KR20060041269A - 가스분리장치 - Google Patents

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KR20060041269A
KR20060041269A KR1020067001536A KR20067001536A KR20060041269A KR 20060041269 A KR20060041269 A KR 20060041269A KR 1020067001536 A KR1020067001536 A KR 1020067001536A KR 20067001536 A KR20067001536 A KR 20067001536A KR 20060041269 A KR20060041269 A KR 20060041269A
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요시노리 타지마
타카시 후타츠키
테츠야 아베
사다미츠 탄자와
세이지 히로키
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오르가노 가부시키가이샤
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Abstract

제조공정에서 생기는 CF4 및 C2F6를 포함하는 PFC 가스를 함유하는 배기가스를 농축장치에서 농축한 후, 질소를 캐리어 가스로 이용해서 크로마토그래피 분리한다. 이 크로마토그래피 분리장치에는 몰리큘러 시브 13X, F-9 등을 충전해 놓고, 이것에 의해서, PFC가스 중의 CF4 및 C2F6를 효과적으로 분리하는 것이 가능하다.

Description

가스분리장치{UNIT FOR SEPARATION GAS}
본 발명은 복수의 특정 가스를 함유하는 피처리 가스로부터 각 특정 가스를 분리하는 가스분리장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 제조공정에서는, 그 공정에 따라서, 각종 가스가 이용되고 있다. 예를 들면, 드라이 에칭 공정이나 박막형성공정 등에 있어서, CF4, NF3, C3F8, SF6, CHF3 등의 불소를 함유하는 화합물인 PFC(perfluoro compound)가스가 반응성 가스로서 사용되고, 이들을 함유하는 배기가스가 생긴다.
이들 FPC 등의 배기가스는, 그대로 계 밖으로 배출하는 것은 불가능하므로, 각종 처리방법으로 처리된다. 이와 같은 처리방법으로서는, (i) 연소, 촉매가열, 플라스마 분해 등 PFC 가스를 분해하는 분해처리나, (ii) 막에 의해서 이들 물질을 분리하는 막분리, (iii) 가스의 비점의 상위를 이용해서 분리하는 심냉(深冷) 냉각분리, (iv) 흡착 제해(除害) 등이 있다.
그러나, 상기 (i)의 분해처리에서는, 완전한 분해가 곤란한 것이나, 가스를 분해해서 배기하므로, 회수이용이 도모되지 않는 문제가 있다. 또, 상기 (ii)의 막 분리에서는 배기가스 중의 질소의 제거는 가능하지만, 분자의 크기가 유사한 CF4와 NF3 등의 분리는 곤란하다는 문제가 있다. 또, 상기 (iii)에서는 장치가 매우 크게 되어, 설비비 및 유지비가 매우 높아지게 된다는 문제가 있다. 또, NF3와 CF4와는, 비점의 차가 1℃ 밖에 없어, 그 분리가 어렵다고 문제도 있다. 또, (iv)에서는, 흡착제의 교환이 필요하게 되어, 사용이 끝난 흡착제의 처분비가 든다는 문제가 있다.
그리고, 일본국 공개특허 제2002-273144호 공보에서는, 활성탄을 충전재로 한 크로마토그래피 분리장치를 이용해서, PFC가스를 분리하는 것이 제안되어 있다. 이 일본국 공개특허 제2002-273144호 공보의 장치에 의해서, CF4와 NF3가 효과적으로 분리될 수 있는 것이 확인되고 있다.
그러나, 일본국 공개특허 제2002-273144호 공보의 장치에서는, 예를 들면, CF4와 C2F6의 혼합가스에 대해서는 충분히 행하고 있지 않은 것을 알 수 있었다. PFC가스는 전술한 바와 같이, 각종 가스가 함유되고, 이와 같은 다성분의 PFC가스에 대해서 효과적으로 분리처리가 가능한 장치가 요망된다.
발명의 개시
본 발명에서는, 복수 종류의 성분을 함유하는 PFC가스로부터 각 성분을 효과적으로 분리할 수 있는 가스분리장치를 제공한다.
