CN104619401B - 全氟化合物的分离及回收*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全氟化合物的分离及回收***，用于处理在干式蚀刻工序和CVD清洁室等利用全氟化合物而生成且包含在排气产生设备中产生的粉尘的气体，其特征在于，包括：缓冲罐，在一侧形成有扩张管，所述扩张管供使在一个以上的排气产生设备产生的排气流入，截面以锥形扩张，缓冲罐从所述扩张管朝垂直下方长长地延长；水平分配管，一侧与所述缓冲罐的形成有扩张管的另一侧连接；膜分离过滤器，下端与所述水平分配管相连接，朝垂直上方延长，相隔规定间隔设置有多个；掺杂气体排放管道，聚合在多个膜分离过滤器没有通过分离膜的掺杂气体，然后使掺杂气体移动至再处理室；第一氮气回收管道，安装有第一真空泵，并通过辅助膜分离过滤器再次分离在所述第一真空泵吸收的氮气，然后使气体移动使得掺杂气体通过掺杂气体排放管道排放，而氮气再利用；第二氮气回收管道，安装有第二真空泵，并使氮气移动使得能再利用所述第二真空泵吸收的高纯度的氮气。
Description
技术领域
本发明涉及一种全氟化合物的分离及回收***，更详细而言，涉及有效分离在半导体三厂工序中产生的包含六氟化硫的全氟化合物，并在解除或回收全氟化合物的工序中通过多个分离膜时，对每个分离膜施加规定压力以防分离膜被破损以及效率降低而开发的全氟化合物的分离及回收***。
背景技术
最近，随着地球温暖化而气候及生态***的变化也逐渐显著，由此，全世界范围内对地球温暖化的关心度增加，并对被认为主要原因的温室气体的排放规制的关心度也增高。
但是，大多数人们作为温室气体只想起由化石燃料而产生的二氧化碳(CO2)，但是，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)以及全氟化合物(perfluorocompounds)的氢氟碳化物(HFCs)，全氟化碳(PFCs)以及六氟化硫(SF6)等也是导致地球温暖化的主要原因。
这些相对于急剧增加的二氧化碳的使用量，其比重为12.2％，意味着排放量也相当多，可谓是韩国的主要产业的半导体、显示器、LED、太阳能等的电子相关领域中排放的全氟化合物所占的比率为4.4％，这也占有相当大的比率。
尤其，为了在基板形成规定图案，将六氟化硫利用等离子设备产生F-离子，利用F-离子与绝缘体反应进行蚀刻的工序中会排放很多粉尘和六氟化硫(SF6)以及六氟硅酸(SiF6)等。
并且，CVD清洁室工序是利用等离子蚀刻方法去除涂布有绝缘体(SiO2)的涂层的工序，主要使用气体，此时，会排放粉尘、NF3、F2、SiF4等。
为了保护泵及装备，包含所述粉尘的各种气体与大量氮气混合之后被吸引到干式泵，然后传送到现在大部分仅设有气体洗涤器(gas scrubber)的后处理设备。
最近正开发各种回收***，该***利用只让颗粒最小的氮气通过的分离膜分离氮气和其他全氟化合物之后回收氮气，而将全氟化合物传送到回收设备。
但是，上述分离膜，当压力大时，分离膜被破损的可能性急剧变大，而压力小时，分离效率变低，因此，保持适当的压力为极其重要，但是，从一个管道分到多个管道，经过分离膜后聚合的结构中，由于在各个分离膜施加不同的压力，因此，存在分离膜被破损，且效率降低的问题。
发明内容
本发明是为解决如上所述的问题而提出的，其目的在于，开发一种全氟化合物的分离及回收***，在包含全氟化合物和氮气以及各种掺杂气体的气体被分到多个分离膜并分离氮气的过程中，对每个分离膜作用相同的压力，从而，能够用所设定压力分离。
本发明的其他目的在于，开发一种全氟化合物的分离及回收***，为了容易分离在电子产业中产生的包含全氟化合物的各种气体，能够提高气体的分离特性。
