SF6는 국내에서 비중이 큰 반도체 공정에서 주로 발생하고 있으며 GWP 23,900으로 소량 배출되더라도 지구온난화에 큰 영향을 줄 수 있는 온실가스이 다. 이에 본 연구에서는 열 플라즈마를 사용하여 SF6를 분해하고 발생하는 가스상, 입자상 물질을 포집, 측정 및 분석하여 어떠한 부산물이 발생하였는지 확인하고 또한 발생된 부산물은 어떻게 처리하는지 알아보고자 하였다. 열 플라즈마를 이용하여 SF6를 분해시킨 경우 ...
SF6는 국내에서 비중이 큰 반도체 공정에서 주로 발생하고 있으며 GWP 23,900으로 소량 배출되더라도 지구온난화에 큰 영향을 줄 수 있는 온실가스이 다. 이에 본 연구에서는 열 플라즈마를 사용하여 SF6를 분해하고 발생하는 가스상, 입자상 물질을 포집, 측정 및 분석하여 어떠한 부산물이 발생하였는지 확인하고 또한 발생된 부산물은 어떻게 처리하는지 알아보고자 하였다. 열 플라즈마를 이용하여 SF6를 분해시킨 경우 플라즈마 내부의 단열재인 Al2O3에 존재하는 산소 성분으로 인하여 SO2와 NOx가 생성되었다. 또한 온실가스인 SO2F2라는 또 다른 부산물이 발생하였다. 입자상물질의 경우 다량의 AlF3가 발생하였는데 이 또한 Al2O3에서 파생되었음을 알 수 있었다. 열 플라즈마에서 발생하는 SO2F2 및 AlF3를 제어하고자 플라즈마 반응기 내부에 수분을 첨가하였다. 수분의 양은 SF6와 H2O의 몰 비율 1:3, 1:6으로 첨가하였다. 수분첨가결과 SO2F2와 AlF3 농도는 1:3에서 각각 86%. 40% 제어가 되었으며 1:6에서는 두 물질 모두 발생하지 않았다. 수분첨가로 인해 다량으로 발생하는 HF를 상용화 흡착제 ‘A’, ‘B’로 처리하고자 하였으며 흡착능 및 메커니즘을 확인하였다. Cu(OH)2 기반의 흡착제 A는 21.43mg/g(18.46 L/L)의 흡착량을 보였으며 Ca(OH)2 기반의 흡착제 B는 111.43mg/g(83.2 L/L)의 흡착량을 보이며 흡착제 A에 비해 약 4.5배 더 높은 효율을 나타냈다. 흡착제 A는 주 성분이 Cu(OH)2, SiO2 인 것으로 확인되며 흡착 전, 후 비교시 비결정성물질로 흡착되어 XRD 분석으로 정확한 물질을 확인할 수 없었다. 흡착제 B는 주성분이 Ca(OH)2인 것으로 확인되며 흡착 전, 후를 비교해 보았을 때 CaF2 로 흡착되는 것을 확인하였다. 본 연구는 기존의 Plasma + Wet scrubber 타입의 공정에서 adsorption을 추가하였을때의 기초연구가 될 수 있으며 플라즈마의 전력 최적화, 흡착제의 온도 및 수분영향과 같은 연구가 진행된다면 SF6를 더 효율적으로 처리할 수 있는 공정을 기대할 수 있을 것으로 보인다.
SF6는 국내에서 비중이 큰 반도체 공정에서 주로 발생하고 있으며 GWP 23,900으로 소량 배출되더라도 지구온난화에 큰 영향을 줄 수 있는 온실가스이 다. 이에 본 연구에서는 열 플라즈마를 사용하여 SF6를 분해하고 발생하는 가스상, 입자상 물질을 포집, 측정 및 분석하여 어떠한 부산물이 발생하였는지 확인하고 또한 발생된 부산물은 어떻게 처리하는지 알아보고자 하였다. 열 플라즈마를 이용하여 SF6를 분해시킨 경우 플라즈마 내부의 단열재인 Al2O3에 존재하는 산소 성분으로 인하여 SO2와 NOx가 생성되었다. 또한 온실가스인 SO2F2라는 또 다른 부산물이 발생하였다. 입자상물질의 경우 다량의 AlF3가 발생하였는데 이 또한 Al2O3에서 파생되었음을 알 수 있었다. 열 플라즈마에서 발생하는 SO2F2 및 AlF3를 제어하고자 플라즈마 반응기 내부에 수분을 첨가하였다. 수분의 양은 SF6와 H2O의 몰 비율 1:3, 1:6으로 첨가하였다. 수분첨가결과 SO2F2와 AlF3 농도는 1:3에서 각각 86%. 40% 제어가 되었으며 1:6에서는 두 물질 모두 발생하지 않았다. 수분첨가로 인해 다량으로 발생하는 HF를 상용화 흡착제 ‘A’, ‘B’로 처리하고자 하였으며 흡착능 및 메커니즘을 확인하였다. Cu(OH)2 기반의 흡착제 A는 21.43mg/g(18.46 L/L)의 흡착량을 보였으며 Ca(OH)2 기반의 흡착제 B는 111.43mg/g(83.2 L/L)의 흡착량을 보이며 흡착제 A에 비해 약 4.5배 더 높은 효율을 나타냈다. 흡착제 A는 주 성분이 Cu(OH)2, SiO2 인 것으로 확인되며 흡착 전, 후 비교시 비결정성물질로 흡착되어 XRD 분석으로 정확한 물질을 확인할 수 없었다. 흡착제 B는 주성분이 Ca(OH)2인 것으로 확인되며 흡착 전, 후를 비교해 보았을 때 CaF2 로 흡착되는 것을 확인하였다. 본 연구는 기존의 Plasma + Wet scrubber 타입의 공정에서 adsorption을 추가하였을때의 기초연구가 될 수 있으며 플라즈마의 전력 최적화, 흡착제의 온도 및 수분영향과 같은 연구가 진행된다면 SF6를 더 효율적으로 처리할 수 있는 공정을 기대할 수 있을 것으로 보인다.
