KR100481256B1

KR100481256B1 - 유출 기체류의 사용점 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100481256B1
Application number: KR10-2001-7007495A
Authority: KR
Inventors: 아르노호세아이.; 홀스트마크알.; 위삼; 스웨니죠셉디.; 로렐리제프; 데시브제이슨
Original assignee: 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2005-04-11
Also published as: AU2188900A; CN1565710A; KR20010093838A; WO2000035573A1; JP2002539912A; CN1167497C; EP1146958A4; EP1146958A1; CN1367713A; TW492891B

Abstract

본 발명은 바람직하지 않은 성분(들), 예를 들어 할로화합물, 산 기체, 실란, 암모니아등을 함유하는 기체류로부터 바람직하지 않은 성분(들)을 감소시키는 시스템에 관한 것이다. 불소, 플루오라이드, 퍼플루오로탄소 및 클로로플루오로탄소와 같은 할로화합물은 환원제, 예를 들어 티오황산 나트륨, 수산화 암모늄 또는 요오드화 칼륨의 존재 하에서 정화할 수 있다. 한 구체예에서, 정화 시스템은 동일한 방향으로 흐르는 기체/액체 흐름(110)에서 운용되는 제1 산 기체 정화 유닛와 반대 방향으로 흐르는 기체/액체 흐름(120)에서 운용되는 제2 "마무리" 유닛를 포함하여 적은 양의 물을 소비하면서도 높은 제거 효율을 획득하게 된다. 정화 시스템은 유공성 격막 구조물 내에 충진된 충진 물질로 이루어진 탈착가능한 삽입 베드를 이용할 수 있다. 본 발명의 감소 시스템은 반도체 제조 과정의 유출물을 처리하는데 특히 유용하다.

Description

유출 기체류의 사용점 처리장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POINT-OF-USE TREATMENT OF EFFLUENT GAS STREAMS}

본 발명은 불소, 실란, 기체성 플루오라이드, 하이드라이드 기체 및 할라이드 기체를 함유하는 유출류로 부터 이들 기체와 같은 불필요한 성분들을 감소시키는 것에 관한 것으로서, 더욱 구용적으로는 반도체 제조 공정에서 전술한 유형의 불필요한 성분들을 감소시키기 위해 습식 정화 장치 및 방법등을 사용하는 시스템에 관한 것이다.

반도체 오프-기체를 사용점(In-point-of-use)에서 습식 정화법으로 감소시키는 데 있어서, 여러 방법들은 하이드라이드 기체, 산 기체 및 함입된 고형물을 제거할 것을 필요로 한다. 이것은 SiH₄(실란), NH₃(암모니아), F₂(불소), HF(불화수소), SiF₄(실리콘 테트라플루오라이드), 또는 COF₂(카르보닐 플루오라이드)를 사용하거나 또는 생산하는 공정, 예를 들면 특정 CVD(화학증착)공정에서 더욱 그러하다.

이들 유출 기체류 처리법에 있어서, 관련 기술은 일반적으로 다성분 정화 시스템을 사용하고 있다. 이러한 장치에서, 실란 및 임의 성분 암모니아는 1 모듈의 감소 시스템을 통하여 열적으로 산화되고, HF, F₂, SiF₄, COF₂및 임의 성분 NH₃는 다른 분리된 모듈에서 물을 사용하여 정화된다. 열적 산화가 일으키는 단점으로는 (i) 많은 에너지 소비, 및 (ii) 암모니아 산화로 인한 NOx의 생성등이 있다. 또한 고온으로 가열된 모듈은 열적 모듈의 하부 부식을 촉진하는데, 이는 산 기체(F₂ 및 HF)가 가열되지만, 열적 유닛에서는 감소되지 않기 때문이다. 통상적으로, 수 정화 모듈은 열 모듈의 바로 하부에 위치한다. 일반적으로 고온의 산 기체가 부식을 유발하는 곳은 수 정화 유닛 및 열적 유닛간의 고온 습기가 내포된 계면 영역이다.

그러므로, 상술한 타입의 기체 종을 함유하는 유출류를 효과적으로 처리할 수있는 간단하면서 신뢰할만한 감소 장치에 대한 필요성이 강하게 대두되었다.

더욱 구용적으로는, 플루오로 화합물을 함유하는 유출 기체류의 처리시에 바람직하게 감소되는 유출 기체 종인 플루오로 화합물중에서, 플라즈마 보조 반응을 사용하여 동일계로 F₂및 불소 라디칼을 생성하는 칩 제조에는 퍼플루오로화 기체가 널리 사용되고 있다. 이러한 반응성이 높은 기체종들이 생성되면 설비 챔버로부터 실리카가 제거되거나 또는 웨이퍼로부터 니트라이드, 옥사이드 또는 폴리실리콘과 같은 재료들이 부식된다. 가장 널리 사용되는 탄소계 퍼플루오로종으로는 CF₄, C₂F₆, 및 C₃F₈등이 있다. 삼불화질소(NF₃)와 6불화황(SF ₆) 또한 널리 사용되고 있다.

퍼플루오르화 화합물류(PFC)는 또한 지구 온난화 가능성(GWP)을 지니고 있는 가장 강력한 온실 기체중에서 CO₂ 보다 3 등급 및 4 등급 정도가 더 높은 것이다. 또한 PFC는 수천년간 대기 수명을 가진 매우 안정한 분자이다. 반도체 산업이 PFC 방출의 가장 주된 공급원은 아니지만, 이 산업은 PFC 방출을 감소하여 환경을 보호하려는 전략을 활발하게 추구하고 있다.

PFC 방출량을 감소시키기 위해 현재 4가지의 분야에서 연구가 진행되고 있다; 즉, 최적화, 대체 화학약품의 사용, 회수/재생 기술, 및 감소 공정.

최적화 공정은 반응조에서의 공정 조건들을 반도체 제조 설비내에서 증가된 PFC 전환을 달성하도록 조정하는 것을 포함한다. 반도체 제조 공정에서 현재의 비최적화 조건은 사용되는 특정 기체 및 공정에 따라 PFC 이용율이 가변적으로 나타난다. 예를 들면, CF₄ 및 CHF₃ 조합물을 사용하는 산화물 부식은 공정 효율도 15%로 가장 낮다. 텅스텐 침착 공정은 NF₃를 68%까지 이용하는 것으로 나타났다. 최적화된 플라즈마 청정 기술에서 이루어진 최근 기술의 개발로 인해 반도체 제조 설비중에서 NF₃의 이용율이 99% 까지 제공된 것으로 나타났다.

PFC의 높은 전환율은 불가피하게 유해한 공기 오염물(HAP)을 형성한다. 분해 생성물은 다량의 불소(F₂) 및 실리콘 테트라플루오라이드(SiF₄) 기체와 이보다 소량으로 존재하는 HF 및 COF₂를 포함한다. 완전히 플루오르화된 기체가 파괴되면 반도체 제조 설비로 운반되는 초기의 PFC 용적과 비교해볼때, 상기 HAP 양이 상당히 증가된다. 일례로서, PFC를 F₂로 화학량론적으로 전환시킨다고 가정할때, 1분당 1리터(1pm)가 유동하는 NF₃ 유속은 1분당 1.5리터(lpm)의 F₂를 생산할 수 있을 것이다. 반도체 제조 공정 시스템의 경우는, 4개 챔버의 배기류를 혼합하면 가능하게는 1분당 불소 기체 표준 6리터(slm)까지 생성할 수 있어 F₂는 펌핑후 유출 농도가 3%(1 펌프당 50 lpm 밸러스트 N₂) 될 수 있다.

이러한 추정치는 헥사풀루오르화 PFC의 2배(NF₃와 비교해서)가 되는데, 이 수치는 향후 300mm 웨이퍼 제조공정의 생산 프로젝트에 의해 더 올라갈 것으로 보인다. 상기 추정은 좋지않은 사례의 시나리오를 나타내는 것으로서, PCF를 사용함으로 인한 단기간의 지속 및 공정의 주기적인 특성, 초기 청정 단계시에 F₂ 방출 농도가 낮은 것, 및 2 이상의 챔버가 PFC 사이클을 동시에 작동시킬 가능성이 낮은 것을 고려한 것은 아니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 추정은 반도체 제조 공정과 관련하여 일어나는 PCF 문제가 지닌 심각하고 공정을 악화시키는 특성을 나타낸다.

플루오르화 HAP의 독성과 부식 특성은 건강 및 환경에 상당한 위험을 일으킬 뿐 아니라 배기 시스템의 신뢰성을 위협한다. 특히, F₂의 산화력은 반도체 제조 설비에서 생성되거나 사용되는 다른 화합물에 비해 월등하고 또한 다른 할로겐보다 반응성이 훨씬 더 높다. 최적화 플라즈마 공정 수행시 방출되는 다량의 F₂ 및 유해한 다른 플루오르화 무기성 기체는 가능한 위험을 줄이고 공정 설비 작동 수명을 연장시키기 위해서 사용점(Point-of use, POU) 감소 기술을 사용할 것을 요구한다.

사용점 F₂ 감소와 관련하여 제시될 수 있는 대안으로는 몇가지가 있다. 고농도에서, 불소는 산소, 질소, 희귀성 기체를 제외한 모든 원소와 발열반응을 한다. 그 결과 F₂ 감소에 대한 합리적인 접근 방법은 에너지를 시스템에 부가하지 않고서 자연스럽게 일어나는 반응을 이용하여 이러한 고 활성 기체를 제거하는 것이다. 이러한 가능한 접근 방법의 주된 문제는 열발산과 허용가능한 부산물을 형성하는 데 있다.

불소 감소와 관련한 문제를 해결하는 다른 방법으로는 습식 및 건식 반응 기술 및 열 반응 기술이 있다.

건식 공정의 경우, 불소 기체류는 반응성 재료로 충진된 건식 베드를 통하여 유동된다. 적합한 건식 화학 약품을 사용하면 과도의 열을 발산하지 않고서 F₂를 무독성 고형물 또는 순한 기체로 전환할 수 있다. 하지만, 이러한 마지막 조건은 특히 다량의 F₂가 관여하는 경우에는 제한 요인이 될 수 있다.

열 반응 방법의 경우, 열 감소 유닛은 연료 또는 전기 에너지를 사용하여 가열된 반응조 내부에서 F₂ 및 반응성 재료를 혼합한다. F₂의 열적 감소에 의해 생성된 부산물은 고온의 산을 포함하므로 반응후 수 정화기의 사용을 필요로 한다. 이러한 후반응 수 정화기 베드의 제거 효율은 흔히 대부분의 산 기체의 정화 효율이 온도의 함수로서 감소하기 때문에 자주 저하된다. 또한, 농축된 고온의 산을 봉쇄하는 것은 온도 증가로 인한 부식 침식을 방지할 수있는 값비싼 재료와 구조물을 요구한다.

습식 공정 기술의 경우, 불소 기체는 H₂O와 재빨리 그리고 효율적으로 반응한다는 장점이 있다. 물과 F₂간의 반응에서 나오는 주된 생성물은 HF, O₂ 및 H₂O₂이다. 수 정화기의 사용을 반대하는 이유는 원하지 않은 OF₂ 형성에 대한 우려 및 고농도의 불소 침식시 허용가능한 제거 효율을 달성하기 위해서 물 소비가 필요하기 때문이다.

OF₂부산물 형성과 고농도의 물 소비 문제가 해결될 수 있는 것을 전제로 했을 때, 전술한 처리 조건을 비교하면, 습식 정화 기술이야 말로 가장 매력적인 방안이라는 것을 알 수 있다.

따라서, 사용 지점 습식 정화기의 기술에서는 원치 않은 OF₂의 형성을 억제하고, 고 불소농도하에서 허용가능한 불소제거 효율을 지니며, 또 이와 동시에 물 사용을 최소화 시키는 불소 감소 시스템을 필요로 한다.

현재 기체류 처리를 통해 바람직하게 감소되는 유출 기체류중에서 바람직하지 않은 성분으로서 실란을 고려해볼때, 이 성분은 일반적으로 열 산화에 의해 제거된다. 물에 대한 실란의 매우 낮은 용해도 및 물과의 낮은 반응성 때문에 실란을 수 정화기로 제거하는 것은 열 산화와 비교해볼때 유리한 것이 아닌 것으로 간주되어 왔다. 어떤 경우에 있어서 종래 기술은 이러한 정화를 수행하기 위해 KOH 및 NaOH 와 같은 화학약품을 사용하고 있지만 이들 하이드라이드를 사용하여 실란을 정화하는 것은 다량의 화학적 첨가제를 필요로 하기 때문에 상당한 공정 비용을 초래한다. 화학적 정화는 예를 들면 T.Herman 과 S. Soden에 의한 American Institute of Physics Conference Proceedings,166, Photovaltaic Safety, Denver, CO 1988"에서 "화학적 정화를 통한 유출 기체를 효율적으로 취급하는 방법"라는 표제로 기술되어 있다.

실란의 감소를 달성하기 위한 전술한 방법외에, 수 정화기 중의 유출 기체를 최종적으로 정화하기 전에 실란의 열적 산화를 도모하는 상업적 시판용의 특정 장치를 사용할 수있다. 하지만, 이들 장치는 가열을 위해 점화원 및 연료, 또는 대안적으로 전기를 요구한다는 문제가 있다. 관련 공정은 또한 특성상 고도의 발열과정이므로 과도한 온도 및 상당한 배기 기체 담금 조건을 필요로 하는 경향이 있다.

실란의 감소와 관련하여 겪게 되는 또다른 문제점은 암모니아 기체가 유출 기체류중에 존재할 수 있다는 것이다. 실란과 암모니아가 동시에 존재할 경우 이들 성분을 높은 수준으로 감소시킨다는 것이 특히 어렵다.

그러므로, 당업계에서는 실란과 암모니아 기체가 유출 기체류중에 동시에 존재하는 경우에 이들 기체를 효과적으로 감소시킬 수 있는 기체 감소 시스템을 필요로 하고 있다.

열 산화 처리로 인한 단점들을 회피하기 위해서 실란을 효율적으로 제거하는 방법과 수단이 당분야에서 요구되고 있다.

또한, 당업계에서는 주의 온도 또는 준-주위 온도 수준 또는 그렇지 않으면 열 산화 처리 조건에 사용되는 온도보다 실질적으로 낮은 온도 조건에서 실란을 효과적으로 제거하므로써 상당한 진보를 이룰 수있을 것이다. 그러므로, 실란을 저온 산화시켜 그 실란을 효과적으로 감소하기 위한 "냉각 연소" 방법 및 장치가 필요하다.

유출 기체류의 처리에 수 정화기를 사용했을 때 나타나는 문제는 발포 현상이다. 특정 반도체에 적용시, 유출 기체는 수 정화기에 유입할 때 거품을 형성하고, 이러한 거품은 정화기 내부에서 해로운 효과를 유발할 수있다. 정화기의 내부 용적을 완전히 충진시킬 정도로 거품이 다량으로 축적되었을 때 가장 심각한 문제가 일어난다. 이러한 일이 일어나면, 거품은 기체상내에 함입되어 실질적으로 정화기로부터 배출될 수있다. 배출된 거폼이 배기 파이프 표면에 응집되는 경우 부식이 일어날 수 있다. 또한 정화기 배수액중에 존재하는 경우 캐비테이션 현상이 일어날 수 있다. 그 결과 거품은 정화 액체를 재순환하는 펌프를 손상시킬 수 있다. 마지막으로, 이러한 발포 작용은 정화기 전체의 압력 강하를 상당히 증가시키므로 정화기 및 유출 처리 시스템뿐 아니라 압력 감응 특성의 상부 반도체 제조 유닛의 공정에 유해한 영향을 끼친다.

또한, 유출 기체 처리를 위한 수 정화기의 조작중에 직면하게 되는 또다른 문제는 정화기에 사용되는 물중에 존재하는 미네랄 성분이다. 세계 및 미국의 특정 지역에서는, 수 정화기에 공급되는 보충수는 경도가 매우 높은 경수, 즉 칼슘과 마그네슘 및 다른 이온성 종을 고농도로 함유하고 있는 경수를 사용하고 있다. 수 정화기가 약 8.5 보다 높은 pH에서 작동할때, 물중에 존재하는 칼슘은 탄산 칼슘(CaCO₃)으로서 침출되는 경향이 있다. 이러한 경향은 많은 문제를 유발하는데, 그중의 하나는 정화기와 연통하고 있는 재순환 펌프내의 민감한 표면에 CaCO₃가 부착한다는 것이다. 이렇게 되면 펌프는 사용할 수 없게 된다. 또다른 문제는 CaCO₃ 침출물이 정화기의 팩킹 표면에 축적된다는 것이다. 이것은 정화기 전체의 압력 강하를 증가시켜 정화 공정의 효율을 감소시킨다. 마지막으로, CaCO₃ 침출물은 정화기의 물 공급 라인중에 형성되어 압력 강하를 증가시키므로 물의 유속을 느려지게 할 수있다.

고형물 침착으로 일어나는 좀 더 일반적인 문제는 감소 시스템에서 압력 감지 장치에 연결된 라인들이 고형물로 인해 막힌다는 것이다. 상기 라인들은 감소 유닛의 유입구에서의 압력을 측정하는데 사용되는 것으로서, 이는 설비 엔지니어들로 하여금 임의의 막힘 현상이 감소 시스템에서 존재하는 지 여부를 알려준다. 라인(압력 감지 포트)은 종종 입자들에 의해서 막히거나 또는 유출류중의 응축성 기체에 의해서 막힌다. 고형물이 상기 감지 라인중에 축적되면 이와 연통하는 압력 감지 장치의 판독이 부정확하게 되어 잘못된 경보 시그날을 주므로써 감소 시스템의 작동이 정지된다.

이와 관련하여 일어나는 문제는 수 정화기에 유입시 고형물이 침착되는 것인데, 이는 처리되는 유출 기체류내에 존재하는 응축성 기체로 인한 것일 수 있다.

그러므로, 고형물의 형성 발생 범위를 최소화하거나 제거하여 전술한 고형물 침착 문제를 회피하거나 또는 개량한 감소 시스템이 필요하다.

반도체 오프 기체의 POU 습식 정화 감소에 있어서, 산 기체 제거와 고형물 제거가 Cl₂, F₂, HF, HCl, 또는 NH₃를 생산하는 공정, 예를 들면 금속 부식물, LPCVD, EPI, 및 CVD 공정에 모두 필요한 경우, 정화 시스템은 처리를 위해 기체가 유동되는 단일 팩 칼럼을 이용한다. 충진된 칼럼위에는 분무 장치가 있어 정화 액체(일반적으로 물)으로 팩킹 재료를 습윤시킨다. 기체는 낙하하는 물과 동일 방향으로(나란한 방향으로) 칼럼속을 아래쪽으로 통과하거나 또는 낙하하는 물에 대해 상부 방향으로(반대 방향으로) 칼럼속을 위쪽으로 통과한다. 반대 방향 디자인을 사용하는 것이 유리한 데, 그 이유는 기체 출구(칼럼의 상단)에 있는 물이 깨끗하여 최대 정화 공정을 수행할 수 있기 때문이다. 한편, 물은 나란한 방향으로 작동되는 칼럼의 기체 출구(컬럼 하단)에 있는 물에서 주어진 산 기체로 포화되어, 정화 역량을 제한한다.

