KR101115206B1 - 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
(A) 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 단계, 및 (B) 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 흡착제와 접촉시키는 단계를 포함하여, 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 배기가스의 처리 방법이 제공된다. 또한, 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 도입구, 흡착제의 충전부, 흡착제의 충전부에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 수단, 및 처리된 가스의 배출구를 포함하는 배기가스의 처리 장치가 제공된다. 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치로서, 정화제를 빈번히 새로운 것으로 교환할 필요가 없고, 반응성이 높은 가스를 포함하는 건조 배기가스를 처리하는 경우에도 화재 유발의 위험성이 없고, 처리 후의 가스 중의 할로겐계 가스 농도를 용이하게 감소시킬 수 있는 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치가 제공된다.
Description
도 1은 본 발명의 배기가스의 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1 이외의 본 발명의 배기가스의 처리 장치의 또다른 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2 이외의 본 발명의 배기가스의 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다.
본 발명은 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스로부터 할로겐계 가스를 효율적으로 제거하기 위한 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 분야에 있어서, 종래부터 에칭 가스 혹은 클리닝 가스로서 할로겐, 할로겐화 수소 등의 할로겐계 가스가 다방면으로 이용되고 있다. 그러나, 할로겐계 가스는 인체 및 환경에 유해하고, 따라서 이러한 가스를 포함하는 배기가스는 공장으로부터 배출하기 전에 정화하는 것이 필수적이다. 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 정화하는 방법으로서, 배기가스를 고체상의 정화제가 충전된 처리컬럼에 도입하고 정화제와 접촉시켜 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 건식 정화 방법, 또는 배기가스를 처리 장치의 상부로부터 분출하는 할로겐계 가스 흡수액과 접촉시켜서 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 습식 정화 방법이 빈번히 채용되고 있다.
종래부터 건식 정화 방법에 사용되는 정화제로서, 일본 특개평 9-234337은 산화구리 및 산화망간을 주성분으로 포함하는 금속 산화물에 포름산나트륨을 첨착하여 제조되는 정화제를 개시하고, 일본 특개평 9-267027은 산화망간, 수산화칼륨 및 알칼리토류금속 수산화물을 3개의 주성분으로 포함하는 정화제를 개시하고, 일본 특개 2000-157836은 활성탄에 포름산의 알칼리금속염 및/또는 포름산의 알칼리토류금속염을 첨착하여 제조되는 정화제를 개시한다.
한편, 습식 정화 방법에 사용되는 할로겐계 가스 흡수액으로서 일본 특개소 49-62378은 아황산 알칼리염 또는 산성 아황산 알칼리염을 포함하는 수용액을 개시한다. 또한, 수산화 나트륨 등을 약제로서 포함하는 수용액이 할로겐계 가스 흡수액으로서 알려져 있다.
그러나, 건식 정화 방법은 할로겐계 가스를 극히 저농도가 될 때까지 제거할 수 있지만, 고농도의 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 대량으로 처리하는 경우에는 단시간에 정화제가 파과되어 빈번히 정화제를 새로운 것으로 교환할 필요가 있어서 런닝코스트가 높아진다는 문제가 있다. 또한, 활성탄을 정화제로서 사용하 여 불소 등 반응성이 높은 가스를 포함하는 건조 배기가스를 처리하는 경우에 화재 유발의 위험성이 있었다.
습식 정화 방법은 고농도의 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 대량으로 처리하는데 적합하지만, 할로겐계 가스, 특히 염소 가스의 제거율은 비교적으로 낮다. 따라서, 처리 후의 가스 중의 할로겐계 가스 농도를 충분히 감소시키기 위해서는 약액(chemical solution) 중의 수산화 나트륨 등의 약제의 농도를 증가시키거나 배기가스와 물과의 접촉 시간을 대폭 늘려야 했다. 또한, 약액 중의 약제 농도를 증가시키면 약제의 런닝코스트가 높아진다는 문제가 있다. 더욱이, 배기가스와 물과의 접촉 시간을 길게 설정하는 경우는, 처리 장치가 대형 또는 복잡한 구성이 되는 문제가 있다. 또한, 어느 경우에도 유지 관리의 어려움의 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 정화 처리에 있어서, 빈번히 정화제를 새로운 것으로 교환할 필요가 없고 반응성이 높은 가스를 포함하는 건조 배기가스를 처리하는 경우에도 화재 유발의 위험성이 없고 처리 후의 가스 중의 할로겐계 가스 농도를 용이하게 감소시킬 수 있는 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 열심히 연구한 결과, 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 흡착제와 접촉시키면서, 할로겐계 가스 흡수액을 상기 흡착제에 첨가하여서 흡착제에 흡착된 할로 겐계 가스를 할로겐계 가스 흡수액에 흡수시켜서 탈착시킴으로써, 배기가스로부터 할로겐계 가스를 매우 효율적으로 흡착 제거할 수 있다는 것을 발견하였다. 즉, 상기 공정은 빈번히 흡착제(정화제)를 새로운 것으로 교환할 필요가 없고, 화재 유발의 위험성이 없고, 처리 후의 가스 중의 할로겐계 가스 농도를 용이하게 감소시킬 수 있는 배기가스의 처리에 효율적이라는 것을 발견하였다. 이러한 상황에서, 본 발명은 상기 발견 및 정보에 근거하여 완성되었다.