본 발명은, 복수의 특정 가스를 함유하는 피처리가스로부터 각 특정 가스를 분리하는 가스분리장치에 있어서, 상이한 충전재가 충전된 복수의 컬럼을 포함하고, 이들 컬럼을 직렬접속함으로써, 피처리가스를 복수의 컬럼의 충전재에 순차 통과시켜서, 피처리가스로부터 각 특정 가스를 크로마토그래피 분리하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은, 복수의 특정 가스를 함유하는 피처리가스로부터 각 특정 가스를 분리하는 가스분리장치에 있어서, 상이한 충전재가 충전된 컬럼을 포함하고, 피처리가스를 상기 컬럼 내의 복수의 충전재에 통과시켜서 피처리가스로부터 각 특정 가스를 크로마토그래피 분리하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 복수의 충전재를 이용해서 크로마토그래피 분리를 행함으로써 복수의 특정 가스를 효과적으로 분리하는 것이 가능하다.
또, 상기 특정 가스는, 반도체 제조공정으로부터 배출되는 PFC가스이고, 상기 피처리가스는 그외의 가스로서 질소가스를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 특정 가스는, NF3, CF4 및 C2F6를 포함하고, 상기 충전재는 제올라이트 및 활성탄을 포함하는 것이 바람직하다.
또, 상기 제올라이트는 몰리큘러 시브 13X 또는 그 동등품인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 충전재를 이용해서 크로마토그래피 분리를 행함으로써 복수의 특정 가스를 효과적으로 분리하는 것이 가능하다.
발명을 실시하기 위한 최상의 형태
이하, 본 발명의 실시의 형태(이하, "실시형태"라 칭함)에 대해서, 도면에 의거해서 설명한다.
반도체 제조공장의 에칭이나 박막형성 등의 제조공정(10)에는, PFC가스가 공급된다. 그리고, PFC가스를 함유한 배기가스가 생긴다. 이 배기가스경로에는, 진공펌프(12)의 흡인 쪽이 접속되어 있고, PFC가스를 함유하는 배기가스는, 이 진공펌프(12)에 의해서 제조공정(10)으로부터 배기된다. 또, PFC가스로서는, CF4, NF3, C2F6, SF6 등이 적절하게 사용되나, 본 예에서는 CF4와 C2F6와 NF3가 포함되어 있다. 여기서, 제조공정(10)에 있어서는, PFC가스가 분해되어 불산을 발생하므로, 배기가스 중에는 불산도 포함되어 있다. 이 때문에 배기가스를 그대로 진공펌프(12)에 도입하면, 진공펌프(12)를 손상시킬 염려가 있다. 또, 배기가스 중에는 에칭 등에서 발생하는 금속도 포함되어 있으므로, 그대로 진공펌프(12)에 도입하면, 진공펌프에 퇴적물이 생길 염려도 있다. 그리고, 진공펌프(12)에 이르는 배기가스경로에 있어서, 질소(N2)가스를 희석가스로서 공급하여, 배기가스를 희석한다.
진공펌프(12)의 토출 쪽은, 스크러버 장치(14)에 접속되어 있고, 질소에서 희석된 배기가스는, 스크러버 장치(14)에 공급된다. 이 스크러버 장치(14)는, 물의 샤워에 의해서 배기가스 중의 불산(HF) 및 그 밖의 수용성 산성 물질을 물에 용해제거한다.
스크러버 장치(14)로부터의 배기가스는, 탈수장치(16)에 도입되고, 여기서 수분이 제거된다. 이것은, 스크러버 장치로부터의 배기가스는 수분을 많이 함유하고 있으나, 후처리공정을 위해서는 수분을 제거해놓는 것이 바람직하기 때문이다. 탈수장치(16)로서는, 어떠한 형식의 것을 채용하고 있어도 좋으나, 배기가스의 온도를 저하시켜서 수분을 제거하는 형식의 것 등이 적합하다.
이와 같이 해서, 얻어진 PFC가스 및 질소를 함유하는 배기가스는, 농축장치(18)에 공급된다. 이 농축장치(18)는, 질소를 제거하기 위한 것으로, 가스투과막을 이용한 막분리장치가 적합하다. 이것에 의해서, 배기가스 중으로부터 질소가 분리되어, PFC가스(본 예의 경우, CF4, NF3 및 C2F6)가 농축된다.
