KR20020074048A

KR20020074048A - 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치

Info

Publication number: KR20020074048A
Application number: KR1020010052337A
Authority: KR
Inventors: 신 다마따; 고우꾼 리; 가쯔요시 이리에; 요시끼 시바노; 스이찌 간노
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2002-09-28
Also published as: US7128882B2; KR100806011B1; US20020131913A1; EP1240937B1; JP4211227B2; EP1240937A1; US20020131912A1; DE60140514D1; JP2002273172A; TWI292721B

Abstract

본 발명의 과불화물 (PFC) 분해 장치에 있어서, 배기 가스에 포함되는 PFC는 Al₂O₃을 80 ％ 및 NiO를 20 ％ 포함하는 촉매를 충전한 촉매 카트리지 (3) 내에서 분해된다. 분해 가스인 산성 가스를 포함하는 배기 가스는 냉각실 (6)에서 냉각되어 배기 가스 세정탑 (13) 내로 유도된다. 여기에서 산성 가스가 제거된다. 배기 가스에 수반되는 산성 가스의 미스트 (SO₃미스트 또는 NO_x미스트)는 사이클론 (16)에서 분리된다. 약 0.1 Mpa의 압축 공기가 공기 공급관 (56)으로부터 이젝터 (ejector) (24) 내로 공급된다. 이 압축 공기에 의해 이젝터 (24) 내가 음압이 되고, 사이클론 (16) 내의 배기 가스가 흡인되어 배출된다. 이젝터 (24)는 블로어와 비교하여 보수 점검 빈도를 감소시킬 수 있다.

Description

과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치 {Methods and Apparatuses for Treating Perfluorocompounds}

본 발명은 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 장치로부터 배출된 과불화물을 분해하는 데 바람직한 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치에 관한 것이다.

과불화물 (Perfluorocompound)은 CF₄, CHF₃, C₂F₆, CH₂F₂, C₃F₈, C₅F₈, SF₆, NF₃등의 염소를 포함하지 않는 카본과 불소, 카본과 수소와 불소, 황과 불소 및 질소와 불소의 화합 물질의 총칭이다. 과불화물 (PFC라고 함)은 가스이며, 반도체 제조 공정에 있어서 에칭용 가스, 클리닝용 가스로서 사용되고 있다. PFC는 수명이 길고 (C₂F₆: 10,000년, SF₆: 3,200년), 온난화 계수가 큰 지구 온난화 가스로 대기 방출의 규제 대상이 되고 있다. 따라서, PFC를 분해하는 여러가지 방법이 검토되고 있다. 그 분해 방법 중 하나가 일본 특개평 11-70322호 공보 및 일본 특개평 11-319485호 공보에 기재되어 있다. 즉, PFC를 촉매를 이용하여 가수 분해하고, PFC 분해에 의해 발생하는 분해 가스를 포함하는 배기 가스를 물 (또는 알칼리 용액)로 세정한 후, 그 배기 가스를 블로어를 사용하여 배기하는 방법이 기재되어 있다.

반도체 제조 공장은 반도체 제조 장치를 연속 운전하여 반도체를 제조하고 있는 관계상, 반도체 제조에 관련된 장치는 높은 신뢰성이 요구된다. 에칭 장치로부터의 배기 가스 중에 포함되어 있는 PFC를 처리하는 장치도, 고장나면 접속되어 있는 여러대의 에칭 장치가 정지되기 때문에 보다 높은 신뢰성이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 장치에 대한 보수 점검의 빈도를 보다 감소시킬 수 있는 과불화물의 처리 방법 및 그 처리 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 과불화물 처리 장치의 구성도이다.

도 2는 도 1의 과불화물 처리 장치가 적용된 반도체 제조 시설의 구성도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 사이클론의 종단면도이다.

도 4는 도 3의 IV-IV 단면도이다.

도 5는 도 1에 나타낸 이젝터의 종단면도이다.

도 6은 도 5의 VI부의 확대 단면도이다.

도 7은 도 1에 나타낸 배수 탱크의 종단면도이다.

도 8은 도 5의 이젝터 배기 특성을 나타내는 설명도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예인 과불화물 처리 장치의 구성도이다.

도 10은 과불화물 처리 장치가 적용된 반도체 제조 시설의 다른 실시예의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 과불화물 처리 장치2: 반응기

3: 촉매 카트리지4: 가열기

6: 냉각실7, 11, 15: 스프레이

8: 입구 충전탑10: 스프레이탑

12: 배수 탱크13: 배기 가스 세정탑

16: 사이클론19: 하부실

20: 상부실24: 이젝터

25: 이젝터 바디 (ejector body)27: 분사 노즐

28: 노즐부29: 분사부

30: 분사구34: 배출 노즐

35: 배출 통로46: 배수관

50, 51, 52: 물 공급관56: 공기 공급관

62: 액면63: 압력 조정 밸브

67, 70: 에칭 장치73A, 73B, 73C, 73D: 진공 펌프

81: 압축 공기 공급 장치82: 전처리 장치.

상기의 목적을 달성하는 본 발명의 특징은, 과불화물 분해에 의해 발생한 산성 가스를 포함하는 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 것이다. 분사된 기체 분사류에 의해 흡인되어 배출되기 때문에, 사용되는 가스 흡인 장치는 구동부가 없고, 보수 점검의 빈도가 현저히 감소된다. 이것은 과불화물 처리 장치에 대한 보수 점검 빈도의 현저한 감소로 연결되어 과불화물 처리 장치의 가동률을 향상시킨다. 특히, 과불화물을 포함하는 배기 가스가 반도체 제조 장치로부터 배출되는 배기 가스의 경우에는, 과불화물 처리 장치의 보수 점검 빈도의 감소는 반도체 제조 장치의 가동률 향상으로 연결되어 반도체 제조 효율을 현저히 상승시킨다. 가스 흡인 장치로서는 이젝터를 사용하는 것이 바람직하다.

바람직하게는 과불화물의 분해에 의해 발생한 산성 가스를 포함하는 배기 가스를 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나에 접촉시키기 때문에, 산성 가스를 간단하게 배기 가스로부터 제거할 수 있다. 또한, 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나에 접촉함에 따라 발생한 미스트를 배기 가스로부터 분리함으로써, 하류측에서 그 배기 가스와 접촉하는 기기 및 관로 (또는 덕트)의 부식을 현저하게 감소시킬 수 있다.

바람직하게는 산성 가스 제거 장치 및 미스트 분리 장치의 아래쪽으로 산성 가스 제거 장치로부터 배출된 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나를 받아들이는 탱크를 배치할 수도 있다. 산성 가스 제거 장치로부터 배출되는 물 또는 알칼리 용액은 중력에 의해 간단하게 탱크 안에 모을 수 있다. 또한, 미스트 분리 장치에서 분리된 미스트를 배출관을 통해 중력에 의해 간단하게 탱크에 배출할 수 있다. 물 또는 알칼리 용액 및 분리된 미스트 수집에 동력이 불필요하며, 과불화물 처리 장치의 구성을 단순화할 수 있다.