불행히도, 컬럼 크기, 팩킹 습윤 요구조건 및 효율적인 고형물 제거는 상당한 물 유속이 나란한 방향 또는 역방향 공정중 어느 하나에서 팩킹을 능가해야 할정도로 상당히 빠를 것을 요구한다. 일반적으로 팩킹을 통과하는 물 유속은 1분당 10 갤론의 과량이다. 이와 같이 높은 유속의 담수를 사용하면 비용면에서 볼때 바람직하지 않으며, 또한 공정 설비가 상당량의 물을 소비하기 때문에, 특히 물이 부족한 지역에서 그러한 경우 바람직하지 않다. 이러한 문제에 대한 공통적인 해답은 재순환 펌프를 사용하여 사용된 물을 팩킹된 컬럼의 상단에 돌아가게끔 재순환시키는 것이다. 담수(보충수)의 유속은 이후에 낮아 질 수있다. 하지만, 재순환 공정은 전술한 기체종들의 정화기의 정화 효율을 감소시킨다.

정화 효율을 증가시키면서 담수 보충수의 유속을 감소시키는 한가지 방법은 화학적 주입제를 사용하는 것이다. 이러한 제제는 용해된 기체와의 반응에 의해 작동되므로 추가의 기체 분자가 최대 질량 전달 구배의 결과로서 수성 정화 액체내에 유입되는 것을 허용한다. 하지만, 이러한 방법에서 화학적 제제의 사용은 비용을 증가시킬뿐 아니라 안전에 대한 추가의 우려를 제시한다.

따라서, 추가의 화학적 제제를 사용할 것을 요구하지 않으면서 고형물과 산 기체를 효율적으로 제거할 수있는 정화 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 추가의 화학적 제제를 사용하지 않는 일반적인 수 정화기와 비교해볼때, 필요한 담수 보충수의 유속을 상당히 감소시킨 유출 기체 처리용 정화 시스템을 제공하는 것이 바람직하다,

그러므로, 본 발명의 제1 목적은 종래기술의 유출 기체 처리 시스템과 관련된 상술한 문제점들을 해결하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 종래기술의 이러한 문제들을 극복하는 유출 기체 처리 시스템을 제공하는 데 있다.

본발명의 제3 목적은 효율이 높은 방식으로 수 정화기를 사용하는 유출 기체 처리 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 기타 목적 및 이점들은 하기의 기술 내용 및 첨부된 청구범위에서 더욱 명백히 알 수 있을 것이다.

도 1은 F₂ 및 SiF₄의 감소 중의 유출 기체와 온도 프로필을 특징화하는 데 사용된 시험 기구의 개략도;

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 수 정화 시스템의 단면 사시도;

도 3은 출구의 불소 농도(ppm)를 입구의 불소 농도의 함수로 나타낸 그래프;

도 4는 본 발명에 따라 작동된 정화기 유닛의 출구에서 측정한 선택성 화합물의 농도(ppm)를 시간의 함수로서 나타낸 그래프;

도 5는 정화기 유닛의 실란 상류를 제거하는 데 사용할 수 있는 주입 구조물(이 주입 구조물은 정화기 유닛에 유체 흐름 가능하게 접속됨)의 개략 정면도;

도 6은 실란을 함유하는 유출 기체류에서 실란을 제거하는 데 사용할 수 있는 다른 주입 구조물의 부분 정단면도;

도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수 정화 장치의 개략 정면도;

도 8은 탄산칼슘 침전속도(lbs/일)를 수 정화 장치에서 정화에 사용된 물의 pH의 함수로서 나타낸 그래프;

도 9는 수 정화 장치의 탄산 및 그 유도체의 총 농도를 정화 액체의 pH의 함수로서 나타낸 그래프;

도 10은 개량 요소(종래의 1단 정화기에 비해 2단 정화기를 사용한 경우의 암모니아 배출 농도의 감소)를 물 유량 및 다양한 암모니아 유량의 함수로서 나타낸 그래프;

도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 정화제 입자의 메쉬 백과 이를 수용하는 정화기 유닛의 관련 용기 케이싱의 부분 확대 정단면도;

도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 2단 정화 시스템의 개략 설명도;

도 13은 본 발명의 다른 일 실시 형태에 의한 주입 구조물의 정단면도.

발명의 상세한 설명 및 바람직한 실시 형태

다음의 미국 특허 출원들은 그 전문을 본 명세서에서 참고 인용한다:

●1998년 5월 28일자 출원된 조세(Jose I. Arno)의 미국 특허 출원 제09/086,033호("플루오로화합물의 사용점(point-of-use) 제거 장치 및 방법"),

●1997년 5월 16일자 출원된 조셉(Joseph D.Sweeney) 등의 미국 특허 출원 제08/857,448호("유체 처리 시스템에 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 류를 투입하기 위한 폐색 방지용 주입 구조물"),

●1996년 12월 31일자 출원된 스콧(Scott Lane) 등의 미국 특허 제08/778,386호("유체 처리 시스템에 입상 고체 함유 및/또는 고체 형성 류를 도입하기 위한 폐색 방지용 주입 구조물").

본 발명은 예를 들면 하기 특징 (1) 내지 (10)에서 선택되는 양립 가능한 하나 이상의 특징을 포함하는 유출물 제거 시스템을 제안한다:

(1) 화학적 첨가물의 존재 또는 부재 하에(예를 들면, KOH 또는 NaOH와 같은 화학적 환원제의 첨가 또는 주입 하에) 유출 기체를 수 정화하는 것;

(2) 실란 함유 유출물 기체를 수 정화하는 것(여기서는, 정화 시스템으로 실란 함유 유출 기체를 흐르게하는 물질 흐름 제어기로부터 제어 신호의 발생에 관여하는 배열에 의해 세정한 무수 공기의 유속을 임의로 조절하면서, 또는 암모니아가 공존하는 경우에 임의로 유출 기체 또는 그 유출 기체가 흐르는 흐름 통로, 예를 들면 주입구를 가열하면서, 예를 들면 세정한 무수 공기를 단일, 이중 또는 삼중 주입하거나, 또는 액체가 들어 있는 주입 구조물 내의 액체에, 예를 들면 범람 컵 또는 다공성 삽입물 내의 액체에, 또는 정화 액체에 세정한 무수 공기를 버블링시켜서, 유출물 기체 또는 정화 액체에 세정한 무수 공기를 투입함);

(3) 평형 정화 컬럼과 "폴리싱" 물질 전달 컬럼을 포함하는 2단 정화 시스템을 이용하여 일단계 정화 유닛에 비해 정화에 필요한 보충수를 감소시킴과 동시에 정화 효율을 유지 또는 증가시키는 것;

(4) (3)의 평형 정화 컬럼으로부터 배출된 유출 기체에, 이것이 폴리싱 물질 전달 정화 컬럼에 투입되기 전에 세정한 무수 공기를 첨가하여 유출 기체류 중의 암모니아와 함께, 임의로 유출물 기체를 가열하지 않고 실란(존재하는 경우)을 제거하는 것;

(5) (3)의 2단 정화 시스템에서 라이너 함유 베드 충전물을 폴리싱 물질 전달 컬럼의 삽입 구조물로서 이용하는 것;

(6) 세척 시스템의 유출물 기체를 OF₂환원제와 접촉시키는 것;

(7) 화학적 (소포제) 및/또는 물리적 (오리피스 구조물) 접근 방법에 의해 세척 시스템 내의 발포를 제어하는 것;

(8) 하기 (a) 내지 (d) 중 하나 이상에 의해 정화 시스템에서 CaCO₃생성을 방지하는 것:

(a) 세척에 사용된 보충수의 자화;

(b) 보충수의 pH 조정;

(c) 보충수의 소다 석회분 연화; 및

(d) 보충수의 침전 또는 응집 처리;

(9) 광나선 감지 라인을 통해 질소 또는 다른 세정 기체의 세정류를 통과시켜서 정화 시스템에서 광나선 출구의 폐색을 방지하는 것(여기서, 광나선 감지 라인은 임으로 가열할 수 있음); 및

(10) 유출 기체를 정화 대역에 투입하기 위해 정화 시스템에 사용된 주입 구조물을 가열하는 것.

본 발명은 후술하는 설명에서도 충분히 개시되는데, 본 발명의 다양한 실시 형태에서는 하나의 특징을 가질 수 있음은 물론 본 발명의 다른 특징들을 조합 및 치환할 수도 있다.

한 실시 형태에서, 본 발명은 플루오로화합물 함유 유출 기체류의 수 정화 처리시에 플루오로화합물의 감소율을 높히기 위해 화학 처리제 주입을 이용한다. 본 발명은 플루오로화합물 함유 유출 기체류를 생성하여, 적용되는 환경 유출물 기준에 따라 배출을 위한 처리가 필요한 반도체 제조 작업에 유용하게 사용된다.

표준 수 정화 기술에 의해서는 고농도의 불소 및 다른 플루오로화합물의 제거가 불가능했던 것에 비해, 본 발명은 수 정화 시스템의 성능을 향상시키고 그러한 시스템의 작동 중에 바람직하지 않은 부산물이 형성되는 것을 감소시켜서 당해 기술분야의 실질적인 개선을 실현한다.

본 발명은 이하의 명세서에서 주로 불소 기체를 함유하는 유출류 중에서의 불소 기체를 감소시키는 것에 적용시키는 것으로 기재되어 예시되기는 하였으나, 본 발명의 방법 및 장치는 플루오로화합물 뿐 아니라, 기타의 강한 산화성 기체(예, ClF₃, Cl₂ 등) 및 액체를 감소시키는데도 사용할 수 있다.

또한, 본 발명이 이하의 명세서에서 독자적인 정화 유닛으로서 예시되어 있기는 하나, 본 발명의 정화 장치 및 방법은 예를 들면 열 처리 유닛과 결합하여 사용된 전-열 감소 및 후-열 감소 수 정화 컬럼과 같은 기타의 방법 및 장치와도 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서는, 불소 또는 기타의 플루오로화합물의 감소 효율을 증대시키고 OF₂의 형성을 방지하기 위해서 환원제를 사용한다. 이러한 환원제는 공기중의 산화에 안정한 환원제를 사용하여 고형상으로서 또는 용액상으로서 투입될 수도 있다. 상기 환원제로는 수성 정화 환경내에서 플루오로화합물의 제거를 촉진하는데 효과적인 임의의 적합한 환원제를 들 수 있다. 환원제의 적절한 예로는 티오황산 나트륨, 수산화 암모늄 및 요오드화 칼륨 등이 있다. 환원제로서는 비독성이며, 비-알칼리성이며, 입수가 용이하며 저렴한 화합물인 티오황산 나트륨이 가장 바람직하다.

본 발명의 장치는 처리하고자 하는 유출류 중의 플루오로화합물을 감소시키고자 하는 것인데, 이는 플루오로화합물 함유 유출 기체류 중에서의 플루오로화합물의 농도 또는 이의 존재를 모니터링하는 수단과, 이에 응답하여 수 정화기 유닛으로 환원제의 투입을 조정하는 수단을 포함할 수도 있다.

이러한 수단의 예로는 처리하고자 하는 유출류의 pH를 모니터링하고, 이에 대한 반응으로 센서에 의해 감지된 pH 값에 연계된 속도 및 함량으로 환원제를 투입하기 위한 pH 모니터 장치를 포함한다.

또한, 이러한 수단은 유출류 중에서의 플루오로화합물의 함량을 측정하고, 이에 대한 반응으로 센서에 의해 감지된 플루오로화합물의 농도에 의해 결정되는 함량 및 속도로 유출류에 환원제를 투입하기 위한 배기 모니터를 포함할 수도 있다.

일반적으로 플루오로화합물 함유 유출 기체류 중에서의 플루오로화합물의 농도를 모니터링하고, 이에 대한 반응으로 수 정화기 유닛에 환원제의 투입을 조절하기 위한 수단은 광범위하게 변형될 수 있으며, 이는 유출류 중에서의 플루오로화합물의 감소에서 첨가된 환원제의 함량을 최소화 하도록 사용될 수 있다.

본 발명은 OF₂의 농도를 허용치로 유지하면서 불소 감소를 촉진시키는 환원제를 사용하여 불소와 같은 플루오로화합물을 (이러한 환원제를 사용하지 않은 수 정화에 의한 것에 비해) 효과적으로 감소시키게 된다.

도 1은 F₂ 및 SiF₄의 감소시 유출 기체 및 온도 프로필을 특성화하는데 사용되는 장치를 도시한다. 정화기에 유입되는 질소 및 F₂ 또는 SiF₄ 혼합물을 생성하는데 질량 흐름 조절기가 장착된 자동화 기체 전달 매니폴드를 사용한다. 수 정화기 유닛(110)은 유출류 처리에 제공된다. 수 정화기 유닛(110)의 배기에 충전 베드 역류 흐름 폴리싱 유닛(120)이 제공된다.

정화기의 주입구에서의 부식을 최소로 하기 위해, 주입구의 금속 부분(130)을 니켈 또는 기타의 부식 방지 물질로 코팅시킬 수 있다. 또한, 공기 또는 기타의 산소 함유 기체를 주입구에 투입하여 기체류 중의 불필요한 성분을 감소시키는데 사용하는 것으로 대체할 수도 있다. 이와 같이 주입구에서의 공기 또는 기타의 기체 첨가는 본 발명의 해당 적용에서 필요한 정도로 또는 바람직한 정도로 버블링 또는 비-버블링 방식으로 수행할 수도 있다.

수 정화기 유닛에서 처리하고자 하는 기체는 플라즈마 촉진 화학 증착(PECVD)과 같은 임의의 적절한 상류 처리로부터 유도될 수도 있다. 이러한 방법에서, 암모니아(NH₃) 및 실란(SiH₄)은 웨이퍼 면상에 질화규소층(통상적으로는 Si₃N₄)을 형성하도록 증착 단계 동안 반응기 챔버로 유입시킨다.

세정 단계에서, 삼불화질소(NF₃)는 챔버의 벽면으로부터 증착물을 부식 제거시키기 위해 챔버에 유입시킨다. NF₃는 반응기 챔버에서 또는 반응기 챔버 직전의 챔버에서 플라즈마에 의해 불소(F₂) 또는 질소(N₂)로 분해될 수도 있다. 그후, F₂는 반응기 챔버 벽면으로부터 부착물을 부식 제거하여 챔버를 "세정"하게 된다.

세정 처리의 부산물로는 F₂, 사불화규소(SiF₄), 불화수소(HF), 미반응 NF₃ 및 잠재적 소량의 불화카르보닐(COF₂)과 같은 기타의 화합물 등이 있다. 그러므로, 증착 단계시 수 정화 시스템은 SiH₄ 및 NH₃에 노출되는 반면, 세정 단계시 수 정화기 시스템은 F₂, SiF₄, HF, NF₃, COF₂ 및 기타의 종에 노출된다.

본 발명의 장치 및 방법에 의한 처리에 민감하게 반응하는 기체상 유출물을 생성하는 기타의 상류 처리의 예로는 특히 금속 부식, 산화물 부식, 폴리 부식, 질화물 부식, 저압 화학 증착(LPCVD), 적층 규소(EPI), 텅스텐 화학 증착(WCVD), 텅스텐 부식, 폴리규소, 대기압 화학 증착(APCVD) 및 유전체 화학 증착(DCVD) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

정화기 내에서의 기체 및 물의 온도는 감소 처리시 공정을 모니터하도록 선택된 지점에서 측정한다. 감소 시스템은 예를 들면 컴퓨터를 포함하는 공정 모니터 및 조절 시스템(140)과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 모니터링할 수 있다.

정화기 배기에 존재하는 적외선 활성 기체상 종은 FTIR 분광광도계, 예를 들면 정량 분석의 경우에는 마이댁 코포레이션에서 시판하는 MIDAC I-2000 FTIR 분광광도계로 검출한다. 이러한 유닛에는 ZnSe 윈도우가 구비된 경로 길이가 10 m인 니켈 코팅된 기체 셀(150) 및 액체 질소 냉각된 MCT 검출기가 장착되어 있다. 이러한 분광계는 적절한 모니터링 설정치, 예를 들면 0.5 ㎝^-1의 해상도로 600∼4,200 ㎝^-1의 스펙트럼 영역에 걸쳐 평균 16회 스캔으로 설정한다. 스펙트럼 전역을 주기적으로, 예를 들면 매 30 초 간격으로 수집하여 해당 종의 성질 및 농도에 대한 연속적 실시간 정보를 제공한다. 정확한 정량 분석은 분석기를 공지의 SiF₄ 및 HF 농도를 사용하여 현장내에서 검정하여 얻는 것이 적절하다. 이불화산소(OF₂)의 흡광도를 마이댁 코포레이션에서 배포한 정량 스펙트럼 라이브러리를 사용하여 농도로 환산한다.

불소 기체는 F₂ 특이성 Pure Air 기체 센서 셀(퓨어 에어 모니터링 시스템즈, 인코포레이티드)과 같은 기체 센서 셀(160)을 사용하여 연속식으로 분석한다. 이러한 전기화학 (pH) 센서는 저 농도의 독성 기체를 모니터링하기 위해 기체막 화학전지 기법을 사용한다. 이러한 센서는 수증기 포화 상태하에 F₂를 현장내에서 모니터링하기 위해 특수 제작되었다. 모니터링 장치의 검출 한계치(3 ppm F₂) 이내에서 연속 분석을 제공하기 위해, 유속을 알고있는 정화기 기체 배기를 계량된 질소 흐름으로 희석시킨다. 이와 같이 하여 혼합된 류를 F₂ 센서가 장착된 혼합 챔버(170)로 유입시킨다. 모니터는 F₂ 농도의 변화에 응답하게 된다. 농도 데이타를 30 초 간격으로 컴퓨터에 입력한다. 농도를 알고있는 F₂에 대해 센서를 검정하여 정확한 정량 결과를 얻었다.

화합물 주입 속도를 조절하기 위해 pH 측정기를 사용하는 대신에, 이와 같은 목적에 환원/산화(REDOX) 전위 전극을 사용할 수도 있다. pH 측정기(현재의 산 농도를 기준으로 하여 환원제 첨가를 개시하도록 적절히 배치함)와 달리, REDOX 전극은 용기내의 수용액의 이온 전위가 소정치에 도달될 때 환원제 투입을 개시하도록 배열할 수 있다. pH 조절계에 비해서 REDOX 전위 전극의 배열로 인해서 얻는 개선점은 pH를 기준으로하여 환원제를 주입하는 것보다 용액의 이온 전위를 기준으로 하여 환원제를 투입하는 것이 용액중의 화학 반응을 더욱 직접적으로 평형화시키는 수단이 된다는 사실과 관련되어 있다.

