KR19990045278A - 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치 - Google Patents

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사까이 아끼라
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Abstract

과불화물(PFC) 및 SiF4가 함유되는 배기 가스가 규소 제거기 내에 도입되어 물과 접촉된다. 급수관으로부터 공급되는 반응용 물 및 공기 공급관으로부터 공급되는 공기가 규소 제거기로부터 배출된 배기 가스에 혼합된다. 물, 공기 및 CF4를 함유하는 배기 가스는 가열기에 의해 700 ℃의 온도로 가열된다. PFC를 함유하는 배기 가스는 알루미나계 촉매가 충전된 촉매층으로 유도된다. PFC는 촉매에 의해 HF와 CO2로 분해된다. 촉매층으로부터 배출된 CO2및 HF를 함유하는 고온의 배기 가스는 냉각 장치 내에서 냉각된다. 그 후, 배기 가스는 산성 가스 제거 장치로 유도되고, HF가 제거된다. 본 발명은 촉매층에 공급하는 배기 가스로부터 규소 성분이 미리 제거되어 있으므로, 촉매의 표면적을 유효하게 활용할 수 있어 과불화물의 분해 반응을 향상시킬 수 있다.

Description

과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치
본 발명은 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공장의 배기 가스 내에 함유되는 과불화물(PFC라 칭함) 처리에 적용하는 데 적절한 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은, 드라이 에칭 공정에 있어서 에칭 가스로 CF4(프레온 14)등이나, CVD 공정에 있어서 클리닝 가스로 C2F6(프레온 116)등의 인체에 무해하고 폭발성이 없어 취급이 용이한 PFC 가스를 사용하고 있다. 이들 PFC 가스는 에칭 장치 또는 CVD 장치에 도입후, 고전압의 플라즈마 방전에 의해 전리되고, 활성기 상태에서 웨이퍼의 에칭 또는 클리닝을 행한다. 그러나, 실제로 에칭 및 클리닝에서 소비되는 PFC 가스량은 수 내지 수십 용량 %이다. 남은 PFC 가스량은 미반응 상태로 시스템 밖으로 배출되고 있다.
불소 원자는 원자 반경이 작고 결합력이 강하므로, 그 화합물인 PFC는 안정된 물성을 갖는다. PFC는 염소를 포함하지 않는 FC(플루오로 카본) 및 HFC(하이드로 플루오로 카본)의 프레온 및 삼불화 질소(NF3) 및 육불화 유황(SF6) 등의 과불화물을 함유한다. PFC의 주요한 물질, 그들의 물성 및 이용 상황을 표1에 나타낸다.
No. PFC 가스 가스의 물성 일본의 소비량 주요 용도
온난화 계수 대기중 수명(년) 독성, 반응성
1 CF4(프레온14) 6,300 50,000 불연성저독성 300톤/년('94)394톤/년('95) 에칭 가스 : 75 %CVD 클리닝 가스 : 25 %
2 C2F6(프레온116) 12,500 10,000 불연성저독성 4톤/년('94)200톤/년('95) P-CVD 클리닝 가스
3 NF3(삼불화 질소) 9,720 179 독성 있음 25톤/년('94)39톤/년('95) CVD 클리닝 가스 : 92 %IC 에칭 가스 : 8 %
4 CHF3(프레온23) 12,100 250 55톤/년('94) 드라이 에칭
5 C4F8(프레온C318) 8,700 3,200 에칭
6 C3F8(프레온218) 7,000 2,600 P-CVD 클리닝 가스
7 SF6(육불화유황) 24,900 3,200 26톤/년('94) 드라이 에칭용 : 90 %CVD 클리닝 가스 : 10 %
PFC는 염소를 포함하지 않고, 분자 구조가 간단하고 결합력도 강하므로, 대기 중에 장시간 안정되게 존재한다. 예를 들어 CF4가 50,000년, C2F6이 10,000년, SF6이 3,200년으로 수명이 길다. 그러나, PFC는 온난화 계수가 크다. CO2와 비교해도 CF4가 6,500배, C2F6이 9,200배, SF6이 23,900배이다. 이로 인해, PFC는 지구 온난화의 원인으로서 삭감이 요구되고 있는 CO2에 비해 방출량이 작지만, 머지않아 PFC의 방출이 규제되는 일은 필연적이라 간주된다. 이 경우, 현재, PFC 방출량의 대부분을 차지하는 반도체 제조 공장에 있어서의 배기 대책이 중요해진다.
예를 들어, 반도체 제조 공장의 에칭 공정에 있어서, 챔버 내에 에칭용 PFC 가스를 공급한다. PFC 가스는 플라즈마의 인가에 의해 일부가 부식 작용이 높은 불소 원자로 변경할 수 있다. 이 불소 원자가 실리콘 웨이퍼의 에칭을 행한다. 챔버의 배기 가스는 진공 펌프에 의해 연속적으로 배기된다. 산성 가스에 의한 부식을 방지하기 위해 질소 가스의 제거가 배기 가스에 의해 행해지고 있다. 배기 가스는 질소 99 % 및 에칭에 사용되지 않은 PFC 잔량 1 %를 함유하고 있다. 진공 펌프로부터 배출된 배기 가스는 덕트로 유도되어 산성 가스 제거 장치에 도달한다. 배기 가스는 여기에서 산성 가스가 제거된 후, PFC를 함유한 상태로 대기 중에 방출되고 있다.
반도체 제조 공장에 있어서는 종래, PFC 가스의 분해 기술로서, 약제 방법 및 연소 방법이 실용화되고 있다. 전자의 방법은 특별한 약제를 이용함으로써, 약 400 내지 900 ℃로 불소를 화학적으로 고정화하는 방법이다. 이 방법은 분해에 의한 산성 가스의 발생이 없으므로 배기 가스 처리가 불필요하다. 후자의 방법은 PFC 가스를 연소기로 유도하고, LPG 및 프로판을 연소시킨 약 1,000 ℃ 이상의 화염 중에서 PFC 가스를 열분해한다.
상기의 약제 방법은 화확적으로 PFC와 반응한 약제를 재이용할 수 없으므로, 소모품으로서 소비되는 고가인 약제 교환이 빈번해진다. 이로 인해, 운전 비용이 소각 방법의 10 내지 20배가 된다. 또한, 처리하는 PFC 가스에 비례한 약제량이 필요하므로, 약제 방법을 적용한 실용 장치는 약 3 내지 5 ㎡의 큰 설치 면적을 필요로 한다.
상기 연소 방법은 C2F6의 분해가 1,000 ℃ 이상, CF4의 분해가 1,100 ℃ 이상의 고온에서 행해지므로, 다량의 열 에너지가 필요하다. 연소 방법은 또한, 고온 연소에 의한 NOX및 다량의 CO2를 발생한다. PFC는 불활성 N2가스로 희석되어 배출되므로, 화재 가능성이 높고, 충분한 운전 관리가 요구된다.
