TW201433350A - 過氟化物之處理裝置及過氟化物之處理方法 - Google Patents

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Junichi Torisu
Yuji Hayasaka
Masanao Onodera
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Showa Denko Kk
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Abstract

〔課題〕提供可以大量處理過氟化物，同時容易小型化，且廢水的排出量很少的過氟化物的處理裝置等。〔解決手段〕具備加熱蝕刻排放氣體之裝置入口排放氣體及水的第1加熱器(221)、進而加熱裝置入口排放氣體及水同時藉由觸媒加水分解過氟化物產生含有酸性氣體的分解氣體之第2加熱器(222)、在裝置入口排放氣體與分解氣體之間進行熱交換的熱交換器(231)，由分解氣體乾式除去酸成分的酸成分除去裝置(232)；第1加熱器(221)、第2加熱器(222)、熱交換器(231)及酸成分除去裝置(232)，由上方來看時在矩形區域的內部且沿著該矩形區域的任一邊部配置，裝置入口排放氣體及排放氣體，由矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，第2加熱器(222)被配置於矩形區域的另一方短邊側之過氟化物之處理裝置(2)。

Description

過氟化物之處理裝置及過氟化物之處理方法
本發明，例如係關於分解過氟化物而處理之用的過氟化物的處理裝置等。
例如，於半導體裝置或液晶裝置的製造製程，為了形成細微圖案要進行蝕刻或清潔。此時使用過氟化物的場合很多。此外，過氟化物一般而言多為安定而對人體是無害的，其他例如還被使用於空調的冷媒用途等。
然而，這些過氟化物之中，若是往大氣中排放的話，多會對地球環境造成很大的影響。亦即，因為在大氣中會長期安定地存在，而具有地球暖化係數很大的性質，所以是地球溫暖化的一大原因。而如前所述，過氟化物一般而言性質安定，其影響多半會持續相當長的期間。
對此，為了不對地球環境造成影響，有必要使利用過的過氟化物分解，成為對地球環境無害的狀態再往大氣中排放。
於專利文獻1，揭示了使作為鹵素僅含有氟的氟化合物的氣體流，在水蒸氣存在下與例如鋁與鎳、鋁與 鋅、鋁與鈦所構成的觸媒那樣的含鋁而構成的觸媒在約200~800℃下接觸，使氣體流中的氟轉化為氟化氫的含氟化合物的分解處理方法。
此外，於專利文獻2，揭示著特徵為設有觸媒層而被供給含過氟化物的排放氣體，具備分解過氟化物的過氟化物分解裝置，與除去由過氟化物分解裝置排出的排放氣體所含的酸性物質與鈣鹽反應產生的第1反應產物之酸性物除去裝置的過氟化物處理裝置。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2001-224926號公報
[專利文獻2]日本特開2008-246485號公報
然而，要大量處理含過氟化物的氣體的場合，裝置要大型化，同時在作為反應物產生HF(氟化氫)等的場合，為了除去HF等之用必須要很多水。因此，還有不得不處理含HF的排水的問題。此外，進行加熱分解處理過氟化物的場合，會產生安全上的問題。
本發明係有鑑於從前技術所具有的前述問題而完成的發明。