도 2에는 도 1의 시스템에 도시된 수 정화기 유닛(110)과 유사한 유형의 수 정화기(210)의 상세도를 도시한다. 수 정화기는 물과 오염된 기체류의 수직 병렬 흐름을 사용하여 작동된다. 수분 활성 종은 고표면적 충전 영역(220)에서 물과 반응시 가수분해된다. 생성된 액체는 수 저장기 또는 용기(230)로 낙하되고, 생성된 정화기 기체류는 송풍기로 연결된 수직관을 통해 정화기로부터 배출된다. 수 정화기의 물의 역학은 시스템으로 신선한 물 또는 보충수를 흐르게하고, 이 물을 배수시킨 후, 섬프(230)에 저장된 물을 연속적으로 재순환시키는 것을 포함한다. 정화기의 성능은 기체 배출구에 설치된 역류 충전 폴리싱 베드(240)를 사용하여 향상시킨다. 주입구(250)는 고체 침착을 최소로 하고, 주입구에서의 부식 침식을 방지하기 위해 니켈 코팅시킨다. 정화기 내에서의 기체와 물의 온도는 도 2에서 정의된 바와 같은 9 개의 소정 지점에서 측정하였다.

불소 기체의 감소를 촉진시키고, 부산물인 OF₂가 형성되는 것을 방지하기 위해 화학 물질의 투입을 사용하는 또다른 방법으로서, 반응식

F₂ + e^- = 2F^- 및

OF₂ + 2H⁺ + 4e^- = 2F^- + H₂O

이 완결되도록 수용액에 전자를 공급하기 위한 수단을 제공할 수도 있다.

전자를 공급하기 위한 임의의 적절한 수단을 사용할 수도 있으나, 정화기 용기에 삽입되고, 외부 직류(DC) 전원에 접속된 전극을 사용하는 것이 바람직한 배열이 될 수도 있다. 화학 물질을 첨가하여야 하는 필요성을 불식시키기 위해, 전자의 생성은 소량의 DC 전원을 사용할 것만이 요구된다.

불소 기체의 감소를 촉진시키고, 부산물로서 OF₂의 형성을 방지하는 화학 물질을 투입할 필요가 없는 또다른 관련 유형의 배열로서, 용액내의 전자는 금속 메쉬 또는 금속판으로 이루어진 희생(sacrificial) 애노드를 사용하여 제공될 수 있으며, 정화기의 용기에 침지시킬 수 있다. 금속(M)은 하기와 같은 반응에 의해 분해된다.

M = M²⁺ + 2e^-

이러한 조작에서, 정화기 용기의 수용액의 산도는 금속 표면상에서의 부동화층이 불필요하게 형성되는 것을 방지하게 된다. 전술한 바와 같은 전기분해 셀의 구체예와 달리, 희생 애노드를 사용하면 외부 동력원을 사용할 필요가 없게 된다. 그 대신에, 희생 애노드의 배치를 사용하는 작동은 희생 금속의 자발적인 산화 반응이 필요한 전자를 생성한다는 볼타전지 또는 화학전지의 원리에 의한 것이다.

본 발명의 기타의 구체예는 화학적 환원제를 첨가하지 않고도, 수 정화기내에서 이불화산소를 제거하는 것에 관한 것이다. 한 일례에서, 이는 365 ㎚ 파장에서 자외선 광과 같은 이불화산소의 광분해를 수행하는 적절한 방사선을 이용하여 유출 매체를 조사하여 수행할 수 있다 (OF₂의 기체상 광분해는 실온에서 1의 양자수득율을 갖는 이러한 파장에서 발생한다; 문헌 Gmelin Handbook, F. Suppl. Vol. 4, page 45). 이러한 방사선 노광은 정화기의 기체 배출구에서 수행되거나 또는 정화기 유닛의 주 충전 베드 내에서 수행될 수 있다.

화학적 환원제를 첨가하지 않고도, 수 정화기 내에서 이불화산소를 제거하는 또다른 방법으로서, 정화기 배기류를 적절한 온도, 예를 들면 250℃∼270℃로 가열할 수 있다. OF₂는 이러한 온도에서 균질한 단핵 반응에 의해 분해된다[참조: Gmelin Handbook, F Suppl. Vol. 4, page 43].

수 정화기 내에서 이불화산소를 제거하기 위한 또다른 방법으로서, 반응물 종을 정화 액체에 투입하여 OF₂를 반응에 의해 감소시키는 것이 있다. 이러한 목적에 매우 유용한 화학 처리제의 예로는 AlCl₃, NH₃, As₂O₃, Br ₂, CO, Cl₂, (Cl₂ + Cu), CrO₃, H₂, H₂S, I, Ir, CH₄, O₃, (O₂ + H₂O), Pd, P₂O₅, Pt, Rh, Ru, SiO₂ 등이 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.

기타의 구체예에서, 외부 공급원으로부터 첨가된 수소 또는 수소를 생성하기 위한 실란 분해 반응에 의해 동일계 내에서 생성되는 수소의 존재하에 또는 정화 액체에 수소 버블링을 사용하여 이불화산소를 감소시키기 위해 수 정화기의 하류에서 백금 또는 팔라듐 촉매를 사용하여 반응물 수소 농도를 제공할 수 있다.

본 실시예의 특징 및 잇점은 이하의 실시예에 의해 명백할 것이다.

발명의 개요

본 발명은 바람직하지 않은 성분들을 함유하는 유출류로 부터 이들 성분들을 감소시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

전술한 바람직하지 않은 성분들로는 불소, 실란, 기체성 플루오라이드, 퍼풀루오로카본, 산 기체, 하이드라이드 기체 및 할라이드 기체등이 있다. 이러한 기체 성분의 특정 예로는 SiH₄(실란), NH₃(암모니아), F₂(불소), HF(불화수소), SiF₄(실리콘 테트라플루오라이드), 또는 COF₂(카르보닐 플루오라이드)를 들수 있으나 이에 국한하는 것은 아니다.

구체적으로, 본 발명은 반도체 제조 공정에서 유래한 유출 기체류의 바람직하지 못한 성분들을 감소시키는 습식 정화 장치 및 방법을 사용하는 유출 기체 처리 시스템에 관한 것이다.

한가지 양태로서, 본 발명은 기체류 및 그안의 기체/액체 접촉용 정화 액체를 접촉 챔버에 투입하기 위한 수단을 포함하는 기체/액체 접촉 챔버를 포함하는, 기체 성분 함유의 기체류중에서 기체 성분을 감소하기 위한 정화 시스템에 관한 것으로서, 다음의 특징중 적어도 하나를 가진다.

(a) 필요에 따라 화학 처리제 주입에 따른 정화 시스템 내의 거품을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 배열된 후압 유발 장치와 병용하는, 화학 처리제과 기체 성분을 접촉시켜 기체/액체 접촉시 기체류로부터 기체 성분을 제거하는 화학 처리제를 주입하는 화학 처리제 주입기;

(b) 주입구를 통해 흐르는 기체류 내에 실란이 존재하는 경우, 상기 기체류로부터 실란의 제거를 촉진시키는 기체를 주입하기 위해 배열된 주입구;

(c) 제 2 기체/액체 접촉 챔버 내에서 기체/액체 접촉을 위해 제2 정화 액체를 제2 기체/액체 접촉 챔버에 투입하는 수단을 포함하는, 제1 기체/액체 접촉 챔버로부터 처리된 기체류를 수용하는 제2 기체/액체 접촉 챔버(이때, 제1 기체/액체 접촉 챔버는 기체류와 정화 액체가 동일한 방향으로 흐르도록 구성 및 배열하고, 제 2 기체/액체 접촉 챔버는 기체류와 제2 정화 액체가 반대 방향으로 흐르도록 구성 및 배열한다);

(d) 필요에 따라, 소포제 주입에 따른 정화 시스템 내의 거품을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 배열된 후압 유발 장치와 병용하는, 정화 챔버 내에서 발포를 억제하기 위해 기체/액체 접촉시에 정화 액체에 거품을 억제하는 소포제를 투입하기 위한 소포제 주입기;

(e) (1) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 정화 액체에 자기장을 가하는 자화 대역;

(2) 정화 액체의 pH를 8.5 미만으로 유지하는 정화 액체의 pH 조절 수단;

(3) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 정화 액체를 흐르게하기 위해 배열된 소다 석회분 베드; 및

(4) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 정화 액체의 칼슘 성분을 침전시키는 침전기

로 구성되는 군으로부터 선택되는, 칼슘을 함유하는 정화 액체로부터 탄산 칼슘의 침착을 억제하는 수단; 및

(f) 정화 시스템의 통로 내에서 고체 형성을 억제하기 위해 상기 통로를 통해 세정 기체를 흐르게하는 수단 및 상기 통로 내에서 고체 형성을 억제하기 위해 상기 통로를 가열하는 수단으로 구성되는 군으로부터 선택되는 정화 시스템의 통로 내에 고체 형성을 억제하는 수단; 및

(g) (1) 정화 시스템에 기체류를 투입하기 전에 기체류를 가열하는 수단; 및

(2) 상기 (c)의 제2 기체/액체 접촉 챔버, 및 제1 기체/액체 접촉 챔버로부터 나온 처리된 기체류를 제2 기체/액체 접촉 챔버에 투입하기 전에 상기 처리된 기체류에 세정한 무수 공기 또는 기타 산소-함유 기체를 투입하기 위한 수단

으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 기체류 내에 실란이 존재하는 경우, 암모니아와 함께 기체류로부터 실란을 감소시키는 수단.

본 발명의 다른 실시 형태는 실란 성분을 함유하는 기체류를 정화 장치에 투입하기 위한 주입 구조물을 포함하는 정화 시스템에 관한 것이다. 이 실시 형태에서, 기체류는 주입 구조물을 통해 흐며며, 주입 구조물은 기체류에 정화 시스템 내의 실란 성분의 제거를 촉진시키는 기체를 투입하기 위한 수단을 포함한다. 그 기체는 세정한 무수 공기(또는 임의의 다른 적당한 산소 함유 기체)를 포함할 수 있다. 그 기체는 임의의 적당한 방법으로, 예를 들면 물 범람 주입 구조물 내의 범람수에 버블링시키거나, 침지 튜브를 통해, 침지 튜브의 구멍을 통해, 다공성 침지 튜브를 통해 도입된 유수(流水)에 버블링시키거나, 입구의 상부 벽 또는 측벽을 통해 스며들게 하거나, 입구 튜브의 측벽을 통해 투입할 수 있다.

일 실시 형태의 기체 투입 수단은, 예를 들면 (i) 상부 주입부의 기체 흐름 통로와 인접하는 기체 투과성 벽를 포함하며, 상기 실란 제거 촉진 기체가 흐를 수 있는 환상 기체 투입 통로를 포함하는 상부 주입부; (ii) 주입 구조물의 하부 유입부를 통해 기체 흐름 통로와 경계를 형성하는 내벽 표면을 가진 내벽을 구비한 환상 범람 액체 저장기를 포함하며, 범람시 상기 내벽 표면상에 액체의 낙하막을 형성하여 기체류 내의 고체 및 고체-형성 성분으로 이루어진 이러한 내벽 표면을 세척하는 하부 주입부; 및 (iii) 상기 기체 흐름 통로 내로 연장되고, 상기 기체 투입 수단의 상부 주입부 및 하부 주입부중 하나의 하부 단부에서 종결되는 기체 주입 튜브를 포함하며, 상기 기체 투입 수단은 실란 함유 기체의 공급원으로부터 정화 장치로 실란-함유 기체를 투입하기 위해 구성 및 배열되어 있다.

다른 특정 실시 형태에 있어서, 실란 성분의 제거를 촉진하기 위한 기체는 실란 함유 기체류를 수용하는 주입구의 흐름 통로에 투입되며, 그 기체는 실란 함유 기체류의 중심부는 물론 외측 원주부에서 실란 함유 기체류에 투입되어 실란 제거용 기체, 예를 들면 세정한 무수 공기 또는 기타 산소 함유 기체가 기체류와 완전히 혼합되어 산화에 의해 실란 성분의 냉각 연소 제거를 수행하게 한다.

전술한 배열은 이하에서 보다 상세히 설명하는 형태의 습윤 벽 주입 구조물과 병용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는 산 기체 성분과, 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분을 포함하는 유출 기체를 처리하기 위한 정화 시스템에 관한 것이다. 이 정화 시스템은, 유출 기체를 수성 정화 액체로 정화하여 산 기체 성분을 제거하기 위한 제1 정화기 유닛과, 유출 기체를 제2 수성 정화 액체로 정화하여 잔류 산 기체 성분과 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분은 물론 수 반응성 기체 성분을 제거하기 위한 제2 정화기 유닛과, 산 기체 성분이 감소된 유출 기체를 제1 정화기 유닛으로부터 제2 정화기 유닛으로 흐르게 하는 수단을 포함하고, 상기 제1 정화기 유닛은 수성 정화 액체와 유출 기체가 서로 동일한 방향으로 흐르면서 접촉하여 산 기체 성분과 산 기체 성분 이외의 다른 수-정화성 성분은 물론 수 반응성 성분이 감소된 유출 기체를 생성하도록 구성 및 배열되며, 상기 제2 정화기 유닛은 제2 수성 정화 액체와 유출 기체가 서로 반대 방향으로 흐르면서 접촉하여 산 기체 성분과 산 기체 성분 이외의 다른 수-정화성 성분은 물론 수 반응성 성분이 감소된 유출 기체를 생성하도록 구성 및 배열된다.

전술한 정화 시스템에서, 산 기체 성분 및 수용성/수반응성 성분은 제1 정화기 유닛에서 수성 정화 액체 중에서의 산 기체 성분 및 수용성/수반응성 성분의 각 평형값에 대응하는 농도에 이르도록 감소될 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는 기체/액체 접촉용 정화기 용기의 내부 용적만큼 기체 및 액체를 주입하기 위한 수단을 구비한 정화기 용기 내에 탈착가능하게 설치하기 위한 기체/액체 접촉 제품을 포함하며, 그러한 충전 매체 어셈블리는 유체 투과성 격막 구조물, 예를 들면 유공성(有孔性) 백(bag)과 그러한 유체 투과성 격막 구조물에 함유된 충전 부재 덩어리를 포함한다.

여기서, "유공성(foraminous)"이란 구조물에 유체를 흐르게할 수 있는 기능을 제공하는 개공, 틈새, 비아 또는 기타 통로 또는 개방 공간을 비롯한 구멍 등을 의미한다. 유공성 구조물의 개방 공간은 그 구조물에 함유시키고자 하는 충전 소재의 크기에 따라 달라질 수 있다.

또 다른 실시 형태의 본 발명은 기체 성분을 함유하는 기체류에서 상기 기체 성분을 제거하기 위한 정화 방법에 관한 것으로서, 이 정화 방법은 기체류와 정화 액체를 기체/액체 접촉 챔버에 투입하는 단계와 그 챔버에서 기체/액체 접촉을 수행하는 단계를 포함하며, 하기 단계 (a) 내지 (f) 중 하나 이상을 더 포함한다:

(a) 기체/액체 접촉시 기체류로부터 기체 성분을 제거하기 위해 기체 성분과 접촉시키기 위한 화학 처리제를 투입하는 단계;

(b) 기체류 내에 실란이 존재하는 경우, 접촉 챔버 내로 기체류를 주입하기 전에 기체류에 기체류로부터 실란의 제거를 촉진시키는 기체를 투입하는 단계;

(c) 접촉 챔버로부터 제2 기체/액체 접촉 챔버로 유출 기체를 흐르게 하는 단계와 제2 접촉 챔버 내에서 기체/액체 접촉을 위해 제2 접촉 챔버에 제2 정화 액체를 투입하는 단계로서, 제1 접촉 챔버 내에서 제1 기체/액체 접촉은 기체류와 정화 액체의 동일한 방향의 흐름을 포함하고, 제2 접촉 챔버 내의 제2 기체/액체 접촉은 제2 접촉 챔버를 통해 기체류와 제2 접촉 챔버의 반대 방향의 흐름을 포함하는 단계;

(d) 접촉 챔버 내의 발포를 억제하기 위해 상기 기체/액체 접촉시 정화 액체에 소포제를 투입하는 단계;

(e) (1) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 정화 액체에 자기장을 가하는 단계;

(2) 정화 액체의 pH를 8.5 미만으로 유지하기 위해 정화 액체의 pH 조정하는 단계;

(3) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 소다 석회분 베드를 통해 정화 액체를 흐르게 하는 단계; 및

(4) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 정화 액체의 칼슘 성분을 침전시키는 단계로 구성되는 군으로부터 선택되는 단계를 포함하는, 칼슘을 함유하는 정화 액체로부터 탄산 칼슘의 침착을 억제하는 단계;및

(f) 압력 감지 장치에 연결된 도관을 포함하는 정화 시스템의 통로내에 고체 형성을 억제하는 단계로서, 상기 통로 내에서 고체 형성을 억제하기 위해 상기 통로를 통해 세정 기체를 흐르게하는 단계 및 상기 통로 내에서 고체 형성을 억제하기 위해 통로를 가열하는 단계로 구성되는 군으로부터 선택되는 단계를 포함하는 단계.

다른 실시 형태에서, 본 발명은 환원제, 예를 들면 티오황산 나트륨, 수산화 암모늄, 요오드화 칼륨, 또는 임의의 다른 적합한 환원제의 존재하에 기체류를 수성 매체과 접촉시키는 단계를 포함하여, 플루오로화합물을 함유하는 유출류로부터 그 플루오로화합물을 제거하는 방법에 관한 것이다.

또 다른 실시 형태에서, 본 발명은 플루오로화합물 함유 유출류와 흐름 관계로 접속되고 플루오로화합물이 제거된 유출류가 배출되도록 배열된 수 정화기 유닛을 포함하고, 수 정화기 유닛에 환원제, 예를 들면 티오황산 나트륨, 수산화 암모늄, 요오드화 칼륨 등을 주입하여 함유된 플루오로화합물을 제거하고 그러한 환원제 주입이 배제된 상응 시스템에 비해 향상된 플루오로화합물 제거 효과를 제공하는, 플루오로화합물을 함유하는 유출류로부터 그 플루오로화합물을 제거하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는, 플루오로화합물을 함유하는 유출물 기체류를 생성하는 반도체 제조 처리 유닛과, 유출물 기체류 중의 플루오로화합물을 제거하는 장치를 포함하는 반도체 제조 설비에 관한 것으로서, 상기 플루오로화합물 제거 장치는

기체/액체 접촉을 위한 수 정화기 유닛;

플루오로화합물 함유 유출 기체류를 수 정화기 유닛으로 투입하는 수단;

수 정화기 유닛으로부터 플루오로화합물이 감소된 유출 기체류를 배출하는 수단;

수 정화기 유닛과 작동가능하게 결합하여 그 작업 중에 수 정화기 유닛에 환원제를 투입하도록 배열된 환원제 공급원을 포함한다.