반도체 제조 공정으로의 연소 방법의 적용을 검토한다. PFC는 N2가스로 희석된 수 % 농도의 혼합 가스로서 배출되므로, 이 혼합 가스의 연소에 있어서 연료 가스와 함께 다량의 연소용 공기가 필요해진다. 결과적으로 처리 가스량이 증가하므로, 장치 규모가 커지며 장치의 설치 면적이 약 0.7 내지 5 ㎡가 된다.
예를 들어, 반도체 제조 공정에서 배기된 100ℓ/min의 배기 가스 중에 1 %의 C6F6이 함유되는 경우, 열분해 온도를 1,000 ℃ 이상으로 하기 위해 필요한 LPG는 10ℓ/min, 필요한 공기량은 과잉율을 1.5로 하면 약 400ℓ/min가 된다. 연소 후의 전체 배기 가스량은 공기 중의 산소가 소비되어 CO2가 30ℓ/min 발생하므로, 약 500ℓ/min가 된다. 연소 후의 전체 배기 가스량은 반도체 제조 공정에서의 배기 가스량의 약 5배로 증가한다. 반도체 제조 공장은 클린룸을 위한 공간 제약이 크므로, 이미 설치한 반도체 제조 공장에 있어서 새롭게 배기 가스 처리 장치를 배치할 때의 공간 확보는 용이하지 않다.
한편, 화학 조성이 PFC에 유사한 오존 파괴 작용이 있는 CFC(클로로 플루오로 카본) 및 HCFC(하이드로 클로로 풀루오로 카본)의 프레온에 대해서는 약 400 ℃에서 분해를 행하는 촉매 방법이 적용되고 있다. CFC 및 HFC는 조성 중에 원자 반경이 큰 염소를 포함하므로, 원자 반경이 작은 불소 및 수소와 결합한 분자 구조가 일그러진다. 이로 인해, CFC 및 HFC는 비교적 저온에서의 분해가 가능해진다.
일본 특허 공개 평9-880호 공보는 CFC(또는 HFC)를 촉매를 이용하여 분해하는 방법을 기재한다. 이 방법은 캐리어 가스인 가열된 공기, 수증기 및 CFC의 혼합 가스가 촉매층으로 유도된다. CFC는 분해 온도가 낮으므로, 촉매층의 온도는 430 ℃ 정도이다. 촉매층으로부터 배출된 분해 가스를 포함하는 배기 가스는 다이옥신의 발생을 방지하기 위해 냉각수로 급냉된다.
본 발명의 목적은 촉매를 이용한 면에서 분해 반응을 향상할 수 있는 과불화 물의 처리 방법 및 그 처리 장치를 제공하는 데 있다.
제1 발명의 특징은 과불화물 및 규소 성분을 포함하는 배기 가스로부터 이 규소 성분을 제거하고, 그 후, 물 및 수증기 중 어느 한 쪽이 첨가된 과불화물을 포함하는 배기 가스를 촉매가 충전된 촉매층에 공급하고, 과불화물을 촉매에 의해 분해하는 것이다.
제1 발명은 촉매에 공급하는 배기 가스로부터 규소 성분이 미리 제거되어 있으므로, 배기 가스에 첨가된 물(또는 수증기)과 배기 가스 중의 규소 성분과의 반응에 의해 발생되는 고체 입자가 촉매에 형성된 기공을 폐색하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 발명은 고체 입자가 촉매 사이에 형성되는 간극을 폐색하는 것도 방지할 수 있다. 이로 인해, 제1 발명은 촉매의 표면적을 유효하게 활용할 수 있으므로, 과불화물의 분해 반응을 향상할 수 있다. 제1 발명은 과불화물의 분해 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 발명의 특징은 냉각된 배기 가스로부터 산성 가스를 제거하는 데 있다. 이에 의해 배기 가스에 함유되어 있는 산성 가스가 현저하게 저감된다.
제3 발명의 특징은 배기 가스로부터의 규소 성분의 제거는 제1 규소 성분 제거 장치 및 제2 규소 성분 제거 장치를 이용하여 행해지고, 제1 규소 성분 제거 장치로부터 배출된 배기 가스를 제2 규소 성분 제거 장치에 공급하고, 제2 규소 성분 제거 장치 내에서 물과 배기 가스를 접촉시키고, 제1 규소 성분 제거 장치 내에서, 제2 규소 성분 제거 장치로부터의 배수 및 분해 가스를 포함하는 배기 가스와 접촉된 냉각수와, 규소 성분을 함유하는 배기 가스를 접촉시키는 데 있다.
제1 규소 성분 제거 장치 내에서, 제2 규소 성분 제거 장치로부터의 배수 및 분해 가스를 포함하는 배기 가스와 접촉된 냉각수와 규소 성분을 포함하는 배기 가스를 접촉시키므로 배기 가스에 함유되는 규소 성분의 일부가 배수 및 냉각수의 혼합수에 의해 제거된다. 이로 인해, 제2 규소 성분 제거 장치 내에 공급되는 새로운 물의 양이 감소하므로, 처리되는 배수량이 감소한다. 또한, 배기 가스에 함유되는 규소 성분이 제1 규소 성분 제거 장치 및 제2 규소 성분 제거 장치에 의해 제거되므로, 배기 가스에 함유되는 규소 성분의 제거 효율이 향상된다.
제4 발명의 특징은 과불화물을 분해하는 촉매가 알루미나계 촉매인 데 있다.
알루미나계 촉매를 이용하므로, 650 내지 750 ℃의 반응 온도로 과불화물을 효율적으로 용이하게 분해할 수 있다.
도1은 본 발명의 적절한 일실시예인 과불화물 처리 장치가 적용된 반도체 제조 공장 내의 드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템의 구성도.
도2는 도1에 도시한 드라이 에칭 장치 및 과불화물 처리 장치를 배치한 클린룸의 구성도.
도3은 도1 및 도2에 도시한 과불화물 처리 장치의 구성도.
도4는 도3에 도시한 규소 제거기의 종단면도.
도5는 도3에 도시한 PFC 분해 처리 유닛의 상세한 종단면도.
도6은 알루미나계 촉매에 의한 각 PFC 분해 특성을 도시한 설명도.
도7은 도5에 도시한 촉매 카트리지의 교환 작업을 도시한 설명도.
도8은 도1에 도시한 과불화물 처리 장치의 다른 실시예의 구성도.
도9는 PFC 분해 처리 유닛의 다른 실시예의 종단면도.
도10은 과불화물 처리 장치의 다른 실시예 및 드라이 에칭 장치를 배치한 클린룸의 다른 실시예의 구성도.
도11은 도10에 도시한 과불화물 처리 장치의 구성도.
도12는 도11의 장애물판 부근의 종단면도.
도13은 도1에 도시한 과불화물 처리 장치의 다른 실시예의 종단면도.
도14는 도1에 도시한 과불화물 처리 장치의 다른 실시예의 구성도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1, 1A, 1B : PFC 처리 장치
22 : 냉각 장치
26 : 산성 가스 제거 장치
42 : 드라이 에칭 장치
반도체 제조 공장 내의 드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템에 적용한 본 발명의 적절한 일실시예인 과불화물 처리 장치(PFC 처리 장치)가 도1, 도2 및 도3을 이용하여 이하에 설명된다.