과불화물을 촉매를 사용하여 분해하고, 그 촉매로서 Al 산화물을 포함하고, Zn, Ni, Ti, F, Sn, Co, Zr, Ce, Si 및 Pt로부터 선택된 1종 이상의 산화물을 포함하는 촉매를 추가로 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 촉매를 사용함으로써 200 내지 800 ℃의 저온에서 과불화물을 효율적으로 분해할 수 있다. 특히, 촉매는 NiAl₂O₄, ZnAl₂O₄와 같이 Al을 포함하는 복합 산화물의 형태로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 발명자들은 PFC를 분해하고, 분해 처리 후의 배기 가스를 처리하여 배기하는 일련의 처리 장치를 개발하는 가운데, 처리 후의 배기 가스를 배기하는 블로어가 배기 가스 중에 잔존하는 산성 가스 (PFC 분해에 의해 발생)에 의해 부식되기 쉽고, 이것이 과불화물 처리 장치 (PFC 처리 장치)의 가동률을 향상시키는 데 있어서 매우 중요한 것을 알았다. 상기 블로어 부식에 대한 발명자들의 검토 결과를 이하에 설명한다.

일본 특개평 11-70322호 공보에 기재되어 있는 촉매를 사용하여 PFC를 분해하면 분해 가스가 발생한다. 즉, CF₄가 분해되면 CO₂및 HF가 발생하고, SF₆의 분해에 의해 SO₃및 HF가 발생하며, NF₃의 분해에 의해 NO_x(NO, NO₂) 및 HF가 발생한다. 이와 같이 PFC 분해에 의해 각종 산성 가스 (HF, SO₃, NO_x)가 생성된다. 이상의 분해 반응을 하기 화학식 1, 2 및 3에 나타내었다.

CF₄+2H₂O → CO₂+4HF

SF₆+3H₂O → SO₃+6HF

2NF₃+3H₂O → NO+NO₂+6HF

PFC의 분해 가스인 산성 가스 (SO₃, HF, NO, NO₂)는 배기 가스 세정탑 내에서 물 (또는 알칼리 용액)에 흡수되어 배기 가스로부터 제거된다. 그러나, 발명자들의 실험 결과, 소량의 산성 가스 외에 산성 가스의 미스트가 배기 가스 세정탑으로부터 배기 가스와 함께 배출되는 것이 확인되었다. 예를 들면, SF₆을 0.5 ％ 포함하는 배기 가스를 60 ℓ/분으로 촉매를 충전한 촉매 카트리지 내에 공급하여 SF₆을 분해했을 경우에는, 촉매 카트리지로부터의 배기 가스 (SO₃을 포함)가 공급되는 배기 가스 세정탑에서는 약 150 cc/Hr의 수분 (SO₃미스트)이 배출되었다. 산성 가스 성분은 그 주위에 수분을 부착시켜 미스트화되어 운반된다. 수분을 수반한 SO₃미스트가 블로어 내로 유도되면 블로어의 인페라실 내에서 이들 SO₃미스트의 응축이 일어나고, 또한 SO₃이 수분에 용해되어 황산 용액이 된다. 이 황산 용액이 블로어를 부식시키는 것이다. PFC로서 NF₃이 사용되었을 경우에는 블로어 내에서 질산 용액이 생성되고, 블로어는 질산 용액에 의해 부식된다. 따라서, 내식성 코팅을 행한 블로어를 사용해도 블로어의 베어링부 등은 내식화되지 못해 블로어를 장기간에 걸쳐 운전할 수 없다. 운전을 정지한 블로어의 보수 점검의 빈도가 높아지고, PFC 처리 장치의 가동률이 낮아진다.

배기 가스 세정탑으로부터 블로어의 부식의 원인이 되는 산성 가스의 미스트 (산성 가스 미스트) 반출을 방지하기 위해서 미스트 분리 장치를 설치하는 것이 제안되었다. 그러나, 미스트 분리 장치 설치에 의해서도, 산성 가스 미스트 (황산 미스트, 질산 미스트)를 100 ％ 제거하는 것은 곤란하였다. 미스트 분리 장치에서 제거되지 않은 산성 가스 미스트가 상술한 바와 같이 블로어를 부식시킨다.

발명자들은 배기 가스 세정탑에서 제거되지 않고 배출되는 산성 가스 뿐만 아니라, 산성 가스 미스트가 블로어로 유도되는 것이 블로어 부식의 원인이라는 것을 새롭게 규명하였다. 산성 가스 미스트는 미스트 분리 장치에서 완전히 제거하는 것이 곤란하다. 또한, 블로어 부식은 반도체 제조에 악영향을 미치며, 운전을 정지한 블로어의 점검, 청소, 부품 교환 등의 보수 점검의 빈도를 증대시킨다. 따라서, 발명자들은 블로어 대신에 구동부가 없는 가스 배출 장치를 설치할 필요가 있다는 결론에 도달하여, 분사된 기체의 분사류에 의해 가스를 흡인하는 가스 배출 장치 (예를 들면, 이젝터)를 적용하기로 하였다.

분사된 기체의 분사류에 의해 가스를 흡인하는 가스 배출 장치를 적용한 PFC 처리 장치의 구체예를 이하에 설명한다.

우선, PFC 처리 장치를 적용한 개략적인 반도체 제조 시설을 도 2를 사용하여 설명한다. 반도체 제조 시설은 반도체 제조 장치 및 반도체 제조 장치로부터 배출되는 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 설비를 구비하고 있다. 반도체 제조 장치로서는, 예를 들면 에칭 챔버 (68) 및 (69)를 구비한 에칭 장치 (67) 및 에칭 챔버 (71) 및 (72)를 구비한 에칭 장치 (70)이 설치된다. 배기 가스 처리 설비로서는 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72)로부터 배출되는 PFC를 포함하는 배기 가스를 처리하는 PFC 처리 장치 (1)이 사용된다. 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72)의 각각에 접속되는 가스 배출관 (74A), (74B), (74C) 및 (74D)는 1개의 배관 (40)에 정리된다. PFC 처리 장치 (1)은 배관 (40)에 접속되고, 배관 (49)에 의해 배기 덕트 (75)에 접속된다. 진공 펌프 (73A), (73B), (73C) 및 (73D)가 가스 배출관 (74A), (74B), (74C) 및 (74D)에 설치된다.

에칭 가스인 PFC 가스가 진공으로 감압된 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72) 내에 각각 공급된다. PFC 가스는 플라즈마화되어 반도체 재료인 웨이퍼에 대하여 에칭 처리를 각각 행한다. 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72)의 각각에 공급되는 PFC 가스의 일부 (10 내지 30 ％)는 각 에칭 챔버 내에서의 에칭 처리에 의해 소비된다. 진공 펌프 (73A), (73B), (73C) 및 (73D)를 각각 구동함으로써, 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72) 각각으로부터의 배기 가스는 가스 배출관 (74A), (74B), (74C) 및 (74D)를 통해 배관 (40) 내에서 합류되고, PFC 처리 장치 (1) 내로 공급된다. 이 배기 가스는 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72) 내에서 소비되지 않은 PFC 가스를 포함하고 있다. 또한, 이 배기 가스는 각 에칭 챔버 내에서 PFC 가스로부터 부차적으로 발생한 HF 및 웨이퍼를 깎아서 발생하는 SiF₄등도 포함하고 있다. 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72) 내를 음압으로 하는 진공 펌프 (73A), (73B), (73C) 및 (73D) 내에 베어링부 등을 부식성 산성 가스인 HF로부터 보호하기 위해서 N₂가스가 베어링부를 통해 공급된다. 따라서, PFC 처리 장치 (1)에 유도되는 배기 가스 중의 PFC 농도는 약 0.5 ％이다. 이 PFC 가스는 PFC 처리 장치 (1)에 의해 분해된다. PFC 처리 장치 (1)로부터 배출된 배기 가스는 배관 (49)를 통해 배기 덕트 (75)에 배출된다. PFC 처리 장치 (1)에 공급되는 배기 가스 중의 PFC 농도 및 PFC 처리 장치 (1)로부터 배출된 배기 가스 중의 PFC 농도가 측정된다. 처리 장치 (1)로부터 배출된 배기 가스의 PFC 농도를 감시하여, 그 농도가 설정 농도를 초과한 경우에는 경보를 발한다. 또한, PFC 처리 장치 (1)의 입구측과 출구측의 PFC 농도에 의한 분해율로부터 촉매 반응의 건전성 내지는 촉매 열화에 의한 교환 시기를 체크한다.

