KR101605255B1 - ７불화 요오드 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 회수 장치 - Google Patents

７불화 요오드 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 회수 장치 Download PDF

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샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명에 의하면, IF7를 포함한 가스와 피 불소화물을 접촉시키고, IF7를 IF5로 변환하며, 상기 IF5를 포함한 가스를 냉각하여, IF7 유래 불화 요오드 화합물로서 상기 IF5를 포집하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법이 제공된다. 또한, 회수된 상기 IF5와 불소를 반응시켜 IF7를 생성하고, 생성한 상기 IF7를 반도체 제조 공정에 재이용할 수 있다.

Description

７불화 요오드 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 회수 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECOVERING IODINE HEPTAFLUORIDE-DERIVED IODINE FLUORIDE COMPOUND}
본 발명은, 7불화 요오드(IF7) 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 그것을 위한 회수 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 극저온을 이용하지 않고 IF7 유래의 불화 요오드 화합물을 회수하는 방법 및 그것을 위한 회수 장치에 관한 것이다.
IF7는, 반도체 제조 프로세스의 에칭이나, 원자력 산업에 있어서의 클리닝에 유용한 가스의 하나이다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, IF7나 IF5를 반도체 제조 프로세스의 에칭이나 클리닝용의 가스로서 이용하는 것이 기재되어 있다. 일반적으로 IF7를 이용한 에칭 공정에 있어서, IF7의 이용 효율은 5~20%로 낮기 때문에, 대부분의 IF7가 배출 가스로서 배기되고 있었다. 그러나, 불화물을 이대로 대기중에 배출하면, 배출되는 불화물은 지구 온난화의 원인이 된다. 또한, 요오드는 IF7를 제조할 때의 코스트에 차지하는 비율이 크기 때문에, IF7를 회수해, 재이용하는 것이 바람직하다.
배기가스로부터의 불화물의 회수 방법으로서 예를 들면 특허문헌 2에는, 저비점의 불활성 가스(액체 질소나 액체 아르곤 등)를 냉매로서 사용한 냉각 트랩에 의해, 불소계의 가스를 냉각 포집(捕集)하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 다른 불화물과는 달리, IF7를 냉각 포집에 의해 회수하려면, -200℃ 정도의 극저온으로 하지 않으면 안 된다. 따라서, 저온을 유지하기 위해서, 장치에 걸리는 부담이 커진다. 또한, 반도체 제조 프로세스와 같은 저압 조건에서 IF7는 승화하기 쉽기 때문에, -30~-80℃ 정도의 일반적으로 이용되는 냉각 트랩에서는 회수율이 저하된다.
한편, 예를 들면 특허문헌 3에는, 불화물을 활성탄 등의 특정 흡착제에 흡착시켜 가열하는 것으로써 불화물을 이탈시키고, 불순물을 제외한 불화물을 회수하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 다른 불화물과는 달리, IF7는 활성탄이나 제올라이트 등의 흡착제와 반응하기 쉽기 때문에, 흡착 이탈에 의해서 흡착제로부터 IF7를 정제, 재이용하는 것은 곤란하다.
또한, 특허문헌 4에는, 불화 요오드를 소다 라임 등의 약제와 반응시켜 제해(除害) 하는 방법이 기재되어 있다. IF7나 IF5 등의 요오드 불화물은 고가의 재료이기 때문에, 에칭 후의 배기가스를 습식 및 건식의 제해 장치로 제해 하는 것은 경제적이 아니다.
[특허문헌 1] 일본 특개2009-23896호 공보
[특허문헌 2] 일본 특개평9-129561호 공보
[특허문헌 3] 일본 특개2000-117052호 공보
[특허문헌 4] 일본 특개2011-5477호 공보
이와 같이, 다른 불화물과는 달리, 배기가스로부터의 IF7의 회수가 곤란하고 IF7의 회수 효율이 매우 낮았다. 이 때문에, 지금까지는, 배기가스로부터의 IF7의 회수는 일반적으로 행해 오지 않았다. 한편, 경제성이나 지구 환경의 보전에 대한 요구로부터, 고효율이며 지구 환경에 대한 영향이 적은 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법이 요망되고 있다.