SF6 mostly comes from semiconductor processes which take up a large proportion of the domestic production, and with a GWP of 23,900, is a greenhouse gas that can have a substantial effect on global warming even with small emissions. Thus, in this study, SF6 was decomposed using a thermal plasma, and...
SF6 mostly comes from semiconductor processes which take up a large proportion of the domestic production, and with a GWP of 23,900, is a greenhouse gas that can have a substantial effect on global warming even with small emissions. Thus, in this study, SF6 was decomposed using a thermal plasma, and the produced gaseous and particulate substances were collected, measured and analyzed to see what byproducts were produced and how the byproducts are processed. When decomposing SF6 using a thermal plasma, SO2 and NOx were produced due to the oxygen present in Al2O3, which is the insulator in the plasma. Furthermore, another byproduct, the greenhouse gas SO2F2, was produced. In the case of particulate substances, a large amount of AlF3 was produced, and we can observe that this was also derived from Al2O3 In order to control the SO2F2 and AlF3 that is produced in the thermal plasma, water was added to the plasma reactor. The water was added at molar ratios of 1:3, 1:6 between SF6 and H2O. Adding water at a ratio of 1:3 showed that SO2F2 and AIF3 concentrations were controlled to 86% and 40% respectively, and at a ratio of 1:6, both substances were not produced. We processed the large amount of HF that was produced due to the added water using the commercially available absorbents ‘A’ and ‘B’ and checked the absorbing power and mechanism. The Cu(OH)2 based absorbent A absorbed 21.43 mg per gram(18.46 L/L), and the Ca(OH)2 based absorbent B absorbed 111.43 mg per gram(83.2 L/L), showing a 4.5 fold higher efficiency compared to absorbent A. Absorbent A was confirmed to be mostly made up of Cu(OH)2, SiO2, and when comparing before and after absorption, it became an amorphous substance, thus making it impossible to confirm the exact substance using XRD analysis. Absorbent B was confirmed to be mostly made up of Ca(OH)2, and after comparing before and after absorption, it was confirmed to have become CaF2. This study could be a fundamental study on when absorption is added to a Plasma + Wet scrubber type process, and with research such as plasma power optimization or the effects of the water and the temperature of the absorbents, a more efficient process for processing SF6 may be expected.
SF6 mostly comes from semiconductor processes which take up a large proportion of the domestic production, and with a GWP of 23,900, is a greenhouse gas that can have a substantial effect on global warming even with small emissions. Thus, in this study, SF6 was decomposed using a thermal plasma, and the produced gaseous and particulate substances were collected, measured and analyzed to see what byproducts were produced and how the byproducts are processed. When decomposing SF6 using a thermal plasma, SO2 and NOx were produced due to the oxygen present in Al2O3, which is the insulator in the plasma. Furthermore, another byproduct, the greenhouse gas SO2F2, was produced. In the case of particulate substances, a large amount of AlF3 was produced, and we can observe that this was also derived from Al2O3 In order to control the SO2F2 and AlF3 that is produced in the thermal plasma, water was added to the plasma reactor. The water was added at molar ratios of 1:3, 1:6 between SF6 and H2O. Adding water at a ratio of 1:3 showed that SO2F2 and AIF3 concentrations were controlled to 86% and 40% respectively, and at a ratio of 1:6, both substances were not produced. We processed the large amount of HF that was produced due to the added water using the commercially available absorbents ‘A’ and ‘B’ and checked the absorbing power and mechanism. The Cu(OH)2 based absorbent A absorbed 21.43 mg per gram(18.46 L/L), and the Ca(OH)2 based absorbent B absorbed 111.43 mg per gram(83.2 L/L), showing a 4.5 fold higher efficiency compared to absorbent A. Absorbent A was confirmed to be mostly made up of Cu(OH)2, SiO2, and when comparing before and after absorption, it became an amorphous substance, thus making it impossible to confirm the exact substance using XRD analysis. Absorbent B was confirmed to be mostly made up of Ca(OH)2, and after comparing before and after absorption, it was confirmed to have become CaF2. This study could be a fundamental study on when absorption is added to a Plasma + Wet scrubber type process, and with research such as plasma power optimization or the effects of the water and the temperature of the absorbents, a more efficient process for processing SF6 may be expected.
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