즉, 본 발명은 (A) 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 단계, 및 (B) 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 상기 흡착제와 접촉시키는 단계를 포함하여, 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법을 제공한다. 환언하면, 본 발명은 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 흡착제와 접촉시키면서 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하여서, 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 적어도 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 도입구, 흡착제의 충전부, 충전부에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 수단, 및 처리된 가스의 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 장치를 제공한다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태 ]
본 발명의 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치는 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 처 리 방법 및 처리 장치에 적용된다.
본 발명에 있어서, 할로겐계 가스의 예는 염소 가스, 브롬 가스 또는 요오드 가스 등의 할로겐 가스; 불화수소 가스, 염화수소 가스, 브롬화수소 가스 또는 요오드화수소 가스 등의 할로겐화수소 가스; 삼불화붕소 가스 또는 삼염화붕소 등의 할로겐화붕소 가스; 사불화규소 가스 또는 사염화규소 등의 할로겐화규소 가스; 육불화텅스텐 가스 등의 할로겐화텅스텐 가스를 포함하고; 삼불화염소 가스, 사염화티탄 가스, 염화알루미늄 가스, 사불화게르마늄 가스 등을 더 포함한다.
본 발명에 사용 가능한 흡착제의 대표적인 예는 활성탄, 제올라이트 및 다공질 세라믹을 포함하고, 이들 중에서 할로겐계 가스를 높은 제거율로 제거할 수 있는 점에서 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다. 흡착제로서 활성탄을 사용하는 경우, 활성탄의 종류는 특별히 한정되지 않고, 야자각탄(palmhusk charcoal), 목분탄(slack charcoal), 피트탄(peat charcoal) 등을 이용할 수 있다. 또한, 활성탄의 형상도 특별히 한정되지 않고, 직경이 약 1~10㎜인 입상탄(granular charcoals), 직경이 약 1~5㎜이고 길이가 약 3~30㎜인 펠렛상탄(pellet-type charcoals) 또는 섬유상탄(fibrous charcoals)을 사용할 수 있다.
흡착제로서 제올라이트를 사용하는 경우, 합성 제올라이트 및 천연 제올라이트의 어느 것이라도 채용할 수 있다. 제올라이트의 종류에 대하여 특별한 한정이 없이 어떤 종류라도 사용 가능하고, 예를 들면 3~15Å에 상당하는 세공(pore) 직경을 갖는 시판 중인 임의의 합성 제올라이트가 사용 가능하다. 또한, 흡착제로서 다공질 세라믹을 사용하는 경우, 알루미나, 실리카알루미나 등을 이용할 수 있다. 이러한 흡착제의 비표면적은 활성탄이 통상 100~3000㎡/g, 바람직하게는 500~3000㎡/g이며, 제올라이트 및 다공질 세라믹이 통상 50~500㎡/g 이다. 본 발명에서, 이들 흡착제의 2종 이상을 조합하거나 적층하여 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 할로겐계 가스 흡수액은 물 또는 약액을 의미하고, 약액을 사용하는 경우, 본 발명은 약액의 종류 등에 한정되지 않는다. 그러나, 알칼리성 수용액, 알칼리금속 화합물의 염을 함유하는 수용액, 또는 알칼리토류금속의 염을 함유하는 수용액, 및 수산화나트륨 등의 알칼리금속 수산화물, 수산화칼슘 등의 알칼리토류금속 수산화물, 아황산나트륨, 티오황산나트륨, 탄산나트륨 또는 탄산수소나트륨의 수용액을 포함하는 약액을 사용할 수 있다. 본 발명은 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 흡착제와 접촉시키면서 상기 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가함으로써 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 배기가스의 처리 방법을 제공하므로, 할로겐계 가스의 제거율을 향상시키고, 그 결과 상기 약액 중의 수산화물의 농도를 대폭 감소시킬 수 있다. 본 발명을 실시하는 경우, 할로겐계 가스 흡수액으로서 물이 통상적으로 사용되지만, 상기와 같은 약액을 할로겐계 가스 흡수액으로 사용하는 경우 상기 약액 중의 화합물의 총농도는 40 중량% 이하이다.