PFC는 염소를 포함하지 않고 분자 구조가 조밀하고 결합력이 강하므로, 분해 온도가 약 700 ℃로 높다. CFC 및 HFC의 분해에 적용된 촉매 방법(일본 특허 공개 평9-880호 공보에 기재)은 PFC의 분해에 적용할 수 없었다. 그러나, 최근, 발명자들은 약 700 ℃의 반응 온도를 지니고, PFC의 분해에도 적용 가능한 알루미나계 촉매 개발에 성공했다. 이 촉매는 일본 특허 출원 평9-4349호(출원일 ; 1997년 1월 14일) 및 일본 특허 출원 평9-163717호(출원일 ; 1997년 6월 20일)에 의해 일본 특허청에 출원되어 있다. 본 실시예는 이 촉매를 배기 가스 처리에 적용함으로써 이루어진 것이다.
드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템은 도1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 3대의 드라이 에칭 장치(42)에 각각 PFC 처리 장치(1, 1A, 1B)가 접속된다. 각 드라이 에칭 장치(42)는 내부에 구획된 2개의 에칭 영역(43A, 43B)을 갖는다. 각각의 에칭 영역에서는 PFC 가스의 일종인 CF4가 에칭 가스로서 공급되어 웨이퍼에 대한 에칭 처리가 각각 행해진다. 에칭 영역(43A, 43B) 내의 배기 가스는 진공 펌프(30A, 30B)의 구동에 의해 배관(44A, 44B)을 통해 배관(29)에 도달하고, 또 PFC 처리 장치(1)로 유도된다. 그 배기 가스는 에칭 처리에서 소비되지 않은 약 1 용량 %의 CF4및 에칭에서 생성된 SiF4를 함유하고 있다. 배기 가스는 PFC 처리 장치(1)에서 처리된 후, 배관(36)을 통해 산성 덕트(45)로 배기된다. 다른 드라이 에칭 장치(42)로부터의 배기 가스도 마찬가지로 산성 덕트(45)로 유도된다.
배관(29) 내의 배기 가스는 샘플링 배관(46A)에 의해, 배관(36) 내의 배기 가스는 샘플링 배관(46B)에 의해 각각 가스 크로마토 그래프(40)로 유도된다. 산성 가스 필터(47)가 샘플링 배관(46A)에 설치된다. PFC 처리 장치(1)에 공급되는 배기 가스 및 PFC 처리 장치(1)로부터 배출된 배기 가스 내의 CF4농도가 가스 크로마토그래프(40)에 의해 측정된다. 감시 장치(49)는 가스 크로마토그래프(40)로부터 CF4농도의 측정치를 입력한다. 감시 장치(49)는 어떤 배관(36) 내의 CF4농도가 제1 설정치보다도 높으면, 이상 발생을 통지하기 위해 해당되는 PFC 처리 장치(1)의 경보기(51)를 점멸시키면서 경보음을 발생시킨다. 감시 장치(49)는 어떤 배관(29) 내의 CF4농도가 제2 설정치보다도 높은 때, 이상 발생을 통지하기 위해 해당되는 드라이 에칭 장치(42)의 경보기(50)를 점멸시키면서 경보음을 발생시킨다. 또한, 감시 장치(49)는 PFC 처리 장치(1)의 입구측과 출구측의 CF4농도에 의거하여 구한 분해율로부터 후술한 반응기(9) 내의 촉매 반응의 건전성 내지는 촉매 열화에 의한 교환 시기를 체크한다.
다음에, 반도체 제조 공장의 클린룸 내에 있어서의 상기 배기 관리 시스템의 개략 배치를 도2를 이용하여 설명한다. 반도체 제조 공장의 건물(59)은 그레이팅(52)보다 상방 및 하방 모두 클린룸(53, 54)으로 되어 있다. 클린룸(54) 내의 공기는 송풍기(55A, 55B)의 구동에 의해 필터(55A, 55B)로 정화되어 배관(57A, 57B)에서 클린룸(53)으로 유도된다. 이 공기는 필터(58)로 다시 정화된다. 클린룸(53)은 클린룸(54)보다도 청정도가 높다. 드라이 에칭 장치(42)는 제조 장치 영역인 클린룸(53)에 설치된다. PFC 처리 장치(1, 1A) 등 및 진공 펌프(30A, 30B)는 클린룸(54) 내의 보조 영역에 설치된다. 배관(44A), 덕트(45) 등의 배관류는 클린룸(54)에 있어서, 보조 영역 상방의 배관 영역에 배치된다.
PFC 처리 장치(1)의 구성이 도3에 의해 설명된다. PFC 처리 장치(1A, 1B)의 구성도 PFC 처리 장치(1)와 같다. PFC 처리 장치(1)는 규소 제거기(2), 가열기(3), 촉매층(11)을 갖는 반응기(9), 냉각 장치(22), 산성 가스 제거 장치(26), 배풍기(排風機)(59), 배수 펌프(60) 및 온도 제어기(62)를 구비한다. 송풍기(30A)로부터 배출된 배기 가스는 규소 제거기(2), 가열기(3), 반응기(9), 냉각 장치(23), 산성 가스 제거 장치(26) 및 배풍기(59)를 경유하여 덕트(45)로 배출된다. 가열기(3), 반응기(9) 및 냉각 장치(23)는 도5에 도시한 바와 같이 일체 구성으로 되어 있으며, PFC 분해 처리 유닛(76)을 구성한다.
규소 제거기(2)의 상세한 구성이 도4에 도시된다. 규소 제거기(2)는 스프레이(26) 및 충전물을 전면에 깐 확산부(97)를 내부에 설치한다. CF4및 SiF4등이 불순물로서 함유되는 배기 가스가 배관(29)에 의해 규소 제거기(2)의 용기 내로 배출된다. 배기 가스는 용기 내를 상승하여 확산부(97)를 통과하여 용기 내를 확산하여 흐르게 된다. 급수 배관(38)으로부터 공급되는 물은 스프레이(26)로부터 분사된다. 확산부(97)는 분사된 물과 배기 가스의 접촉율을 높여 후술하는 불순물의 제거 성능을 높인다.
배기 가스에 함유되는 SiF4와 분사된 물과의 접촉에 의해 반응식 1의 반응이 발생한다. 배기 가스 내의 SiF4는 SiO2및 HF로 분해된다.
SiF4＋ 2H2O → SiO2＋ 4HF
SiO2는 고체의 미립자이므로, 생성과 동시에 분사된 물에 의해 배기 가스로부터 제거된다. HF는 물에 용해되는 용해도가 크므로, 배기 가스로부터 제거된다. SiO2및 HF를 함유하는 배수는 배관(35)을 통해 산성 가스 제거 장치(26)의 바닥부로 유도된다. 또, 배기 가스에 동반하고 있는 불순물은 물의 분사가 아닌, 버블링(bubbling) 방법에 의해 물과 접촉시켜 제거하는 것도 가능하다.