为达成所述目的，本发明提供一种全氟化合物的分离及回收***，用于处理在干式蚀刻工序和CVD清洁室等利用全氟化合物而生成且包含在排气产生设备中产生的粉尘的气体，其特征在于，包括：缓冲罐，在一侧形成有扩张管，所述扩张管供使在一个以上的排气产生设备产生的排气流入，截面以锥形扩张，缓冲罐从所述扩张管朝垂直下方长长地延长；水平分配管，一侧与缓冲罐的形成有扩张管的另一侧连接，并朝水平方向长长地延长；多个膜分离过滤器，下端与所述水平分配管相连接，朝垂直上方延长，在内部形成有分离膜，使得粒度小的氮气通过，而包含全氟化合物的掺杂气体不能通过，多个膜分离过滤器相隔开预定间隔设置；掺杂气体排放管道，聚合在多个膜分离过滤器没有通过分离膜的掺杂气体，然后使掺杂气体移动至再处理室；第一氮气回收管道，安装有第一真空泵用于聚合并吸收在所述多个膜分离过滤器通过分离膜的氮气，并通过辅助膜分离过滤器再次分离在所述第一真空泵吸收的氮气，然后使气体移动使得掺杂气体通过掺杂气体排放管道排放，而氮气再利用；第二氮气回收管道，安装有第二真空泵用于吸收在所述辅助膜分离过滤器通过分离膜的氮气，并使氮气移动使得能再利用所述第二真空泵吸收的高纯度的氮气；回收管道，第一感应传感器及第二感应传感器分别感应经过所述第一氮气回收管道的第一真空泵及第二氮气回收管道的第二真空泵的之后的管道内的六氟化硫及三氟化氮，在经过第一真空泵及第二真空泵之后的管道分别设置第一3相阀门及第二3相阀门，使得选择性地进行连接而聚合气体后，使气体再次进入到所述缓冲罐。
在连接有所述缓冲罐的水平分配管的内侧设置有加热装置，在所述加热装置的内部设置有热线使得上升到所设定温度。
在所述水平分配管，与所述缓冲罐接触之前分别安装有2个圆板型隔膜凸缘，所述隔膜凸缘的外径与水平分配管的内径相应紧贴，在中央形成有圆形孔，在所述隔膜凸缘的圆形孔对应其外径安装有网状管，所述网状管的两侧***于圆形孔。
所述缓冲罐的下端通过连接管与水平分配管相连接，所述连接管水平弯曲后再次朝垂直上方弯曲而与所述水平分配管的中间下部连接。
在与所述连接管连接的水平分配管的内部进一步形成有压力缓解隔膜，所述压力缓解隔膜在与连接管连接的入口朝上部隔离并朝水平方向延长，使得所流入的气体朝两方向移动。
发明效果
如上所述，本发明的效果为如下。
在包含全氟化合物和氮气以及各种掺杂气体的气体被分到多个分离膜，在分离氮气的过程中，使作用于每个分离膜的压力相同，能以所设定压力进行分离，由此，能减低分离膜的破损且提高分离效率。
通过能以适当温度加热内部的气体，因此，气体的扩散速度增加而能提高分离效果。
附图说明
图1是示出根据本发明的一实施例的掺杂气体排放过程的概念图。
图2是示出根据本发明的一实施例的氮气分离过程的概念图。
图3是示出根据本发明的一实施例的高纯度氮气分离过程的概念图。
图4是示出根据本发明的一实施例的分离膜被破损时的回收过程的概念图。
图5是示出根据本发明的一实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图。
图6是示出根据本发明的第一附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图。
图7是示出根据本发明的第二附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图。
图8是示出根据本发明的第三附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图。
图9是示出根据本发明的第四附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图。
图中：
1：缓冲罐，11：扩张管，12：连接管，2：水平分配管，21：加热装置，22：隔膜凸缘，23：网状管，24：压力缓解隔膜，3：膜分离过滤器，4：掺杂气体排放管道，5：第一氮气回收管道，51：第一真空泵，52：辅助膜分离过滤器，6：第二氮气回收管道，61：第二真空泵，7：回收管道，71：第一感应传感器，72：第二感应传感器，73：第一3相阀，74：第二3相阀
具体实施方式
为了使本领域的技术人员容易理解并实施，以下，参照附图详细说明本发明的结构为如下。