이하, 반도체 제조 공정에서의 배기 가스 처리에 적용한 PFC 처리 장치의 여러 실시예를 이하에 상세히 설명한다. 각 실시예의 도면을 통해 동등한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙였다.

본 발명의 바람직한 일 실시예인 PFC 처리 장치를 도 1을 사용하여 설명한다. 본 실시예의 PFC 처리 장치 (1)은 규소 제거 장치, 반응기 (2), 냉각실 (6), 배수 탱크 (12), 배기 가스 세정탑 (13), 사이클론 (16) 및 이젝터 (24)를 구비한다. 규소 제거 장치는 입구 충전탑 (8) 및 스프레이탑 (10)을 갖는다. 입구 충전탑 (8)은 내부에 라히실링과 같은 충전물을 충전한 충전층 (9)를 갖는다. 스프레이탑 (10)은 스프레이 (11)을 내부에 구비하고 있다. 배관 (40)은 입구 충전탑 (8)의 충전층 (9)보다 아래쪽 공간에 연결된다. 입구 충전탑 (8)의 충전층 (9)보다 위쪽 공간은 배관 (41)에 의해 스프레이탑 (10)에 접속된다. 반응기 (2)는 내부에 촉매 카트리지 (3) 및 가열 공간 (5)를 갖는다. 촉매 카트리지 (3)은 내부에 촉매가 충전된 촉매층을 갖는다. 사용된 촉매는 Al의 산화물인 Al₂O₃를 80 ％, Ni 산화물인 NiO를 20 ％ 포함하고 있는 알루미나계 촉매이다. 가열 공간 (5)는 촉매 카트리지 (3)의 상류측에 형성된다. 가열기 (4)가 가열 공간 (5)의 위치에서 반응기 (2)의 외측에 설치된다. 반응기 (2)에 연결되는 냉각실 (6)은 내부에 스프레이 (7)을 가지며, 촉매 카트리지 (3)의 아래쪽에 위치한다. 배관 (42)는 스프레이탑 (10)과 가열 공간 (5)를 접속한다. 물 (또는 수증기)을 공급하는 배관 (43) 및 공기를 공급하는 배관 (44)가 각각 가열 공간 (5)에 접속된다.

산성 가스 제거 장치인 배기 가스 세정탑 (13)은 내부에서 위쪽에 스프레이 (15)를 배치하고, 스프레이 (15) 아래쪽에 플라스틱제 라히실링을 충전한 충전층 (14)를 배치하고 있다. 배기 가스 세정탑 (13)에 연결되는 배수 탱크 (12)가 배기 가스 세정탑 (13)의 아래쪽에 위치한다. 배수 탱크 (12)는 배관 (45)에 의해 냉각실 (6)에 연결된다. 입구 충전탑 (8)의 충전층 (9)보다 아래쪽 공간에 연결되는 배관 (57)은 도 7에 나타낸 바와 같이 위쪽에서 배수 탱크 (12) 내에 삽입된다. 배관 (57)의 배수 탱크 (12) 내의 부분에는 수봉(水封) 구조를 구성하는 플로우트자리 (58), 플로우트 (59) 및 플로우트 스토퍼 (60)이 구비되어 있다. 고리형의 플로우트 자리 (58)은 배관 (57) 내에서 그 하단부에 설치된다. 망이 성긴 철망인 플로우트 스토퍼 (60)은 플로우트 자리 (58)보다 위쪽에서 배관 (57) 내에 설치된다. 배관 (57) 내에서는 플로우트 자리 (58)과 플로우트 스토퍼 (60) 사이에 플로우트 (59)가 배치된다. 배수 펌프 (80)을 구비한 배수관 (46)이 배수 탱크 (12)의 바닥부에 접속된다. 배관 (66)은 배수 펌프 (80)의 하류측에서 배수관 (46)에 접속되고, 또한 입구 충전탑 (8)의 충전층 (9)보다 위쪽 공간에 연결된다. 입구 충전탑 (8)의 충전층 (9)보다 아래쪽에서 입구 충전탑 (8)의 바닥부에 접속되는 배관 (57)이 배수 탱크 (12) 내에 삽입된다.

미스트 분리 장치인 사이클론 (16)의 구성을 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다. 사이클론 (16)은 내부에 구획부 (17)로 구획된 하부실 (19) 및 상부실 (20)을 갖는다. 배기 가스 공급부 (38)이 하부실 (19)의 내면 접선 방향으로 연장되어 있다. 배기 가스 공급부 (38) 내의 유로 (39)는 하부실 (19)를 향해 좁혀져 있다. 배기 가스 세정탑 (13)의 상단부에 접속되는 배관 (47)은 배기 가스 공급부 (38)에 접속된다. 구획부 (17)을 관통하는 통로 (18)이 하부실 (19)와 상부실 (20)을 연결한다. 하부실 (19)의 하단부에 형성되는 드레인 입구 (23)에는 드레인 배관 (53)이 접속되고, 드레인 배관 (53)은 배수 탱크 (12)에 접속된다. 상부실 (20)에 형성되는 드레인 입구 (22)는 드레인 배관 (54)에 의해 배수 탱크 (12)에 연결된다. 미스트 분리 장치로서는 사이클론 외에 필터, 전기 집진기, 활성탄 흡착탑을 사용할 수 있다.