배관(29)의 배기 가스 배출구가 하향으로 되어 있으므로, 스프레이(26)로부터 분사된 물이 비산하여 배관(29) 내로 들어오는 것을 방지할 수 있다. 규소 제거기(2)의 용기는 반응식 1의 반응에 의해 발생하는 HF에 의한 부식을 방지하기 위해, 내식성이 있는 염화 비닐로 구성된다.
볼 역지 밸브(27)가 규소 제거기(2)의 배기 가스 출구부에 설치된다. 볼 역지 밸브(27)는 링 형상의 돌기(28A)와 돌기(28B) 사이에 설치된다. 이로 인해, PFC 처리 장치(1)가 정지한 때, 하류측, 즉 가열기(3)로부터 고온 가스가 역류하여 염화 비닐로 된 규소 제거기(2)가 열 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
규소 제거기(2)로부터 배출된 배기 가스는 배관(31) 내를 흘러서 PFC 분해 처리 유닛(76)으로 유도된다.
PFC 분해 처리 유닛(76)의 상세한 구성이 도5에 도시된다. PFC 분해 처리 유닛(76)은 가열기(3), 반응기(9) 및 냉각 장치(23)를 갖는다. 케이싱(6) 및 내관(7)은 가열기(3) 및 반응기(9)에서 공유된다. 내관(7)의 내경은 하부보다도 상부에서 작다. 배관(31)이 접속되는 덮개(87)가 케이싱(6)의 상단부에 설치된다. 내관(7)의 플랜지(12)가 볼트로 케이싱(6)의 플랜지(13)에 고정된다. 가열기(3)와 반응기(9)는 일체 구조이다. 내관(7)의 상단부는 덮개(87)에 설치된 원관부(14)에 의해 수평 방향으로의 움직임이 구속된다. 환상판(8)이 내관(7)의 상부에 설치된다.
가열기(3)는 환상판(8)보다도 상방에 위치하고, 전기 히터(4) 및 이를 덮는 단열재(5)를 갖는다. 전기 히터(4) 및 단열재(5)는 케이싱(6)과 내관(7) 사이에 설치된다. 갭(16)이 케이싱(6)과 환상판(8) 사이에 형성된다. 갭(16)은 고온(700 ℃)의 배기 가스의 열이 내관(7) 및 환상판(8)으로부터 케이싱(6)에 전달되고, 외부로 방출되는 것을 방지한다. 즉, 배기 가스의 열 손실을 줄일 수 있다. 가열기(3)와 반응기(9)를 일체 구조로 함으로써, PFC 처리 장치(1)의 구조가 간소화된다.
반응기(9)는 환상판(8)보다도 하방에 위치한다. 반응기(9)는 철망(16) 위에 알루미나계 촉매를 충전하여 이루어지는 촉매층(11)을 갖는 촉매 카트리지(10)를 구비한다. 알루미나계 촉매는 Al2O380 %, NiO220 %를 함유하는 촉매이다. 촉매 카트리지(10)는 내관(7) 내에 삽입되어 있다. 원통(17)은 플랜지(18)와 플랜지(13)를 결합함으로써 케이싱(6)에 부착된다. 촉매 카트리지(10)의 플랜지(64)는 플랜지(13)에 결합되어 보유 지지된다. 반응기(9)는 케이싱(6)과 내관(7) 사이에 설치된 보온용 히터(도시 생략)를 구비한다. 배플(20)을 갖는 배플 보유 지지 부재(21)가 원통(17)에 부착된다. 냉각 장치(22)는 배플 보유 지지 부재(21)의 하방에 위치하고, 이에 접속된다. 스프레이(25 및 26)가 냉각 장치(22)의 케이싱 내에 설치된다.
급수관(32)으로부터 공급되는 반응용 물(또는 수증기) 및 공기 공급관(41)으로부터 공급되는 공기가 배관(31) 내의 배기 가스에 혼합된다. 배기 가스 속으로의 물 공급은 후술하는 반응식 2의 반응이 가수 분해가 되기 때문이다. 물(또는 수증기)의 공급량은 CF4의 1몰에 대해 약 25배가 된다. 물, 공기 및 CF4를 함유하는 배기 가스는 가열기(3) 내의 통로(15)를 통과하는 동안에, 전기 히터(4)에 의한 간접 가열에 의해 가열된다. 여기에서, 물은 수증기가 된다. 배기 가스는 전기 히터(4)에 의해 촉매층(11)에서 CF4의 분해가 행해지는 데 적합한 700 ℃의 온도로 가열된다. 온도 제어 장치(30)는 온도계(61)로 계측한 반응기(9)의 입구부(94)에서의 배기 가스 온도(Te)를 이용하여 배기 가스 온도(Te)가 설정 온도가 되도록 전기 히터(4)에 흐르는 전류를 제어한다. 이 온도 제어는 후술한 각 실시예에서도 행해진다. 이 온도 제어에 의해 촉매층(11)의 온도가 반응 온도로 유지된다. CF4의 경우에는 배기 가스는 약 650 내지 750 ℃의 범위로 가열하면 좋다.
가열된 CF4를 포함하는 배기 가스는 촉매가 충전된 반응기(13)에 공급된다. 배기 가스 내의 CF4는 촉매층(11)에 있어서 상기 알루미나계의 촉매 작용에 의해 H2O와 반응식 2와 같이 반응하여 HF와 CO2로 분해된다.
CF4＋ 2H2O → CO2＋ 4HF
배기 가스 중에 PFC의 일종인 C2F6이 함유되어 있는 경우에는 C2F6은 반응식 3의 반응에 의해 CO2와 HF로 분해한다.
C2F6＋ 2H2O → 2CO2＋ 6HF
도6은 알루미나계 촉매에 의한 PFC의 분해 특성으로, 가로 축에 반응 온도, 세로 축에 분해율을 나타내고 있다. 사용한 알루미나계 촉매는 전술한 조성의 것이다. 시험 제공 가스로서는 CHF3, CF4, C2F6및 C4F84종류의 PFC를 이용했다. 시험 조건은 각 PFC 가스 농도를 0.5 %, SV를 1000/h로 했다. 그리고, 반응수는 이론치의 약 10배를 더했다. 도6에 도시한 바와 같이, 4종류의 PFC 모두 약 700 ℃의 반응 온도로 100 % 가까운 분해율을 얻을 수 있다. CF4및 CHF3에서는 약 650 ℃에서 95 % 이상, C2F6및 C4F8에서도 약 670 ℃에서 80 % 이상의 분해율이다. 이 촉매를 이용함으로써, 약 650 내지 750 ℃의 반응 온도에서 PFC의 실용적인 분해가 가능해진다.
촉매층(11)으로부터 배출된 분해 가스인 CO2및 HF를 함유하는 고온의 배기 가스는 배플(20)을 통해 냉각 장치(22) 내의 냉각 영역(23)으로 유도된다. 급수 배관(39 및 40)에서 공급되는 냉각수는 스프레이(24 및 25)로부터 냉각 영역(23)에 연속적으로 분사된다. 고온의 배기 가스는 분사되는 물에 의해 100 ℃ 이하까지 냉각된다. HF의 일부는 냉각수에 흡수되고, 배기 가스로부터 제거된다. 또, 고온의 배기 가스의 냉각은 스프레이를 사용하지 않고, 수조 내에서 버블링함으로써도 가능하다. 분사된 물은 배관(34 및 35)에 의해 산성 가스 제거 장치(26)의 바닥부로 유도된다. 배플(20)의 설치에 의해 배플 보유 지지 부재(21) 내로부터 냉각 장치(22) 내로 배기 가스를 유도하는 통로가 지그재그이므로, 스프레이(24 및 25)로부터 분사된 냉각수의 비말이 촉매층(11)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 그 비말에 의한 촉매층(11)의 온도 저하를 방지할 수 있으므로, 미분해 PHC의 배출이 사라진다.