본 발명은, 상술의 문제를 해결하는 것이며, 극저온을 이용하지 않고 , 고효율로 IF7 유래 불화 요오드 화합물을 회수하는 방법 및 그것을 위한 회수 장치를 제공한다.
본 발명자들은, 배기가스로부터 IF7를 직접 회수하는 것이 아니라, IF7를 가스의 포집 온도가 현격히 높아도 좋은 IF5로 변환해 회수하는 것으로써, 고효율이면서도 에너지를 절약하여 IF7를 회수 가능한 것을 찾아내, 본 발명에 이르렀다. 본 발명은, IF5를 포집하기 위해서 필요한 냉각 온도가 범용적인 냉각 장치로 냉각 가능한 온도인 것에 주목한, 지금까지 보고되어 있지 않은 IF7의 회수 방법이다.
본 발명의 일실시 형태에 의하면,IF7를 포함한 가스와 피(被) 불소화물을 접촉시키고, IF7를 IF5로 변환해, 상기 IF5를 포함한 가스를 냉각하고, IF7 유래 불화 요오드 화합물로서 상기 IF5를 포집하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법이 제공된다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법에 있어서, 회수된 상기 IF5와 불소를 반응시켜 IF7를 생성해, 생성한 상기 IF7를 반도체 제조 공정에 재이용할 수 있다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법에 있어서, 상기 피 불소화물은, Si, Al, W, I로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 20 중량% 이상 포함할 수 있다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법에 있어서, 상기 피 불소화물이, Si일 수 있다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법에 있어서, 상기 IF5를 회수하는 온도가, -80℃ 이상 50℃ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 형태에 의하면, 피 불소화물이 충전되어 IF7를 도입하는 반응관과 상기 반응관과 접속되어 IF5를 포집하는 포집 장치를 포함하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치가 제공된다.
상기 반응관은, IF7를 사용하는 반도체 제조 장치에 접속될 수 있다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치에 있어서, 상기 피 불소화물은, Si, Al, W, I로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 20 중량% 이상 포함할 수 있다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치에 있어서, 상기 피 불소화물이, Si일 수 있다.
상기IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치에 있어서, 상기 포집 장치는, IF5를 포함한 가스를 -80℃ 이상 50℃ 이하로 냉각하고, 상기 IF5를 회수할 수 있다.
상기 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치에 있어서, 회수된 상기 IF5와 불소를 반응시켜 IF7를 생성하는 불화 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 극저온을 이용하지 않고 , 고효율로 7불화 요오드 유래 가스를 회수하는 방법 및 그것을 위한 회수 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치의 계통도이다.
이하, 도면을 참조해 본 발명과 관련되는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 회수 장치에 대해 설명한다. 단, 본 발명의 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 회수 장치는, 이하에 나타내는 실시의 형태 및 실시 예의 기재 내용으로 한정해 해석되는 것은 아니다. 덧붙여 본 실시의 형태 및 실시예로 참조하는 도면에 있어서, 동일 부분 또는 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 교부해, 그 반복의 설명은 생략 한다.