이젝터 (24)는 도 5에 나타낸 바와 같이 이젝터 바디 (25), 분사 노즐 (27) 및 배출 노즐 (34)를 구비한다. 이젝터 바디 (25)는 내부 공간 (26)을 내부에 형성한다. 분사 노즐 (27)은 노즐부 (28)을 갖는다. 분사부 (29)는 도 6에 나타낸 바와 같이 노즐부 (28)의 선단부에 비틀어지게 넣어져 있다. 내경이 약 2 mm인 분사구 (30)가 분사부 (29) 내부에 형성된다. 분사부 (29)는 내식성이 높고, 동시에 내구성이 높은 금속 또는 세라믹으로 만들어진다. 배출 노즐 (34)는 내부에 배출 통로 (35)를 갖는다. 분사 노즐 (27)은 패킹 (76)을 통해 이젝터 바디 (25)의 한쪽끝에 대향하여 배치된다. 분사 노즐 (27)의 노즐부 (28)의 선단은 이젝터 바디 (25) 내에 삽입되어 내부 공간 (26) 내에 위치한다. 분사구 (30)은 노즐부 (28) 내에 형성되는 유로 (31) 및 내부 공간 (26)에 연결된다. 배출 노즐 (34)는 패킹 (37)을 통해 이젝터 바디 (25)의 다른쪽 끝에 대향하여 배치된다. 배출 노즐 (34)의 배출 통로 (35)가, 노즐부 (28)에 비틀어지게 넣어진 분사부 (29)와 대향된다. 배출 통로 (35)의 입구가 내부 공간 (26)에 연결된다. 배출 통로 (35)는 내부에 유로 단면적이 최소가 되는 스롯부 (throat) (77)을 갖는다. 배출 통로 (35)는 스롯부 (77)로부터 입구를 향해 유로 단면적이 확대되고, 스롯부 (77)로부터 배출구 (78)을 향해 유로 단면적이 확대된다. 후자의 유로 단면적이 확대되는 정도는 전자의 그것보다 작다. 유입구 (33)을 갖는 누름판 (32)가 패킹 (36)을 통해 분사 노즐 (27)과 대향하여 배치된다. 누름판 (32), 분사 노즐 (27), 이젝터 바디 (25) 및 배출 노즐 (34)이 이 순서대로 배치되고, 볼트 (79A) 및 너트 (79B)에 의해 결합된다. 누름판 (32), 분사 노즐 (27)의 분사부 (29) 이외의 부분, 이젝터 바디(25) 및 배출 노즐 (34)는 내식성이 우수한 플라스틱, 예를 들면 염화비닐 수지 (또는 불소 수지 등)으로 만들어져 있다.

이젝터 바디 (25)에 부착되는 배관 (48)은 사이클론 (16)의 상부실 (20)에 형성된 배출구 (21)에 연결된다. 배관 (48)은 이젝터 바디 (25) 내의 내부 공간 (26)에 연결된다. 배기 덕트 (75)에 접속되는 배관 (49)는 배출 노즐 (34)의 배출구 (78) 측에 접속된다. 배관 (49)에 접속되는 응축수 드레인 배관 (55)는 배수 탱크 (12)에 연결된다. 물 공급관 (50)은 스프레이 (15)에 접속된다. 물 공급관 (51)이 스프레이 (11)에 접속된다. 물 공급관 (52)가 스프레이 (7)에 접속된다. 물 공급관 (51) 및 (52)는 물 공급관 (50)에 접속된다.

압축 공기 공급 장치 (81)이 누름판 (32)에 부착된다. 압축 공기 공급 장치 (81)은 도 1에 나타낸 바와 같이 공기 공급관 (56), 압력 조정 밸브 (63) 및 공기 공급 밸브 (64)를 구비한다. 공기 공급관 (56)은 누름판 (32)에 접속되고, 유입구 (33)에 연결된다. 압력 조정 밸브 (63)은 공기 공급관 (56)에 설치되고, 공기 공급 밸브 (64)는 압력 조정 밸브 (63)의 상류측에서 공기 공급관 (56)에 설치된다. 공기 공급관 (56)은 도시하지 않은 압축기에 접속된다. (65)는 안전 인터락용 압력 스위치이다.

이어서, 본 실시예의 PFC 처리 장치 (1)에서의 PFC 처리에 대하여 설명한다. PFC 처리 장치 (1)에 공급되는 배기 가스에 포함되는 PFC는 반도체 제조 장치에서 제조되는 반도체의 종류, 또는 반도체 제조 메이커에 따라 상이하다. 반도체 소재인 해당 웨이퍼를 가공하기 위해서, 1종류의 PFC를 사용하는 경우와 복수의 PFC를사용하는 경우가 있다. 본 실시예에서는 반도체 제조를 위해 PFC로서 SF₆및 C₂F₆을 사용한 경우를 예로 들어 설명한다.

진공 펌프 (73A), (73B), (73C) 및 (73D)의 구동에 의해 에칭 챔버 (68), (69), (71) 및 (72)로부터 배출된 PFC인 SF₆및 C₂F₆, SiF₄및 HF를 포함하는 배기 가스는 배관 (40)을 통해 규소 제거 장치의 입구 충전탑 (8)에 공급된다. 배기 가스는 충전층 (9) 내를 상승하여 배관 (41)을 통해 규소 제거 장치의 스프레이탑 (10) 내에 공급된다. 물 공급관 (51)에 의해 공급되는 새로운 물이 스프레이 (11)로부터 스프레이탑 (10) 내에 분사된다. 이 스프레이 물은 배관 (41)로 배출되고, 입구 충전탑 (8)로 유도된다. 입구 충전탑 (8)에는 배수 탱크 (12) 내의 배수가 배수 펌프 (80)의 구동에 의해 배수관 (46) 및 배관 (66)을 거쳐 공급된다. 이 배수와 스프레이 물은 충전층 (9) 내를 하강한다.

배기 가스에 포함된 SiF₄는 입구 충전탑 (8) 내에서 물 (배수 및 스프레이탑 (10) 내에 분사된 스프레이 물)과 접촉함으로써 화학식 4의 반응을 일으켜 SiO₂와 HF로 분해된다.

SiF₄+2H₂O →SiO₂+4HF

입구 충전탑 (8)에 공급된 배기 가스에 포함된 HF 및 화학식 4의 반응에서 생성된 HF는 입구 충전탑 (8) 내에서 물에 흡수되고, 배기 가스로부터 제거된다.고형분인 SiO₂도 그 물에 의해 씻겨 나간다. 충전층 (9)는 상승하는 배기 가스와 하강하는 물의 접촉 효율을 증가시켜 화학식 4의 반응 효율 및 HF의 물에 대한 흡수 효율을 증대시킨다. SiO₂를 포함하고 HF를 흡수한 물은 배관 (57)을 통해 입구 충전탑 (8)보다 아래쪽에 위치하는 배수 탱크 (12) 내로 유도된다. 배기 가스에 포함된 다른 불순물도 입구 충전탑 (8) 및 스프레이탑 (10) 내에서 물에 의해 제거된다.

입구 충전탑 (8) 내에서 물에 흡수되지 않은 HF는 배기 가스와 함께 스프레이탑 (10) 내로 유도되고, 거기에서 분사된 스프레이 물에 흡수된다. 입구 충전탑 (8)로부터 스프레이탑 (1O) 내로 유도되는 배기 가스 중에 잔존하는 SiF₄는 스프레이탑 (1O) 내에서 스프레이 물과 접촉함으로써 화학식 4의 반응을 일으킨다. 이 반응에서 발생한 HF는 스프레이 물에 흡수된다. 발생한 SiO₂도 스프레이 물에 의해 씻겨 나가고, 입구 충전탑 (8) 및 배관 (57)로 배출된다.

스프레이탑 (10)에서 배관 (42) 내로 배출된 SF₆및 C₂F₆을 포함하는 배기 가스는 60 ℓ/분의 유량으로 반응기 (2)의 가열 공간 (5) 내로 공급된다. 이 배기 가스는 HF, SiF₄및 화학식 1의 반응에서 생성된 SiO₂를 포함하고 있지 않다. 가열 공간 (5) 내에는 배관 (43)에 의해 물 (또는 수증기)이 공급되고, 배관 (44)에 의해 공기가 공급된다. 촉매 작용에 의한 PFC의 분해 반응이 가수 분해이기 때문에, 이 반응에 필요한 물 (또는 수증기)이 공급되는 것이다. 배기 가스는 물 및 공기와 함께 촉매 작용에 의해 SF₆및 C₂F₆의 분해가 개시되는 750 ℃의 온도에서 가열기 (4)에 의해 가열된다. PFC의 종류에 따라 다르지만, 약 650 내지 750 ℃로 가열된다. 물은 수증기가 된다. 수증기, 공기, SF₆및 C₂F₆을 포함하고 750 ℃로 가열된 배기 가스는 촉매 카트리지 (3) 내로 공급된다.