상기 설비의 반도체 제조 처리 유닛은, 예를 들면 플라스마 반응 챔버, 화학적 증착 챔버, 증발기, 적층 성장 챔버 또는 부식 기구와 같이 적합한 것이라면 어떤 종류의 것이라도 좋다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는 유출 기체를 정화하기 위한 수 정화기를 포함하고, 하기 (1) 내지 (10)으로 이루어지는 군에서 선택된 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성 및 배열된, 유출물 감소 정화 시스템에 관한 것이다:

(1) 화학적 환원 시약의 첨가 또는 주입에 의해 유출 기체를 수 정화하는 기능;

(2) 세정한 무수 공기를 유출 기체 또는 정화 액체에 투입하는, 실란을 함유하는 유출 기체의 수 정화 기능;

(3) 1단 정화 유닛에 비해 정화 효율을 유지 또는 증가시키는 동시에 정화를 위해 필요한 보충수를 감소시키기 위해 평형 정화 컬럼 및 폴리싱 물질 전달 컬럼을 포함하는 2단 정화 시스템을 이용하는 기능;

(4) 폴리싱 물질 전달 정화 컬럼에 상기 (3)의 평형 정화 컬럼으로부터 배출된 유출 기체를 투입하기 전에 상기 유출 기체에 세정한 무수 공기를 첨가하여 유출 기체류 내의 암모니아와 함께 존재하는 실란을 감소시키는 기능;

(5) 상기 (3)의 2단 정화 시스템 내에서 폴리싱 물질 전달 컬럼내의 삽입물로서 베드 충진물을 함유하는 유공성 격막 구조물을 이용하는 기능;

(6) 정화 시스템 내에서 유출 기체와 OF₂환원제를 접촉시키는 기능;

(7) 화학적 소포제 및/또는 정화 액체 흐름의 오리피스 제한에 의해 정화 시스템 내의 거품을 조절하는 기능;

(8) (a) 정화에 사용한 보충수의 자화;

(b) 보충수의 pH 조절;

(c) 보충수의 소다 석회분 연화; 및

(d) 보충수의 침전 또는 응집 처리중 하나 이상에 의해 정화 시스템 내에서 CaCO₃ 축적을 예방하는 기능;

(9) 필요에 따라 가열될 수도 있는 광나선(photohelic) 감지 라인을 통해 세정 기체류를 통과시킴으로써 정화 시스템 내에서 광나선 감지 라인을 포함하는 광나선 포트의 막힘을 억제하는 기능; 및

(10) 정화 시스템내에서 사용된 주입 구조물을 가열하여 정화 대역으로 유출 기체를 투입하는 기능.

본 발명의 또 다른 실시 형태는 기체 정화 시스템용 주입 구조물, 특정 기체 성분을 함유하는 기체류으로부터 그 특정 기체 성분을 제거하는 수단 및 방법, 그리고 특징적 특정 정화 시스템, 기술, 서브시스템 및 접근 방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시 형태, 특징 및 실시예는 이하에서 보다 충분히 제시될 것이며, 후술하는 설명과 첨부된 청구의 범위로부터 보다 명백해 질 것이다.

실시예 1

도 1 및 도 2에 도시된 일반적인 유형의 시스템에서, SiF₄의 감소는 플라즈마 반응 챔버를 세정함으로써 반도체 제조 설비에서 생성된 유출물을 모의실험하는 유출류를 이용하여 수행한다.

하기 표 1은 부식제를 투입한 경우와 이를 투입하지 않은 경우의 SiF₄의 감소[분해 및 제거율, DRE(%)]의 결과를 요약한 것이다. 이러한 경우에서의 감소는 환원제의 투입은 고려하지 않았다.

120 slpm의 질소를 사용하여 균형을 맞춘 고정 농도(300 ppm)의 사불화규소를 수 정화기에 투입하였다. 실험 조건은 통상의 플라즈마 챔버 세정 동안 방출되는 유출 기체 농도를 나타내거나 또는 이를 초과하도록 선택한다. 감소 효율은 물의 유속(0.5 및 1 gpm) 및 정화기 pH(부식제를 투입한 경우와 투입하지 않은 경우)의 함수로서 측정하였다. 조사한 모든 경우에서, 측정된 HF 및 SiF₄의 정화기 출구 농도는 분광계의 검출 한계치보다 약간 높았고, 각각의 한계치(TLV)보다 상당히 낮았다 (SiF₄ TLV = 1 ppm, HF TLV = 3 ppm).

120 slpm N₂ 중에서의 300 ppm SiF₄의 고정된 유입구 농도에서의감소 결과의 요약
물의 유속(gpm)	부식제 주입 여부(pH)	HF 농도(ppm)	SiF₄ 농도(ppm)	DRE(%)
1	주입안함(3.85)	0.47	0.3	99.86
0.5	주입안함(3.50)	0.46	0.3	99.86
1	주입함(10.5)	0.15	0.1	99.95
0.5	주입함(10.8)	0.13	0.075	99.96

실시예 2

유속이 0.5∼5 slpm인 불소 기체를 부동화 매니폴드가 장착된 등록상표 Vector-100 수 정화기(미국 캘리포니아주 새너제이에 소재하는 ATMI 에코시스 코포레이션)에 전달하였다. 이들 류를 50 slpm의 나머지 질소로 희석하여 1 및 6%의 F₂ 농도를 형성하였다. 또한, 정화기 내에서의 체류 시간의 영향은 질소 유속을 200 slpm으로 증가시켜 실험하였다. 정화기 유닛의 성능은 물의 표준 유속 (1.2 gpm) 및 낮은 유속(0.75 gpm)을 사용하여 테스트하였다. 티오황산 나트륨을 고농도 질소 기체를 투입하는 동안 사용하여 불소 기체 제거를 증대시켰으며, 부산물로서 OF₂가 형성되는 것을 배제시켰다.

하기 표 2에는 실험 데이타를 요약하였으며, 환원제로서 티오황산 나트륨을 주입하여 얻은 개선점을 예시한다.

불소 감소 결과의 요약
테스트번호	물유속(gpm)	N₂ 나머지(slpm)	F₂ 유속(slpm)	주입 F₂ (ppm)	화학적개선여부	배출HF농도(ppm)	배출F₂ 농도(ppm)	배출OF₂ 농도(ppm)	배출F₂ 당량(ppm)	DRE(%)
1	1.2	50	1	20000	없음	7.5	1.5	1.25	6.5	99.97
2	1.2	50	2	40000	없음	12	2.5	3	11.5	99.97
3	1.2	50	3	60000	없음	15	20	4	31.5	99.95
4	0.75	50	0.5	10000	없음	4	0.5	<1	3.5	99.97
5	0.75	50	1	20000	없음	6	1	1	5	99.98
6	0.75	50	2.25	45000	없음	20	5	5	20	99.96
7	0.75	50	3	60000	없음	28	50	10	74	99.88
8	0.75	50	2.25	45000	있음	2.25	0.5	<1	1.6	99.996
9	0.75	200	3	15000	있음	25	38	<1	50.5	99.7
10	0.75	200	5	25000	있음	42	120	<1	141	99.4

분해 및 제거율[DRE(%)]은 하기와 같은 표준 수학식을 사용하여 결정한다.

상기 수학식에서, 유입 F₂는 ppm 단위의 질소 유입 농도이며, 배출 F₂ 당량은 하기와 같이 정의된다.

상기 수학식에서, DRE(%)는, 농도가 희석에 의해 영향을 받기 때문에, 희석 효과에 대해 조절된 유입 및 배출 농도를 사용하여 측정하였다. 이러한 측정은 정화기 시스템으로부터의 불소의 실제량 대 정화기 시스템으로의 불소의 실제량의 측정값을 제공한다.

조사된 모든 조건하에서, 수 정화기는 전달된 불소의 99% 이상을 제거한다. 표 2에 기재된 제거율은 통상의 플라즈마 챔버 세정 동안 방출된 유출 기체에 대한 최악의 경우의 시나리오하에서 본 발명의 환원제 개선된 수 정화기 처리의 성능을 나타낸다.

상기 표에 기재한 배출 농도는 정화기로의 불소 기체의 장기간에 걸친 연속 전달후 도달된 평형치를 나타낸다. 이러한 정상 상태는 통상적으로 초기 F₂ 농도에 따른 테스트의 개시후 10∼30 분 사이에 이루어진다. 챔버 세정 기간은 이러한 평형에 도달되는데 필요한 시간의 몇분의 1이 된다.

도 3은 불소 감소 효율에 대한 물 사용 효과를 예시한다. 예상한 바와 같이 보충수의 유속은 정화 효율에 영향을 미치며, 이는 다량의 불소 투입하에서의 제한 요소가 된다. 화학적 개선이 없을 경우, 정화기의 배출구에서의 OF₂ 농도는, 각각 0.75 및 1.2 gpm의 물을 사용하여 3% 및 6%의 F₂ (50 slpm N₂ 밸러스트) 이상을 전달하는 경우 3 ppm을 넘게 된다. 테스트 8 내지 10 (표 2 참조)은 화학물질의 투입으로 정화 효율을 증가시키는 것 이외에 OF₂ 형성을 방지하는 것을 예시한다. 예를 들면, 테스트 6 및 8의 실험 조건은 화학적 촉진물질의 전달을 제외하고는 동일하다. 화학물질의 주입은 HF 및 F₂의 배출 농도가 10 배 정도로 감소되고, OF₂는 검출 한계치 이하로 감소된다.

도 4는 HF 및 F₂의 배기 농도 및 정화기 용기내 pH를 시간에 대하여 나타낸다. 이 그래프에 의하면, 기체의 돌파점이 상당히 지연되었으며, 물의 pH와 관련있다는 것을 예시한다. 두번째로, 통상의 챔버 세정 동안 방출된 F₂의 시간에 따른 농도는 일정하지 않다. 초기 단계 동안, 챔버에서 생성된 대부분의 F₂는 SiO₂와 반응하여 SiF₄ 기체를 방출시키는데 사용된다. 과량의 F₂가 기구에 의해 상당량 방출되는 것은 SiO₂가 소모된 후에만 해당된다.

상기 연구 과정 중에 수집한 온도 데이타를 분석한 결과, 발열 반응에 의해 생성된 열은 정화기내에서 효과적으로 방출되는 것으로 나타났다. 유일한 측정 가능한 온도 변화가 정화기 주입구 내부에 유입 기체 및 수증기 사이의 제1 경계부에서 기록되었다. 17℃에서 26℃로의 최대 온도 증가(△T=9℃)는 최고량의 불소 투여시에 감지되었다. 주위와 열교환하는 다량의 재순환수의 열용량은 F2의 가수분해 반응에 의해 생성되는 열을 효과적으로 냉각시켰다. 또한, 부식 또는 재료 노화의 심각한 징후는 테스트 종료 후 정화기(유입 시스템을 포함함)내에 그 어느 곳에서도 발견되지 않았다. 전체적으로, 상기 정화기는 노출되어 3.2 lbs.(또는 855 L에 해당함)의 불소 기체를 효과적으로 감소시켰다.

전술한 데이타는 불소 함유 유출류로부터 불소 기체의 제거를 촉진시키는 데 있어서 본 발명의 장점을 예시한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 실란, SiR₄를 감소시키는 유출 기체 처리 시스템에 관한 것으로서, R은 예를 들면 수소, 할로겐(F, Cl, Br, I) 알킬(예, C₁-C₈) 알킬, 알콕시, 알켄, 알킨 또는 다른 적당한 치환기일 수 있다. 후술하는 논의는 실란 그 자체(SiH₄)에 관한 것이지만, 다른 실란 유도체들(예, 테트라메틸비닐실란(TMVS))도 마찬가지로 감소될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

놀랍게도, 중성수를 정화 액체으로서 사용하면 실란은 고효율의 수 세정 유닛에서 약 50% 이하의 효율로 파괴될 수 있다는 것이 발견되었다. 이것은 실란이 물에 극히 불용성이고 비염기성 수성 용액에서 비반응적이라고 공지되어져 있기 때문에 매우 의외의 결과이다. 이것은 물에서 실란의 제거 반응은 물에 자연 존재하는 소량의 O₂에 의한 촉매 작용에 의한 것일 수 있다.

경우에 따라 얻어진 실란 제거 효율은 100% 미만이지만, 실란이 수 정화기에서 훨씬 온화하게 반응될 수 있다는 사실은 상당한 발견이다. 실제적 문제로서, 실란 함유 배출물을 발생시키는 산업 시설은 항상 실란의 높은 파괴 효율을 요하지는 않으나, 간혹 실란 농도를 폭발 한계 농도(LEL) 이하로 단순 감소시키는 것은 허용될 수 있다. 추가의 수 정화 단계들을 수 정화기에 첨가하거나, 또는 추가의 공기를 보충수 내로 버블링시킴으로써 단순히 개선된 효율을 얻을 수 있다.

실란을 수 정화기에서 감소시킬 수 있는 제2 방법은 부식성 화학물질 주입제(예, KOH)를 이용하는 것이다. 본원에서 이미 기술한 바와 같은 수 정화기는 수 정화기내로 상기 화학물질 주입제를 소정의 속도 또는 정화 액체 pH의 세트 포인트에 의해 결정된 속도로 계측하는 통합 화학물질 주입 시스템을 구비할 수 있다.

전술한 접근법들의 장점은 열적 산화 정화기 또는 열적 산화 모듈이 실란 감소에 요구되지 않아서 배출물 처리 시스템의 소유 비용이 열적 산화 장치 처리 유닛을 사용하는 시스템에 비해 상당히 줄어든다는 것이다. 또 다른 장점은 존재하는 산성 기체가 가열되지 않기 때문에 부식을 피할 수 있다는 것이다. 또 다른 장점은 반응 부산물, 즉 실리카가 정화기에서 형성되어 폐수와 함께 세척되어 나간다는 것이다. 이것은 열적 산화 장치 유닛에서 종종 발생하는 실리카 또는 실리카 질소화물에 의한 막힘 현상과는 대조적인 것이다.

또 다른 실시 형태에서, 실란은 이러한 정화기 유닛을 포함하는 감소 시스템에서 정화기 유닛(314)의 실란 상류 흐름을 감소시키도록 특별 제작된 도 5에 도시된 주입구 모듈(300)의 사용으로 감소될 수 있다. 상류 흐름 공정 유닛(도시되지 않음)으로부터의 실란 함유 기체는 공급 라인(302)에서 입구 모듈(300)의 주입 포트(304)로 유입된 후, 동일물의 적당한 공급원(도 5에 도시되지 않음)으로부터 라인(318)내 물이 공급되는 입구 튜브(306)로 흐른다. 입구 튜브에서, 라인(302)으로부터의 기체는 라인(318)으로부터의 물과 혼합되고, 세정한 무수 공기(CDA)가 주입되어 실란 성분을 산화시키는 것을 돕는다. CDA는 도 5에 도시된 바와 같이 연속 주입될 수 있으며, 입구 튜브를 따라서 때때로 기체/물 혼합물내로 CDA를 방출하는 주입 라인(308, 310 및 312)이 도 5에 도시되어 있다.

이후, 이렇게 얻은 기체/공기/물 류는 정화기 유닛(314)으로 들어가서, 기체류를 물로 정화하여 정화기(314)로부터 방출 라인(316)으로 방출되는 실란 감소 기체류를 생성한다.

유입 모듈(300)은 스테인레스 강과 같은 적당한 비부식성 재료로 형성될 수 있으며, 세정한 무수 공기가 입구 튜브내로 유입되면서 비열적 산화 장치로서 작용한다. 이러한 디자인은 열 에너지가 요구되고, NOx가 형성되지 않으며, 온도(예, 상온 또는 상온 부근)가 낮기 때문에 부식을 피할 수 있다는 점에서 종래의 열적 산화 장치에 비해 유리하다.

조작시, 유출물은 스테인레스 강 유입 튜브(306) 내로 통과하고 CDA는 특정 위치에서 투입된다. CDA는 실란과 반응하여 실리카(SiO₂), 규산(H₂SiO₃) 또는 약간 수화된 실리케이트(SiO₂·xH₂O)를 생성한다. 비록 실란의 유입 농도가 이것의 LEL 이하이지만 스파크나 열이 요구되지 않는다. 95+% 만큼 높은 실란 감소 효율이 달성될 수 있다. 실란 파괴에 요구되는 CDA 유속은 들어오는 유출 기체의 특성(예, 실란 농도 및 N₂ 유속)에 좌우되어 변할 것이다.

CDA는 1 곳 이상의 지점에서, 또는 연속 단계로 유입구로 투입할 수 있다. 이것은 또한 정화기 액체내로 버블링될 수 있다. 이런 방식으로, 실란 파괴 효율은 주어진 처리 용도에 요구되는 바와 같이 선택적으로 증가될 수 있다. 다중 CDA 단계를 사용하는 경우, CDA 단계들 사이의 거리는 과도한 노력 없이 실험적으로 쉽게 최적화될 수 있으며, 이것이 총 기체 유속 및 실란 유속의 함수이다.

이러한 유입 구조물의 또 다른 변형은 CDA를 조절하는 밸브를 갖는 실란 함유 기체류 질량 유량 조절기(MFC)를 유입 구조물에 연결하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 MFC가 고장난 경우에 CDA 밸브가 열려서 소정 유속의 CDA가 특정 CDA 단계로 들어가게 하도록 배열될 수 있다. 이러한 여분의 CDA는 정화기로 흐르는 추가 실란이 감소되는 것을 보장한다. 이러한 조절 시스템은 또한 CDA 대신 N₂를 사용하여 수행될 수 있는데, N₂는 단순히 실란 농도가 LEL 농도 이하로 되는 것을 보장하기 위한 희석제로서 사용될 것이다.

안전 장치로서, 다량의 CDA로 실란을 제어적으로 점화시키는 것이 바람직할 수 있고, 또는 N₂와 같은 비활성 기체로 실란을 단순 희석시키는 것이 바람직할 수 있다. MFC가 적절하게 조작되는 경우, 고유속으로 CDA 또는 N₂를 계속해서 돌리는 것은 바람직하지 못한데, 왜냐하면 이것이 CDA 또는 N₂의 폐기물이기 때문이다.

CDA 이외에, 물은 또한 유입 구조물의 조작에 필요한 구성 성분이다. 물은 유출 기체가 통과하는 유입 튜브 주위에 재킷 챔버를 형성하도록 상기 입구 구조물에 배관될 수 있다. 예시적 실시 형태에서, 물은 유입 구조물의 상단부로 떠밀려 위어(weir)를 넘쳐 흘러서 배출 기체가 통과하는 튜브 전체에 습윤 벽 칼럼을 형성한다. 습윤 벽 칼럼은 유입 구조물을 차게 유지하고, 또한 실란/O₂ 반응의 임의의 고체 부산물을 제거하는 작용을 한다. 이러한 구조물은 1997년 5월 16일에 출원된 미국 특허 출원 제08/857,448호[조세프 디 스위니 등, "Clog-Resistant Entry Structure for Introducing a Particulate Solids-Containing and/or Solids-Forming Gas Stream to a Gas Processing System"] 및 1996년 12월 31일에 출원된 미국 특허 출원 제08/778,386호[스콧 레인 등, "Clog-Resistant Entry Structure for Introducing a Particulate Solids-Containing Stream to a Fluid Processing System"]에 나타난 형태의 습윤 웰 칼럼을 포함할 수 있으며, 이들은 참고로 본 명세서에 전문 인용된다.