본 발명은, IF7와 IF5의 증기압이 다름에 주목하여, IF7를 피 불소화물과 접촉시켜 IF5로 변환하고, IF7 유래의 불화 요오드 화합물을 회수하는 것이다. IF5는, IF7와 비교하고, 고온(극저온이 아닌 온도)에서도 고체로서 회수 가능하다. 즉, 본 발명은, 범용적인 냉각 장치로 회수할 수 있도록, IF7를 IF5로 변환하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 회수 장치의 계통도이다. 회수 장치 100은, 피 불소화물이 충전되어 IF7를 도입하는 반응관 1과, 반응관 1에 접속되어 IF5를 포집하는 포집 장치 5를 포함한다. 반응관 1은, IF7를 IF5로 변환(탈불소화 또는 환원)하는 전환탑이다. 반응관 1에는 배기가스 도입 경로 2를 통해 반도체 장치(도시하지 않음)가 접속되어 반도체 제조 공정에 의해 생긴 배기가스가 도입된다. 여기서, 반도체 제조 공정은, 예를 들면, IF7를 이용한 에칭 공정이나 에칭 장치의 클리닝 공정 등이다. 이러한 공정에서는, 미반응의 IF7와 반응 생성물로서 IF5를 포함한 배기가스가 생긴다. 또한, 배기가스에는, 반도체 제조 공정에 이용되는 He, Ne, Ar, Xe, Kr, N2, O2 등이 포함된다. 반응관 1에 도입되는 배기가스의 양은, 밸브(valve, 弁) 11에 의해 제어된다.
반응관 1에 충전되는 피 불소화물은, 자신이 불화되는 것으로 IF7를 IF5로 변환하는 물질이다. 본 실시 형태에 있어서, 반응관 1에는 피 불소화물로서 예를 들면, Si, Al, W, I로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함한 물질로 하는 것이 가능하지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 있어서, 피 불소화물로서는, 반도체로서 범용되는 Si를 포함한 물질을 매우 적합하게 이용할 수 있다. 반응관 1에 충전하는 피 불소화물에는, 이것들로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 20 중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 피 불소화물은, 보다 바람직하게는 50 중량% 이상, 한층 더 바람직하게는 80 중량% 이상의 것들로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함한다. 피 불소화물에 포함되는 이러한 원소가 20 중량%보다 적으면 IF7로부터 IF5로의 충분한 변환 효율을 얻지 못하고, 바람직하지 않다.
또한, 반응관 1의 외부에는, 가열 수단 4로서 히터가 배치된다. 가열 수단 4에 의해, 반응관 1의 내부는, 피 불소화물에 의해 IF7를 IF5로 변환하기 위해서 충분한 온도로 유지된다. 여기서, IF7를 IF5로 변환하는 온도는, 충전하는 피 불소화물이나 프로세스 압력에 의해 다르지만, 반응속도를 고려하면, IF7를 IF5로 변환하는 온도는, 예를 들면 20℃ 이상 300℃ 이하인 것이 바람직하다. 피 불소화물에 따라, 최적인 온도 조건으로 반응관 1을 운전할 수 있다. 덧붙여 반응관 1에 배기가스를 도입하고, IF7를 IF5로 변환할 때에, 동반 가스로서 He, Ne, Ar, Xe, Kr, N2 등을 적당하게 이용할 수 있다.
반응관 1에서의 가스의 체류 시간은, IF7로부터 IF5로의 충분한 변환이 가능한 시간이면 좋고, 체류 시간을 길게 하는 것에 의한 회수율에의 영향은 볼 수 없다. 또한, IF7로부터 IF5로의 변환에 필요한 시간은 유량에 의존하며, 예를 들면, 에칭 장치에 반응관 1을 접속하는 경우에는, 에칭 장치에서의 에칭 속도에 의존한다. 일반적인 에칭 장치에 접속하는 경우, 반응관 1에서의 가스의 체류 시간은 몇분(3~5분) 정도가 된다.
반응관 1에 있어서, IF7로부터 IF5로 변환한 가스는, 배기가스 도출 경로 3을 통해, 포집 장치 5에 도입된다. 배기가스 도출 경로 3을 통해 포집 장치 5에 도입되는 가스의 양은, 밸브 12에 의해 조정된다. 포집 장치 5는, 도입된 가스에 포함되는 IF5를 포집하기 위한 장치이며, 예를 들면, 범용적인 냉각 장치를 이용할 수 있다. 포집 장치 5에는, 예를 들면, 칠러(Chiller) 7로부터 냉각하기 위해 액체를 도입하는 도입 경로 8과, 칠러 7에 냉각 후의 액체를 도입하는 도입 경로 9가 접속된다. 도입 경로 8에는 밸브 14가 배치되고, 도입 경로 9에는 밸브 15가 배치된다. 밸브 14 및 15에 의해, 포집 장치 5를 냉각하는 온도를 조정할 수 있다. 포집 장치 5에 도입된 가스를 소정의 온도, 예를 들면 -80℃ 이상 50℃ 이하로 냉각하는 것으로써, IF5를 액화 포집시키고, IF5를 포집한 후의 배기가스는 밸브 13을 거쳐 가스 도출 경로 6으로부터 유출된다.