亦即，本發明的目的在於提供可以大量處理過氟化 物，容易小型化，同時廢水的排出量很少，安全性優異的過氟化物的處理裝置等。
如此，根據本發明，提供一種過氟化物之處理裝置，特徵為具備：加熱含有過氟化物的氣體及水的第1加熱手段、進而加熱藉由第1加熱手段加熱的含有過氟化物的氣體及水，同時藉由預先決定的觸媒來加水分解過氟化物產生含有酸性氣體的分解氣體之第2加熱手段、被配置於第1加熱手段的前段及第2加熱手段的後段，使於流入第1加熱手段之前的含有過氟化物的氣體混合水同時在與由第2加熱手段流出之後的分解氣體之間進行熱交換的熱交換手段、由從熱交換手段流出之後的分解氣體乾式除去酸成分的酸成分除去手段；第1加熱手段、第2加熱手段、熱交換手段及酸成分除去手段，由上方來看時在矩形區域的內部且沿著矩形區域的任一邊部配置，流入第1加熱手段的含有過氟化物的氣體及由酸成分除去手段流出之後的排放氣體，由矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，第2加熱手段被配置於矩形區域的另一方短邊側。
在此，第1加熱手段，於矩形區域之另一方短邊側與第2加熱手段並排配置，熱交換手段及酸成分除去手段，沿著矩形區域的長邊側，朝向排放氣體流出的處所依序排列為較佳。
此外，進而具備：由含有過氟化物的氣體除去固形成 分及/或霧粒的前處理手段，及由藉由酸成份除去手段使酸成分被乾式除去後的排放氣體除去固形成分的後處理手段；前處理手段，在與熱交換手段及酸成分除去手段排列的長邊不同的長邊側，且被配置於含有過氟化物的氣體流入的處所與第1加熱手段之間，後處理手段，在熱交換手段及酸成分除去手段排列的長邊側，且被配置於酸成分除去手段與排放氣體流出的處所之間為較佳。
此外，進而具備由酸成分除去手段的上方供給供乾式除去酸成分之用的藥劑的藥劑供給手段，與由酸成分除去手段的下方排出藥劑的藥劑排出手段；導入酸成分除去手段的分解氣體，由酸成分除去手段的下方導入，同時由酸成分除去手段的上方排出為佳。
進而在熱交換手段被混合的水及/或機器類驅動用空氣，以由矩形區域的一方之短邊側供給為佳。
此外，根據本發明，提供一種過氟化物之處理方法，特徵為具備：加熱含有過氟化物的氣體及水的第1加熱步驟、進而加熱藉由前述第1加熱步驟加熱的含有過氟化物的氣體及水，同時藉由預先決定的觸媒來加水分解過氟化物產生含有酸性氣體的分解氣體之第2加熱步驟、在第1加熱步驟的前段及第2加熱步驟的後段，使於流入第1加熱步驟之前的含有過氟化物的氣體混合水同時在與由第2加熱步驟流出之後的分解氣體之間進行熱交換的熱交換步驟、由從熱交換步驟流出之後的分解氣體乾式除去酸成分的酸成分除去步驟；第1加熱步驟、第2加熱 步驟、熱交換步驟及酸成分除去步驟，由上方來看時在矩形區域的內部且沿著矩形區域的任一邊部的位置進行，流入熱交換步驟的含有過氟化物的氣體及由酸成分除去步驟流出之後的排放氣體，由矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，第2加熱步驟在矩形區域的另一方短邊側的位置進行。
藉由第1加熱手段、第2加熱手段、熱交換手段及酸成分除去手段，由上方來看時在矩形區域的內部且沿著矩形區域的任一邊部配置，流入第1加熱手段的含有過氟化物的氣體及由酸成分除去手段流出之後的排放氣體，由矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，第2加熱手段被配置於矩形區域的另一方短邊側，可以提高安全性，同時可以在矩形區域的長邊之間依序排列熱交換器或酸成分除去裝置等其他機器，使裝置小型化變得容易。