유입 구조물의 또 다른 가능한 변형은 유입 튜브형 통로 내에 습윤 벽 칼럼을 형성하는 물내에서 CDA를 버블링하는 것을 포함한다.

최적량의 CDA 첨가는 설비에서 가공 처리되는 SiH₄, N₂ 및 다른 기체(예, NH₃)의 특정 유량 조건에 좌우되는 것으로 이해될 것이다. 최적 CDA 유속은, 예를 들면 1 시간당 약 0.1 표준 입방 피트(scfh) 내지 약 100 scfh 범위내일 수 있다.

도 6은 동일물을 함유하는 유출 기체류에서 실란을 감소시키는데 사용될 수 있는 또 다른 형태의 주입 구조물(400)의 개략도이다.

주입 구조물(400)은 반도체 제조 시설과 같은 상류 공급원(도시되지 않음)으로부터 실란 함유 유출물을 수용한다. 기체는 라인(402)에 투입되어, 광나선 포트(406)가 상부에 장착된 유입 튜브(404)로 흐른다. 광나선 포트는 고온에서, 또는 대안적으로 상온에서 질소 또는 기타 적당한 기체의 흐름에 의해 가열될 수 있어서, 그것을 통해(예, 포트의 내부 통로 또는 포트를 둘러싸고 있는 재킷에서) 포트가 폐색되지 않는다.

이러한 배열은 유출 기체가 응축성 성분을 포함할 때마다 광나선 포트가 막히는 경향을 극복한다.

유입 튜브(404)는 단면이 유입 튜브보다 더 큰 하부 튜브형 통로 부분(410)의 아래쪽으로 연장되어, 기체를 하부 튜브형 통로 부분(410)의 내부 통로(460)로 방출한다.

하부 튜브형 통로 부분(410)은 기체 주입 포트(414 및 416)가 장착된 상부 구획을 갖는 원통형 외벽을 포함한다. 적당한 수준으로 가압된 질소 또는 기타 적당한 기체는 라인(418)에서 포트를 통해 내부 외접 통로(412)로 흐른다. 통로(412)는 외벽에 대해 방사상으로 이격된 관계에 있는 다공성 내벽(420)에 의해 속박된다. 다공성 내벽은 가압된 기체가 투과성 벽을 통해 내부 통로(460)와 소통하는 내부 통로(430)로 흐르게 하는 소결 금속, 다공성 메쉬 또는 다른 적당한 기체 투과성 물질로 형성될 수 있다.

이런 방식으로, 상부 구획은 이것의 내벽면을 기체와의 접촉으로부터 보호하도록 가압 기체로 싸여져서 벽면상에 고체의 응축 및 증착을 최소화시킨다. 튜브형 통로 부분(410)의 상부 구획은 O-링(422 및 424)으로 구조물의 적소에 밀폐되는 환상 플랜지(452)에 의해 덮혀 있다. 환상 플랜지(452)는 수동적으로 연결 해체가 선택적으로 가능하여 구조물 내부로의 접근 및 해체를 가능하게 하는 잠금링(450)에 의해 적소에 보유된다.

튜브형 통로 부분(410)의 하부 구획은 내벽에 대해 방사상으로 이격된 관계에 있는 외벽(440)이 그 사이에 환상 용적을 형성하는 특징이 있다. 이 환상 용적과 소통하는 것은 물 주입구(448)인데, 이것은 적당한 수원에 연결된다. 이로써 투입된 물은 환상 용적(444)으로 유입되어 내벽(442)의 상단부(446)에서 범람한 후, 벽(442)의 내부면 아래로 흘러 내려 처리될 기체류와의 접촉으로부터 벽면을 보호하는 동시에, 벽면에서 쏟아져 내려 그 위에서 낙수 필름과 접촉할 수 있는 임의의 미립자를 제거한다.

튜브형 통로 부분(410)의 하부 구획은 방사상 연장 플랜지(454)에서 끝나는데, 이 플랜지는 하류의 유닛(예, 수 정화기 유닛, 산화반응 유닛, 화학물질 투여 챔버 또는 유출 기체 처리 시스템의 다른 구성 성분)에 대해 누수 밀착식으로 주입 구조물을 방비하기 위해 하부면에 개스킷(456)을 위치시킨다.

정화기 유닛으로 실란 함유 기체류를 투입하는 경우, 도 6의 주입 구조물은 더 낮은 폭발 한계치 이하의 농도로 실란을 파괴하는데 효과적이다. 세정한 무수 공기를 주입구에서 물내로 버블링시키는 경우, 98%+의 실란 제거 효율이 CDA의 적당한 유속(예, 시간 당 약 4-5 표준 입방 피트의 유량)으로 달성될 수 있다. 대안적으로, CDA는 도 6에 도시된 질소 포트 중 하나 또는 둘 다를 통해 흐를 수 있다.

실란을 함유하고 기체류내로 세정한 무수 공기를 도입하는 기체류의 정화 처리 적용에서 도 6에 도시된 형태의 주입 구조물의 실란 제거 효율의 특정 실시예로서, 하기 표 A는 부식제 (NaOH) 첨가(본 명세서의 다른 부분에서 기술된 바와 같이, 이러한 화학물질 첨가는 정화기 유닛에서 화학물질 주입구에 의해 달성됨) 및 미첨가 양자로 이러한 정화 시스템을 테스트한 결과를 제시한다.

표 A의 데이타는 부피 백만분율(ppm)로 실란 성분의 주입 농도, 1 분 당 480 표준 입방 센티미터(sccm)의 실란 유속으로 세정한 무수 공기의 유속(시간 당 표준 입방 피트, scfh)과 함께, 1 분에 1 갤런(gpm) 및 0.5 gpm의 세정 속도(정화 액체 유량)에서의 출구 농도, 및 실란의 %건조 제거 효율(건조시 기준의 효율), %DRE를 포함한다.

480 sccm의 실란 유속에서의 SiH4 파괴

부식제 미첨가	출구 SiH4 (ppm)
CDA(scfh)	주입 농도	1 gpm	0.5 gpm	% DRE(1 gpm)	%DRE(0.5 gpm)
0	6920	3446.3	3578	50.2	48.3
2	6827	1571	1900	77.0	72.2
4	6737	130.4	290	98.1	95.7
6	6649	1663.8	1695	75.0	74.5

부식제 첨가	출구 SiH4 (ppm)
CDA(scfh)	주입 농도	1 gpm	0.5 gpm	% DRE(1 gpm)	%DRE(0.5 gpm)
0	6920.4	762	1755	89.0	74.6
2	6827.5	1206	1616	81.3	76.3
4	6737.0	819	920	87.8	86.3
6	6648.9	765	930	88.5	86.0
8	6563.1	880		86.6

전술한 내용에서 확인할 수 있는 바와 같이, 정화기의 상류 기체류로 CDA를 투입하는 것이 기체류에서 실란을 감소시키는데 매우 효과적이었다.

다른 주입 구조물들은 본 발명의 광의적 실행에서 유용하게 사용될 수 있으며, 1997년 5월 16에 출원된 미국 특허 출원 제08/857,448호[조세프 디 스위니 등, "Clog-Resistant Entry Structure for Introducing a Particulate Solids-Containing and/or Solids-Forming Gas Stream to a Fluid Processing System"] 및 1996년 12월 31일에 출원된 미국 특허 출원 제08/778,386호[스콧 레인 등, "Clog-Resistant Entry Structure for Introducing a Particulate Solids-Containing Stream to a Fluid Processing System"]를 포함하는데, 이들은 본 명세서에서 참고로 전문 인용된다.

동일물을 함유하는 기체류에서 실란을 제거하는 또 다른 접근법으로서, 수산화 칼륨 또는 다른 적당한 시약을 정화 조작 전에 또는 정화 조작과 함께 기체류와 접촉시켜서, 처리될 기체류에서 실란의 상당한 완전 제거를 달성할 수 있다.

정화기에서 발생할 수 있는 거품 거동에 관해서, 본 발명은 또 다른 실시 형태에서, 예를 들면 처리될 기체류에 존재할 수 있는 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS) 또는 염소화된 실란과 같은 물질의 결과로서 발생할 수 있고, 세정 액체 환경에 상당한 거품 형성을 일으킬 수 있는 거품 형성을 억제하는 수단의 사용을 고려한다. 본 발명의 한 실시 형태에서, 소포제가 정화기내로 주입될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 물리적 변형이 정화기와 결합된 재순환 펌프의 배출 라인에 만들어져서, 재순환된 정화 액체가 정화 칼럼의 패킹상에 도입되는 유속 및 압력을 감소시킨다. 구용적으로, 오리피스 플레이트가 재순환 펌프 방출 라인에 제공되어 재순환 액체의 유속 및 압력을 감소시킬 수 있다. 이러한 오리피스 플레이트는 또한 펌프 상에 후압을 생성시키고, 특정 경우(특히 TEOS 또는 염소화된 실란이 존재하는 경우)에 거품을 형성할 수 있는 초기의 버블링 또는 캐비테이션의 발생을 감소 또는 제거시킨다.

보다 구용적으로, 화학적 소포제는 도 7에 도시된 형태의 화학물질 주입 유닛에 의해 수 정화기로 첨가될 수 있다.

도 7은 기체류가 라인(502)에서 도면에 개략적으로 도시된 주입 구조물(504)로 도입되는 수 정화기(500)를 보여준다. 기체류는 수성 정화 매체로 정화기 챔버(506)에서 정화되어, 정화된 기체류를 유출 도관(508)에 방출하고, 후방 정화기 유닛(510)을 통해 임의 통과한 후, 최종적으로 라인(512)에서 정화기 시스템 방출 포트(511)로부터 방출된다. 정화기 시스템은 라인(505)으로부터 들어오는 정화 액체를 수용하고 유출물 및 재순환 정화 매체를 방출 라인(518)에 방출하는 정화 액체 재순환 펌프(514)를 포함한다. 화학물질 주입제는 화학물질 주입 유닛(524)의 화학 주입 튜브(522)로부터 라인(520)을 경유하여 재순환 펌프(514)로 흐른다. 조제 정화 액체는 공급 라인(516)을 경유하여 후방 정화기 유닛(510)으로 흐른다. 적당한 모니터링 수단, 감지 수단, 계기 수단, 계산 수단, 조절 수단 및 발동 작용 수단을 포함하는 제어 모듈(526)은 정화기 시스템 및 화학물질 주입 유닛을 제어한다.

화학물질 주입 시스템(524)을 사용하여 화학적 소포제를 주입할 수 있다. 사용된 소포제는 적당한 형태이며 발포가 억제되도록 정화 액체의 표면 장력을 변형시키는 농도로 첨가된다. 본 발명의 광의적 실행에서 유용하게 사용될 수 있는 소포 물질의 예로는 다우 코닝 코포레이션에서 구입한 소포제 1410 및 1430(실리콘계 물질임)을 들 수 있다. 이러한 실리콘 소포 물질은 수성 정화 매체에서 활성 실리콘의 약 1 중량ppm 내지 약 100 중량ppm 사이의 농도로 사용될 수 있다. 소포제 농도는 정화 매체에 대한 소포제 투여량을 변화시켜 정화기에서 발포 작용을 모니터링함으로써 특정 용도에서 쉽게 결정될 수 있다.

거품을 감소시키는 또 다른 방법은 펌프 재순환 라인 상에 배관을 변형시키는 것이다. 예를 들면, 발포를 감소 또는 제거하기 위해 제한적 유량 오리피스를 펌프에 장착할 수 있다. 이러한 오리피스는 재순환 액체 유속을 감소시켜서, 시간이 경과함에 따라 더 적은 정화 액체가 정화기 챔버내 패킹면 상에 침입하고, 이 오리피스는 또한 압력 저하 장치로서 작용한다. 이것은 정화 액체가 패킹된 칼럼 상의 스프레이 노즐을 나가는 압력을 효과적으로 감소시킨다.

이러한 접근법에서, 제한적 유량 오리피스는 상기 시스템에서 여러 가능한 시스템 위치(예, (i) 노즐을 가로질러 압력 저하를 더 낮추는 것에 기인한 스프레이 노즐, (ii) 액체 침입 상에 운동량 전달을 더 낮추는 것에 기인한 패킹면, 및 (iii) 펌프를 통해 통과하는 더 낮은 액체 유속에 기인한 펌프 내부) 에서 유체(정화 액체)의 기계적 교반을 감소시킨다. 이것은 또한 펌프 상에 후압을 생성하고, 특정 경우(특히, TEOS 또는 염소화된 실란이 존재하는 경우)에 거품을 형성할 수 있는 초기의 버블링 또는 캐비테이션의 발생을 감소 또는 제거한다.

다양한 접근법을 사용하여 유출물 처리 시스템에서 CaCO₃ 증착 문제를 완화시킬 수 있다. 한가지 접근법은 보충수가 자기장을 통해 통과되는 자화 기술을 사용한다. 제2 접근법은 pH 제어 시스템을 사용한다. 제3 접근법은 보충수를 처리(연수화)하는 소다 석회분 칼럼을 사용한다. 제4 접근법은 정화기에 대해 상류로 고체를 침전화시키는 것이다.

물을 연수하는 소다 석회분의 사용은 문헌[Pontius, F. W., "Water Quality and Treatment", 4 판, 맥그로힐 출판사, 1990년, 359페이지]에 더 완전히 기술되어 있으며, 지하 경수에서 수용성 화학종[예, Ca(HCO₂)₂ 및 Mg(HCO₃)₂]으로서 존재하는 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온에 의해 주로 초래되는 경화를 기술하고 있다. 소다 석회분 연수화에 의해, 이러한 수용성 화학종은 탄산칼슘[CaCO_3(S)] 및 수산화마그네슘[Mg(OH)_2(S)]의 불용성 침전물로 전환된다.

탄산 칼슘 침전화의 문제점은 2 가지 인자가 동시에 존재하는 경우에 주로 나타난다. 첫째는 국지수(局地水)가 다량의 용해 칼슘을 함유한다는 것이다. 둘째는 처리될 기체류가 암모니아를 포함하는데, 이 암모니아가 정화 액체의 pH를 상승시킨다는 것이다. 이러한 pH 증가는 교대로 용해 칼슘이 탄산칼슘으로서 침전화되게 한다.

하나의 구체예에서, 보충수를 자석에 통과시킴으로써 정화 시스템내 탄산칼슘의 형성이 방지된다. 상기 자석은 탄산칼슘 이온 및 입자들을 정렬시킨후 상기 정화기에 도입시키는데에 사용된다. 이로써 상기 이온 및 입자들은 정렬되어 상기 정화 챔버 표면에 부착되는 것이 전기적으로 억제된다. 자화 수단은 당 업계에 공지된 것으로서, 상기 수단은 본 발명에 의한 유출 기체 정화 시스템에 적용되어, 정화 액체, 예를 들어 물을 자화 영역에 통과시켜 침착이 제한 또는 방지될 수 있는 탄산 칼슘, 또는 기타 침착 종의 정화 액체에서 침착이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

다른 구체예에서, 정화 액체 용액의 pH를 조절하여 정화 시스템내 탄산 칼슘의 형성을 방지할 수 있다. 도 8, 즉 섬프 pH(정화 유닛의 섬프 탱크내 정화 매체의 pH)의 함수인 CaCO₃의 침전 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 정화 액체 pH를 약 8.5 미만으로 유지시키는 경우 CaCO₃는 침전되지 않을 것이다.

대신에, 섬프 액의 pH 함수인, CO₂(수성), H₂CO₃(수성), HCO₃ ^-(수성) 및 CO₃ ^-(수성)의 몰 농도 그래프인, 도 9에 나타낸 바와 같이, Ca(HCO₃)₂(중탄산칼슘)이 형성된다. 상기 Ca(HCO₃)₂는 다소간 수용성이기 때문에 침전되지 않는다. pH를 조절하기 위하여, 상기 정화 시스템의 통합된 화학적 주입 시스템이 사용될 수 있다(도7 참조). 임의의 적합한 화학 물질들이 pH 수준을 조절하는데에 사용될 수 있는데, 여기에는 예를 들어, 황산(H₂SO₄)과 염산(HCl)과 같은 산이 포함된다.

다른 구체예에서, 상기 세정 단위의 세정 매질 상류로부터 칼슘을 제거하여 탄산 칼슘 침착을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 세정 단위용 보충수는 석회 및 소다분을 함유하는 컬럼으로 통과될 수 있다. 상기 컬럼을 통과할때, 상기 칼슘은 CaCO₃로 침전된다.

다른 구체예에서, 상기 보충수를 응집 챔버에 통과시켜 상기 칼슘을 침전시키거나 또는 응집시킴으로써 탄산칼슘의 침착을 방지할 수 있다. 상기 챔버내에서, 플루오르화나트륨과 같은 화학적 첨가제가 칼슘을 불용성 CaF₂로서 침전시키는데에 사용된다. 이와는 달리, 응집은 수소화나트륨을 사용하여 pH를 상승시킴과 동시에, CO₂ 기체를 상기 챔버에 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 염기성 용액중에서 CO₂ 기체는 CO₃ ^2- 이온으로 전환되며, 상기 칼슘은 이후 CO₃ ^2- 와 착화되어 고체인 CaCO₃를 형성하게 된다.

상기 정화 시스템의 압감 포트에서의 고체 형성 및 폐색 현상에 대한 전술된 문제점에 관하여는, 질소와 같은 비활성 기체를 사용하는 소규모 정화 과정에 의하여, 상기 비활성 기체를 적당한 압력과 유속으로 상기 압감 포트로 소통시켜, 상기 압감 포트의 고체 침착물을 제거시킬 수 있다. 이러한 정화 과정은, 압력을 부정확하게 읽도록 만들것이므로, 후압이 압감 장치에 부하되지 않을 정도로 충분하게 낮아야 한다. 그러나 상기 정화 기체 흐름은 존재하는 응축 가능 기체의 확산을 침식하거나 또는 입자들을 압감 포트에 통과시키기에 충분한 정도로 커야한다. 응축 가능한 기체가 존재하는 경우, 상기 비활성 정화 기체 또한 가열될 수 있는데, 이로써 포트에 고체가 생성되는 것을 추가로 억제할 것이다.

또한 상기 정화 시스템의 입구에서 고체의 생성을 최소화시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 유입 기체 운반 튜브를 가열시키는 것이 바람직한데, 이로써 상기 기체가 상기 정화기에 투입될 때까지 기상인 모든 응축 가능 기체들이 유지되는 것을 보조할 수 있기 때문이다.