따라서, 본 발명에 있어서 회수 장치 100을 이용하는 것으로, 반응관 1에서 IF7를 포함한 가스와 피 불소화물을 접촉시키고, IF7를 IF5로 변환한다. 생성한 IF5를 포함한 가스를 포집 장치 5에 대해 냉각하고, IF7 유래 불화 요오드 화합물로서 IF5를 포집한다. 상술한 것처럼, 종래는, 배기가스에 포함되는 IF7를 액화해 회수하기 위해서, 극저온의 냉각 장치가 필요했다. 그러나, 본 발명에 있어서는, IF7를 IF5로 변환하는 것으로, 범용적인 냉각 장치로 실현 가능한 온도 범위의 냉각에 의해, 가스중으로부터 IF5를 회수할 수 있다. 또 반응관 1, 포집 장치 5를 복수 배치해 변환하여 사용하는 것으로써, 연속적으로 요오드 불화물을 회수하는 것도 가능하다.
덧붙여 회수 장치 100에, 회수된 IF5와 불소를 반응시켜 IF7를 생성하는 불화 장치를 더 포함할 수도 있다. IF5를 불화 하여 IF7를 생성하는 방법에 대해서는, 여러가지 공지 기술이 알려져 있다. 회수 장치 100에 접속하는 불화 장치로서는, 그러한 공지 기술을 적용할 수 있다.
(Examples)
이하, 실시예에 의해서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 실시예로서 본 발명을 드라이 에칭 공정의 배출 가스에 적용해, 반응관 1의 피 불소화물에 실리콘(Si)을 이용한 예를 실시예 1~6, 활성 알루미나(Al2O3)를 이용한 예를 실시예 7~실시예 12, 요오드(I2)를 이용한 예를 실시예 13~17, 텅스텐(W)을 이용한 예를 실시예 18~실시예 22로서 나타내 보인다. 또한, 요오드(I2)를 이용해 반응관의 온도를 변경한 참고예 1을 나타내고, 비교예로서 반응관 1을 설치하지 않고, 포집 장치 5로 회수한 예를 비교예 1~비교예 4로서 나타내 보인다.
(Example 1)
실시예 1은, 반응관 1에 Si를 충전해, IF7：IF5：N2의 체적비가 50：10：40의 가스를 100 sccm 도입했다. 반응관 1의 온도를 80℃로 변환하고, 포집 장치 5를 -50℃로서 IF5를 포집했다.
(Example 2)
실시예 2로서 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 3)
실시예 3으로서 도입하는 가스의 IF7：IF5：N2의 체적비를 90：10：0으로 한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 4 and 5)
실시예 4 및 5에 대해서는, 포집 장치 5의 냉각 온도를 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 조건으로 IF5를 포집했다. 실시예 4에 있어서는 냉각 온도를 -20℃으로 하고, 실시예 5에 있어서는 냉각 온도를 -10℃로 했다.
(Example 6)
실시예 6으로서 반응관 1의 온도를 30℃으로 변경한 것 이외는, 실시예 1으로 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 7)
실시예 7은, 반응관 1에 Al2O3를 충전하고, IF7：IF5：N2의 체적비가 50：10：40의 가스를 100 sccm 도입했다. 반응관 1의 온도를 80℃로 변환하고, 포집 장치 5를 -50℃로서 IF5를 포집했다.