藉由第1加熱手段，沿著矩形區域的另一方短邊側與第2加熱手段並排配置，可進而提高安全性。
此外，藉由熱交換手段及酸成分除去手段沿著矩形區域的長邊側朝向排放氣體流出的處所依序排列，前處理手段，在與熱交換手段及酸成分除去手段的排列的長邊不同的長邊側，且被配置於含有過氟化物的氣體流入的處所與第1加熱手段之間，後處理手段，在熱交換手段及酸成分除去手段排列的長邊側，且被配置於酸成分除去手段與排 放氣體流出的處所之間，各機器依照氣體流通的順序被排列為約U字形狀。因此，例如與各機器排列為直線狀的場合相比，由上方來看時過氟化物的處理裝置所佔的長度變小同時面積也變小。
進而具備由酸成分除去手段的上方供給供乾式除去酸成分之用的藥劑的藥劑供給手段，與由酸成分除去手段的下方排出藥劑的藥劑排出手段；導入酸成分除去手段的分解氣體，由酸成分除去手段的下方導入，同時由酸成分除去手段的上方排出，可以藉由簡便的系統進行藥劑的交換，同時可以減少藥劑的消耗量。
藉由在熱交換手段被混合的水或機器類驅動用空氣，由矩形區域之一方的短邊側供給，可以抑制水等的應用受到由第2加熱手段放出的熱的影響。
藉由第1加熱步驟、第2加熱步驟、熱交換步驟及酸成分除去步驟，由上方來看在矩形區域的內部且沿著矩形區域的任一邊部的位置進行，流入熱交換步驟的含有過氟化物的氣體以及由酸成分除去步驟流出之後的排放氣體，由矩形區域之一方短邊側分別導入及排出，第2加熱步驟在矩形區域另一方短邊側的位置進行，可以使過氟化物的處理在更小的面積內進行。
1‧‧‧半導體製造設備
2‧‧‧過氟化物的處理裝置
3‧‧‧酸洗氣器
21‧‧‧前處理單元
22‧‧‧過氟化物分解單元
23‧‧‧HF吸附單元
24‧‧‧控制單元
211‧‧‧入口加熱器
212‧‧‧過濾器
221‧‧‧第1加熱器
222‧‧‧第2加熱器
231‧‧‧熱交換器
232‧‧‧酸成份除去裝置
233‧‧‧排射器(ejector)
圖1係說明本實施型態的過氟化物之處理裝置適用的 半導體製造工廠之全體構成圖。
圖2係說明本實施型態的過氟化物之處理裝置的概略構成之圖。
圖3係顯示構成本實施型態的過氟化物之處理裝置的各機器之圖。
圖4係說明反應溫度與過氟化物的分解率的關係之圖。
圖5係顯示過氟化物之處理裝置的動作之流程圖。
圖6係由上方所見的實際製造的過氟化物之處理裝置之圖。
圖7係由圖6的VII方向所見的實際製造的過氟化物之處理裝置之圖。
以下，針對本發明之實施型態進行詳細說明。又，本發明並不以下列實施型態為限定內容，在不逸脫其要旨的範圍內可以進行種種變形而實施。此外，使用的圖面係供說明本實施型態之用者，並不代表實際的大小。
<半導體製造工廠之全體構成之說明>
圖1係說明本實施型態的過氟化物之處理裝置適用的半導體製造工廠之全體構成圖。
如圖所示，本實施型態之半導體製造工廠，具備進行 半導體的製造之半導體製造設備1、分解處理過氟化物的過氟化物之處理裝置2，及進行酸性氣體的捕集之酸洗氣器3。
半導體製造設備1，通常為無塵室，在圖示之例，具備蝕刻半導體之矽．多晶矽的P-Si蝕刻器11，蝕刻絕緣膜之氧化矽(SiO2)等的氧化膜之氧化膜蝕刻器12、以及供使用於配線蝕刻金屬膜的金屬蝕刻器13。