촉매 카트리지 (3) 내의 알루미나계 촉매 작용에 의해 SF₆및 C₂F₆과 H₂O에 의한 하기의 화학식 2 및 하기의 화학식 5의 반응이 촉진되고, SF₆은 SO₃과 HF로 분해되고, C₂F₆은 CO₂와 HF로 분해된다. 화학식 2 및 5의 반응은 수증기의 존재하에서 행해진다. SF₆및 C₂F₆은 100 ％ 분해된다. 공기, 특히 산소가 촉매 카트리지 (3) 내에 공급되지 않는 경우에는 C₂F₆과 H₂O와의 반응에 의해 유해한 CO가 생성된다. 공기 공급에 의해 공기에 포함된 산소가 CO를 무해한 CO₂로 변환하기 때문에, 화학식 5에 나타낸 바와 같이 C0가 발생하지 않는다. 공기 대신에 산소를 공급할 수도 있다.

<화학식 2>

SF₆+3H₂O → SO₃+6HF

C₂F₆+3H₂O+공기(O₂) → 2CO₂+6HF

Al₂O₃을 80 ％ 및 NiO를 20 ％ 포함하는 촉매를 사용함으로써 750 ℃가 되는촉매 카트리지 (3) 내에서 SF₆및 C₂F₆이 100 ％ 분해된다. Al₂O₃을 80 ％ 및 NiO를 20 ％ 포함하는 촉매 외에도 일본 특개평 11-70322호 공보의 "발명을 해결하기 위한 수단" 및 '발명의 실시 형태"의 각 항에 기재된 여러가지 촉매 (Al 산화물을 포함하고, Zn, Ni, Ti, F, Sn, Co, Zr, Ce, Si 및 Pt에서 선택된 1종 이상의 산화물을 포함하는 촉매)를 사용해도 PFC를 분해할 수 있다.

본 실시예는 규소 제거 장치 내에서 화학식 4의 반응을 일으켜 배기 가스에 SiF₄등의 화합물 형태로 포함되어 있는 규소를 제거하기 때문에, 촉매에 의한 PFC의 분해 효율을 향상시킬 수 있다. 규소를 포함하는 배기 가스가 반응기 (2) 내에 공급되었을 경우, 배관 (43)에 의해 공급되는 물 (또는 수증기)에 의해 화학식 4의 반응이 가열 공간 (5) 내에서 발생하고, 생성된 SiO₂가 촉매 카트리지 (3) 내로 유입된다. 이 경우에는 이하의 ① 및 ②의 문제가 발생한다. ① SiO₂가 촉매에 형성된 포어를 막는다. ② 촉매 사이에 형성되는 간극을 폐색한다. ① 및 ②에 의해 촉매의 표면적이 감소하고, PFC의 분해 반응이 저하된다. 또한, ②에 기인하여 촉매간의 배기 가스의 흐름이 나빠지고, 촉매와 배기 가스의 접촉이 저해된다. 이것도 PFC 분해 반응의 저하로 연결된다. 본 실시예는 규소 제거 장치에 있어서 SiO₂를 사전에 제거하기 때문에, 상기한 문제가 발생하지 않고 PFC의 분해 효율이 향상된다.

SF₆및 C₂F₆의 각각의 분해 가스인 SO₃, CO₂및 HF를 포함하는 배기 가스는 촉매 카트리지 (3)으로부터 냉각실 (6) 내로 공급된다. 물 공급관 (52)에 의해 공급되는 물은 스프레이 (7)로부터 냉각실 (6) 내에 스프레이된다. 그 배기 가스는 스프레이된 물과의 접촉에 의해 냉각되기 때문에 배기 가스 온도가 100 ℃ 이하로 저하된다. 이에 따라 반응기 (2)보다 하류측의 기기 (냉각실 (6), 배기 가스 세정탑 (13), 사이클론 (16) 및 이젝터 (24)) 및 기기 사이를 연결하는 각 배관 (배관 (45), (47), (48) 및 (49), 배수관 (46), 드레인 배관 (53) 및 (54) 및 응축수 드레인 배관 (55))을 내식성이 우수한 플라스틱인 염화비닐 수지 (또는 불소 수지 등)로 구성할 수 있다. 또한, 배관 (57) 및 (66)도 염화비닐 수지로 구성된다. 배기 가스에 포함되어 있는 HF의 일부는 스프레이된 물에 흡수된다. 스프레이된 물 및 배기 가스는 배관 (45)를 통해 냉각실 (6)으로부터 배수 탱크 (12) 내의 액면 (61)보다 위쪽 공간으로 유도된다 (도 7). 물은 배수 탱크 (12) 내에 일시적으로 저장된다. 배수 펌프 (80)의 구동에 의해 배수 탱크 (12) 내의 물은 배수관 (46) 내로 배출되고, 도시하지 않은 건물측의 배수 처리 설비로 유도된다.

도 7에 나타낸 바와 같이 입구 충전탑 (8)로부터 배출된 물이 배관 (57)을 흐르는 경우에는, 배수 탱크 (12) 내의 배관 (57) 부분에서 플로우트 (59)가 플로우트 자리 (58)보다 위쪽으로 떠오르기 때문에, 그 물은 플로우트 스토퍼 (60) 및 플로우트 자리 (58)을 통과하여 배관 (57)의 개방단을 통해 배수 탱크 (12) 내로 공급된다. 플로우트 (59)는 플로우트 스토퍼 (60)에 막혀져 그보다 위쪽으로 이동하지 않는다. 입구 충전탑 (8)에 있어서 배기 가스가 배관 (57) 내에 유입되었을 때, 그 배기 가스는 배관 (57) 내로 흘러 배관 (57)의 배수 탱크 (12) 내의 부분에도달한다. 배관 (57)의 개방단 부근에서는 배관 (57) 내의 물이 압출되어 배기 가스 분위기가 된다. 플로우트 (59)는 배기 가스 분위기 중에서는 떠오르지 않고, 플로우트 자리 (58)의 개구를 봉쇄한다. 따라서, 입구 충전탑 (8)로부터 배관 (57)로의 배기 가스의 유입이 정지된다.

분해 가스를 포함하는 배기 가스는 배수 탱크 (12)로부터 배기 가스 세정탑 (13) 내로 유도된다. 물 공급관 (50)에 의해 공급되는 물이 스프레이 (15)로부터 분사된다. 이 물은 위쪽으로부터 충전층 (14) 내를 하강하여 배수 탱크 (12) 내로 낙하한다. 배기 가스는 충전층 (14) 내를 상승한다. 배기 가스에 포함된 산성 가스인 SO₃및 HF는 분사된 물에 흡수되어 배기 가스로부터 분리된다. 그러나, 소량의 산성 가스 및 수분을 수반한 산성 가스 미스트 (SO₃미스트)가 배기 가스 세정탑 (13)으로부터 배관 (47)로 배출되고, 사이클론 (16)의 배기 가스 공급부 (38) 내의 유로 (39)로 공급된다. 물 대신에 알칼리 수용액 (NaOH 수용액 또는 KOH 수용액)을 스프레이 (15)로부터 분사할 수도 있다.