(Example 8)
실시예 8로서 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 것 이외는, 실시예 7과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 9)
실시예 9로서 도입하는 가스의 IF7：IF5：N2의 체적비를 90：10：0으로 한 것 이외는, 실시예 7과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 10 and 11)
실시예 10 및 11에 대해서는, 포집 장치 5의 냉각 온도를 변경한 것 이외는, 실시예 7과 같은 조건으로 IF5를 포집했다. 실시예 10에 있어서는 냉각 온도를 -20℃로 하고, 실시예 11에 있어서는 냉각 온도를 -10℃로 했다.
(Example 12)
실시예 12로서 반응관 1의 온도를 30℃으로 변경한 것 이외는, 실시예 7과 같은 조건으로IF5를 포집했다.
(Example 13)
실시예 13은, 반응관 1에 I2를 충전하고, IF7：IF5：N2의 체적비가 50：10：40의 가스를 100 sccm 도입했다. 반응관 1의 온도를 300℃로 변환하고, 포집 장치 5를 -50℃로서 IF5를 포집했다.
(Example 14)
실시예 14로서 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 것 이외는, 실시예 13과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 15)
실시예 15로서 도입하는 가스의IF7：IF5：N2의 체적비를 90：10：0으로 한 것 이외는, 실시예 13과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 16)
실시예 16에 대해서는, 포집 장치 5의 냉각 온도를 -20℃로 변경한 것 이외는, 실시예 13과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 17)
실시예 17로서 반응관 1의 온도를 200℃으로 변경한 것 이외는, 실시예 13과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 18)
실시예 18은, 반응관 1에 W를 충전하고, IF7：IF5：N2의 체적비가 50：10：40의 가스를 100 sccm 도입했다. 반응관 1의 온도를 100℃으로 변환하고, 포집 장치 5를 -50℃로서 IF5를 포집했다.
(Example 19)
실시예 19로서 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 것 이외는, 실시예 18과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 20)
실시예 20으로서 도입하는 가스의 IF7：IF5：N2의 체적비를 90：10：0으로 한 것 이외는, 실시예 18과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Example 21 and 22)
실시예 21 및 22에 대해서는, 포집 장치 5의 냉각 온도를 변경한 것 이외는, 실시예 18과 같은 조건으로 IF5를 포집했다. 실시예 21에 있어서는 냉각 온도를 -20℃로 하고, 실시예 22에 있어서는 냉각 온도를-10℃로 했다.
(Reference Example 1)
참고예 1로서 반응관 1의 온도를 30℃로 변경한 것 이외는, 실시예 17과 같은 조건으로 IF5를 포집했다.
(Comparative Example 1 to 4)
비교예 1~비교예 4는, 반응관 1을 이용하지 않고, IF7：IF5：N2의 체적비가 50：10：40의 가스를 100 sccm로 포집 장치 5에 도입했다. 포집 장치 5의 온도를 비교예 1에서는 -50℃, 비교예 2에서는 -100℃, 비교예 3에서는 -196℃, 비교예 4에서는 -10℃로서 IF5를 포집했다.
실시예 1~22, 참고예 1 및 비교예 1~비교예 4에서의 IF5의 회수율 및 회수 가스중의 IF5의 순도를 표 1에 정리한다.