P-Si蝕刻器11、氧化膜蝕刻器12、金屬蝕刻器13，係乾式的蝕刻(乾蝕刻)裝置，例如，是在製程腔室內，使用反應性的蝕刻氣體進行蝕刻的反應性離子蝕刻(RIE：Reactive Ion Etching)裝置。
在P-Si蝕刻器11、氧化膜蝕刻器12、金屬蝕刻器13使用的蝕刻氣體分別不同，在各裝置進行乾式蝕刻之後所排放的氣體，含有起因於此蝕刻氣體的種種過氟化物(以下，亦稱為PFC(perfluorocompound))或是CHF3等。此過氟化物，可舉例出CF4、C2F6、C3F8、C4F8、C5F8、SF6等。接著，包含過氟化物的排放的氣體，亦即蝕刻排放氣體，在氯(Cl2)氣體等有毒氣體以毒性氣體除害裝置14除去之後，藉由收集導管15被排出至半導體製造設備1外。在本實施型態，被排出半導體製造設備1外的蝕刻排放氣體，例如是在運載氣體之N2(氮氣)氣體99%，含有1%的過氟化物等之氣體。在本實施型態，包含於蝕刻排放氣體的過氟化物，以1%以下為較佳。此外，被排出的蝕刻排放氣體的流量，例如為 3000L/min~3500L/min。
過氟化物的處理裝置2，詳如稍後所述，藉由分解由半導體製造設備1排出的蝕刻排放氣體中所含有的過氟化物而將過氟化物除害之後，作為排放氣體排出。因此，由半導體製造設備1之各設備排出，透過導管收集的蝕刻排放氣體，經過三通閥4被導入過氟化物之處理裝置2。過氟化物之處理裝置2，沒有必要設置於無塵室內，通常被設置於半導體製造設備1的外側。
酸洗氣器3捕集酸性氣體。接著，把進行了酸性氣體的捕集之後的無害化的氣體排出至半導體製造工廠外。酸洗氣器3所擔任的角色，是在即使無法以過氟化物之處理裝置2，完全除去過氟化物的場合，也捕集過氟化物。此外，於過氟化物之處理裝置2發生故障等的場合，也擔任過氟化物之處理裝置2的後備裝置之角色。總之，在通常的狀態，包含過氟化物的氣體，藉由三通閥4被導入過氟化物之處理裝置2，藉由過氟化物之處理裝置2使過氟化物被分解、處理。但是，過氟化物之處理裝置2發生故障等的場合，切換三通閥4，把包含過氟化物的氣體直接導入酸洗氣器3。
又，在圖1雖未圖示，於三通閥4的上游側，亦可設置捕集由半導體製造設備1排出的蝕刻排放氣體中所含有的酸性氣體之鹼性洗氣器。
<過氟化物之處理裝置的構成之說明>
以後，針對過氟化物之處理裝置2進而更詳細說明。
圖2係說明本實施型態的過氟化物之處理裝置2的概略構成之圖。
如圖所示，過氟化物之處理裝置2，具備前處理被導入的裝置入口排放氣體(蝕刻排放氣體)的前處理單元21、分解在前處理單元21被前處理的裝置入口排放氣體所含有的過氟化物之過氟化物分解單元22、以及藉由吸附包含在過氟化物分解單元22分解過氟化物時產生的HF(氟化氫)之分解氣體以進行乾式除去的HF吸附單元23。接著，藉由這些各單元處理裝置入口排放氣體進行無害化之後，作為排放氣體排出至過氟化物之處理裝置2外。
圖3係顯示構成本實施型態的過氟化物之處理裝置2的各機器之圖。
如在圖2所說明的，過氟化物之處理裝置2，主要具備前處理單元21、過氟化物分解單元22、以及HF吸附單元23。此外，如圖所示，過氟化物之處理裝置2，具備控制單元24，進行過氟化物之處理裝置2所具備的各機器及閥(未圖示)等的控制。
前處理單元21，具備進行裝置入口排放氣體的預熱之入口加熱器211，與進行微粒子除去之過濾器212。