이와 같이 해서, PFC가스를 농축한 후, 이 가스를 크로마토그래피 분리장치(20)에 공급한다. 크로마토그래피 분리장치(20)는, 내부에 소망의 충전재를 충전한 컬럼을 지니고, 이 컬럼 속에 가스를 유통한다. 이것에 의해, 가스성분마다의 충전재에 대한 친화력(흡착성이나 분배계수)의 상위에 의해 체류시간이 달라, 가스가 성분마다 분리된다. 즉, CF4, NF3 및 C2F6가 분리된다. 또, 크로마토그래피 분리를 위한 캐리어로서 질소가스를 이용하므로, 각 가스는 질소가 혼합된 것으로 되고 있다.
그리고, CF4 + 질소를 농축장치(22), C2F6 + 질소를 농축장치(24), NF3 + 질소를 농축장치(26)에 공급한다. 이 농축장치(22), (24), (26)에는, 상술한 농축장치(18)와 마찬가지로, 막분리장치가 이용된다. 특히 막분리장치에 있어서, 농축가스를 몇번이라도 순환하거나, 다단처리함으로써, 질소를 거의 100% 분리해서, 순수한 농도 100%의 CF4가스, C2F6가스 및 NF3 가스를 회수해서, 제조공정(10)에 있어서, 재이용하는 것이 가능하다.
그리고, 이 CF4가스, C2F6가스 및 NF3 가스를 회수해서, 제조공정(10)에 있어서 재이용하는 것이 가능하다.
또, 후술하는 바와 같이, 크로마토그래피 분리장치(20)에 있어서는, 통상 CF4와 NF3의 양쪽을 포함하는 구획분이 얻어지지만, 이 구획분에 대해서도 더욱 분리를 행함으로써, CF4와 NF3를 분리할 수 있으므로, 도면에 있어서는 CF4 + NF3의 구획분에 대해서는 생략하고 있다.
이와 같이 본 실시형태에 있어서는, 크로마토그래피 분리장치(20)를 이용함으로써, CF4, C2F6 및 NF3가스를 효과적으로 분리하는 것이 가능하다. 그리고, 분리된 CF4, C2F6 및 NF3를 회수·재이용하는 것이 가능하다.
도 2에는, 크로마토그래피 분리장치(20)의 구성예가 표시되어 있다. 이 예에서는, 크로마토그래피 분리장치(20)는, 제 1컬럼(50-1)과, 제 2컬럼(50-2)의 2개의 컬럼을 직렬 접속한 구성으로 되어 있다. 그리고, 제 1컬럼(50-1)에는, 소정 세공직경의 제올라이트(몰리큘러 시브 13X)(30)가 충전되어 있고, 제 2컬럼(50-2)에는 야자나무 활성탄(32)이 충전되어 있다. 제 1컬럼(50-1)에는, 질소가스(N2)가 공급되는 동시에, CF4, NF3 및 C2F6를 포함하는 피처리가스가, 밸브(34)를 통해서 간헐적으로 공급된다. 또, 제 1컬럼(50-1)의 출구는 밸브(36)를 통해서, 제 2컬럼(50-2)의 입구에 접속되어 있는 동시에, 밸브(38)를 통해서 C2F6가스를 배출할 수 있도록 되어 있다. 또, 제 2컬럼(50-2)의 출구는 밸브(40)를 통해서 CF4 + N2가스를, 밸브(42)를 통해서 CF4 + NF3 + N2가스를, 밸브(44)를 통해서 NF3 + N2가스를, 밸브(46)를 통해서 질소(N2)가스를 각각 배출할 수 있도록 되어 있다.
이와 같은 크로마토그래피 분리장치(20)에 있어서, 먼저 밸브(34), (38), (40), (42), (44)를 폐쇄하고, 밸브(36), (46)를 개방하고, 캐리어 가스로서의 N2를 제 1, 제 2컬럼(50-1), (50-2)에 유통시키고 있다. 이 상태에서, 밸브(34)를 개방하고 피처리가스를 소정량 밸브적으로 공급한다. 이 피처리가스는, 가능한 한 N2에 의해 희석되지 않고 제 1컬럼(50-1)에 공급되도록 하면 좋다. 밸브절환에 의해서 N2의 공급을 정지한 상태에서 피처리가스를 공급해도 된다.