냉각 장치(22)로부터 배출된 분해 가스(CO2및 HF)를 포함하는 저온의 배기 가스는 배관(33)을 통해 산성 가스 제거 장치(26) 내로 유도된다. 산성 가스 제거 장치(26)는 분해 가스 중에 약 4 용량 % 함유되는 고농도의 HF를 제거하기 위해 플라스틱으로 된 래버런스 실링(labyrinth sealing)을 채운 충전층(95) 및 스프레이(27)를 내부에 갖는다. 스프레이(27)는 충전층(95)의 상방에 위치한다. 급수 배관(70)으로부터 공급되는 냉각수는 스프레이(27)로부터 분사된다. 이 냉각수는 충전층(95) 내를 유동하여 내려간다. 배기 가스와 냉각수는 충전층(95)에서 충분히 접촉시킬 수 있고, 배기 가스에 함유되어 있는 HF의 대부분을 냉각수에 용해할 수 있다. 배기 가스 중의 HF는 산성 가스 제거 장치(26)에 의해 4 용량 % 내지 수 ppm까지 현저하게 저감된다.
산성 가스의 함유량이 현저하게 저감된 배기 가스는 배풍기(59)의 구동에 의해 배관(36)을 통해 산성 덕트(45) 내로 유도되고, 시스템 밖으로 배출된다. 냉각 장치(22) 및 산성 가스 제거 장치(26)는 배풍기(59)의 구동에 의해 부압으로 유지된다. 배기 가스에 함유되는 유해한 HF 등이 시스템 밖으로 누설하는 것을 방지할 수 있다. 또, 산성 가스 제거 장치(26)도 버블링 방법의 적용이 가능하다. 그러나, 스프레이 방법은 압력 손실이 버블링 방법보다도 작으므로, 배풍기(59)의 용량을 작게 할 수 있다.
규소 제거 장치(2), 냉각 장치(22) 및 산성 가스 제거 장치(26)에서 발생한 배수는 산성 가스 제거 장치(26)의 바닥부에 일단 모아둔다. 이 배수는 SiO2및 HF 등의 불순물을 함유하고 있다. 이 배수는 배수 펌프(60)의 구동에 의해 배관(37) 내를 중화 처리 장치(도시 생략)로 유도하여 처리된다.
본 실시예는 규소 제거기(2)에 있어서, 배기 가스에 함유되는 규소 성분이 SiO2로서 미리 제거되므로, SiO2등의 고체 입자가 반응기(3)의 촉매층(11)에 반입되지 않는다. 규소 제거기(2)를 설치하지 않은 경우에는 급수 배관(32)으로부터 공급되는 물에 의해 배관(31)과 급수 배관(32)의 합류점보다 하류측의 배관(31) 내에서 반응식 1의 반응이 발생하고, SiO2가 발생된다. 이 SiO2가 촉매층(11) 내로 유입한 경우에는 이하의 ① 및 ②의 문제를 일으킨다. ① SiO2가 촉매에 형성된 기공을 폐색한다. ② 촉매 사이에 형성되는 간극을 폐색한다. ① 및 ②에 기인하여 촉매의 표면적이 감소하고, PFC의 분해 반응이 저하한다. 그리고, ②에 기인하여 촉매 사이에 있어서의 배기 가스의 흐름이 악화되고, 촉매와 배기 가스의 접촉이 저해된다. 이것도 PFC의 분해 반응의 저하로 이어진다. 본 실시예는 규소 제거기(2)에 있어서 강제적으로 반응식 1의 반응을 발생시켜 배기 가스로부터 SiO2를 사전에 제거하므로, 상기 문제를 일으키지 않고 PFC의 분해 효율을 향상할 수 있다. 본 실시예는 촉매를 이용하여 고효율로 PFC의 분해 처리를 실현할 수 있어 지구 온난화 원인 가스의 하나인 PFC의 대기중으로의 방출을 회피할 수 있다. 또한, 본 실시예는 배기 가스에 공기를 혼합하므로, 촉매에 의한 CF4의 분해에 의해 발생하는 미반응 CO가 CO2로 무해화된다.
본 실시예에 따르면, 종래의 연소 방법보다도 충분히 낮은 온도로 CF4의 분해가 가능해진다. 열에너지 및 물 등의 유용성도 적어진다. 본 실시예의 반도체 제조 공장에의 적용은 분해 가스 온도가 낮아져 화재에 대한 안전면에서도 유리하다. 그리고, 촉매는 수명이 길어 재이용도 가능하므로, 약제 방법에 비해 운전 비용을 대폭으로 저감할 수 있다.
촉매가 수명이 다 되면, 촉매 카트리지(10)가 새로운 촉매 카트리지로 교환된다. 이 교환 작업을 도7을 이용하여 설명한다. 촉매 카트리지(10)는 플랜지(13) 내측에 형성된 홈(65)에 플랜지(63)에 설치된 돌기(64)를 결합함으로써 플랜지(13)에 보유 지지된다. 촉매 카트리지(10)의 제거, 부착에는 카트리지 착탈 장치(66)가 이용된다. 카트리지 착탈 장치(66)는 리프터(68), 리프터(68)에 회전 가능하게 설치된 회전대(67) 및 회전 핸들(69)을 갖는다.
원통(17), 배플 보유 지지 부재(21) 및 냉각 장치(22)가 케이싱(6)으로부터 제거된 후, 카트리지 착탈 장치(66)가 촉매 카트리지(10)의 하방에 위치된다. 회전대(67)가 리프터(68)에 의해 상승된다. 회전대(67)의 상면으로 팽창되어 있는 고무가 플랜지(63)에 접촉된다. 회전 핸들(69)의 조작에 의해 회전대(67)는 회전된다. 이 회전력은 고무를 거쳐서 촉매 카트리지(10)에 전달된다. 회전에 의해 돌기(64)가 소정 위치에 도달한 때, 회전대(67)가 정지되고 리프터(63)가 하강된다. 돌기(64)가 홈(65)으로부터 제거되고, 촉매 카트리지(10)가 플랜지(13)로부터 제거되어 내관(7)으로부터 인출된다.