배기 가스는 유로 (39)를 통해 사이클론 (16)의 하부실 (19) 내로 공급되고, 통로 (18)의 주위를 선회하면서 하강한다. 배기 가스에 포함되는 산성 가스 미스트는 배기 가스 선회에 의해 배기 가스로부터 분리되어 외측으로 날아가고, 하부실 (19) 측면에 부착되어 그 측면을 따라 하부실 (19)의 바닥부를 향해 유하한다. 분리된 산성 가스 미스트는 드레인 입구 (23)으로부터 드레인 배관 (53)을 거쳐 배수 탱크 (12) 내로 배출된다. 하부실 (19) 내의 배기 가스의 선회류는 선회하면서 통로 (18) 내를 상승하여 상부실 (20)에 도달한다. 상부실 (20) 내에서도 배기 가스는 선회하기 때문에 배기 가스에 수반되어 있는 산성 가스 미스트는 분리되어, 상부실 (20)의 측면을 따라 유하한다. 분리된 산성 가스 미스트는 드레인 입구 (22) 및 드레인 배관 (54)를 거쳐 배수 탱크 (12) 내로 배출된다. 산성 가스 미스트의 함유량이 현저하게 저하된 배기 가스는 배출구 (21)로부터 배관 (48) 내로 배출되고, 그 후 이젝터 (24) 내로 유입된다.

압축기 (도시하지 않음)로 압축된 압축 공기는 공기 공급 밸브 (64)를 개방함에 따라 공기 공급관 (56) 내를 흘러 이젝터 (24) 내로 공급된다. 이 압축 공기는 이젝터 (24)의 구동 가스이다. 압축 공기의 압력은 압력 조정 밸브 (63)의 개방도를 조절함으로써 설정 압력으로 제어된다. 반응기 (2)에 공급되는 배기 가스의 유량과 거의 동일한 유량, 즉 약 60 ℓ/분 내지 80 ℓ/분의 압축 공기가 약 0.1 Mpa의 압력으로 이젝터 (24) 내로 공급된다. 구동 가스로서는 압축 공기 대신에 N₂가스 또는 He 가스를 사용할 수도 있다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 압축 공기는 유입구 (33)으로부터 노즐부 (28)의 유로 (31) 내로 공급되고, 분사구 (30)으로부터 배출 노즐 (34)의 배출 통로 (35) 내를 향해 음속 이상의 속도로 분사된다. 분사구 (30)으로부터의 압축 공기의 분사류는 배출 통로 (35)의 스롯부 (77) 부근에서 음압을 발생시킨다. 이 음압 작용에 의해 배관 (48) 내의 배기 가스는 내부 공간 (26)을 거쳐 배출 통로 (35) 내로 흡인되고, 배관 (49) 내로 배출된다. 이 배기 가스는 배관 (49)에 의해배기 덕트 (75)로 유도된다 (도 2). 이젝터 (24)로부터 배출된 배기 가스에 포함되어 있는 응축수는 응축수 드레인 배관 (55)에 의해 배수 탱크 (12) 내로 유도된다. 이젝터 (24)에 의한 배기 가스의 흡인 작용에 의해 냉각실 (6), 배수 탱크 (12) 및 배기 가스 세정탑 (13) 내는 음압으로 유지되고, 배기 가스 중에 포함되는 SO₃및 HF 등이 계 밖으로 누설되는 것을 방지한다.

종래의 이젝터는 일반적으로 고진공을 발생시키는 장치로서 사용되고 있다. 따라서, 종래의 이젝터는 블로어와 같이 흡인 풍량을 많이 취할 수 없어 블로어 대신으로 사용할 수 없다. 종래의 이젝터는 도 8에서 파선으로 나타낸 바와 같이, 구동용 압축 공기의 압력에 의해 이젝터의 흡인력이 크게 변화하고, 또한 흡인되는 가스 용량이 증가하면 급격하게 흡인력이 저하된다. 이와 같이 일반적으로 사용되고 있는 진공 발생 (흡인력 발생)용 이젝터를 블로어 대신 사용하기 위해서는 그 특성에 너무나도 차이가 난다.

이에 대하여, 본 실시예에서 사용되는 이젝터 (24)는 도 8에 실선으로 나타낸 바와 같은 배기 특성을 갖는다. 이젝터 (24)로부터의 배기 가스의 배기 유량이 증가해도 이젝터 (24)의 흡인력 저하 정도가 작다. 이 이젝터 (24)는 발명자들이 개발한 것이다. 이젝터 (24)는 블로어의 배기 특성 (도 8의 일점 쇄선 참조)과 거의 동등한 배기 특성을 갖는다. 이젝터 (24)에 공급되는 구동용 압축 공기의 압력을 바꿔도, 즉 예를 들어 0.1 Mpa, 0.12 Mpa로 해도 배기 유량 증가에 대한 흡인력 저하 정도는 그다지 변하지 않는다. 따라서, 이젝터 (24)는 큰 배기 유량을 얻을수 있다.

또한, 이젝터 (24)의 특성으로서 구동용 압축 공기의 압력 증가에 비례하여 배기 가스의 흡인력이 증대된다. 압력 조정 밸브 (63)의 고장에 의해 이젝터 (24)에 공급되는 압축 공기의 압력이 설정 압력을 초과하며, 이에 기인하는 고진공에 기초하여 이젝터 (24)가 손상될 위험성이 있다. 압력 스위치 (65)는 압력 조정 밸브 (63)보다 하류측의 공기 공급관 (56) 내의 압력을 검출하고, 이 압력이 설정 압력보다 커졌을 경우에 공기 공급 밸브 (64)를 폐쇄함과 동시에 압축기 (도시하지 않음)를 정지시킨다.

이젝터 (24)로 유도되는 배기 가스는 소량의 산성 가스 미스트를 포함하고 있지만, 내식성이 우수한 플라스틱으로 제작되어 있는 이젝터 (24)는 그 산성 가스 미스트에 접촉하지만 부식되지는 않는다. 본 실시예는 분해 가스를 포함하는 배기 가스의 배출 장치인 이젝터 (24)에 있어서, 분해 가스에 기인하는 부식이 발생하지 않기 때문에 그 배기 가스 배출 장치 (기체를 분사하여 가스를 흡인하는 장치)의 점검, 부품 교환 등의 메인터넌스 작업이 거의 불필요하며, 블로어를 사용한 경우와 비교하여 보수 점검 빈도가 현저히 적어진다. PFC 처리 장치 (1)의 가동률이 현저하게 향상된다. 또한, 음속 이상의 배기 가스를 분출하는 분사구 (30)을 갖는 분사부 (29)는 높은 내식성, 동시에 높은 내구성의 세라믹으로 만들어져 있기 때문에, 음속의 배기 가스에 의한 마모도 현저히 적다. 이것도 이젝터 (24)의 보수 점검 빈도 감소에 공헌한다. 이러한 이젝터 (24)는 장시간 운전에 충분히 견딜 수 있다.

미스트 분리 장치인 사이클론 (16)을 사용하고 있기 때문에, 이젝터 (24)를 거쳐 배기 덕트 (75)로 유도되는 산성 가스 미스트의 양이 적어진다. 따라서, 배기 덕트 (75) 내에서 응축하는 미스트량이 감소하고, 배기 덕트 (75)의 부식이 현저하게 경감된다. 미스트량의 감소는 이젝터 (24)의 수명을 더 연장시키게 된다.