소정량의 피처리가스의 공급후 밸브(34)는 폐쇄되고, 피처리가스가 공급된 후에 또 N2가스가 공급된다. 피처리가스 중의 CF4, NF3 및 C2F6은, 제 1컬럼(50-1) 내의 몰리큘러 시브 13X에 의해서 분리된다. 즉, C2F6은 CF4, NF3에 비해서 몰리큘러 시브 13X로부터 이탈되기 어렵다. 이 때문에 도 3에 표시한 바와 같이, 피처리가스 중의 CF4 + NF3의 구획분이 먼저 제 1컬럼(50-1)의 출구에 나타나고, 이것보다 늦게 C2F6의 구획분이 나타난다.
그리고, C2F6이 배출되는 때에, 밸브(36)를 폐쇄하고, 밸브(38)를 개방해서, 이 C2F6가스를 분리배출한다. 그래서, C2F6의 배출이 종료한 후 밸브(38)를 폐쇄하고, 밸브(36)를 개방한다.
이것에 의해서, 제 2컬럼(50-2)에는, 피처리가스로서 CF4, NF3가 공급되지만, C2F6은 공급되지 않는다. 그리고, 제 2컬럼(50-2)에 있어서, CF4와 NF3는 활성탄(32)에 의해서 분리된다. 즉, NF3는 CF4에 비해서 활성탄으로부터 이탈되기 어렵다. 이 때문에, 도 4에 표시한 바와 같이, 피처리가스 중의 CF4의 구획분이 먼저 제 2컬럼(50-2)의 출구에 나타나고, 다음에 이어서 NF3의 구획분이 나타난다. 여기서, CF4와 NF3는 완전하게는 분리되지 않고, 중간에 양자가 혼합된 가스가 배출된다. 그래서, CF4가 배출된 때에 밸브(46)를 폐쇄하고 밸브(40)를 개방해서 CF4 + N2를 채취하고, CF4 + NF3가 배출된 때에 밸브(40)를 폐쇄하고 밸브(42)를 개방하여 CF4 + NF3 + N2를 채취하고, NF3가 배출된 때에 밸브(42)를 폐쇄하고 밸브(44)를 개방해서 NF3 + N2를 채취한다. CF4 + NF3의 구획분에 대해서는 별도로 설치된 활성탄이 충전된 컬럼에 의해 더욱 분리를 행하면 된다. 또, CF4 + NF3 + N2에 대해서, 피처리 가스쪽에 반송해도 된다.
이와 같이 해서, C2F6 + N2, CF4 + N2, NF3 + N2를 개별로 채취하는 것이 가능하다.
도 5에는, 크로마토그래피 분리장치(20)의 다른 구성예가 표시되어 있다. 이 예에서는, 단일의 컬럼(50) 내에, 입구쪽으로부터 제올라이트(몰리큘러 시브 13X)(30)와, 활성탄(32)이 순차로 배치되어 있다. 따라서, 피처리가스는, 제올라이트(30)와 접촉한 후, 활성탄(32)과 접촉한다.
이와 같은 컬럼(50)에 있어서도, 전술한 제 1, 제 2컬럼(50-1), (50-2)의 직렬 접속과 거의 마찬가지의 가스 분리가 행해진다. 전술한 경우와 달리, C2F6는 활성탄(32)을 통과하지만, C2F6는 활성탄(32)을 통과해도, CF4, NF3의 이후에 배출되므로, 분리성능에는 악영향을 주지 않는다. 즉, 도 6에 표시한 바와 같이, 컬럼(50)의 출구로부터는 CF4 + N2, CF4 + NF3 + N2, NF3 + N2, C2F6 + N2의 구획분이 순차로 나타난다. 그리고, 밸브(38), (40), (42), (44)를 순차 개방해서 각각의 구획분을 분리해서 얻는 것이 가능하다. 또, CF4 + NF3 + N2의 구획분에 대해서는, 별도로 설치된 활성탄을 충전한 컬럼에 의해 더욱 처리하거나, 피처리가스쪽으로 반송하면 된다. 또, 그 밖의 구성이나 동작에 대해서는 도 2의 경우와 마찬가지이다.