가스 농도(체적%) 총유량
sccm		 첨가탑약제 첨가탑
온도(℃)		 포집기
온도(℃)		 회수 효율
(I환산)		 회수가스중 IF5순도
IF7 IF5 N2
실시예1 50 10 40 100 Si 80 -50 99.9 > 99
실시예2 50 10 40 300 99.9 > 99
실시예3 90 10 0 100 99.9 > 99
실시예4 50 10 40 100 -20 98.4 > 99
실시예5 50 10 40 100 -10 95 > 99
실시예6 50 10 40 100 30 -50 99.9 > 99
실시예7 50 10 40 100 Al2O3 80 -50 99.9 > 99
실시예8 50 10 40 300 94.3 > 99
실시예9 90 10 0 100 99.9 > 99
실시예10 50 10 40 100 -20 98.4 > 99
실시예11 50 10 40 100 -10 95 > 99
실시예12 50 10 40 100 30 -50 80 > 99
실시예13 50 10 40 100 I2 300 -50 99.9 > 99
실시예14 50 10 40 300 95.6 > 99
실시예15 90 10 0 100 99.9 > 99
실시예16 50 10 40 100 -20 99.1 > 99
실시예17 50 10 40 100 200 -50 95.1 > 99
실시예18 50 10 40 100 W 100 -50 94.7 82
실시예19 50 10 40 300 90.8 86
실시예20 90 10 0 100 99.4 78
실시예21 50 10 40 100 -20 92.4 86
실시예22 50 10 40 100 -10 90.6 88
참고예1 50 10 40 100 I2 30 -50 30.5 > 99
비교예1 50 10 40 100 - - -50 40.1 > 99
비교예2 50 10 40 100 -100 99.5 > 99
비교예3 50 10 40 100 -196 99.9 > 99
비교예4 50 10 40 100 -10 0 > 99
실시예에서는, 포집 장치 5의 냉각 온도를, -10℃로 했을 경우에도 90% 이상의 IF5의 회수율을 실현했지만, 비교예 1의 -50℃의 조건에서는 40%의 회수율에 머물렀고, 비교예 4의 -10℃의 조건에서는 IF5를 회수할 수 없었다. 또한, 비교예 2 및 3으로부터 분명한 것과 같이, IF7를 IF5로 변환하지 않고, 99% 이상의 회수율로 하기 위해서는, -100℃로 냉각해 포집할 필요가 있었다.
피불화물로서 Si를 이용한 실시예 1~3에 대해서는, 반응관 1에 도입하는 가스의 총유량이나 가스중의 IF7의 비율을 크게 해도, IF5의 회수율 및 순도에 변화는 인정받지 못했다. 한편, 포집 장치 5의 냉각 온도를 높게 한 실시예 4 및 5에 대해서는, IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 또한, 반응관 1의 온도를 30℃로 한 실시예 6에 대해서는, IF5의 회수율 및 순도에 변화는 인정받지 못했다.
피불화물로서 Al2O3를 이용한 실시예 7에 대해서는, 실시예 1~3과 비교하여, IF5의 회수율 및 순도에 변화는 인정받지 못했다. 반응관 1에 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 실시예 8에 대해서는, IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 한편, 반응관 1에 도입하는 가스중의 IF7의 비율을 크게 한 실시예 9에 대해서는, IF5의 회수율 및 순도에 변화는 인정받지 못했다. 포집 장치 5의 냉각 온도를 높게 한 실시예 10 및 11에 대해서는, 실시예 4 및 5와 같게, IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 피불화물로서 Al2O3를 이용해 반응관 1의 온도를 30℃로 한 실시예 12에 대해서는, IF5의 회수율의 저하가 인정되었지만, 비교예 1의 2배의 회수율을 얻을 수 있었다.
피불화물로서 I2를 이용한 실시예 13에 대해서는, 실시예 1~3과 비교하여 IF5의 회수율 및 순도에 변화는 인정받지 못했다. 반응관 1에 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 실시예 14에 대해서는, 실시예 8과 같게, IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 반응관 1에 도입하는 가스중의 IF7의 비율을 크게 한 실시예 15에 대해서는, IF5의 회수율 및 순도에 변화는 인정받지 못했다. 포집 장치 5의 냉각 온도를 -20℃로 한 실시예 16에 대해서는, 실시예 4 및 10과 같게, IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 반응관 1의 온도를 200℃로 한 실시예 17에서는, IF5의 회수율이 약간 저하했다. 반응관 1의 온도를 30℃로 한 참고예 1에서는, IF5의 회수율이 30% 정도가 되었다. 그러나, 참고예 1에서도 회수 가스중의 IF5 순도가 99%를 넘어 본원 실시예와 동등하다. 참고예 1에 있어서는 반응관 1에서의 반응 온도가 낮기 때문에, 반응 시간을 충분히 길게 하는 것으로써, 본원 실시예와 같은 높은 회수율을 실현할 수 있다. 덧붙여 피불화물로서 I2를 사용했을 경우, IF5가 생성되어 회수된다. 본 실시예에 있어서, 회수율은 반응관 1의 피불화물의 질량 감소분을 총회수량에서 빼고 산출했다.