더욱이, (C) 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 비흡착성 충전제의 존재 하에 할로겐계 가스 흡수액에 접촉시키는 단계를 더 포함하는 배기가스의 처리 방법은 할로겐계 가스의 제거 효율을 더욱 월등히 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치를 도 1 ~ 도 3을 참조 로 하여 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1 ~ 도 3은 각각 본 발명의 배기가스의 처리 장치의 구체예를 나타내는 종단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 배기가스의 처리 장치는 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스 함유 배기가스의 도입구(1), 흡착제의 충전부(2), 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하기 위한 수단(예컨대, 스프레이노즐 또는 샤워헤드노즐)(3), 및 처리된 가스의 배출구(4)를 포함한다. 통상, 본 발명의 배기가스의 처리 장치는 할로겐계 가스 흡수액을 공급하기 위한 공급 배관(5), 배수 배관(6), 및 할로겐계 가스 흡수액의 저장부(7)를 더 포함한다.
본 발명의 배기가스의 처리 방법은 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 상기와 같은 처리 장치에 도입하고, 배기가스를 흡착제와 접촉시키면서 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가함으로써 실시된다. 할로겐계 가스 흡수액을 흡착제에 첨가하는 단계는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 처리 전, 처리 후 또는 처리 시로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 시점에 수행할 수 있다. 본 발명에 있어서, 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 흡착제와 접촉시키면 할로겐계 가스가 흡착제에 흡착된다. 또한, 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하면, 흡착제에 흡착되어 있던 할로겐계 가스가 할로겐계 가스 흡수액에 흡수되어 흡착제로부터 탈착된다. 또한, 할로겐계 가스는 할로겐계 가스 흡수액의 존재 하에서도 흡착제에 흡착된다.
본 발명에 있어서, 비표면적이 큰 흡착제를 사용하기 때문에, 흡착제에 흡착 되어 있는 할로겐계 가스가 할로겐계 가스 흡수액에 접촉하고 흡착되는 것을 양호하게 촉진시킨 결과, 배기가스로부터 할로겐계 가스를 효율적으로 제거할 수 있다고 여겨진다. 특히, 본 발명은 할로겐계 가스 중에서도 제거하기 어려운 염소 가스를 높은 제거율로 제거할 수 있다. 이와 같은 구성을 구비하므로, 본 발명의 배기가스의 정화 방법은 빈번히 흡착제(즉, 정화제)를 새로운 것으로 교환할 필요 없이 흡착제를 극히 장시간 동안 사용할 수도 있다. 또한, 불소 가스 등 반응성이 매우 높은 가스를 포함하는 건조 배기가스를 처리하는 경우에도, 배기가스의 처리 전에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가함으로써 화재 유발의 위험성을 피할 수 있다.
또한, 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 배기가스에 제거하기 어려운 염소 가스 및 그 밖의 할로겐계 가스가 포함되는 경우에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 도입구(1)와 흡착제의 충전부(2)의 사이의 배기가스 경로에 비흡착성 충전제의 충전부(8)를 더 포함하는 처리 장치, 및 상기 비흡착성 충전제의 충전부(8)에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하기 위한 수단(3)을 더 포함하는 처리 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 구비하므로, 본 발명의 배기가스의 정화장치는 배기가스를 비흡착성 충전제 및 할로겐계 가스 흡수액에 접촉시킴으로써 염소 가스 이외의 할로겐계 가스, 예컨대 반응성이 높은 불소 가스, 또는 물에 대한 용해성이 높은 불화수소 가스 및 염화수소 가스 등을 미리 제거하고 흡착제(2)의 부하를 감소시켜서, 배기가스로부터 염소 가스를 보다 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 비흡착성 충전제는 통상 비표면적이 1㎡/g 이하인 충전제로서 정의되며, 그 예로서 폴리염화비닐 등의 수지제 충전제를 포함 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 흡착제의 충전부(2) 및 충전부에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하기 위한 수단(3)의 2개 이상을 병렬로 장착한 배기가스의 처리 장치를 실용적으로 이용할 수 있다. 이와 같은 구성을 구비하므로, 한쪽의 흡착제의 충전부에서 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하지 않고 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 흡착하면서, 다른 한쪽의 흡착제의 충전부에서 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를 공급하지 않고 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하여서 할로겐계 가스를 탈착시키기 때문에, 흡착제를 재생시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 할로겐계 가스 흡수액을 흡착제 또는 비흡착성 충전제에 첨가하는 양은 일률적으로 한정할 수 없다. 그러나, 할로겐계 가스가 동시에 흡착되는 경우에 할로겐계 가스 흡수액의 유량은 흡착제 또는 비흡착성 충전제 1 리터 당 0.01~2 리터/분이며, 할로겐계 가스가 동시에 흡착되지 않는 경우에 할로겐계 가스 흡수액의 유량은 흡착제 또는 비흡착성 충전제 1 리터 당 0.01~5 리터/분이다.