본 발명의 다른 측면은 2단 정화 시스템에 관한 것으로서, 이는 선행 기술인 유출 기체 처리 시스템인 1단 정화 유닛이 직면할 수 있는 문제점들을 해결한다. 본 발명의 2단 정화 시스템은 물질 전달 컬럼을 수반하는 평형 컬럼을 포함한다. 상기 평형 컬럼은 평형 및 헨리의 법칙의 이상적 거동에 매우 근접하게 접근할 수 있으나, 컬럼의 길이가 매우 짧다. 후속되는 물질 전달 컬럼은 제1 컬럼에서 헨리의 법칙에 의하여 제한되는 수준 이상으로 추가의 정화 효율을 제공한다. 단순히 병류 평형 컬럼을 사용하면, 향류 컬럼으로 얻을 수 있는 물의 낮은 유속에서 고효율성을 얻을 수 없다. 그럼에도 불구하고, 향류 컬럼을 사용하면, 필요한 컬럼의 길이는 예를 들어, 반도체 설비와 같은 산업용 설비에 허용되는 것 이상으로, 상기 컬럼은 이러한 설비에 제공될 수 있는 것보다 더욱 길다.

물질 전달 컬럼을 수반하는 평형 컬럼을 사용함으로써, 허용 가능한 전체 컬럼 길이 및 유출 감소에 있어서의 탁월한 효율은 물을 소량 사용함으로써 얻을 수 있다. 이는 본 발명의 2단 정화 시스템과 관련하여, 당 업계에서 상당히 진보된 것이다.

더욱이, 본 발명의 2단 정화 시스템은 유출 기체류 처리시 입자 형성 및 침착을 방지하는데에 매우 유리하다. 상기 평형 컬럼은 물의 유속이 느린 "광개구" 배럴 형태를 취하고 있어, 초기 기체 정화 작업시 효율적인 정화 성능을 제공한다. 제2 정화 유닛의 물질 전달 컬럼은 상대적으로 직경이 작으며 제1 정화 유닛보다 물의 유속이 실질적으로 느리다. 이와 같이 자체로서 특징지워지는 작은 직경/물의 느린 유속은 보통 사용시 상기 컬럼이 응집 현상에 매우 민감하나, 물질 전달 컬럼이 상류 평형 컬럼에 의하여 보호되므로 본 발명의 2단 정화 시스템에서는 상기 응집 현상을 막을 수 있음을 시사하는 것이다.

그러므로 본 발명의 2단 정화 시스템은, 유출 기체가 정화 매체를 보유하는 컬럼을 통하여, 예를 들어 하류 방향으로 병류되는 패킹된 컬럼을 포함하는 제1 세정 단계를 포함한다. 상기 잠시 언급하였던, 회전 분무 허브와 같은 패킹된 컬럼을 재순환시키는 수단이 제공될 수 있으며, 이로써 상기 정화기의 저부에 있는 섬프로부터 나온 물을 매우 급속하게 재순환시킬 수 있다. 상기 컬럼은 산성 기체와 그 밖의 수 정화 기체를 다량 제거하는데에 사용되며, 또한 투입되는 기체류에 존재하거나 또는 정화기내 물과 투입 기체의 반응으로 형성된 다량의 고체를 제거한다.

공급된 기체종을 제거하는 정화기의 제1 단계를 효율적으로 제거하는 것은 유속 및 보충수 유속에 의존하는데, 이는 각각의 유속을 변화시켜 제거 속도와 정도를 결정하여, 정화기의 제1 단계 단위에 바람직한 효율을 제공하게 될 기체 및 정화 액체의 유속을 측정함으로써, 실험에 의하여 엄격하게 제한됨이 없이 용이하게 측정될 수 있다.

바람직하지 않은 성분들의 농도가 추가로 감소하는 경우, 제1 단계의 정화 유닛으로부터, 부분적으로 처리된 기체는 제2 단계의 수 정화기로 소통된다. 이러한 소위 "폴리싱(polishing)" 컬럼은 수직형 컬럼으로서 상기 기체가 향류 방식으로 통과하는 컬럼이다. 상기 컬럼은 통상적으로 제1 단계 컬럼보다 매우 작다. 상기와 같이 컬럼 크기가 작으면 제1 단계 컬럼의 경우에 비해서 물의 유속이 훨씬 낮은 패킹 물질을 적당히 습윤시킬 수 있다. 필요로하는 물의 유속은 충분히 낮아서 신선한 보충수가 상기의 목적으로 사용될 수 있다. 따라서 상기 컬럼의 효율은 높으며, 화학적 주입 제제 또는 다량의 담수를 사용하지 않고서 제2 단계 정화 시스템이 작동할 수 있게 만든다.

종래의 1단 수 정화기에 비해서 2단 수 정화기를 사용함에 따른 이점들을 평가하는, 소수의 방법들이 존재한다. 공급된 보충수의 유속에 있어서, 상기 2단 디자인은 세정 효율을 더욱 상승시킬 수 있을것이다. 다시 말해서, 소정의 효율이 필요하면, 상기 2단 디자인은 보충수의 유속을 상당히 감소시킬 수 있다. 최종적으로, 상기 2단 정렬 방식은, 1단 정화 시스템에 비해서 효율성 및 보충수의 유속을 동일하게 유지시키면서 상기 정화 시스템이 기체 챌린지를 수용할 수 있도록 만든다.

2단 정화 시스템에서, 보충수의 유속이 제1 단계 세정 디자인에 비해서 더욱 낮을 경우 제2 단계는 정화 효율을 증가시킬 수 있다. 폴리싱 정화기를 사용하면 2단 정화 시스템에서 용이하게 얻을 수 있는 효율을 얻기 위하여 통상적으로 요구되는 화학적 주입 제제를 사용할 필요가 없어진다.

선행 기술인 1단 정화 시스템과 본 발명의 2단 수 정화 시스템을 각각 플루오르화 기체의 세정에 대하여 비교하면, 플루오르 함유 질소 흐름은 각 시스템에서 수 세정 처리된다. 얻어진 성능 데이터를 이하 표 B에 나타내었다.

1단 수 정화기
보충수(GPM)	총 질소량(slpm)	화학물질주입여부	불소 주입량(slpm)	등가의 배출량(HF)(ppm)
1.2	80	주입 안함	0.5	10.5
1.2	80	주입함	0.5	69.5
0.5	80	주입함	3.0	745.5
2단 수 정화기
보충수(GPM)	총 질소량(slpm)	화학물질주입여부	불소 주입량(slpm)	등가의 배출량(HF)(ppm)
0.75	80	주입 안함	0.5	4.2
0.75	80	주입 안함	1.0	8.4
0.75	80	주입함	2.25	2.5
0.75	230	주입함	3.0	42.8
0.75	230	주입함	5.0	98

상기 데이터로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 2단 수 정화 시스템에 의하여 불소 제거가 개선되었으며 물의 소비량이 감소되었다.

특정 구체예에서, 상기 2단 정화 시스템중 제1 단계는 반도체 처리기 유출 기체가 병류 방식으로 통과하는, 직경 21 인치 및 길이 18 인치인 패킹된 컬럼을 포함한다. 상기 제2 단계 컬럼은 직경 4 인치이고 길이 18 인치일 수 있는데, 이는 제1 단계 컬럼의 경우에 비해서 훨씬 느린 유속으로 물이 세정의 목적으로 사용될 수 있도록 만든다. 이러한 디자인은 물의 유속 < 0.5 GPM 으로 상기 패킹 물질을 적절히 습윤시키기 때문에, 이러한 목적으로 신선한 보충수가 사용될 수 있다.

특정 구체예에서, 신규한 컬럼 벽 라이너는 (제2) 폴리싱 정화기에 사용될 수 있으며, 이는 폴리싱 정화기의 효율성을 증가시키는 것을 보조한다. 상기 라이너는 또한 상기 폴리싱 정화기의 패킹 물질을 함유하는 속(sock)으로서 작용한다. 이러한 디자인의 특질은, 세정 단계가 필요한 경우 폴리싱 정화기가 용이하게 분리 및 교체될 수 있도록 한다. 더욱이, 상기 디자인은 상기 폴리싱 정화기를 필드내에 존재하는 단일 정화기 시스템에 용이하게 역고정시킬 수 있다.

도 10은 폴리싱 정화기가 사용되는 경우, (폴리싱 정화기가 존재하지 않는 해당 시스템과 비교하여) 암모니아 배기 농도가 감소되는 개선 인자의 그래프로서, 1분당 갤론으로 나타낸 물의 유속에 관한 함수이다. 상기 그래프는 공급된 보충수의 유속에 대해서 폴리싱 정화기가 (폴리싱 정화기가 존재하지 않는 해당 시스템에 비하여) NH₃ 배출구 농도를 110배 이하로 감소시키는 것을 나타내는 것이다. 뿐만 아니라, 해당 1 단계 정화 시스템 보충수의 1/3만을 사용하였을 경우 상기 폴리싱 정화기는 NH₃ 배출구 농도를 30배 이하로 감소시킬 수 있다.

상기 폴리싱 정화기의 가장 유리한 최적 디자인의 양상은 벽 라이너에 있다. 상기 폴리싱 정화기는, 이러한 폴리싱 정화기에 사용된 패킹 재료 부재의 직경이 1 인치일때, 예를 들어 직경 4 인치일 수 있다. 패킹 직경에 대한 컬럼 직경의 비율은 4이다. 통상적으로 사용된 디자인은, 경험에 의하면 상기 비율이 8 이상이어야 하며, 바람직하게는 상기 비율은 최소 10 ∼ 15이어야 한다. 그 이유는, 벽에 존재하는 공극 공간이 컬럼 내부 지역에서 발견되는 공극에 비하여 과도하게 크기 때문에, 상기 비율이 작으면 컬럼 벽을 따라서 내려가는 정화 액체의 채널 형성을 방해하기 때문이다.

폴리싱 컬럼에서 정화 패킹 물질을 유지하기 위하여 벽 라이너가 사용될 수 있으며 이와 동시에 벽의 채널 형성이 억제되고 세정 효율이 개선될 수 있다. 이러한 측면에서, 상기 시스템의 압력 강하 한계치로 인하여, 전술한 채널 형성/통과 현상을 해결할 수 있도록 단순히 패킹 크기만을 줄일 수는 없다.

본 발명의 광범위한 분야에 사용되는 벽 라이너는 처리된 기체와 정화 액체를 용이하게 통과시킬 수 있는 백, 덮개, 바구니, 또는 기타 유공성 용기를 포함한다. 이러한 방식으로, 상기 라이너는 기체 투과성 및 액체 투과성이어서, 기체/액체를 상기 라이너 내부 패킹 표면상에서 접촉시킬 수 있다.

하나의 구체예에서, 상기 라이너는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리설폰, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트 등과 같은 비활성 중합체, 유리 섬유, 또는 상기 라이너를 형성하기에 구조적으로 적합하고 폴리싱 정화기에서 이에 사용될 수 있는 재료들과 화학적으로 불활성인 기타 임의의 재료와 같은 비활성 재료로 형성될 수 있다.

보다 작거나 또는 보다 큰 메쉬 크기 또한 상당히 효율적임에도 불구하고, 기체/액체 접촉에 확장된 물질 전달 영역을 제공하는 폴리싱 정화기에 사용되는 재료의 패킹 치수에 따라서, 특정 예에 의하여 상기 라이너는 플라스틱 와이어로 한정되며 메쉬 크기가 1 ㎝ ×1 ㎝ 인, 플라스틱 개방형 메쉬 재료로 형성될 수 있다. 상기 플라스틱 와이어의 두께는 약 1/16 인치이고 상기 메쉬의 방향은 상기 플라스틱 와이어가 수직 또는 수평 방향일 수 있다. 상기 메쉬는 상기 플라스틱 와이어 사이의 공간이 보다 작거나 또는 보다 큰 플라스틱 와이어 ; 보다 얇거나 또는 보다 두꺼운 플라스틱 와이어 ; 및/또는 와이어가 수직 또는 수평 방향이 아닌 대각선(임의의 각도) 방향의 메쉬를 포함한다. 상기 메쉬를 형성하는 재료는 바람직하게는 소수성, 즉 잘 습윤되지 않는 화학적 비활성 재료이다.

그러므로 벽 라이너는 폴리싱 정화기의 패킹 재료를 함유하는 분리 가능한 보유 구조를 제공한다. 상기 패킹 재료 및/또는 컬럼 내부 표면을 세정할 필요가 있을 경우 상기 패킹 라이너를 용이하게 분리할 수 있으므로, 이러한 플라스틱 라이너 디자인은 매우 유리하다. 필드내 역 고정된 현존 수 정화기 단위는 또한 라이너 디자인으로 촉진된다.

"폴리싱" 또는 2단 정화기 유닛중 제2 단계 정화기를 참고로 하여 상기 라이너를 특이적으로 상기 기술할때, 라이너 구조는 또한 제1 단계 정화기 유닛에 사용될 수도 있다는 사실을 이해할 것이다. 제1 단계 유닛에서, 상기 유닛을 에워싸거나 또는 유지시키는 용기의 크기 및 치수 특성으로 인하여, 폴리싱 단계에서 볼 수 있는 형태의 패킹 크기 매개성 통과 또는 채널 형성 문제는 존재하지 않지만, 제1 단계 유닛의 내부 표면과 여기에 패킹된 재료의 표면을 세정할 필요는 있다.

따라서, 상기 2단 정화 시스템 중 제1 단계 유닛의 패킹은 또한 상기 정화기 시스템의 제2 단계에서 사용된 것과 유사한 형태의 라이너를 제공할 수도 있다.

따라서 라이너 함유 패킹은 폴리싱 정화기에 탈착가능하도록 장착될 수 있는 "카세트"로서 사용될 수 있으며, 임의적으로는 본 발명의 제1 단계 정화기는 상기 정화기 시스템에 매우 효과적인 작용을 제공하는데, 즉 전술한 폴리싱 정화기 사용시 기체가 통과하면서 채널을 형성하는 벽면 효과를 방지한다.

도 11은 정화 조건하에서도 이의 구조를 보존할 수 있는 적합한 중합체 재료로 형성된 교차형 사슬 부재(606)로 한정된 개구부(604)를 보유하는 메쉬 백(602)을 포함하는, 본 발명의 하나의 구체예에 의한 벽 라이너와 패킹 조립체(600)를 도식적으로 나타낸 것이다. 상기 메쉬 백(602)은 패킹 부재(608)를 다량으로 함유한다. 나타낸 바와 같이 상기 메쉬 백은 스프링 바이어스 클립(612)과 벨트(614) 구조와 같은, 상부 말단 밀봉 구조가 제공될 수 있으며, 이로써 상기 메쉬 백은 상기 스프링 클립의 빗장을 걸거나 풀어서 손으로 용이하게 열고 닫을 수 있다.

패킹 부재(608)는 공급된 기체 세정 용도에 유리하거나 또는 유용한, 적합한 모양, 크기, 형태 및 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 패킹 부재는 고리형, 안장형, 나선형, 도우넛형 또는 기타 기하학적으로 규칙적 및/또는 불규칙적 인 형태일 수 있으며, 예를 들어, 폴 고리형, 래슁 고리형 또는 기타 시판중인 패킹 재료일 수 있다. 상기 패킹 재료는 바람직하게는 용적에 대한 표면의 비율이 높으 것이 특징이어서, 상기 정화 작업시 기체/액체 접촉 작용이 매우 효과적으로 이루어진다.

벽 라이너가 탈착가능하도록 장착된, 정화 유닛 용기(616)의 상부와의 연결부를 확대시킨 벽 라이너 및 패킹 조립체를 도 11에 나타내었다.

도 12는 본 발명의 하나의 구체예에 의한 2단 정화기 시스템(700)을 도식적으로 나타낸 것이다.

상기 2단 정화기 시스템은 정화 매체로 이루어진 층(704)을 포함하는 내부 용적를 감싸는 제1 정화 용기(702)를 포함한다. 패킹 재료의 "느슨한(loose)" 층과 같이 바람직한 형태로 나타내었음에도 불구하고, 상기 층은 기체/액체 접촉용 패킹 재료층을 형성하는 탈착가능한 삽입체로서 제공될 수 있을 것으로 생각된다. 상기 층(704)은 용기(702)의 내부 벽을 보호하고 패킹 재료층을 지지하기에 충분한 정도로 구조적으로 강한 격자, 메쉬, 스크린 또는 기타 적합한 유공성 부재를 포함할 수 있는 지지체(706)에 배치된다. 통상적으로, 제1 정화 용기는 임의의 라이너 또는 백을 포함하지 않는 패킹 재료층을 포함할 것이다.

상기 패킹 재료(704) 층은 처리된 기체를 반도체 처리 유닛과 같은 상류 처리 설비(714)로부터 수용하고, 유출 기체를 라인(716)에서 정화 용기(702)로 소통시켜 도입 장치(718)로 용기의 내부 공간에 도입시키는 헤드 공간(706)이다. 상기 유출 기체는 예를 들어, 실란을 더욱 효율적으로 감소시키기 위하여, 가열 부재(720)에 의하여 가열된 라인(716)을 통한 흐름내에 존재할 수 있다.

이러한 배치에 의하여, 상류 설비로부터 얻은 기체는 패킹 재료층을 통하여 하부 플래넘 공간(708)으로 하향 소통되어, 세정 용기(702)로부터 라인(760)으로 배출된다. 상기 배출 라인(760)은 이음새(742)에 의해서 세정 용기(702)의 벽과 합체된다.

상기 플래넘 공간(708)은 또한 정화 액체 매체(712), 예를 들어 수성 매질을 수집하기 위한 섬프(710)를 한정할 수도 있다. 상기 액은 상기 섬프(710)로부터, 이음새(724)에 의하여 용기(702)의 벽과 합체된 라인(722)에 의하여 재순환된다. 라인(722)은 상기 정화 액체를 펌프(726)로 소통시키는데, 이는 상기 액체를 재순환 라인(728)으로 배출시키고, 이로부터 내부에 분무 노즐(728)이 보호된 형태로 장착된 암(734)을 보유하는 허브(736)와 차례로 연결된 중공 축(732)과 구동 가능하도록 커플링된 구동 모듈(730)로 소통된다. 그러므로 구동 모듈은 라인(728)으로부터 정화 액체를 소통시키고, 이러한 액체를, 상기 암과 백(704)의 패킹 재료층에 분무식으로 분배하는 노즐(738)로 속이 빈 축(732)을 통하여, 적합한 공급원(도시하지 않음)과 연결된 라인(770)으로부터 얻은 보충수에 의하여 필요한 만큼 증가시킨다. 상기 구동 모듈은 도12에 화살표 R로 표시한 방향으로 축이 회전된다. 폴리싱 정화 액체가 존재하면, 보충수는 여기에 전면적으로 소통되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 이것은 가장 최적인 정화능을 제공하고; 상기 라인(770)은 상기 폴리싱 정화기(768)로부터 배출되는 액체를 함유하기 때문이다.

라인(770)의 보급액은 임의적으로 자화 영역(796)을 통과하여 상기 정화기 시스템에 탄산칼슘이 침착되는 것을 방지할 수 있다. 이와는 달리, 상기 영역(796)은 pH 조절 영역, 정화 액체를 처리(연화)하기 위한 석회-소다분 컬럼, 또는 적절한 처리에 의하여 칼슘 및 마그네슘이 상기 정화 액체으로부터 침전되는 침전 영역을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 정화 액체는 세정 챔버의 칼슘 및 마그네슘 상류에서 소모된다.