이와 같이, 도 2 및 도 5에 기재한 2종류의 충전재에 대해서, 순차로 피처리가스를 통과시키는 크로마토그래피 분리장치(20)에 의해, CF4, NF3, C2F6를 분리하는 것이 가능하다.
또, 도 2 및 도 5의 예에서는, 전단에 제올라이트(30), 후단에 활성탄(32)을 배치하고, 이 순서로 크로마토그래피 분리를 행하였으나, 이 순서에 대해서는 반대로 해도 된다. 또, 도 5의 예에서는, 제올라이트와 활성탄을 혼합해도 된다. 단, 실험에 의하면, 제올라이트(30)에 의해, C2F6를 확실하게 분리한 후, 활성탄(32)에 의해 CF4와 NF3를 분리한 쪽이, 분리가 확실하게 행해질 수 있고, 반대의 순서로 하면, NF3와 C2F6가 완전히 분리될 수 없는 경우도 생긴다.
여기서, 제올라이트(30)에 의한 CF4와 C2F6의 분리에 대해서 설명한다. 본 예에 있어서는, 충전재로서는 세공 직경이 0.5㎚ 이상인 제올라이트(30)를 채용하고 있다. 이 세공직경이 큰 제올라이트에 의해서 CF4와 C2F6를 효과적으로 분리하는 것이 가능하다.
즉, 충전하는 제올라이트로서는, 각종의 것을 이용하였으나, 세공 직경이 0.5㎚ 정도인 몰리큘러 시브 5A(지에루사이언스사 제품)에서는, 충분한 분리가 행해지지 않고, 몰리큘러 시브 13X(지에루사이언스사 제품)나, 이 몰리큘러 시브 13X의 동등품으로서 판매되고 있는 세공직경이 0.8㎚ 정도인(유효직경이 0.8㎚를 초과하는 분자를 흡착하는 것이 가능하지 않음) 제올라이트 F-9(토소사 제품)가 적합한 것을 알 수 있었다.
또, 세공직경이 몰리큘러 시브 13X보다 큰 제올라이트는 현재 시판되고 있지 않아, 확인할 수 없지만, 몰리큘러 시브 13X보다 세공직경이 큰 것도 이용가능한 것으로 생각된다.
여기서, CF4 및 C2F6에 대해서, 그 F-F의 핵간 거리와 F전자구름 반경 0.133㎚를 고려해서 계산한 분자최대직경은 CF4에서 0.4445㎚, C2F6에서 5.69㎚이다. 예를 들면, CF4의 분자최대직경은, 0.1785(F-F간 거리) + 0.133×2(F 2개)로 구해진다.
몰리큘러 시브 5A를 이용한 경우에, CF4와 C2F6의 분리가 가능하지 않은 것은, C2F6의 분자직경보다도 세공 직경이 작기 때문인 것으로 여겨진다. 따라서, 제올라이트로서는, 세공직경이 C2F6의 분자최대직경보다 큰 것을 이용하는 것이 필요하다.
그리고, 이와 같은 제올라이트를 이용한 경우, CF4에 대한 흡착력이 약하게 되는 한편, C2F6에 대해서는 여전히 흡착이 행해진다. 이것에 의해서 CF4와 C2F6의 확실한 분리가 달성되는 것으로 여겨진다.
몰리큘러 시브는, 통상 그 세공 직경보다 큰 분자와, 작은 분자를 체로 분리하는 것이며, 분리대상으로 하고 있는 2개의 물질의 양쪽보다 큰 미세직경을 지닌 것을 이용해서 분리를 행하는 것은 통상 행해지지 않는다.
본 실시형태에서는, 분리대상으로 되는 CF4와, C2F6의 최대직경보다 큰 흡착세공 직경의 제올라이트를 이용함으로써, 양자를 분리한다.
또, 이 크로마토그래피 분리장치(20)에 있어서는, 캐리어 가스로서 질소를 이용하고, 이것에 의해서 충전재에 흡착되어 있는 CF4, C2F6를 순차 탈리 배출시킴으로써, CF4와 C2F6를 분리하고 있다.