图1是示出根据本发明的一实施例的掺杂气体排放过程的概念图，图2是示出根据本发明的一实施例的氮气分离过程的概念图，图3是示出根据本发明的一实施例的高纯度氮气分离过程的概念图，图4是示出根据本发明的一实施例的分离膜被破损时的回收过程的概念图，图5是示出根据本发明的一实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图，用于处理在干式蚀刻工序和CVD清洁室等利用全氟化合物而生成且包含在排气产生设备中产生的粉尘的气体，其特征在于，包括：缓冲罐1，在一侧形成有扩张管11，所述扩张管供使在一个以上的排气产生设备产生的排气流入，截面以锥形扩张，缓冲罐从所述扩张管11朝垂直下方长长地延长；水平分配管2，一侧与缓冲罐1的形成有扩张管11的另一侧连接，并朝水平方向长长地延长；多个膜分离过滤器3，下端与所述水平分配管2相连接，朝垂直上方延长，在内部形成有分离膜，使得粒度小的氮气通过，而包含全氟化合物的掺杂气体不能通过，多个膜分离过滤器相隔开预定间隔设置；掺杂气体排放管道4，聚合在多个膜分离过滤器3没有通过分离膜的掺杂气体，然后使掺杂气体移动至再处理室；第一氮气回收管道5，安装有第一真空泵51用于聚合并吸收在所述多个膜分离过滤器3通过分离膜的氮气，并通过辅助膜分离过滤器52再次分离在所述第一真空泵51吸收的氮气，然后使气体移动使得掺杂气体通过掺杂气体排放管道4排放，而氮气再利用；第二氮气回收管道6，安装有第二真空泵61用于吸收在所述辅助膜分离过滤器52通过分离膜的氮气，并使氮气移动使得能再利用所述第二真空泵61吸收的高纯度的氮气；回收管道7，第一感应传感器71及第二感应传感器72分别感应经过所述第一氮气回收管道5的第一真空泵51及第二氮气回收管道6的第二真空泵61的之后的管道内的六氟化硫及三氟化氮，在经过第一真空泵51及第二真空泵61之后的管道分别设置第一3相阀门73及第二3相阀门74，使得选择性地进行连接而聚合气体后，使气体再次进入到所述缓冲罐1。
以往采取了利用单纯的管道来连接，并用膜分离过滤器4进行分歧的方式，但是，最先被分歧而连接的膜分离过滤器4会受到最强的压力，而离得远，受到的压力越低，而利用分离膜进行分离的工序中，最重要的压力作用变强或变弱，压力变强时，分离膜被破损，压力变弱时，分离效率极度降低。本发明是用来解决这样的问题的。
本发明为了解决所述问题，并不采取单纯的管道，而利用缓冲罐1和水平分配管2形成供规定量的气体停留的空间，因此，即便气体从各个膜分离过滤器3泄露，也提供有利于保持规定压力的被扩张的空间。
所述被扩张的空间能使向膜分离过滤器4供应气体的压力保持为最佳的压力，从而，防止分离膜被强的压力破损，或者因压力降低而氮气的分离效率急剧降低，最后，能得到耐久性和最佳的分离效率。
此处，排气是指所排放的气体，尤其，在干式蚀刻工序中排放六氟化硫(SF6)、钷(PM)、四氟化硅(SiF4)、氧气(O2)、δSOx以及各种粉尘等，掺杂气体是指去除氮气后混合其他气体的状态的气体。
此时，若供应到缓冲罐1之前，在前处理过滤器只留下氮气、六氟化硫及三氟化氮，则能够更加提高分离及再处理效率。
所述膜分离过滤器3是利用颗粒大小的过滤器，氮气的颗粒为六氟化硫的颗粒为是只让氮气通过的结构，是0.1纳米的长度。
而且，第一真空泵51至第二真空泵61的情况，通过在膜分离过滤器3或辅助膜分离过滤器52吸收氮气，由此能够提高分离效率。
所述回收管道7的情况，若在第一感应传感器71或第二感应传感器72感应到六氟化硫或三氟化氮，则为分离膜被破损，因而，将气体重新送回最初阶段。
图6是示出根据本发明的一附加实施例的缓冲罐及水平分配管的概念图，提出了在连接有缓冲罐1的水平分配管2的内侧设置有加热装置21，在所述加热装置的内部设置有热线使得上升到所设定温度的实施例。
所述实施例，即便内部气体的温度稍微上升，气体分子的移动也变快，由此，扩散速度也变快，进而，能提高分离膜的分离效果。
只是若温度过高，则分离膜会破坏，因此，60-70度左右的温度为适当。
图7是示出根据本发明的第二附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图，在所述水平分配管2，与所述缓冲罐1接触之前分别安装有2个圆板型隔膜凸缘22，所述隔膜凸缘的外径与水平分配管2的内径相应紧贴，在中央形成有圆形孔，在所述隔膜凸缘22的圆形孔对应其外径安装有网状管23，所述网状管的两侧***于圆形孔。所述实施例是为防止在所流入的气体急剧流入膜分离过滤器3而产生压力空白的提出的，通过本实施例的网状管23缓解压力降低。