入口加熱器211，藉由預熱裝置入口排放氣體而使裝置入口排放氣體中所含有的微小的水滴(霧粒)蒸發。入 口加熱器211，於裝置入口排放氣體通過的配管的周圍具備加熱器211a。接著，裝置入口排放氣體，在通過入口加熱器211時藉由加熱器211a加熱，被預熱到霧粒蒸發的溫度。此時，被預熱的裝置入口排放氣體的溫度例如可以為60℃。藉此，可以抑制在次一過濾器212，過濾器因為霧粒而閉塞。
過濾器212，除去裝置入口排放氣體所含有的作為固形成分的微粒子。在半導體製造設備1，產生前述之進行乾式蝕刻時被削下的氧化矽等微粒子。接著，此微粒子混入裝置入口排放氣體，所以藉由過濾器212進行除去。過濾器212，只要是可以使裝置入口排放氣體通過同時捕集微粒子即可，沒有特別限定，例如可以使用篩網過濾器等。
前處理單元21，可以看成是由裝置入口排放氣體除去固形成分及/或霧粒的前處理手段。
又，在本實施型態，在入口加熱器211與過濾器212之間導入空氣。為了於次一過氟化物分解單元22抑制一氧化碳的產生，而有必須要氧氣的場合，因此在此階段使空氣與裝置入口排放氣體混合。
此外，在本實施型態，詳見後述，通過過濾器212之後的裝置入口排放氣體一度進入熱交換器231。接著藉由熱交換器231之熱交換，使裝置入口排放氣體被加熱。進而此時，於次一過氟化物分解單元22分解過氟化物之用的反應所必要的水是以液體的狀態來添加。此水，於熱交 換器231與裝置入口排放氣體一起被加熱成為氣體之水蒸氣。接著與裝置入口排放氣體混合而被移送。在本實施型態，水使用的是純水，添加量為配合後述之反應式的量，例如為350mL/min。此外，此水預先加熱而以水蒸氣的形式添加至熱交換器231亦可。
過氟化物分解單元22，具備加熱裝置入口排放氣體及水的第1加熱手段之一例之第1加熱器221，以及進而加熱藉由第1加熱器221加熱的裝置入口排放氣體及水，同時藉由預先決定的觸媒加水分解過氟化物產生包含酸性氣體的分解氣體之第2加熱手段之一例之第2加熱器222。
第1加熱器221，於內部被配設加熱器221a，藉由此加熱器221a，加熱裝置入口排放氣體，以及以熱交換器231添加而成為水蒸氣的水。通過第1加熱器221之後的裝置入口排放氣體，例如成為450℃~500℃。在本實施型態，採用使裝置入口排放氣體的流路成為水平方向的橫型的加熱器的第1加熱器221。
第2加熱器222，由上方導入裝置入口排放氣體，首先藉由內部具備的加熱器222a，進而加熱裝置入口排放氣體及水蒸氣。藉此，裝置入口排放氣體，例如被加熱至750℃。
接著，進而被加熱的裝置入口排放氣體，於被配設在第2加熱器222的下方的觸媒層222b，與混合於裝置入口排放氣體的水(水蒸氣)反應而被分解。
此時之分解反應，作為過氟化物，以CF4、CHF3、C2F6及SF6之場合為例，顯示反應式如下。
CF4+2H2O → CO2+4HF…(1)
CHF3+(1/2)O2+H2O → CO2+3HF…(2)
C2F6+3H2O+(1/2)O2 → 2CO2+6HF…(3)
SF6+3H2O → SO3+6HF…(4)
由前述(1)式~(4)式可知，過氟化物藉由加水分解反應，成為包含酸成分之HF(氟化氫)的分解氣體。此外，在此場合，HF也可以當成是分解氣體所含有的酸性氣體。
圖4係說明反應溫度與過氟化物的分解率的關係之圖。
在此作為包含於蝕刻排放氣體的過氟化物，可舉例出CF4、CHF3、C2F6、C3F8、C4F8、C5F8、SF6、NF3等。此外，雖不是過氟化物，但由半導體製造設備1排放出的氣體中所含有的成分也一併圖示了CO。