또, 전술한 바와 같은 크로마토그래피 분리장치(20)를 복수 준비하고 있고, 배기가스를 각 크로마토그래피 분리장치(20)에 순차 공급해서, 각 구획분을 각 크로마토그래피 분리장치(20)로부터 순차 채취하는 것도 바람직하다.
크로마토그래피 분리장치(20)의 출구에 있어서의 각 성분의 가스의 채취나, 밸브절환은 출구가스의 분석결과에 의거해서 행하는 것이 적합하다. 예를 들면, 4중극 질량분석계(QMS), 시차열식 검출기(TCD)나 푸리에 변환-적외선 분석계(FT-IR) 등을 이용해서, 성분을 검출해서, 그 결과에 의해 제어하면 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 구성을 표시한 도면
도 2는 복수의 컬럼을 이용하는 크로마토그래피 분리장치의 구성을 표시한 도면
도 3은 제 1컬럼출구의 가스유출상태를 표시한 도면
도 4는 제 2컬럼출구의 가스유출상태를 표시한 도면
도 5는 복수의 컬럼을 이용하는 크로마토그래피 분리장치의 다른 구성을 표시한 도면
도 6은 도 5의 컬럼출구의 가스유출상태를 표시한 도면
도 7은 시험장치의 구성을 표시한 도면
도 8은 시험장치의 다른 구성을 표시한 도면
실시예
( 실시예 1)
도 7의 구성의 실험장치에 의해 실험을 행하였다. 이 도 7의 장치는, 도 2의 구성에 대응하는 것이다.
실험용의 제 1컬럼(50-1)으로서, 외경 1/8인치, 5m의 SUS관에 몰리큘러 시브 13X(지에루사이언스사 제품)로, 입자직경 60 내지 80 메쉬의 것을 제올라이트(30)로서 충전한 컬럼을 이용하였다. 시험용의 제 2컬럼(50-2)으로서 외경 1/8인치, 5m의 SUS관에 야자나무 활성탄으로 비표면적 1158㎡/g, 입자직경 60 내지 80메쉬의 것을 활성탄(32)으로서 충전한 컬럼을 이용하였다. 그리고, 제 1, 제 2컬럼(50-1), (50-2)를 직렬로 접속하였다.
제 1, 제 2컬럼(50-1), (50-2)에 질소(N2)가스를 35㎖/분의 유속으로 흐르게 하고, 6방향 마개(60)로 덮고, CF4/C2F6/NF3의 혼합가스(CF4:C2F6:NF3 = 1:1:1)를 펄스적으로 도입하였다. 또, 제 1컬럼(50-1), 제 2컬럼(50-2)의 출구는 질량분석계(62)에 의해서 분석하였다. 또한, 도면에 있어서의 (MFC)는 유량조정기이다.
제 1컬럼(50-1)의 출구의 분석결과는 도 3에 표시한 바와 같고, 제 2컬럼(50-2)의 출구의 분석결과는 도 4에 표시한 바와 같다.
또, 실험에서는 40℃에서 실시하였으나, 다른 온도에서도 문제는 없다. 단, 분리특성은 온도에 따라서 다르므로 일정 온도에서 행하는 것이 바람직하다.
이 실험결과로부터 펄스도입에서는, 제 1컬럼(50-1)의 출구에서 CF4 + NF3 혼합물과 C2F6의 피크는 완전하게 알 수 있어 샘플링 기간을 선택함으로써 CF4 + NF3 혼합가스와 순수한 C2F6를 각각 얻는 것이 가능한 것이 확인되었다. 그리고, 순수한 C2F6는 방출되고, CF4 + NF3 혼합가스는 다음에 시험컬럼(50-2)으로 보내진다. 그 결과 제 2컬럼(50-2)의 출구에서는 CF4와 NF3 가스가 분리되어 배출되는 것을 알 수 있었다.