본 발명에서, 배기가스는 베이스 가스로서 헬륨 가스, 질소 가스 또는 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 이루어지고, 할로겐계 가스를 100~100,000 ppm 정도 포함한다. 본 발명에서 처리 시의 배기가스의 온도 및 압력은 특별히 한정되지 않지만, 배기가스의 온도는 통상 실온 또는 그 부근의 온도(0~100℃ 정도), 배기가스의 압력은 통상 상압(atmospheric pressure)이다. 10 ㎪(절대 압력)의 감압 혹은 1 ㎫(절대 압력)의 가압 하에서 처리할 수도 있다. 더욱이, 할로겐계 가스 흡수액 의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상 실온 또는 그 부근의 온도(0~100 ℃ 정도)이다. 또한, 본 발명의 처리 방법의 후속 공정으로서 건식 정화 방법을 조합시키면 할로겐계 가스를 극히 저농도까지 제거하면서 건식 정화 장치의 정화제의 수명을 대폭 늘릴 수 있다.
실시예
하기 실시예에서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들의 특정한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
(처리 장치의 제작)
내경 110㎜ 및 높이 800㎜의 통 형상(cylindrical)의 폴리염화비닐제 처리컬럼에 시판 중인 펠릿상 활성탄(비표면적: 1400㎡/g, 직경: 4㎜, 길이: 5㎜) 4 리터를 충전하고 할로겐계 가스흡수액의 공급 배관, 배수 배관을 접속함으로써, 도 1에 나타내는 바와 같이, 배기가스의 도입구, 흡착제의 충전부, 스프레이노즐, 처리된 가스의 배출구 및 할로겐계 가스 흡수액의 저장부를 포함하는 처리 장치를 제작하였다.
(배기가스의 처리 시험)
상기 처리 장치의 스프레이노즐로부터 흡착제에 2.4 리터/분의 유량으로 60분 동안 물을 첨가하여 활성탄을 세정하였다. 물의 첨가를 정지한 후, 베이스 가스로서 질소 가스로 이루어지고 염소 가스 10,000ppm을 포함하는 가스를 7.5 리터/분의 유량으로 처리 장치에 도입하여서, 4 시간 동안 배기가스로부터 염소 분자를 흡착 제거하였다. 그동안, 매 10분 마다 처리된 가스를 샘플링하고, 가스테크(주) 제의 검지관으로 염소 농도를 측정하였다. 다음에, 가스의 도입을 중지하고, 다시 상기 스프레이 노즐로부터 흡착제에 2.4 리터/분의 유량으로 60분 동안 물을 첨가하여 활성탄을 세정함으로써 흡착제로부터 염소 분자를 탈착시켰다. 그 후, 상기와 동일한 방식으로 4시간 동안 배기가스로부터 염소 분자를 흡착 제거하였다. 또한, 상기 조작을 반복하여 총 20회의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 중의 "제거율"은 평균치를 나타낸다.
실시예
2 및 3
염소 가스의 농도를 각각 1,000ppm, 20,000ppm으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예
4 ~ 8
할로겐계 가스를 각각 불소 가스, 염화수소 가스, 삼염화붕소 가스, 디클로로실란 가스 및 육불화텅스텐 가스로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예
9 및 10
흡착제를 각각 시판 중인 구상 활성 알루미나(비표면적: 320㎡/g, 직경: 5㎜) 또는 시판 중인 입상 합성 제올라이트(세공 직경: 5Å 상당)로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
실시예
11
활성탄을 처음 1회만 세정하고, 배기가스를 도입하여 흡착제에 접촉시킬 때에도 흡착제에 1.2 리터/분의 유량으로 물을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 처리 시험은 80시간 동안 연속적으로 실시하여, 매 4시간 마다 제거율의 평균치를 구하였다.