所述实施例是为防止在所流入的气体急剧流入到膜分离过滤器3而产生压力空白而提出的，本实施例中通过网状管23缓解压力降低。
图8是示出根据本发明的第三附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图，所述缓冲罐1的下端通过连接管12与水平分配管2相连接，所述连接管2水平弯曲后再次朝垂直上方弯曲而与所述水平分配管2的中间下部连接。
所述实施例，如上面的实施例，在缓冲罐1连接于水平分配管2的一侧端时，由于不利于压力均匀扩散，因此，使缓冲罐1连接于水平分配管2的中央部分，使得压力均匀地分配。
图9是示出根据本发明的第四附加实施例的缓冲罐和水平分配管的概念图，在与所述连接管12连接的水平分配管2的内部进一步形成有压力缓解隔膜24，所述压力缓解隔膜在与连接管12连接的入口朝上部隔离并朝水平方向延长，使得所流入的气体朝两方向移动，从而，防止对与连接管12相连接的部分近的膜分离过滤器3施加较强的压力，所述实施例可谓是优选的实施例。
Claims (5)
1.一种全氟化合物的分离及回收***，该***用于处理在干式蚀刻工序和利用或生成全氟化合物的排气产生设备中产生的包含粉尘的气体，CVD清洁室是所述排气产生设备的一种，该***的特征在于，包括：
缓冲罐（1），在一侧形成有扩张管（11），所述扩张管供使在一个以上的排气产生设备产生的排气流入，截面以锥形扩张，缓冲罐从所述扩张管（11）朝垂直下方长长地延长；
水平分配管（2），一侧与缓冲罐（1）的形成有扩张管（11）的另一侧连接，并朝水平方向长长地延长；
多个膜分离过滤器（3），下端与所述水平分配管（2）相连接，朝垂直上方延长，在内部形成有分离膜，使得粒度小的氮气通过，而包含全氟化合物的掺杂气体不能通过，多个膜分离过滤器相隔开预定间隔设置；
掺杂气体排放管道（4），聚合在多个膜分离过滤器（3）没有通过分离膜的掺杂气体，然后使掺杂气体移动至再处理室；
第一氮气回收管道（5），安装有第一真空泵（51）用于聚合并吸收在所述多个膜分离过滤器（3）通过分离膜的氮气，并通过辅助膜分离过滤器（52）再次分离在所述第一真空泵（51）吸收的氮气，然后使气体移动使得掺杂气体通过掺杂气体排放管道（4）排放，而氮气再利用；
第二氮气回收管道（6），安装有第二真空泵（61）用于吸收在所述辅助膜分离过滤器（52）通过分离膜的氮气，并使氮气移动使得能再利用所述第二真空泵（61）吸收的高纯度的氮气；
回收管道（7），第一感应传感器（71）及第二感应传感器（72）分别感应经过所述第一氮气回收管道（5）的第一真空泵（51）及第二氮气回收管道（6）的第二真空泵（61）的之后的管道内的六氟化硫及三氟化氮，在经过第一真空泵（51）及第二真空泵（61）之后的管道分别设置第一3相阀门（73）及第二3相阀门（74），使得选择性地进行连接而聚合气体后，使气体再次进入到所述缓冲罐（1）。
2.根据权利要求1所述的全氟化合物的分离及回收***，其特征在于，在连接有所述缓冲罐(1)的水平分配管(2)的内侧设置有加热装置（21），在所述加热装置的内部设置有热线使得上升到所设定温度。
3.根据权利要求1所述的全氟化合物的分离及回收***，其特征在于，在所述水平分配管（2），与所述缓冲罐（1）接触之前分别安装有2个圆板型隔膜凸缘（22），所述隔膜凸缘的外径与水平分配管（2）的内径相应紧贴，在中央形成有圆形孔，在所述隔膜凸缘（22）的圆形孔对应其外径安装有网状管（23），所述网状管的两侧***于圆形孔。
4.根据权利要求1所述的全氟化合物的分离及回收***，其特征在于，所述缓冲罐(1)的下端通过连接管（12）与水平分配管（2）相连接，所述连接管（12）水平弯曲后再次朝垂直上方弯曲而与所述水平分配管（2）的中间下部连接。
5.根据权利要求4所述的全氟化合的分离及回收***，其特征在于，在与所述连接管（12）连接的水平分配管（2）的内部进一步形成有压力缓解隔膜（24），所述压力缓解隔膜在与连接管（12）连接的入口朝上部隔离并朝水平方向延长，使得所流入的气体朝两方向移动。
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