이로써 액상 세정 매체는 정화 용기(702)에서 기체와 병류 흐름으로 아래로 흐른다. 이런 식으로, 다량의 산 기체와, 산 기체 이외의 물 세정 가능한 기체가 처리하고자 하는 유출 기체로부터 제거되며, 상기 기체내 다량의 고체는 세정 작용에 의해 병류 제거된다.

제1 정화 용기(702)에서 정화함으로써 처리된 유출 기체는, 이어서 라인(760)을 거쳐 제2 정화 용기(744)로 흐른다. 제2 정화 용기는 그 내부에 포장재를 함유하는 백(746)(도 11과 관련하여 기술됨)을 갖는다.

제2 정화 용기(744)는 포장재의 백(746)의 필요성을 없애주는 일정 크기 및 일정 치수 특징을 지닐 수 있으며, 상기 예에서 베드는 느슨한 포장재로 형성될 수 있는 것으로 인식된다. 그러나, 전술한 바와 같이 베드 직경이 작은 예에서, 도시된 바와 같이 백을 구비하는 것은, 부적당한 기체 정화 처리 결과를 초래할 수 있는 변칙적인 우회 및 채널형성 거동을 방지하며, 폴리싱 정화 작업에서 고효율을 보장하는 적당한 유체역학적 거동을 발생시키는 벽 접촉 구조를 제공하는 작용을 한다.

제2 정화 용기에서 충전재의 백(746)은, 제1 정화 용기에서 사용되는 것과 동일하거나 또는 유사한 타입일 수 있는 지지체 구조(748) 상에 재배치된다. 새로운 정화 액체는 라인(740)을 통해 정화 용기(744)의 상부로 도입되는데, 이는 정화 액체(도시되지 않음)의 적당한 공급원과 결합될 수 있다. 라인(740)의 정화용 액체는 임의로 자화 구간(798)을 통해 흘러, 정화 시스템에서 탄산칼슘의 침전을 억제하거나 또는 제거할 수 있다.

별법으로, 구간(798)은 pH 조절 구간, 세정 액체 처리(연화)용 소다 석회분 컬럼, 또는 침전 구간(칼슘과 마그네슘이 적당한 처리를 통해 세정 액체로부터 침전되어 정화 챔버의 칼슘 및 마그네슘 상류 중의 정화 액체가 고갈되는 구간)을 포함할 수 있다.

정화 액체는 제1 용기와 연결된 것으로 도시된 것과 같은 분배 수단에 의해 제2 정화 용기의 상부 내부 용적내에 분배될 수 있지만, 제2 정화 용기의 직경은, 일반적으로 단일 스프레이 헤드 또는 노즐이 용기의 전 횡단면을 가로질러 액체를 도입하기에 적당할 정도로 충분히 작다.

그 후, 정화 액체는 백(746)의 충전물을 거쳐 아래로 흘러, 라인(760)으로부터 용기(744)에 도입되는 기체와 접촉된다. 따라서, 라인(760)으로부터 나온 기체는 용기 내부 용적의 하부에 도입되고 백(746)의 충전재를 통해 위로 흘러 기체 정화를 위해 밀접한 기체/액체 접촉을 수행한다.

따라서, 정화된 기체는 용기(744)의 내부 용적의 상부로 가고, 송풍기(766)를 구비한 라인(764) 내로 방출되어 처리된 기체를 시스템으로부터 배출시키고 기체 처리 공정과 관련된 상류 압력 강하를 극복한다. 별법으로, 펌프, 압축기, 터빈, 팬, 배출기(ejector), 배출기(eductor) 또는 기타 동기 흐름 수단을 사용하여 처리 계로부터 기체를 배출시킬 수 있다.

충전재 베드 통과 후 정화 액체는 라인(768)을 거쳐 용기(744)의 하부로부터 배출되며, 최종 배치 전 추가 처리되고/되거나 시스템 내에서 재순환(예컨대, 이후 제1 정화 용기(702)내로 도입되기 위해 라인(770)으로 보충 흐름)될 수 있다.

임의의 자화 구간(796 및 798)은 그 내부에 임의의 적당한 자화 장치, 예컨대 C-500 물리적 물 콘디셔너(Isaacson Enterprise 제품, 미국 캘리포니아주 스톡톤 소재) 및 SoPhTec International(미국 캘리포니아주 코스타 메사 소재)에서 상표명 SoPhTec로 시판되는 자화 시스템을 포함할 수 있다.

전술한 2단 세정 시스템은 기체의 정화 처리에 이용되는 정화수의 양을 최소화시킨다는 점에서 매우 유리하다. 또한, 다중 정화 단계들을 수반하는 상기 시스템은 약품 처리의 필요성을 없애주므로, 당해 분야에 현저한 진보를 달성하여 상당량의 물을 사용하지 않고, 화학물질 사용과 관련된 높은 작업 비용을 들이지 않고 효과적인 정화 처리를 수행할 수 있다.

벽면 효과에 흔히 존재하는 우회 또는 채널형성 거동을 감소시키기 위해, 직경이 작은 정화기내에 포장재를 함유하는 백을 사용하는 대신 또는 상기 백의 사용외에도 이용할 수 있는 또 다른 방법으로서, 일부 예에서는 정화 용기의 내벽 표면의 적어도 일부에 유체 흐름 파괴 구조(예, 도 12에 정화기 용기(744)의 내벽에 도시된 돌출부(790))를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 흐름 파괴 구조는 임의 적당한 형태일 수 있는데, 예를 들면 막대형, 범프형, 융기형, 후크형, 일체 형성된 벽 돌출부(예를 들면, 내벽 표면을 도톨도톨하게 함으로써 형성될 수 있음), 리브형, 벽의 새김형, 벽에 매립된 그릿형, 내부 구조에 납땜 또는 용접한 금속 아플리케형, 벽 표면에 부착된 섬유 또는 막대형 등이 있다. 이러한 파괴 구조는 정화기 용기 벽의 유체 흐름 경계층을 변경시키고 베드의 벌크 용적내로 벽의 유체 흐름 스트림 방향을 재배정한다.

도 12의 계의 추가 특징으로서, 제1 정화기(720)로부터 라인(760)을 거쳐 제2 정화기 유닛(744)으로 흐르는 유출 기체류는 라인(747)로부터 도입되는 세정한 무수 공기 또는 기타 적당한 기체를 갖는다. 이같이 세정한 무수 공기를 도입하는 것은 실란과 같은 유출 기체류의 불필요한 성분이, 특히 기체류 중의 암모니아와 함께 존재하는 경우 이의 제거에 유리할 수 있다. 이를 위해, 라인(747)은 세정한 무수 공기 또는 이러한 목적에 사용되는 기타 적당한 기체의 공급원(도시되지 않음)에 결합될 수 있다.

비록 정화 시스템의 2단 실시 형태를 도시하고 기술하였지만, 본 발명은 하나 이상의 세정 용기와 관련 정화 단계가 제공되는 다른 실시 형태를 사용할 수도 있는 것으로 인식된다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 주입 구조물(800)의 입단면도이다.

도시된 바와 같이, 주입 구조물(800)는 원통형이 바람직한 외벽(832)을 갖는 하우징(802)을 포함하는데, 이는 중간 원통형 벽(834)에 대해 방사상으로 이격 관계에 있어서 사이의 환형 용적(836)를 구획한다. 외벽은 유입 포트(860)를 구비하는데, 이에는 적당한 동일물의 공급원(도시되지 않음)으로부터 라인(862)을 통해 냉각수가 제공된다. 외벽(832)은 또한 외부 포트(864)를 구비하며, 이것에 의해 내용적(836)에서 순환하는 물이 라인(866)을 통해 배출될 수 있다.

이러한 배열에 의해, 냉각수가 전체 순환을 위해 환형 내부 용적에 도입되고 배출될 수 있으므로 유입 구조에서의 소정의 온도가 유지된다.

냉각수에 대해 전술하였으나, 유입 구조의 가열이 요구되는 경우 가열수도 이와 유사하게 도입될 수 있으며, 물이외의 액체도 이러한 방식으로 열 전이 매체로서 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 중간벽(834)은, 냉각수가 중간벽(834)과 내벽(838) 사이의 환형 용적(842)내로 흐를 수 있는 벽 개구(815)를 구비할 수 있다. 내벽(838)은 위로 연장되어, 환형 용적(836 및 842)의 경계를 이루는 상부벽(854) 아래에서 끝난다. 이로써, 환형 용적(842)에 도입된 액체는 벽(838)의 위쪽 선단을 넘쳐 화살표(C)로 표시된 방향으로 흘러서 기체 흐름 통로(840)의 경계를 이루는 벽(838)의 내표면에서 낙하 필름을 형성한다. 이러한 벽 개구(815)에 대한 대안으로, 중간 벽(834)은 액체 투과를 허용하는 다공성 재료로 이루어질 수 있다. 또 다른 대안으로, 물 또는 기타 액체는 별도의 액체 유입구 또는 포트(도시되지 않음)에 의해 환형 용적(842)에 독립적으로 제공될 수 있다.

상기 범람 액체가 벽(838)의 내표면을 따라 아래로 전달되도록, 아래로 현수된 플랜지 벽(844)이 제공되며, 이는 상부벽(854)에서 아래로 연장된다.

상부벽(854)은 다시, 상부 벽(850)에 의해 위쪽 단부가 폐쇄된, 위로 연장되어 있는 원통형 벽(852)을 지지하므로, 이로써 내부 플리넘 공간(870)을 형성하며, 여기에 공기, 질소 또는 기타 기체가 화살표(A)로 표시된 방향으로 도입되어 플리넘 공간(870)에 유입되고 화살표(B)로 표시된 방향으로 기체 흐름 통로(840)로 흐를 수 있다. 이와 같이 도입된 기체는 세정한 무수 공기인 것이 바람직하다.

상부벽(850)은 다시 유입 도관(814) 둘레를 한정하여, 반도체 제조 기기와 같은 상류 공급원(808)으로부터 라인(810)을 통해 처리 기체를 수용하는 사이드 암(812)을 구비한다. 감소되는 성분을 함유하는 상기 처리 기체는 사이드 암(812) 내의 주입 도관(814)에 유입되며 이로부터 내부 용적(830)를 포괄하는 주 중심 구간(816)으로 흐른다. 수직 연장되어 있는 관(818)은 내부 용적(830)을 통과하여 기체 흐름 통로(840) 내에 배치된 하부 단부(826)까지 연장된다. 관(818)은 유입 도관(814)의 벽 표면(874) 둘레에 의해 한정된다.

관(818)의 상부 단부(824)는 라인(822)에 의해 세정한 무수 공기 또는 기타 적당한 기체의 공급원(820)에 결합된다.

도시된 배열에 의하면, 라인(810)에 유입되고 주입 도관(814)을 통해 흐르는 유출 기체는 내부 도관의 내부 용적(830)을 통과하여 기체 흐름 통로(840)에서 아래로 흐르기 위해 그 하부 단부에서 배출된다. 라인(810)을 흐르는 기체는 필요에 따라 라인(810)을 가열하기 위해 배열된 가열 부재(811)에 의해 임의로 가열될 수 있다.

동시에, 액체는 내벽(838)의 상부 단부를 넘쳐 흘러서, 기체 흐름 통로의 경계를 이루는 벽(838)의 내표면 상에서 아래로 흐르는 액체막을 형성한다. 또한, 동시에, 세정한 무수 공기 또는 기타 기체는 관(818) 내로뿐 아니라 플리넘 공간(870) 내로도 도입되어 유출 기체와의 접촉을 통해 유입 구조의 벽표면을 덮음과 동시에 유출 기체는 상기 세정한 무수 공기 또는 기타 기체와 혼합되므로 유출 기체류내 특정의 불필요한 성분을 감소시키는 데 유용할 수 있다. 예를 들면, 플리넘 공간(870)과 관(818)내로 도입된 세정한 무수 공기는 유출 기체의 실란 함량을 실질적으로 감소시키는 작용을 하는 일정 분량 및 일정 속도로 도입될 수 있다. 또 다른 임의 특징은 주입 도관(814)이 적당한 수단(도시되지 않음)에 의해 가열될 수 있다는 것이다.

따라서, 유출 기체는 주입구의 기체 흐름 통로(840)에서 아래로 흘러 정화기(804)를 통과하는데, 여기서 기체/액체 접촉이 수행되어 유출 기체류내 성분의 추가적이고 구용적인 감소가 이루어질 수 있다.

주입 하우징(802)은 용접부(806) 또는 기타 정착 또는 고정 수단 또는 방법(예, 커플링, 클램프, 정착물 등)에 의해 정화기(804)에 고정될 수 있다.

본 발명은 다양한 특징의 정화 시스템을 제공한다. 즉, HF 및 F₂뿐 아니라 기타 할로화합물(예, 플루오로화합물), 및 기체의 세정 효율을 강화시키기 위해 환원제를 이용하고, OF₂와 같은 유해 종의 형성을 억제하며; 실란 기체종을 파괴하기 위해 쉽게 배열되고; 정화 작업시 발포 빈도 및 발포 범위를 최소화하고; 탄산칼슘 침전 및 압력 감지 포트의 폐색뿐 아니라 세정 계내 기타 고체의 형성을 막기 위해 적당히 배열되며; 정화 작업에 요구되는 물 요건을 현저히 감소시키는 데 효과적인 다단계 정화 배열을 포함할뿐아니라 화학물질의 사용을 배제 또는 적어도 실질적으로 감소시키고; 직경이 작은 정화 칼럼에 유용한 봉쇄 구조물내에 정화용 포장재를 사용하여 우회 및 채널 형성 거동을 막아, 높은 기체/액체 접촉 효율을 달성한다.

본 발명은 구용적인 실시 형태 및 특징을 참고로 기술하였으나, 이는 본 발명의 이용성을 제한하지 않으며, 기타 변형, 수정 및 변경 실시 형태도 포괄하는 것으로 인식된다. 따라서, 본 발명은 그 같은 모든 변형, 수정 및 변경, 그리고 하기한 청구의 범위와 일치하는 본 발명의 정신 및 범위내의 기타 실시 형태를 포괄하는 것으로 넓게 파악해야 한다.

Claims

기체 성분을 함유하는 기체류 내의 기체 성분을 감소시키기 위한 정화 시스템으로서,

상기 정화 시스템은 제1 기체/액체 접촉 챔버 내부에서 기체/액체 접촉을 위해 기체류와 정화 액체를 상기 제1 접촉 챔버에 투입하기 위한 수단을 포함하는 제1 기체/액체 접촉 챔버; 와

제2 기체/액체 접촉 챔버 내부에서 기체/액체 접촉을 위해 제2 정화 액체를 상기 제2 접촉 챔버에 투여하기 위한 투여 수단을 포함하며 상기 제1 기체/액체 접촉 챔버로부터 처리된 기체류를 수용하는 제2 기체/액체 접촉 챔버를 포함하며,

여기서, 상기 제1 기체/액체 접촉 챔버는 기체류와 정화 액체가 동일한 방향으로 흐르도록 구성 및 배열되고, 상기 제2 기체/액체 접촉 챔버는 기체류와 제2 정화 액체가 반대 방향으로 흐르도록 구성 및 배열되며, 상기 제1 및 제2 정화 액체는 그 내부에 부식제를 함유하지 않으며,

추가로 하기 (a) 내지 (d) 중 하나 이상을 추가로 포함하는 것인 정화 시스템:

(a) 필요에 따라 화학 처리제 주입에 따른 정화 시스템 내의 거품을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 배열된 후압 유발 장치와 병용하는, 화학 처리제와 기체 성분을 접촉시켜 상기 제1 및 제2 기체/액체 접촉시 기체류로부터 기체 성분을 제거하기 위해 화학 처리제를 주입하는 화학 처리제 주입기로서, 여기서 상기 화학 처리제가 상기 제1 및/또는 제2 기체/액체 접촉 챔버 내에서 정화 액체의 pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양의 티오황산 나트륨인 화학 처리제 주입기;

(b) 주입구를 통해 흐르는 기체류 내에 실란이 존재하는 경우, 상기 기체류로부터 실란의 제거를 촉진시키는 세정한 무수 공기를 상기 기체류에 주입하기 위해 배열된 주입구;

(c) 필요에 따라, 소포제 주입에 따른 정화 시스템 내의 거품을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 배열된 후압 유발 장치와 병용하는, 정화 챔버 내에서 발포를 억제하기 위해 기체/액체 접촉시에 정화 액체에 거품을 억제하는 소포제를 투입하기 위한 소포제 주입기;

(d) (1) 정화 시스템에 기체류를 투입하기 전에 기체류를 가열하는 수단; 및

(2) 상기 제2 기체/액체 접촉 챔버에 제1 기체/액체 접촉 챔버로부터 나온 처리된 기체류를 투입하기 전에 상기 처리된 기체류에 세정한 무수 공기 또는 다른 산소-함유 기체를 투입하는 수단

으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 기체류 내에 암모니아와 함께 실란이 존재하는 경우, 상기 기체류로부터 실란을 감소시키는 수단.
제1항에 있어서, 주입 구조물을 통한 기체류의 흐름에 의해 실란 성분을 함유하는 기체류를 정화 장치에 투입하기 위한 주입 구조물을 포함하며, 상기 주입 구조물은 그 주입 구조물을 통해 흐르는 기체류에 정화 시스템 내에서 실란 성분의 제거를 촉진시키는 기체를 투입하는 수단을 포함하는 정화 시스템.
제2항에 있어서, 상기 주입 구조물이 산소-함유 기체 공급원에 연결되어 있는 것인 정화 시스템.
제2항에 있어서, 상기 주입 구조물이 질소 기체 공급원에 연결되어 있는 것인 정화 시스템.
주입 구조물을 통한 기체류의 흐름에 의해 실란 성분을 함유하는 기체류를 정화 장치에 투입하기 위한 주입 구조물을 포함하는 정화 시스템에 있어서,

상기 주입 구조물이 그 주입 구조물을 통해 흐르는 기체류에 정화 시스템 내에서 실란 성분의 제거를 촉진시키는 기체를 투입하기 위한 수단을 포함하며,

여기서 상기 기체 투입 수단은

(i) 상부 주입부의 기체 흐름 통로와 인접하는 기체 투과성 벽을 포함하며, 상기 실란 제거 촉진 기체가 흐를 수 있는 환상 기체 투입 통로를 포함하는 상부 주입부;

(ii) 주입 구조물의 하부 주입부를 통해 기체 흐름 통로와 인접하는 내벽 표면을 가진 내벽을 구비한 환상 범람 액체 저장기를 포함하며, 범람시 전체 길이의 상기 내벽 표면상에 액체의 낙하막을 형성하여 기체류 내의 고체 및 고체-형성 성분으로 이루어진 이러한 내벽 표면을 액체로 세척하고, 주입 구조물 내부에서 기설정된 온도를 유지하는 하부 주입부; 및