실시예
12
(처리 장치의 제작)
상류측의 처리컬럼에 시판 중인 폴리염화비닐제 라시히링(Rasching ring)(비표면적: 200㎡/㎥(0.028㎡/g), 직경: 25㎜ , 길이: 30㎜) 4 리터를 충전하고 하류측의 처리컬럼에 활성탄 4 리터를 충전하고 할로겐계 가스 흡수액의 공급 배관 및 배수 배관을 접속함으로써, 실시예 1과 동일한 방식으로, 각각 내경 110㎜ 및 높이 800㎜의 통 형상의 2개의 폴리염화비닐제 처리컬럼으로 이루어진 도 2의 처리 장치를 제작하였다. 상기 상류측 및 하류측은 배기가스의 경로 방향을 고려하여 정의된 것이다.
(배기가스의 처리 시험)
상기 처리 장치의 각각의 스프레이노즐로부터 흡착제 및 정화제에 2.4 리터/분의 유량으로 60분 동안 물을 첨가하여, 활성탄 및 폴리염화비닐을 세정하였다. 하류측의 처리컬럼에만 물의 첨가를 정지한 후, 베이스 가스로서 질소 가스로 이루어지고 염소 가스 10,000ppm 및 염화수소 가스 10,000ppm을 포함하는 가스를 7.5 리터/분의 유량으로 처리 장치에 도입함으로써, 4시간 동안 배기가스로부터 염소 분자 및 염화수소 분자를 흡착 제거하였다. 그동안, 매 10분 마다 상류측의 처리컬럼을 통과한 후 및 하류측의 처리컬럼을 통과한 후의 처리된 가스를 샘플링하고, 가스테크(주) 제의 검지관으로 염소 가스 및 염화수소 가스의 농도를 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 하류측에서의 제거율은 총 제거율을 의미한다.
비교예
1
흡착제를 시판 중인 폴리염화비닐제 라시히링(비표면적: 200㎡/㎥(0.028㎡/g), 직경: 25㎜, 길이: 30㎜)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 1회만 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
비교예
2
흡착제를 시판 중인 폴리염화비닐제 라시히링(비표면적: 200㎡/㎥(0.028㎡/g), 직경: 25㎜, 길이: 30㎜)으로 바꾸고, 배기가스를 도입하여 흡착제에 접촉시킬 때에도 스프레이노즐로부터 흡착제에 1.2 리터/분의 유량으로 물을 더 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 1회만 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예
3
흡착제를 시판 중인 폴리염화비닐제 라시히링(비표면적: 200㎡/㎥(0.028㎡/g), 직경: 25㎜, 길이: 30㎜)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 12와 유사한 방식으로 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
[표 1]
| 할로겐계 가스 | 농도 (ppm) | 충전제 | 물의 첨가 시점 |
할로겐계 가스의 제거율 (%) | ||||
| 1회 째 | 5회 째 | 10회 째 | 20회 째 | |||||
| 실시예 1 | 염소 | 10,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 2 | 염소 | 1,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 3 | 염소 | 20,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 4 | 불소 | 10,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 5 | 염화수소 | 10,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 6 | 삼염화붕소 | 10,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 7 | 디클로로실란 | 10,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 8 | 육불화텅스텐 | 10,000 | 활성탄 | 가스 비접촉시 |
> 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 9 | 염소 | 10,000 | 알루미나 | 가스 비접촉시 |
97.8 | 97.6 | 97.6 | 97.4 |
| 실시예 10 | 염소 | 10,000 | 제올라이트 | 가스 비접촉시 |
98.3 | 98.2 | 98.0 | 98.0 |
| 실시예 11 | 염소 | 10,000 | 활성탄 | 가스 접촉시 |
99.8 | 99.8 | 99.8 | 99.8 |
| 비교예 1 | 염소 | 10,000 | 염화비닐 | 가스 비접촉시 |
15.1 | - | - | - |
| 비교예 2 | 염소 | 10,000 | 염화비닐 | 가스 접촉시 |
65.1 | - | - | - |
[표 2]
| 할로겐계 가스 |
농도 (ppm) |
상류측 충전제 |
하류측 충전제 |
제거율(%) | ||
| 상류측 | 하류측 | |||||
| 실시예 12 | 염소 | 10,000 | 염화비닐 | 활성탄 | 58.2 | > 99.99 |
| 염화수소 | 10,000 | 염화비닐 | 활성탄 | 98.6 | > 99.99 | |
| 비교예 3 | 염소 | 10,000 | 염화비닐 | 염화비닐 | 58.2 | 64.5 |
| 염화수소 | 10,000 | 염화비닐 | 염화비닐 | 98.6 | 99.3 | |
실시예
13 ~ 18