그 후, 새로운 촉매 카트리지(10)가 회전대(67) 위에 놓여진다. 제거와는 반대의 순서로 새로운 촉매 카트리지(10)가 내관(7) 내에 삽입되고, 플랜지(13)에 장착된다. 새로운 촉매 카트리지(10)의 돌기(64)가 회전대(67)의 회전에 의해 상기 소정 위치에 맞물리게 된다. 리프터(68)를 조금 상승한 후, 회전 핸들(69)을 이용하여 회전대(67)를 역방향으로 회전시키면, 돌기(64)가 홈(65)에 결합된다. 원통(17), 배플 보유 지지 부재(21) 및 냉각 장치(22)가 케이싱(6)에 부착된다. 이로써, PFC의 분해 처리 유닛(76)에 의한 PFC의 분해 처리가 다시 가능해진다.
촉매 카트리지(10)의 교환은 카트리지 착탈 장치(66)를 이용함으로써 간단히 행할 수 있다. 작업자는 사용후의 뜨거운 촉매 카트리지(10)에 접촉되는 일이 없으므로, 작업자의 화상을 방지할 수 있다. 사용후의 뜨거운 촉매 카트리지(10)를 간단히 제거시키므로, 촉매 카트리지(10)의 교환 작업에 필요한 시간을 현저하게 단축할 수 있다. 그리고, 입자형 촉매의 비산 및 교환 작업에 의한 먼지 발생도 방지할 수 있으므로, 클린룸(54) 내에서의 교환 작업도 가능해진다.
본 실시예는 CF4, CHF3, C2F6및 C4F8등의 표1에 나타내는 각 물질을 분해하는 경우에도 적용할 수 있다. 이들 물질은 알루미나계 촉매를 이용하여 약 700 ℃ 전후의 반응 온도에서 분해가 가능하다. 본 실시예는 반도체 제조 공장에서의 드라이 에칭 장치로부터의 배기 가스에 함유된 PFC 이외에, CVD 배기 가스에 함유되는 C2F6및 액정 에칭 장치로부터의 배기 가스에 함유되는 PFC의 분해에도 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 PFC 처리 장치가 적용된 반도체 제조 공장 내의 드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템이 이하에 설명된다. 본 실시예의 배기 관리 시스템은 도1 및 도2의 구성에 있어서, 각 PFC 처리 장치(1, 1A) 등을 도8에 도시한 PFC 처리 장치(1C)로 절환한 것이다. PFC 처리 장치(1C)는 PFC 처리 장치(1)에 있어서의 규소 제거기(2)를 규소 제거 장치(7)로 바꿔 복귀 배관(75)을 새롭게 설치한 것이다. 이들 이외의 PFC 처리 장치(1C)의 구성은 PFC 처리 장치(1)와 같다. 규소 제거 장치(71)는 규소 제거기(2 및 71)를 구비한다. 규소 제거기(72)는 스프레이(73) 및 충전물을 전면에 깐 확산부(74)를 용기 내에 설치한다. 규소 제거기(72)는 도4에 도시한 규소 제거기(2)와 같은 구성을 갖는다. 배관(29)의 배출구도 규소 제거기(72) 내에서 하향 설치된다. 볼 역지 밸브(27)는 규소 제거기(72)의 출구측에는 설치되지 않는다. 복귀 배관(75)은 배수 펌프(60)의 하류측에서 배관(37)에 접속된다. 규소 제거기(72)의 용기도 HF에 의한 부식을 방지하기 위해 내식성이 있는 염화 비닐로 구성된다.
CF4및 SiF4등이 불순물로서 함유되는 배기 가스가 배관(29)에 의해 규소 제거기(72)의 용기 내로 배출된다. 배기 가스는 용기 내를 상승하여 확산부(74)를 통과하여 용기 내를 확산하여 흐르게 된다. 배수 펌프(60)로부터 토출된 일부의 배수가 복귀 배관(75)을 경유하여 스프레이(73)로부터 분사된다. 배수 펌프(60)로부터 토출된 배수 중의 F 이온 및 Si 이온의 농도는 수십 ppm 이하이다. 이 배수는 Si 및 HF의 제거 성능을 충분히 지니고 있다. 배기 가스에 함유되는 일부 SiF4와 분사된 배수와의 접촉에 의해 반응식 1의 반응이 발생한다. 생성된 SiO2는 배수에 의해 배기 가스로부터 제거된다. 또한, HF는 배수에 용해된다.
규소 제거기(72)로부터 배출된 배기 가스는 규소 제거기(2)로 유도된다. 급수 배관(38)으로부터 공급되는 새로운 물이 규소 제거기(2)의 스프레이(26)로부터 분사된다. 규소 제거기(2)에서는 배기 가스 내에 잔류하고 있는 SiF4와 분사된 물과의 접촉에 의해 반응식 1의 반응이 발생한다. SiO2및 HF를 포함하는 규소 제거기(2)의 배수는 규소 제거기(72)로 유도되고, 스프레이(73)로부터 분사된 배수와 함께 배관(35)을 통해 산성 가스 제거 장치(26)의 바닥부로 유도된다. PFC 처리 장치(1C)의 다른 부분에서의 처리는 PFC 처리 장치(1)에서의 처리와 같다.
PFC 처리 장치(1C)는 PFC 처리 장치(1)에서 얻을 수 있는 효과를 발생한다. PFC 처리 장치(1C)는 급수 배관(38)으로부터 공급되는 새로운 물의 양이 감소하므로, 중화 처리 장치(도시 생략)로 유도되는 배수량이 감소된다. 또한 반응식 1의 반응이 규소 제거기(2 및 72)의 2군데에서 발생하므로, 배기 가스에 함유되는 SiF4등의 Si 성분의 제거 효율이 향상된다.
PFC 분해 처리 유닛의 다른 실시예가 도9에 도시된다. 본 실시예의 PFC 분해 처리 유닛(76A)은 가열기(3A) 및 반응기(9A)를 갖는다. PFC 분해 처리 유닛(76)에 이용되는 원통(17), 배플 보유 지지 부재(21) 및 냉각 장치(23)가 PFC 분해 처리 유닛(76)에도 이용되고, 이 순서로 케이싱(6)의 플랜지(13)에 설치된다. 반응기(9A)는 바닥부(83)를 내관(79)에 설치하고 있다. 바닥판(82)이 바닥부(83)에 활주 가능하게 설치된다. 알루미나계 촉매를 충전하여 이루어지는 촉매층(11)이 내관(79)의 내측에서 바닥판(82) 및 바닥부(83)의 상방에 형성된다. 알루미나계 촉매는 Al2O380 %, NiO220 %를 포함하는 촉매이다. 내관(79)의 플랜지(81)가 플랜지(13)에 부착된다.
가열기(3A)는 내관(77), 전기 히터(4) 및 이를 덮는 단열재(5)를 갖는다. 전기 히터(4) 및 단열재(5)는 내관(77)과 케이싱(6) 사이에 배치된다. 내관(77)의 플랜지(78)는 플랜지(81)에 부착된다. 갭(16)이 케이싱(6)과 플랜지(78 및 81) 사이에 형성된다.