배수 탱크 (12)는 가장 낮은 위치에 배치되어 있기 때문에, 입구 충전탑 (8) 및 스프레이탑 (10)으로부터 배출된 물, 냉각실 (6) 및 배기 가스 세정탑 (13) 내에서 분사된 스프레이 물 및 사이클론 (16)에서 분리된 드레인 물은 중력에 의해 배수 탱크 (12) 내로 유입된다. 따라서, 이러한 물을 배수 탱크 (12)로 이송하는 펌프가 불필요하여 PFC 처리 장치 (1)의 구성이 컴팩트화된다.

본 실시예의 PFC 처리 장치 (1)은 SF₆및 C₂F₆이외라도 PFC라면 어떠한 것이라도 분해할 수 있다.

도 1에 나타낸 PFC 처리 장치 (1)에 의해 SF₆을 포함하는 모의 가스를 사용하여 SF₆분해의 처리 시험을 행하였다. 모의 가스는 SF₆을 질소 가스로 희석한 것으로, SF₆을 0.5％ 농도 포함하고 있다. 이 모의 가스를 60 ℓ/분의 유량으로 PFC 처리 장치 (1)의 반응기 (2)에 공급하였다. 반응기 (2)에 공기를 15 ℓ/분, 물을 20 ㎖/분으로 공급하였다. 전기 히터로 가열 공간 (5) 내에서 물, 공기를 포함하는 모의 가스를 750 ℃로 가열하였다. 이 모의 가스를 촉매 카트리지 (3) 내로 공급하여 SF₆을 분해하였다. 촉매 카트리지 (3) 내에 충전된 촉매는 NiO 및 Al₂O₃을포함하는 촉매이다.

모의 가스 촉매에 대한 공간 속도를 1000/h로 하여 SF₆을 처리하였다. 반응기 (2)로부터 배출된 SF₆의 분해 가스를 포함하는 가스는 냉각실 (6)에서 냉각되고, 배기 가스 세정탑 (14)를 통해 유속 약 20 m/s의 속도로 사이클론 (16) 내로 도입된다. 사이클론 (16)에서 분리 제거된 산성 가스 미스트는 사이클론 (16)의 바닥부로부터 드레인 배관 (53)을 통해 배수 탱크 (12)로 배출된다. 사이클론 (16)으로부터 배출된 가스는 0.1 Mpa의 압축 공기로 구동되는 이젝터 (24)에 의해 흡인된다. 이젝터 (24)에 공급되는 압축 공기의 유량은 약 70 ℓ/분이다.

사이클론 (16)의 상류측 (배관 (47) 내)과 하류측 (배관 (48) 내)에 있어서, 가스 중의 SO₃농도를 측정하여 사이클론 (16)에 의한 미스트 제거율을 파악하였다. SO₃미스트는 SO₃이 핵이 되어 주위에 물 분자를 흡착하여 형성되기 때문에, 배관 (47) 내의 SO₃의 농도와 배관 (48) 내의 SO₃의 농도비에 의해 사이클론 (16)에 의한 미스트 제거율을 산출할 수 있다. SO₃농도는 액체 포집법으로 측정한 SO_x농도로부터 가스 크로마토그래프로 측정한 SO₂농도를 빼서 산출하였다. 그 결과, 사이클론 (16)의 상류측에서 SO₃농도는 1400 ppm이었지만, 사이클론 (16) 통과 후에는 그 농도가 280 ppm이 되었다. 사이클론 (16)에 있어서 80 ％의 미스트가 제거되었다.

사이클론 (16)의 출구에서 미스트의 입경 분포를 측정하였다. 사이클론 (16)으로부터 배출된 가스에 포함되어 있던 미스트는 거의 1 마이크론보다 작은 입경이었다. 1 마이크론 이상의 입경을 갖는 미스트는 사이클론 (16)에서 제거되었다. 소정 기간의 처리 운전 후, 이젝터 (24)를 분해하여 관찰했더니 이젝터 (24)의 내부는 부식되지 않고, 또한 이젝터 (24)의 출구측 배관 (49) 내에도 응축수는 관찰되지 않았다.

상술한 SF₆을 포함하는 모의 가스 대신에 NF₃을 포함하는 모의 가스를 사용하여, SF₆을 포함하는 모의 가스를 사용한 경우와 동일한 시험을 실시하였다. 질산 미스트는 황산 미스트와 비교하여 입경이 작은 것도 있으며, 미스트 제거 장치에서의 제거 효율은 20 내지 3O ％로 낮았지만, SF₆에서의 시험 결과와 마찬가지로 이젝터에서의 부식 등은 확인되지 않았다.

본 발명의 다른 실시예인 PFC 처리 장치 (1A)를 도 9를 사용하여 설명한다. 도 1의 실시예와 동일 구성에는 동일 부호를 사용하였다. PFC 처리 장치 (1A)는 사이클론 (16)을 삭제한 점에서 PFC 처리 장치 (1)과 상이하다. 따라서, 배관 (47)이 배기 가스 세정탑 (13)의 상단부와 이젝터 (24)의 내부 공간 (26)을 연결한다. 본 실시예는 이젝터 (24)의 흡인 작용에 의해 배기 가스 세정탑 (13) 내의 배기 가스가 배관 (47)에 의해 흡인되고, 배관 (49)로 배출된다.

본 실시예는 사이클론 (16)이 설치되어 있지 않은 만큼 PFC 처리 장치 (1)과 비교하여 구성이 단순화된다. 본 실시예는 PFC 처리 장치 (1A)에 공급되는 PFC 농도가 낮고, 배기 가스 세정탑 (13)으로부터 배출되는 배기 가스에 수반되는 산성 가스 미스트가 적을 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

PFC 처리 장치에 공급되는 PFC 농도가 낮을 경우에는, 도 1의 실시예에서 배기 가스 세정탑 (13)을 삭제할 수도 있다. 이 경우에는 사이클론 (16)에 접속된 배관 (47)이 배수 탱크 (12)의 액면 (61)보다 위쪽 공간에 연결된다.

반도체 제조 시설에 있어서는 금속 배선을 갖는 웨이퍼를 에칭하는 경우가 있다. 예를 들어, 도 10에 나타낸 반도체 제조 시설에 있어서 에칭 장치 (67)의 에칭 챔버 (68) 및 (69)에서 금속 배선을 갖는 웨이퍼를 에칭한다. 이 에칭에 의해 금속 배선에 기인하는 다량의 부착성 부생성물이 발생한다. 이 부생물, HF 및 SiF₄를 포함하는 잔존 PFC는 에칭 챔버 (68) 및 (69)로부터 배출되어, 진공 펌프 (73A), (73B)로 공급된다. N₂가스와 함께 활성탄이 충전된 전처리 장치 (82)에 공급된다. 부착성 부생성물은 전처리 장치 (82)에 의해 제거된다. 전처리 장치 (82)로부터 배출된 배기 가스는 배관 (40)에 의해 PFC 처리 장치 (1)로 유도된다. 이와 같이 전처리 장치 (82)에서 부착성 부생성물을 제거함으로써 PFC를 촉매 카트리지 (3)에서 효율적으로 분해할 수 있다.