如圖所示，無論何種成分於750℃附近幾乎都是100%的分解率，所以藉由在750℃的溫度使其反應，過氟化物等幾乎可完全除去。
此外，作為構成觸媒層222b的觸媒，在本實施型態可以使用在Al2O3(氧化鋁)含有Zn(鋅)、Ni(鎳)、Ti(鈦)、F(氟)、Sn(錫)、Co(鈷)、Zr(鋯)、Ce(鈰)、Si(矽)等之氧化物者。更具體地 說，例如，可以使用由Al2O3(氧化鋁)80重量%，NiO(氧化鎳)20重量%之組成所構成者。
在第2加熱器222被分解過氟化物之後的含有HF的分解氣體，由第2加熱器222的下方排出，被送往接下來的HF吸附單元23。又，在此時由第2加熱器222排出的分解氣體的溫度為600℃~700℃程度。
HF吸附單元23，具備被配設於第1加熱器221的前段及第2加熱器222的後段在流入第1加熱器221之前的包含過氟化物的氣體混合水同時在與由第2加熱器222流出之後的分解氣體之間進行熱交換的作為熱交換手段之一例的熱交換器231，及由熱交換器231流出之後的分解氣體使酸成分與鈣鹽反應而進行乾式除去的作為酸成分除去手段之一例之酸成分除去裝置232，以及排出藉由酸成分除去裝置232使酸成分被乾式除去之後的排放氣體之作為排放氣體排出手段之一例之排射器233。
此外，HF吸附單元23，進而具備由酸成分除去裝置232的上方供給乾式除去HF之用的藥劑之鈣鹽的作為藥劑供給手段之一例之藥劑供給裝置234、由酸成分除去裝置232的下方排出使用完畢的鈣鹽之藥劑排出手段之一例之藥劑排出裝置235、監視由酸成分除去裝置232排出的氣體之中所含有的HF的濃度之HF濃度感測器236，以及被配置於HF濃度感測器236與排射器(ejector)233之間，除去在酸成分除去裝置232產生的固形成分的粉末分離器(trap)237。
熱交換器231，在由第2加熱器222排出之後的高溫的分解氣體與被導入第1加熱器221之前的前述低溫的裝置入口排放氣體之間進行熱交換。藉此使分解氣體的溫度降低，同時使被導入第1加熱器221之前的裝置入口排放氣體的溫度上升。此外如前所述，被添加至熱交換器231的水會蒸發成為水蒸氣。
通過熱交換器231之後的分解氣體，溫度降低至300℃~500℃程度，通過熱交換器231之後的裝置入口排放氣體，溫度上升至200℃~300℃程度。
作為熱交換器231，沒有特別限制，可以使用交互配置2枚板(plate)，於該板間構成流路，進行裝置入口排放氣體與分解氣體之熱交換的板式熱交換器，或者是在殼(shell)(圓筒)與多數管(tube)(傳熱管)之中，分別通以裝置入口排放氣體或分解氣體，在相互間進行熱交換的殼與管形式的熱交換器。此外，亦可以是使成為雙重管構造，於內管流通以高溫的分解氣體，於外管流通以低溫的裝置入口排放氣體之雙重管式熱交換器。此外，裝置入口排放氣體與分解氣體可以是對向流通，也可以是平行流通。在本實施型態，使用雙重管式熱交換器，裝置入口排放氣體與分解氣體是對向流通的。
酸成分除去裝置232，於內部填充著由鈣鹽構成的藥劑層232a，分解氣體中所含有的HF，藉由與此鈣鹽進行吸附反應而被乾式除去。作為鈣鹽可以使用CaCO3(碳酸鈣)、Ca(OH)2(氫氧化鈣)、CaO(氧化鈣) 等。此外，鈣鹽的形狀，可以是粉末狀，但以操作上的容易程度來看，以成形為圓柱形狀或球狀等之丸劑(pellet)為佳。在本實施型態，例如使用Ca(OH)2與CaCO3之混合物，且CaCO3：Ca(OH)2=50重量%~80重量%：20重量%~50重量%。在此場合，成形性佳，可以抑制做成丸劑時發生粉化。此外，在本實施型態，將此混合物做成底面的直徑為3mm程度，高度為8mm程度的圓柱形狀之丸劑來使用。