수명이 다된 촉매는 원통(17), 배플 보유 지지 부재(21) 및 냉각 장치(22)를 제거한 후, 바닥판(82)을 이동시킴으로써 내관(79) 내부로부터 꺼낼 수 있다. 가열기(3A) 및 반응기(9A)의 기능은 PFC 분해 처리 유닛(76)의 가열기(3) 및 반응기(9)와 같다. PFC 분해 처리 유닛(76A)은 PFC 분해 처리 유닛(76)에서 발생하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 PFC 처리 장치가 적용된 반도체 제조 공장 내의 드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템이 도10, 도11 및 도12를 이용하여 이하에 설명된다. 본 실시예의 배기 관리 시스템은 복수의 PFC의 처리 장치(1D)를 클린룸(54)에 배치하고 있다. 이 부분이 도1 및 도2에 도시한 실시예와 다르다. 각 PFC 처리 장치(1D)가 각각의 배관(29)에 설치된다.
PFC 처리 장치(1D)의 상세한 구성이 도11에 도시된다. PFC 처리 장치(1D)는 가로로 설치한 형태이며, 규소 제거기(2) 및 PFC 분해 처리 유닛(76B)을 갖는다. 규소 제거기(2)는 배관(29)에 접속된다. PFC 분해 처리 유닛(76B)은 가열기(3), 반응기(9B) 및 냉각 장치(22)를 구비한다. PFC 분해 처리 유닛(76B)은 산성 가스 제거 장치(26)를 구비하고 있지 않다. 본 실시예에서는 산성 가스 제거 장치(26)는 산성 덕트(45)에 설치된다. PFC 분해 처리 유닛(76B)의 가열기(3)는 PFC 분해 처리 유닛(76)의 가열기(3)를 가로 방향으로 했을 뿐이다. 반응기(9B)는 작은 다수의 구멍이 형성된 압박판(84, 85)을 내관(7) 내에 설치하고 있다. 촉매층(11)은 압박판(84)과 압박판(85) 사이에 알루미나계 촉매(Al2O380 %, NiO220 %를 함유)를 충전하여 구성된다. 장애물판(86)이 도12에 도시한 바와 같이 촉매층(11)의 상부에 배치되고, 내관(7) 내면에 부착된다. 배플(20)이 냉각 장치(22) 내에 설치된다. 본 실시예의 가열기(3), 반응기(9B) 및 냉각 장치(22)의 각 기능은 PFC 분해 처리 유닛(76)의 가열기(3), 반응기(9) 및 냉각 장치(22)의 기능과 동일하다.
PFC 처리 장치(1D)는 산성 가스 제거 장치(26)가 내부 부분을 제외하고, PFC 처리 장치(1)에서 발생하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, PFC 처리 장치(1D)는 산성 가스 제거 장치(26)를 설치하지 않고 가로형으로 하고 있으므로, 소형이 된다. 따라서, PFC 처리 장치(1D)는 기기의 배치 공간에 여유가 없는 이미 설치한 반도체 제조 공장에 설치할 수 있다. 즉, PFC 처리 장치(1D)는 클린룸(54) 상부의 배관 영역에 설치할 수 있다. PFC 처리 장치(1D)는 설치 공간이 작아진다.
촉매층(11) 내의 접촉은 시간의 경과에 수반하여 약간 하방으로 침강한다. 이로 인해, 촉매층(11)의 상면과 내관(7) 내면과의 사이에 약간 공극이 형성된다. 장애물판(86)이 촉매층(11) 내에 설치되어 있으므로, 미분해의 PFC 가스가 공극을 통과하여 냉각 장치(22)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. PFC 가스는 확실히 촉매층(11)을 통과하여 분해된다.
반도체 제조 장치 내의 드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템의 다른 실시예가 이하에 설명된다. 본 실시예의 배기 관리 시스템은 도1 및 도2에 도시한 배기 관리 시스템에 있어서 각 PFC 처리 장치를 도13에 도시한 PFC 처리 장치(1E)로 절환한 것이다. PFC 처리 장치(1E)는 규소 제거기(2), PFC 분해 처리 유닛(76C) 및 도시되지 않았지만 산성 가스 제거 장치(26)를 구비한다. PFC 처리 장치(1E)는 PFC 처리 장치(1)에 있어서 PFC 분해 처리 유닛(76)을 PFC 분해 처리 유닛(76C)으로 절환한 것이다.
PFC 분해 처리 유닛(76C)의 상세한 구성이 이하에 설명된다. PFC 분해 처리 유닛(76C)은 PFC 분해 처리 유닛(76)과는 케이싱 및 내관의 구성이 다르다. PFC 분해 처리 유닛(76C)은 케이싱(88) 및 내관(77)을 갖는 가열기(3B) 및 케이싱(89) 및 내관(90)을 갖는 반응기(9B)를 구비한다. 가열기(3B)는 케이싱(88)과 내관(77) 사이에 전기 히터(4) 및 단열재(5)를 설치한다. 반응기(9B)는 촉매층(11)을 갖는 촉매 카트리지(10)가 내관(90) 내에 삽입되어 있다. 촉매 카트리지(10)는 PFC 분해 처리 유닛(76)과 마찬가지로, 케이싱(89) 하단부의 플랜지에 결합되어 있다. 촉매층(1)은 전술한 알루미나계 촉매가 충전되어 있다. 배플(20)을 갖는 배플 보유 지지 부재(91)가 반응기(9B)와 냉각 장치(22)를 연결하고 있다. 케이싱(88)의 플랜지, 내관(77)의 플랜지 및 케이싱(89)의 플랜지가 볼트로 결합되어 있다.
PFC 처리 장치(1E)도, PFC 처리 장치(1)에서 얻을 수 있는 효과를 발생한다. 상기 플랜지의 결합을 제거함으로써, 가열기(3B)는 반응기(9B)로부터 간단히 제거할 수 있다. 촉매 카트리지(10)의 제거는 PFC 분해 처리 유닛(76)과 마찬가지로 행해진다.
반도체 제조 장치 내의 드라이 에칭 장치의 배기 관리 시스템의 다른 실시예가 이하에 설명된다. 본 실시예의 배기 관리 시스템은 도1 및 도2에 도시한 배기 관리 시스템에 있어서 각 PFC 처리 장치를 도14에 도시한 PFC 처리 장치(1F)로 절환한 것이다. PFC 처리 장치(1F)는 PFC 처리 장치(1C)에 있어서, PFC 분해 처리 유닛(76)을 PFC 분해 처리 유닛(76C)으로 절환한 것이다. PFC 분해 처리 유닛(76C)은 열교환기(93)를 PFC 분해 처리 유닛(76)의 반응기(9)와 원통(17) 사이에 배치한 것이다. 열전달관(92)이 열교환기(93) 내에 배치된다. 배관(32)이 열전달관(92)의 입구측에 접속된다. 열전달관(92)의 출구측에 접속된 배관(32A)이 배관(31)과 공기 공급관(41)과의 합류점보다도 상류측에서 배관(31)에 접속된다.
본 실시예에서는 배관(32)에서 공급되는 반응수는 열전달관(92) 내를 흐르는 동안에 촉매층(11)으로부터 배출되는 약 700 ℃의 배기 가스에 의해 가열되어 수증기가 된다. 이 수증기는 배관(32A)을 통과해 배관(31) 내에 유입된다. 수증기, 공기 및 PHC인 CF4를 함유하는 배기 가스가 가열기(3)를 경유하여 접촉층(11) 내로 유도된다. 반응식 2의 반응이 촉매층(11) 내에서 발생한다.