물 대신에 각각 수산화나트륨(농도: 2 중량%), 수산화칼슘(농도: 2 중량%), 아황산나트륨(농도: 5 중량%), 티오황산나트륨(농도: 20 중량%), 탄산나트륨(농도: 5 중량%) 및 탄산수소나트륨(농도: 5 중량%)을 포함하는 수용액을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 유사한 방식으로 배기가스의 처리 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
| 할로겐계 가스 | 약액(농도(중량%)) | 할로겐계 가스의 제거율(%) | ||||
| 1회 째 | 5회 째 | 10회 째 | 20회 째 | |||
| 실시예 13 | 염소 | 수산화나트륨(2) | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 14 | 염소 | 수산화칼슘(2) | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 15 | 염소 | 아황산나트륨(5) | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 16 | 염소 | 티오황산나트륨(20) | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 17 | 염소 | 탄산나트륨(5) | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
| 실시예 18 | 염소 | 탄산수소나트륨(5) | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 | > 99.99 |
이상과 같이, 본 발명의 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치는 종래의 습식 처리에 비하여 뛰어난 제거율로 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거할 수 있는 것이 확인되었다.
본 발명의 배기가스의 처리 방법 및 처리 장치는 종래의 습식 처리에 비하여 고농도의 약제를 포함하는 알칼리성 수용액을 사용하지 않고 우수한 제거율로 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거할 수 있게 한다. 그 결과, 런닝코스트를 저렴하게 감소시키면서 처리 장치를 소형화할 수 있게 되었다.
현 시점에서 본 발명의 바람직하다고 여겨지는 실시예에 대해 설명하였지만, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않는 한 본 발명을 다양하게 변경 및 개량할 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
Claims (11)
- 반도체 제조공정으로부터 배출되는 염소 및 그 밖의 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스를, (C) 비흡착성 충전제의 존재 하에 할로겐계 가스 흡수액에 접촉시키는 단계와, 이어서 (B) 상기 배기가스를 흡착제와 접촉시키는 단계, 및 (A) 상기 흡착제에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 단계를 포함하여, 상기 배기가스로부터 할로겐계 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 (A) 단계는 상기 (B) 단계 시, 상기 (B) 단계의 전 및 상기 (B) 단계의 후로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 시점에 수행되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 (B) 단계는 흡착에 의해 상기 배기가스로부터 상기 할로겐계 가스 제거를 유도하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 흡착제에 흡착된 할로겐계 가스는 상기 (A) 단계에서 할로겐계 가스 흡수액에 의해 흡수됨으로써 상기 흡착제로부터 탈착되는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 흡착제는 활성탄, 제올라이트 및 다공질 세라믹으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 할로겐계 가스는 할로겐 가스, 할로겐화수소 가스, 할로겐화붕소 가스, 할로겐화규소 가스 및 할로겐화텅스텐 가스로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 할로겐계 가스 흡수액이 물, 알칼리성 수용액, 알칼리금속 화합물의 염을 포함하는 수용액, 또는 알칼리토류금속 화합물의 염을 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 방법.
- 반도체 제조 공정으로부터 배출되는 할로겐계 가스를 포함하는 배기가스의 도입구, 상기 도입구로부터 유입된 배기가스를 통과시켜서 접촉시키는 흡착제의 충전부, 상기 도입구와 상기 흡착제의 충전부와의 사이의 배기가스 경로 상의 비흡착성 충전제의 충전부, 상기 흡착제의 충전부에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 수단, 상기 흡착제의 충전부로부터 나오는 처리된 가스의 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 비흡착성 충전제의 충전부에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 흡착제의 충전부에 할로겐계 가스 흡수액을 첨가하는 수단은 할로겐계 가스 흡수액을 분출하는 스프레이노즐 또는 샤워헤드노즐인 것을 특징으로 하는 배기가스의 처리 장치.
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