또한, 에칭 가스로서 PFC 가스 외에 염소 가스, 염화수소 가스, 브롬화수소 가스 (HBr) 등을 사용하는 경우가 있다. 염소 가스, 염화수소 가스 또는 브롬화수소 가스는 PFC 가스와 혼합하여 에칭 챔버에 공급된다. 또한, 에칭 처리에 따라서는 염소 가스, 염화수소 가스 또는 브롬화수소 가스는 PFC 가스에 의한 에칭이 종료된 후에 에칭 챔버 내로 공급된다. 경우에 따라서는 염소 가스, 염화수소 가스 또는 브롬화수소 가스에 의한 에칭 처리가 PFC 가스에 의한 에칭 처리 전에 실시되는 경우도 있지만, 이 경우에는 염소 가스, 염화수소 가스 또는 브롬화수소 가스의 에칭 챔버 내로의 공급은 PFC 공급보다 전에 행해진다. 염소 가스, 염화수소 가스 및 브롬화수소 가스는 HF와 동일한 산성 가스이다.

에칭 챔버 내에 염소 가스 및 PFC 가스를 공급했을 경우에 대하여 설명한다. 에칭 챔버로부터 배출된 염소 가스 및 PFC 가스 및 진공 펌프로부터 공급된 N₂가스를 포함하는 배기 가스가 배관 (40)으로부터 도 1에 나타낸 PFC 처리 장치 (1)로 공급된다. PFC 처리 장치 (1)에 의한 PFC의 분해 처리는 상술한 도 1의 실시예에서 설명한 바와 같다. 염소 가스의 PFC 처리 장치 (1) 내에서의 작용에 대하여 설명한다.

N₂를 포함하고 Cl₂가스의 농도가 1 ％인 모의 가스를 PFC 처리 장치 (1)에 공급하였다. Cl₂가스는 입구 충전탑 (8) 및 스프레이탑 (10)을 통과하고, 배관 (42)를 거쳐 반응기 (2) 내에 도달한다. 촉매의 온도는 750 ℃이다 (모의 가스 유량 60 ℓ/분). Cl₂가스는 입구 충전탑 (8) 및 스프레이탑 (10)에서는 거의 제거되지 않았다. 반응기 (2) 내에는 10 ℓ/mim의 공기 및 15 ㎖/분의 반응수를 공급하였다. Cl₂가스는 화학식 6의 반응에 의해 촉매 카트리지 (3) 내의 촉매로 산화되어 HCl 가스로 변화한다.

2Cl₂+2H₂O→2HCl+O₂

HCl 가스는 물에 쉽게 용해되기 때문에 배기 가스 세정탑 (13) 내에서 스프레이된 물에 흡수되어 모의 가스로부터 제거된다. 배기 가스 세정탑 (13)으로부터 배출된 모의 가스 중의 Cl₂농도는 100 ppm이며, 99 ％의 Cl₂가 제거되었다. 이 모의 가스로부터 HCl은 검출되지 않았다. 이젝터 (24)는 Cl₂가스에 의해서도 부식되지 않았다.

본 발명에 의하면 과불화물 처리 장치에 대한 보수 점검 빈도가 감소되었고, 과불화물 처리 장치의 가동률이 향상되었다.

Claims

과불화물을 포함하는 가스에 포함되는 상기 과불화물을 분해하는 공정과, 상기 과불화물의 분해에 의해 발생한 산성 가스를 포함하는 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 공정을 포함하는 과불화물의 처리 방법.
과불화물을 포함하는 가스에 포함되는 상기 과불화물을 분해하는 공정과, 상기 과불화물의 분해에 의해 발생한 산성 가스를 포함하는 배기 가스를 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나에 접촉시켜 상기 산성 가스를 제거하는 공정과, 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나에 접촉시킨 후 상기 배기 가스에 포함되는 미스트를 분리하는 공정과, 상기 미스트가 분리된 상기 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하고, 흡인된 상기 배기 가스를 배출하는 공정을 포함하는 과불화물의 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 과불화물의 분해에 촉매를 사용하는 과불화물의 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 공정이 이젝터에 의해 행해지는 과불화물의 처리 방법.
과불화물을 포함하는 반도체 제조 장치로부터 배출된 배기 가스에 포함되는 상기 과불화물을 분해하는 공정과, 상기 과불화물의 분해에 의해 발생한 산성 가스를 포함하는 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 공정을 포함하는 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 방법.
과불화물을 포함하는 반도체 제조 장치로부터 배출된 배기 가스에 포함되는 상기 과불화물을 분해하는 공정과, 상기 과불화물의 분해에 의해 발생한 산성 가스를 포함하는 배기 가스를 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나에 접촉시켜 상기 산성 가스를 제거하는 공정과, 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나에 접촉시킨 후 상기 배기 가스에 포함되는 미스트를 분리하는 공정과, 미스트가 분리된 상기 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하고, 흡인된 상기 배기 가스를 배출하는 공정을 포함하는 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 과불화물의 분해에 촉매를 사용하는 과불화물의 처리 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 가스를 분사된 기체의 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 것이 이젝터에 의해 행해지는 반도체 제조 장치의 배기 가스 처리 방법.
과불화물을 포함하는 가스가 공급되어 상기 과불화물을 분해하는 과불화물 분해 장치와, 상기 과불화물의 분해에 의해 생성된 산성 가스를 포함하는 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 가스 흡인 장치를 구비한 과불화물의 처리 장치.
과불화물을 포함하는 가스가 공급되어 상기 과불화물을 분해하는 과불화물 분해 장치와, 상기 과불화물의 분해에 의해 생성된 산성 가스를 포함하는 배기 가스로부터 상기 산성 가스를 제거하는 산성 가스 제거 장치와, 상기 산성 가스 제거 장치 내의 배기 가스를 분사된 기체 분사류에 의해 흡인하여 배출하는 가스 흡인 장치를 구비한 과불화물의 처리 장치.
제10항에 있어서, 상기 산성 가스 제거 장치가 상기 산성 가스를 포함하는 상기 배기 가스와 물 및 알칼리 용액 중 어느 하나를 접촉시켜 산성 가스를 제거하고, 상기 가스 흡인 장치에 의해 흡인되어 상기 산성 가스 제거 장치로부터 배출된 상기 배기 가스로부터 미스트를 분리하는 미스트 분리 장치를 더 구비한 과불화물의 처리 장치.
제11항에 있어서, 상기 산성 가스 제거 장치 및 상기 미스트 분리 장치의 아래쪽에 배치되어 상기 산성 가스 제거 장치로부터 배출된 상기 물 및 알칼리 용액중 어느 하나를 받아 들이는 탱크와, 상기 미스트 분리 장치에서 분리된 미스트를 상기 탱크로 유도하는 배출관을 구비한 과불화물의 처리 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 과불화물 분해 장치가 상기 과불화물의 분해에 작용하는 촉매를 충전한 것인 과불화물의 처리 장치.
제13항에 있어서, 상기 촉매가 Al 산화물을 포함하고, Zn, Ni, Ti, F, Sn, Co, Zr, Ce, Si 및 Pt에서 선택된 1종 이상의 산화물을 더 포함하는 과불화물의 처리 장치.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 흡인 장치가 이젝터인 과불화물의 처리 장치.
제15항에 있어서, 상기 이젝터에 공급되는 구동용 가스의 압력이 설정 압력을 초과했을 때 상기 이젝터로의 상기 구동용 가스의 공급을 정지시키는 수단을 구비한 과불화물의 처리 장치.