(iii) 상기 기체 흐름 통로 내로 연장되고, 상기 기체 투입 수단의 상부 주입부 및 하부 주입부중 하나의 하단부에서 종결되는 기체 주입 튜브

를 포함하며, 상기 기체 투입 수단은 실란 함유 기체의 공급원으로부터 정화 장치로 실란-함유 기체를 투입하기 위해 구성 및 배열되는 정화 시스템.
산 기체 성분 및 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분을 포함하는 유출 기체를 처리하기 위한 정화 시스템으로서,

수성 정화 액체 및 유출 기체가 서로 동일한 방향으로 흐르면서 접촉하도록 구성 및 배열되어 산 기체 성분, 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분 및 수 반응성 기체가 감소된 유출 기체를 생성하는, 수성 정화 액체를 이용하여 유출 기체를 정화하여 이의 산 기체 성분을 제거하는 제1 정화기 유닛;

제2 수성 정화 액체 및 유출 기체가 서로 반대 방향으로 흐르면서 접촉하도록 구성 및 배열되어 산 기체 성분, 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분 및 수-반응성 기체가 추가로 감소된 유출 기체를 생성하는, 부식제를 함유하지 않는 제2 수성 정화 액체를 이용하여 유출 기체를 정화함으로써 잔류 산 기체, 산 기체 성분 이외의 잔류 수-정화성 성분 및 잔류 수-반응성 기체를 제거하는 제2 정화기 유닛; 및

제1 정화기 유닛으로부터 제2 정화기 유닛으로 산 기체 성분, 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분 및 수-반응성 기체가 감소된 유출 기체를 흐르게하는 수단

을 포함하는 것인 정화 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제2 정화기 유닛의 용적이 상기 제1 정화기 유닛의 용적보다 실질적으로 더 작은 것인 정화 시스템.
제6항에 있어서, 칼슘을 함유하는 수성 정화 매체로부터 탄산 칼슘의 침착을 억제하는 수단을 추가로 포함하며, 상기 억제 수단이

(1) 염산 및 황산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적합한 산을 투입하여정화 액체의 pH를 8.5 미만으로 유지하기 위한 정화 액체의 pH 조절 수단; 및

(2) 정화 액체의 pH를 8.5 미만으로 유지하기 위해 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 정화 액체를 흐르게하기 위해 배열된 소다 석회분 베드

로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인 정화 시스템.
제6항에 있어서, 접촉 챔버 내에서 수성 정화 매체를 사용하기 전에 수성 정화 매체의 칼슘 성분을 침전시키는 침전기를 추가로 포함하고, 상기 침전기는 수성 정화 매체와, 수성 정화 매체의 칼슘 성분을 침전시키는데 효과적인 화학 처리제를 접촉시키기 위한 챔버 및 상기 화학 처리제를 상기 접촉 챔버로 이동시키는 수단을 포함하는 것인 정화 시스템.
기체/액체 접촉 챔버의 내부 용적을 포괄하는 챔버 벽을 포함하는 기체/액체 접촉 챔버 내에서 유출 기체와 수성 정화 매체를 접촉시킴으로써 상기 유출 기체의 수-정화성 성분을 제거하기 위해 유출 기체를 처리하는 정화 시스템으로서, 상기 접촉 챔버가 벽을 따라 내부 용적을 가진 상기 챔버의 내부 영역으로 유체 흐름을 재유도하는 수단을 포함하는 것인 정화 시스템.
내부에서 기체/액체 접촉을 위해 내부 용적을 가진 정화기 용기에 기체 및 액체를 투입하기 위한 수단을 보유하는 정화기 용기 내에 탈착가능하게 장착하기 위한 기체/액체 접촉 제품으로서, 상기 충전 매체 어셈블리는 변칙적인 우회 및 채널형성 거동을 나타내지 않는 벽-접촉 구조물을 제공하는 유공성 백과 상기 백 내에 함유된 충전 부재 덩어리를 포함하는 것인 기체/액체 접촉 제품.
제11항에 있어서, 상기 백이 중합체 메쉬로 형성된 것인 기체/액체 접촉 제품.
제11항에 있어서, 상기 백을 위해 손으로 조작할 수 있는 밀봉 부재를 추가로 포함하는 것인 기체/액체 접촉 제품.
플루오로화합물을 함유하는 유출 기체류 내에서 플루오로화합물을 감소시키기위한 장치로서,

기체/액체 접촉을 위한 수 정화기 유닛;

상기 수 정화기 유닛에 플루오로화합물-함유 유출 기체류를 투입하기 위한 수단;

상기 수 정화기 유닛으로부터 플루오로화합물-감소된 유출 기체류를 배출시키는 수단; 및

수 정화기 유닛의 조작 중에 수 정화기 유닛에 환원제를 투입하기 위해 수 정화기 유닛에 작동가능하게 연결되고, 배열된 환원제 공급원

을 포함하며, 여기서 상기 환원제는 티오황산 나트륨이고, pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양으로 투입되는 것인 장치.
제14항에 있어서, 상기 환원제 공급원이 수 정화기 유닛내로 환원제를 주입하기 위한 수단을 포함하는 것인 장치.
제14항에 있어서, 플루오로화합물-함유 유출 기체류 내의 플루오로화합물 농도를 모니터링하고, 이에 응답하여 수 정화기 유닛으로의 환원제 투입을 조정하는 수단을 추가로 포함하는 것인 장치.
플루오로화합물을 함유하는 유출 기체류를 생성하는 반도체 제조 처리 유닛; 및

상기 유출 기체류 내에서 플루오로화합물을 감소시키기 위한 장치

를 포함하는 반도체 제조 설비로서,

상기 장치가

기체/액체 접촉을 위한 수 정화기 유닛;

상기 수 정화기 유닛에 플루오로화합물-함유 유출 기체류를 투입하기 위한 수단;

상기 수 정화기 유닛으로부터 플루오로화합물-감소된 유출 기체류를 배출시키기 위한 수단; 및

수 정화기 유닛의 조작 중에 수 정화기 유닛에 환원제를 투입하기 위해 수 정화기 유닛에 작동 가능하게 연결되고, 배열된 환원제 공급원

을 포함하며, 여기서 상기 환원제는 티오황산 나트륨이고, pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양으로 투입되는 것인 반도체 제조 설비.
제17항에 있어서, 상기 반도체 제조 처리 유닛이 플라즈마 반응 챔버, 화학적 증착 챔버, 증발기, 적층 성장 챔버 및 에칭 도구로 구성되는 군으로부터 선택되는 처리 유닛를 포함하는 것인 반도체 제조 설비.
제17항에 있어서, 상기 환원제 공급원이 수 정화기 유닛내로 환원제를 주입하기 위한 수단을 포함하는 것인 반도체 제조 설비.
제17항에 있어서, 플루오로화합물-함유 유출 기체류 내의 플루오로화합물 농도를 모니터링하고, 이에 응답하여 수 정화기 유닛으로의 환원제 투입을 조정하는 수단을 추가로 포함하는 것인 반도체 제조 설비.
기체 성분을 함유하는 기체류 내의 기체 성분을 감소시키기 위한 정화 방법으로서, 상기 정화 방법은

제1 기체/액체 접촉 챔버에 기체류 및 정화 액체를 투입하는 단계와 상기 제1 접촉 챔버 내에서 기체/액체 접촉을 수행하는 단계; 및

상기 제1 접촉 챔버로부터 나온 유출 기체를 제2 기체/액체 접촉 챔버에 흐르게하는 단계와 상기 제2 접촉 챔버 내에서 기체/액체 접촉을 위해 제2 정화 액체를 상기 제2 접촉 챔버에 투입하는 단계

를 포함하며, 여기서 상기 제1 접촉 챔버 내에서의 제1 기체/액체 접촉은 기체류와 정화 액체의 동일한 방향의 흐름을 포함하며, 상기 제2 접촉 챔버 내에서의 제2 기체/액체 접촉은 제2 접촉 챔버를 통해 기체류와 제2 정화 액체의 반대 방향 흐름을 포함하며, 상기 제1 및 제2 정화 액체는 그 내부에 부식제를 함유하지 않으며, 하기 (a) 내지 (c) 중 하나 이상의 단계를 추가로 포함하는 것인 정화 방법:

(a) 기체/액체 접촉시 기체류로부터 기체 성분을 제거하기 위해 기체 성분과 접촉시키기 위한 화학 처리제를 투입하는 단계로서, 여기서 화학 처리제는 상기 제1 및/또는 제2 기체/액체 접촉 챔버 내의 정화 액체의 pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양의 티오황산 나트륨인 단계;

(b) 기체류 내에 실란이 존재하는 경우, 접촉 챔버 내로 기체류를 주입하기 전에 기체류에 기체류로부터 실란의 제거를 촉진시키는 산소 함유 기체를 투입하는 단계; 및

(c) 접촉 챔버 내의 발포를 억제하기 위해 상기 기체/액체 접촉시 정화 액체에 소포제를 투입하는 단계.
기체류의 실란 성분을 감소시키기 위해 실란 성분을 함유하는 기체류를 처리하는 방법으로서, 상기 방법은 내부에 부식제를 함유하지 않는 수성 정화 매체를 이용하여 기체류를 정화하는 단계; 및 상기 정화 단계에서 정화시키기 전에 상기 기체류와 실란 성분의 제거를 촉진시키는 기체를 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
제22항에 있어서, 상기 기체가 산소-함유 기체를 포함하는 것인 방법.
제22항에 있어서, 상기 기체가 질소 기체를 포함하는 것인 방법.
정화 장치에 주입 구조물을 통해 정화하려는 실란 성분을 함유하는 기체를 흐르게하는 단계를 포함하는 정화 방법으로서,

상기 정화 방법은 주입 구조물을 통해 흐른 기체에 정화 장치 내에서 실란 성분의 제거를 촉진시키는 기체를 투입하는 단계를 포함하며,

상기 주입 구조물은

(i) 상부 주입부의 기체 흐름 통로와 인접하는 기체 투과성 벽를 포함하며, 상기 실란 제거 촉진 기체가 흐를 수 있는 환상 기체 투입 통로를 포함하는 상부 주입부;

(ii) 주입 구조물의 하부 주입부를 통해 기체 흐름 통로와 인접하는 내벽 표면을 가진 내벽을 구비한 환상 범람 액체 저장기를 포함하며, 범람시 전체 길이의 상기 내벽 표면상에 액체의 낙하막을 형성하여 기체류 내의 고체 및 고체-형성 성분으로 이루어진 이러한 내벽 표면을 액체로 세척하고, 주입 구조물 내에서 기설정된 온도를 유지하는 하부 주입부; 및

(iii) 상기 기체 흐름 통로 내로 연장되고, 상기 기체 주입 구조물의 상부 주입부 및 하부 주입부중 하나의 하단부에서 종결되는 기체 주입 튜브

를 포함하며, 여기서 상기 기체 주입 구조물은 실란 함유 기체의 공급원으로부터 정화 장치로 실란-함유 기체를 투입하기 위해 구성 및 배열되는 것인 정화 방법.
산 기체 성분 및 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분을 포함하는 유출 기체를 처리하기 위한 정화 방법으로서, 상기 정화 방법은

수성 정화 액체와 유출 기체 서로가 동일한 방향으로 흐르면서 접촉하여 유출 기체의 산 기체 성분을 제거하도록, 제1 정화 대역 내에서 수성 정화 액체를 이용하여 유출 기체를 정화함으로써 산 기체 성분이 감소된 유출 기체를 생성하는 단계;

제2 수성 정화 액체와 유출 기체 서로가 반대 방향으로 흐르면서 접촉하여 유출 기체로부터 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분을 제거하도록, 제2 정화 대역에서 부식제를 함유하지 않는 제2 수성 정화 액체를 이용하여 유출 기체를 정화함으로써 산 기체 성분 및 산 기체 성분 이외의 수-정화성 성분이 감소된 유출 기체를 생성하는 단계; 및

제1 정화기 유닛으로부터 제2 정화기 유닛으로 산 기체 성분이 감소된 유출 기체를 흐르게 하는 단계

를 포함하는 것인 정화 방법.
제26항에 있어서, 상기 제2 정화 대역의 용적이 상기 제1 정화 대역의 용적 보다 실질적으로 더 작은 것인 정화 방법.
제26항에 있어서, 칼슘을 함유하는 수성 정화 매체로부터 탄산 칼슘의 침착을 억제하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 억제 단계가

(1) 염산 및 황산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적합한 산을 투입하여 정화 액체의 pH를 8.5 미만으로 유지하기 위해 정화 액체의 pH를 조정하는 단계;

(2) 접촉 챔버 내에서 정화 액체를 사용하기 전에 소다 석회분 베드를 통해 정화 액체를 흐르게 하여 상기 정화 액체의 pH를 8.5 미만으로 유지하는 단계

로 구성되는 군으로부터 선택되는 단계를 포함하는 것인 정화 방법.
제26항에 있어서, 상기 수성 정화 매체의 칼슘 성분을 침전시키기에 효과적인 화학 처리제와 상기 수성 정화 매체를 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 정화 방법.
기체/액체 접촉 챔버의 내부 용적을 포괄하는 챔버 벽을 포함하는 기체/액체 접촉 챔버 내에서 유출 기체와 수성 정화 매체를 접촉시킴으로써 상기 유출 기체의 수 정화성 성분을 제거하기 위해 유출 기체를 처리하는 정화 방법으로서, 상기 접촉이 벽을 따라 내부 용적을 가진 상기 챔버의 내부 영역으로 유체 흐름을 재유도하는 단계를 포함하는 것인 정화 방법.
기체/액체 접촉 방법으로서,

정화기 용기내에 유공성 격막 구조물을 포함하는 충전 매체 어셈블리와 그 내에 함유된 충전 부재 덩어리를 탈착가능하게 장착하는 단계 및 상기 충전 부재 상에서 기체/액체 접촉을 위해 상기 유공성 격막 구조물을 통해 기체류와 정화 액체를 흐르게 하는 단계;및

벽 표면의 물리적 구조 증가에 의해 정화기 용기의 내부 벽 표면에서 흐름을 차단하는 단계로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 단계에 의해 충전 재료를 함유하는 정화기 용기 내에서 벽 효과를 억제하는 단계

를 포함하는 것인 기체/액체 접촉 방법.
제31항에 있어서, 상기 백이 중합체 메쉬로 형성되는 것인 기체/액체 접촉 방법.
제31항에 있어서, 상기 백이 손으로 조작할 수 있는 밀봉 부재를 포함하는 것인 기체/액체 접촉 방법.
수성 매체의 pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양으로 투입되는 환원제의 존재 하에서 수성 매체를 이용하여 플루오로화합물을 함유하는 기체류를 정화하는 단계를 포함하는, 플루오로화합물을 함유하는 기체류 내의 플루오로화합물을 감소시키는 방법.
제34항에 있어서, 상기 환원제가 티오황산 나트륨, 수산화 암모늄 및 요오드화 칼륨으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 환원제가 티오황산 나트륨을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 환원제가 수산화 암모늄을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 환원제가 요오드화 칼륨을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 환원제가 정화중에 수성 매체 내로 주입되는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 플루오로화합물이 불소 기체를 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 플루오로화합물이 기체상 플루오라이드 화합물을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 플루오로화합물-함유 기체류가 반도체 제조 과정에서 유래한 유출물을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 상기 플루오로화합물-함유 기체류가 반도체 제조 설비의 플라즈마 반응기 세정 작업으로부터 유래한 유출물을 포함하는 것인 방법.
제34항에 있어서, 기체류의 처리 조건을 모니터링하고, 상기 처리 조건에 따른 양의 환원제를 투입하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
제44항에 있어서, 상기 기체류의 처리 조건은 pH인 방법.
제34항에 있어서, 상기 기체류의 처리 조건은 기체류 내의 플루오로화합물 농도인 방법.
플루오로화합물과 반응하여 pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지시키고, OF₂를 형성하지 않고 유출류 내의 플루오로화합물을 환원시키는 환원제의 존재 하에서 기체류와 수성 매체를 접촉시키는 단계를 포함하는, 플루오로화합물을 함유하는 유출류로부터 플루오로화합물을 감소시키는 방법.
제47항에 있어서, 상기 환원제는 티오황산 나트륨인 방법.
수성 매체를 이용하여 유출류를 정화하는 단계; 및

유출류 내의 실란 농도를 감소시키기에 충분한 양과 충분한 속도로 유출류와 수성 매체중 하나 이상에 세정한 무수 공기를 투입하는 단계

를 포함하는, 실란을 함유하는 유출류로부터 실란을 감소시키는 방법.
유출 기체 정화용 수 정화기를 포함하는 유출물 감소 정화 시스템으로서,

(1) 화학적 환원제의 첨가 또는 주입에 의해 유출 기체를 수 정화하는 기능으로서, 상기 환원제가 상기 수 정화기 내의 pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양의 티오황산 나트륨인 기능;

(2) 세정한 무수 공기를 유출 기체 또는 정화 액체에 투입하는, 실란을 함유하는 유출 기체의 수 정화 기능;

(3) 1단 정화 유닛에 비해 정화 효율을 유지 또는 증가시키는 동시에 정화를 위해 필요한 보충수를 감소시키기 위해 평형 정화 컬럼 및 폴리싱 물질 전달 컬럼을 포함하는 2단 정화 시스템을 이용하는 기능;

(4) 폴리싱 물질 전달 정화 컬럼에 상기 (3)의 평형 정화 컬럼으로부터 배출된 유출 기체를 투입하기 전에 상기 유출 기체에 세정한 무수 공기를 첨가하여 유출 기체류 내의 암모니아와 함께 존재하는 실란을 감소시키는 기능;

(5) 상기 (3)의 2단 정화 시스템 내에서 폴리싱 물질 전달 컬럼내의 삽입물로서 베드 충전물을 함유하는 유공성 격막 구조물을 이용하는 기능;

(6) 정화 시스템 내에서 유출 기체와 OF₂환원제를 접촉시키는 기능으로서, 상기 환원제가 상기 수 정화기 내의 pH를 약 4.5 내지 약 6.5로 유지하기에 충분한 양의 티오황산 나트륨인 기능;

(7) 화학적 소포제 및/또는 정화 액체 흐름의 오리피스 제한에 의해 정화 시스템 내의 거품을 조절하는 기능;

(8) (a) 정화에 사용한 보충수의 자화;

(b) 보충수의 pH 조절;

(c) 보충수의 소다 석회분 연화; 및

(d) 보충수의 침전 또는 응집 처리중 하나 이상에 의해 정화 시스템 내에서 CaCO₃ 축적을 예방하는 기능;

(9) 필요에 따라 가열될 수도 있는 광나선(photohelic) 감지 라인을 통해 세정 기체류를 통과시킴으로써 정화 시스템 내에서 광나선 감지 라인을 포함하는 광나선 포트의 막힘을 억제하는 기능; 및

(10) 정화 시스템내에서 사용된 주입 구조물을 가열하여 정화 대역으로 유출 기체를 투입하는 기능

으로 구성되는 군으로부터 선택되는 기능중 하나 이상의 기능을 수행하기 위해 구성 및 배열된 유출물 감소 정화 시스템.