 충분히 달성된다.
또한, 콜린의 첨가율은 0.1 ∼ 10 g/L 특히 1 ∼ 10 g/L 정도가 바람직하고, 암모니아의 첨가율은 0.1 ∼ 10 g/L 특히 1 ∼ 10 g/L 정도가 바람직하고, 과산화수소의 첨가율은 0.1 ∼ 10 g/L 특히 1 ∼ 10 g/L 정도가 바람직하다. 또 퇴적물의 용해를 목적으로 하는 경우에는, 1 ∼ 10 g/L 정도의 첨가율, 퇴적물의 생성 억제를 목적으로 하는 경우에는, 0.1 ∼ 1 g/L 정도의 첨가율이 바람직하다.
이와 같이, 약제를 제해 장치 (41) 및 스크러버 (44) 의 용수에 첨가함으로써, 퇴적물의 주성분인 실리카, 텅스텐 및 그 산화물을 용해시킬 수 있다. 이로써, 제해 장치 (41) 나 스크러버 (44) 의 내부, 제해 장치 주변 배관 등에서의 막힘을 억제 내지 해소하여, 생산성의 향상이나 메인터넌스 빈도의 저감을 도모할 수 있다. 또, 배기 가스 처리 설비의 정지에 수반하는 반도체 제조 프로세스의 가동 정지도 방지되어, 제품의 생산성이 향상된다.
[실험예]
콜린 및/또는 암모니아가 충분한 용해 특성을 갖는 것을 실증하기 위해서, 이하의 실험을 실시하였다. 반도체 제조 프로세스의 제해 장치 후단에 설치된 스크러버로부터 퇴적물을 채취하여, 성분을 분석한 결과, W 함유율이 드라이 베이스로 약 55 wt％ 였다.
채취 직후의 퇴적물을 순수에 고형분 농도로서 0.1 ％ 가 되도록 첨가하고 분산시켜 시험액 (검수) 을 조제하였다.
이 시험액에 대해, 약제로서, 콜린, 콜린 + H2O2, 암모니아 또는 암모니아 + H2O2 를, 각각 콜린 0.1 ％ (wt％. 이하, 동일), 콜린 0.05 ％ + H2O2 0.05 ％, 암모니아 0.1 ％, 암모니아 0.05 ％ + H2O2 0.05 ％ 의 첨가율로 첨가하고, 10 min 교반한 후, 용해되고 남은 고형분량을 측정하여 용해율을 측정한 결과, 용해율은 콜린, 콜린 + H2O2, 암모니아 + H2O2 의 경우에는 모두 약 50 ∼ 60 ％ 였다. 암모니아 0.1 ％ 첨가의 경우의 용해율은 약 70 ％ 였다.
또, 상기 시험액에 대한 상기 각 약제의 첨가율을 1 ％ 로 했을 경우, 용해율은 대개 75 ∼ 90 ％ 였다.
이에 대해, NaOH 0.1 ％ 를 첨가했을 경우의 용해율은 약 20 ％, NaOH 1 ％ 를 첨가했을 경우에도 약 45 ％ 로 낮은 값이었다. 이 결과로부터, 콜린 및/또는 암모니아가 충분한 용해 특성을 갖는 것이 확인되었다.
상기 실시형태는 본 발명의 일례이며, 본 발명은 상기 이외의 형태로 되어도 된다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나는 일 없이 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은 2020년 10월 30일부로 출원된 일본 특허출원 2020-182715 및 2021년 2월 10일부로 출원된 일본 특허출원 2021-019965에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 : 연소실
2 : 버너
4, 14 : 펌프
8 : 알칼리 첨가 장치
11 : 1 차 세연실
20 : 스크러버
41 : 제해 장치
44 : 스크러버
2 : 버너
4, 14 : 펌프
8 : 알칼리 첨가 장치
11 : 1 차 세연실
20 : 스크러버
41 : 제해 장치
44 : 스크러버
Claims (10)
- 배기 가스를 연소 처리하는 연소실과, 그 연소실의 내벽면을 따라 물을 흐르게 하는 물 유출 수단과, 그 물 유출 수단에 물을 공급하는 급수 수단을 갖는 배기 가스 처리 설비에 있어서,
그 급수 수단에 알칼리를 첨가하는 알칼리 첨가 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비. - 제 1 항에 있어서,
상기 급수는, 송수용의 펌프와, 그 펌프의 흡입측에 이어지는 제 1 배관과, 그 펌프의 토출측에 이어지는 제 2 배관을 가지고 있고,
상기 알칼리 첨가 수단은, 그 제 1 배관에 알칼리를 첨가하도록 형성되어 있는 배기 가스 처리 설비. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 배관에 pH 계가 형성되어 있고, 그 pH 계의 검출 pH 가 소정 범위가 되도록 알칼리 첨가 수단에 의한 알칼리 첨가량을 제어하는 제어 수단이 형성되어 있는 배기 가스 처리 설비. - 제 3 항에 있어서,
상기 소정 범위는 pH 9 이상인 배기 가스 처리 설비. - 배기 가스를 제해 처리하는 제해 장치와, 그 제해 장치에 물을 공급하는 급수 수단을 갖는 배기 가스 처리 설비에 있어서,
그 급수 수단에 공급되는 물에 콜린 및/또는 암모니아를 첨가하는 약제 첨가 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비. - 제 5 항에 있어서,
상기 약제 첨가 수단은, 상기 물에, 콜린 및/또는 암모니아와, 과산화수소를 첨가하는 배기 가스 처리 설비. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 제해 장치의 하류측에 스크러버가 형성되어 있고,
그 스크러버의 용수에 콜린 및/또는 암모니아를 첨가하는 약제 첨가 수단을 구비한 배기 가스 처리 설비. - 제 7 항에 있어서,
상기 스크러버의 용수에, 콜린 및/또는 암모니아와, 과산화수소를 첨가하는 배기 가스 처리 설비. - 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약제 첨가 수단은, 약제로서, 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 용액 또는 반도체 제조 프로세스 배수를 첨가하는 배기 가스 처리 설비. - 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스는, 반도체 제조 프로세스로부터의 배기 가스인 배기 가스 처리 설비.
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