PFC 처리 장치(1F)는 PFC 처리 장치(1C)에서 발생하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예는 촉매층(11)으로부터 배출되는 약 700 ℃의 배기 가스가 열교환기(93)에 의해 회수될 수 있으므로, 가열기(3)의 가열 용량 및 냉각 장치(23)의 스프레이(25 및 26)에 공급하는 냉각수량을 저감할 수 있다. 본 실시예는 중화 처리 장치에 유도되는 배수량을 PFC 처리 장치(1C)보다도 저감할 수 있다.

Claims (26)

  1. 과불화물 및 규소 성분을 포함하는 배기 가스로부터 이 규소 성분을 제거하고, 그 후, 물 및 수증기 중 어느 하나가 첨가된 상기 과불화물을 함유하는 배기 가스를 가열하여 촉매가 충전된 촉매층에 공급하고, 상기 배기 가스에 함유된 상기 과불화물을 상기 촉매에 의해 분해하고, 상기 과불화물의 분해에 의해 발생된 분해 가스를 함유하는 배기 가스를 냉각하여 배기하는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촉매층에 공급하는 상기 배기 가스를 설정 온도로 가열하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 설정 온도가 650 ℃ 내지 750 ℃의 범위인 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉각된 배기 가스로부터 산성 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배기 가스로부터의 규소 성분의 제거는 상기 규소 성분을 포함하는 배기 가스와 물을 접촉시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분해 가스를 함유하는 배기 가스의 냉각은 상기 배기 가스와 냉각수의 접촉에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 배기 가스로부터의 규소 성분의 제거는 제1 규소 성분 제거 장치 및 제2 규소 성분 제거 장치를 이용하여 행해지고, 상기 제1 규소 성분 제거 장치로부터 배출된 상기 배기 가스를 상기 제2 규소 성분 제거 장치에 공급하고, 상기 제2 규소 성분 제거 장치 내에서 물과 상기 배기 가스를 접촉시키고, 상기 제1 규소 성분 제거 장치 내에서, 상기 제2 규소 성분 제거 장치로부터의 배수 및 상기 분해 가스를 포함하는 배기 가스와 접촉된 상기 냉각수와 상기 규소 성분을 포함하는 배기 가스를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수증기는 상기 촉매층으로부터 배출된 상기 배기 가스와 물의 열교환에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 촉매가 알루미나계 촉매인 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배기 가스는 반도체 제조 장치로부터 배출된 배기 가스인 것을 특징으로 하는 과불화물의 처리 방법.
  11. 과불화물 및 규소 성분을 포함하는 배기 가스로부터 이 규소 성분을 제거하는 규소 성분 제거 장치와, 상기 규소 성분 제거 장치의 배출 후에 물 및 수증기 중 어느 하나가 첨가된 상기 과불화물을 함유하는 배기 가스를 가열하는 가열 장치와, 상기 가열 장치로부터 배출된 상기 배기 가스에 함유된 과불화물을 분해하는 촉매가 충전된 촉매층과, 상기 촉매층으로부터 배출된 상기 배기 가스를 냉각하는 냉각 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 촉매층으로부터 배출된 상기 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 이 온도 검출기의 측정 온도에 의거하여 상기 가열 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 냉각 장치로부터 배출된 상기 배기 가스에 함유된 산성 가스를 제거하는 산성 가스 제거 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 규소 성분 제거 장치는 물을 분사하는 스프레이 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 배기 가스의 냉각을 행하는 냉각수를 분사하는 스프레이 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 규소 성분 제거 장치는 제1 규소 성분 제거 장치 및 상기 제1 규소 성분 제거 장치로부터의 상기 배기 가스가 공급되는 제2 규소 성분 제거 장치를 포함하고 있으며, 상기 제2 규소 성분 제거 장치 내에 물을 분사하는 제1 스프레이 장치를 설치하고, 상기 제1 스프레이 장치로부터 분사된 물 및 상기 냉각 장치의 상기 스프레이 장치로부터 분사된 물을 분사하는 제2 스프레이 장치를 상기 제1 규소 제거 장치 내에 설치한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 규소 성분 제거 장치로부터 상기 가열 장치에 상기 배기 가스를 유도하는 관로에, 상기 가열 장치로부터 상기 규소 성분 제거 장치로의 상기 배기 가스의 역류를 방지하는 역지 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 가열기, 상기 촉매층 및 상기 냉각 장치를 이 순서로 일체 구조로 한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 일체 구조는 상기 가열기, 상기 촉매층 및 상기 냉각 장치를 수평 방향으로 배치하는 가로형을 이루고, 상기 촉매층의 상부에 미분해 과불화물의 흐름을 차단하는 배플 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  20. 제11항에 있어서, 상기 촉매층으로부터 배출된 배기 가스와 물 사이에서 열교환을 행하고, 또 상기 수증기를 생성하는 열교환기를 상기 촉매층과 상기 냉각 장치 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  21. 제11항에 있어서, 상기 촉매층이 내부에 형성된 카트리지 및 이 카트리지가 착탈 가능하게 부착된 케이싱을 구비하고, 상기 가열기, 상기 케이싱 및 상기 냉각 장치를 이 순서로 일체 구조로 한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 카트리지, 상기 카트리지가 수납되는 내관 및 상기 케이싱을 갖는 반응기를 구비하고, 상기 가열기의 케이싱은 상기 반응기의 상기 케이싱을 공용하고 있는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  23. 제14항에 있어서, 과불화물 및 규소 성분을 함유하는 상기 배기 가스를 상기 규소 성분 제거 장치에 공급하는 배기 가스 도입부가 상기 규소 성분 제거 장치 내부까지 연장되어 있으며, 상기 배기 가스 도입부의 가스 배출구는 상기 스프레이 장치보다도 하방에 위치하고, 상기 가스 배출구는 상기 규소 성분 제거 장치 내에서 하향 개구하고 있는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 스프레이 장치로부터의 분사 물을 확산시키는 확산부를 상기 규소 성분 제거 장치 내에서, 상기 스프레이 장치와 상기 배기 가스 도입부 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 과불화물 처리 장치.
  25. 반도체 제조 장치로부터 배출된 과불화물 및 규소 성분을 함유하는 배기 가스로부터 이 규소 성분을 제거하는 규소 성분 제거 장치와, 상기 규소 성분 제거 장치의 배출 후에 물 및 수증기 중 어느 하나가 첨가된 상기 과불화물을 함유하는 배기 가스를 가열하는 가열 장치와, 상기 가열 장치로부터 배출된 상기 배기 가스에 함유된 과불화물을 분해하는 촉매가 충전된 촉매층과, 상기 촉매층으로부터 배출된 상기 배기 가스를 냉각하는 냉각 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 가열기, 상기 촉매층 및 상기 냉각 장치를 이 순서로 일체 구조로 하고, 일체 구조로 된 상기 가열기, 상기 촉매층 및 상기 냉각 장치를 상기 반도체 제조 장치가 설치되는 건물 내에 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 장치.
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