피불화물로서 W를 이용한 실시예 18에 대해서는, 실시예 1~3보다 IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 반응관 1에 도입하는 가스의 총유량을 300 sccm로 한 실시예 19에 대해서는, 실시예 8 및 14와 같게, IF5의 회수율에서 얼마 안되는 저하가 인정되었다. 한편, 반응관 1에 도입하는 가스중의 IF7의 비율을 크게 한 실시예 20은, 실시예 18에 대해서, IF5의 회수율이 향상했다. 포집 장치 5의 냉각 온도를 높게 한 실시예 21 및 22에 대해서는, 실시예 4 및 5와 같게, IF5의 회수율에서의 얼마 안되는 저하가 인정되었다.
덧붙여 피불화물로서 W를 이용한 실시예 18~22에 대해서는, 회수 가스중의 IF5의 순도가 저하했다. 피불화물로서 W를 이용했을 경우, IF7과의 반응은, 이하와 같이 진행한다.
W ＋ 3IF7 → WF6 + 3IF5
따라서, 피불화물로서 W를 이용했을 경우, IF5와 함께 WF6도 고체로서 포집되기 위해, IF5의 순도가 저하한다.
또한, 상술한 실시예에 있어서, 반응관 1의 온도가 낮은 경우에 회수율이 저하하는 것은, IF7로부터 IF5로 변환하는 반응속도가 저하하고, 반응 시간이 부족하기 때문에라고 생각된다. 한편, 포집 장치 5의 냉각 온도를 높게 하면, IF5의 회수율이 저하하는 것은, 고체의 IF5가 승화하기 때문이다.
이상 설명한 것처럼, 본 발명과 관련되는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법 및 그것을 위한 회수 장치를 이용하는 것으로, 극저온을 이용하지 않고 , 고효율로 7불화 요오드 유래 가스를 회수할 수 있다.
본 발명은, 반도체소자 제조에 있어서의 금속막의 에칭에 의한 미세 가공에 대해 배출되는 7불화 요오드 함유 가스로부터의 7불화 요오드의 회수에 유용하다.
1：반응관, 2：배기가스 도입 경로, 3：배기가스 도출 경로, 4：가열 수단, 5：포집 장치, 6：가스 도출 경로, 7：칠러, 8：도입 경로, 9：도입 경로, 11：밸브, 12：밸브, 13：밸브, 14：밸브, 15：밸브, 100：회수 장치

Claims (11)

  1. IF7를 포함한 가스와 Si, Al, W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함한피 불소화물을 접촉시키고, IF7를 IF5로 변환하며, 상기 IF5를 포함한 가스를 냉각하고, IF7 유래 불화 요오드 화합물로서 상기 IF5를 포집하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    회수된 상기 IF5와 불소를 반응시켜 IF7를 생성하고, 생성한 상기 IF7를 반도체 제조 공정에 재이용하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피 불소화물을 20 중량%이상 포함하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피 불소화물이, Si인 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IF5를 포함한 가스를 냉각하는 온도가, -80℃이상 50℃이하인 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 방법.
  6. Si, Al, W로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함한 피 불소화물이 충전되고, IF7를 도입하는 반응관과,
    상기 반응관과 접속되고, IF5를 포집하는 포집 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반응관은, IF7를 사용하는 반도체 제조 장치에 접속된 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 피 불소화물을 20 중량%이상 포함하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 피 불소화물이, Si인 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 포집 장치는, IF5를 포함한 가스를 -80℃이상 50℃이하로 냉각하고, 상기 IF5를 회수하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    회수된 상기 IF5와 불소를 반응시켜 IF7를 생성하는 불화 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IF7 유래 불화 요오드 화합물의 회수 장치.
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