제 2컬럼(50-2)의 출구에서는 순수한 CF4, CF4 + NF3 미분리가스, 순수한 NF3가 얻어지므로, 미분리가스를 더욱 직렬의 본래의 컬럼입구로 되돌리거나, 직렬로 설치된 별도의 활성탄 컬럼에 통기해서 분리회수하는 것이 바람직하다.
따라서, 전술한 장치에 의해서 적합한 CF4, C2F6, NF3의 회수가 가능한 것이 확인되었다.
( 실시예 2)
도 8의 구성의 시험장치에 의해 실험을 행하였다. 시험용의 컬럼(50)으로서 외경 1/8인치, 10m의 SUS관에 야자나무 활성탄으로 비표면적 1158㎡/g, 입자직경 60 내지 80 메쉬인 것을 충전한 컬럼을 이용하였다. 이것에 의해서, 도 5와 같이, 피처리가스의 유통방향을 따라서 제올라이트(몰리큘러 시브 13X)(30)와, 활성탄(야자나무 활성탄)(32)이 배치된다. 이들 충전재의 충전비율은 1:1이다.
이 컬럼(50)에 질소가스를 35㎖/분의 유속으로 흐르게 하고, 6방향 마개(60)로 CF4/C2F6/NF3의 혼합가스(CF4:C2F6:NF3 = 1:1:1)를 펄스적으로 도입하였다. 컬럼(50)의 출구는 질량분석계(62)에 의해서 분석하였다. 또한, 도면에 있어서의 (MFC)는 유량조정기이다.
출구의 분석결과는 도 6에 표시한 바와 같다. 실험은 40℃에서 실시하였으나, 다른 온도에서도 문제는 없다. 단, 분리특성은 온도에 따라서 다르므로, 일정온도에서 행하는 것이 바람직하다.
실험결과로부터, 컬럼(50)의 출구에서는 CF4, NF3, C2F6의 순으로 피크가 나타나, 각 가스를 분리가능한 것을 알 수 있었다. 미분리 CF4 + NF3의 구획분은 후단의 별도의 활성탄 컬럼에 통기하면 분리가 가능하다.
공급가스농도에 따라서 피크의 폭은 변하여 미분리부분이 중첩하는 쪽도 변하나, 단일 컬럼에 충전하는 충전재의 충전비율(본 실시예에서는 1:1)을 변경함으로써 적절한 분리에 대응할 수 있다.
이와 같이, 전술한 바와 같은 장치에 의해서 적합한 CF4, C2F6, NF3의 회수가 가능한 것이 확인되었다.
또, 제올라이트(30)로서, 몰리큘러 시브 13X와 마찬가지의 구조를 지닌 (동등품임) F-9(토소사 제품)에 대해서도, 실험을 행하여 보았다. 이 F-9에 있어서도, 약간 지연시간은 컸으나 몰리큘러 시브 13X와 마찬가지로 CF4와 C2F6의 분리처리를 행하는 것이 가능하였다.

Claims (5)

  1. 복수의 특정 가스를 함유하는 피처리가스로부터 각 특정 가스를 분리하는 가스분리장치에 있어서,
    상이한 충전재가 충전된 복수의 컬럼을 포함하고, 이들 컬럼을 직렬접속함으로써, 피처리가스를 복수의 컬럼의 충전재에 순차 통과시켜서, 피처리가스로부터 각 특정 가스를 크로마토그래피 분리하는 것을 특징으로 하는 가스분리장치.
  2. 복수의 특정 가스를 함유하는 피처리가스로부터 각 특정 가스를 분리하는 가스분리장치에 있어서,
    상이한 충전재가 충전된 컬럼을 포함하고, 피처리가스를 상기 컬럼 내의 복수의 충전재에 통과시켜서 피처리가스로부터 각 특정 가스를 크로마토그래피 분리하는 것을 특징으로 하는 가스분리장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 특정 가스는, 반도체 제조공정으로부터 배출되는 PFC가스이고, 상기 피처리가스는 그외의 가스로서 질소가스를 함유하는 것을 특징으로 하는 가스분리장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 특정 가스는, NF3, CF4 및 C2F6를 포함하고,
    상기 충전재는 제올라이트 및 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제올라이트는 몰리큘러 시브 13X 또는 그 동등품인 것을 특징으로 하는 가스분리장치.
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