此時之吸附反應，以鈣鹽使用CaCO3或Ca(OH)2的場合為例，反應式表示如下。
CaCO3+2HF → CaF2+CO2+H2O…(5)
Ca(OH)2+2HF → CaF2+2H2O…(6)
由前述(5)式~(6)式可知，HF與鈣鹽反應，產生CaF2(氟化鈣(螢石))、CO2(二氧化碳)、及H2O(水)。
於排射器(ejector)233，被連接著使壓縮空氣流入的壓縮空氣配管，藉由使此壓縮空氣以高速流動產生的負壓來吸引排放氣體，與壓縮空氣一起排放到過氟化物之處理裝置2外。藉此，排放氣體進而溫度降低，而被排出。由酸成分除去裝置232排出之後的排放氣體，例如為200℃程度，由排射器(ejector)233排出的排放氣體，例如為100℃以下。
此外，分解氣體，由酸成分除去裝置232的 下方導入，同時由酸成分除去裝置232的上方排出。接著，分解氣體在由酸成分除去裝置232的下方往上方流動的期間產生前述(3)式所例示之HF與鈣鹽之反應，使HF被乾式除去。此時，鈣鹽成為CaF2，不會再進行更進一步的反應，所以有依序進行交換的必要。
為此，在本實施型態，設有把鈣鹽供給至酸成分除去裝置232的藥劑供給裝置234，以及把使用完畢的鈣鹽由酸成分除去裝置232排出的藥劑排出裝置235。
在本實施型態，藉由HF濃度感測器236監視HF的濃度，HF的濃度例如達到100ppm時，判斷到了鈣鹽的交換時期。接著，進行設於藥劑排出裝置235的旋轉閥(未圖示)等之開閉，排出特定量之已使用的鈣鹽。此外，把已使用的鈣鹽排出之後，進行設於藥劑供給裝置234的旋轉閥(未圖示)等之開閉，供給排出的份量的新的鈣鹽。如此進行，藥劑排出裝置235內的鈣鹽依序被交換。又，此一連串的步驟，是控制單元24，取得由HF濃度感測器236送來的關於HF的濃度的資訊，接著HF的濃度例如達到100ppm時，進行設於藥劑供給裝置234或藥劑排出裝置235的旋轉閥的開閉的控制而自動進行的。此外，此時鈣鹽亦可全部交換，通常僅交換一部分。鈣鹽的交換量，例如為40kg/H。
粉末分離器(trap)237，係為了除去在鈣鹽交換時在酸成分除去裝置232產生的鈣鹽的粉末等之用而設置的。作為粉末分離器(trap)237，可以使用金屬篩網 過濾器等。
在本實施型態，粉末分離器(trap)237，可以被當成藉由酸成分除去裝置232乾式除去酸成分之後的排放氣體除去固形成分之後處理手段。
<過氟化物之處理裝置的動作之說明>
圖5係說明過氟化物之處理裝置2的動作之流程圖。
以後，使用圖3及圖5說明過氟化物之處理裝置2的動作。
首先，裝置入口排放氣體，通過前處理單元21的入口加熱器211，進行預熱(步驟101)。藉此，使裝置入口排放氣體中所含有的霧粒蒸發。
其次，對被預熱的裝置入口排放氣體導入空氣，藉由前處理單元21的過濾器212除去微粒子(步驟102)。
接著，裝置入口排放氣體，藉由根據熱交換器231的熱交換來加熱(步驟103)。此外，此時添加過氟化物的分解反應所必要的水(步驟104)。
通過熱交換器231的裝置入口排放氣體，藉由第1加熱器221先加熱(步驟105)，進而藉由第2加熱器222被加熱到過氟化物的分解所必要的溫度(步驟106)。接著，通過第2加熱器222的觸媒層222b時，過氟化物分解，裝置入口排放氣體，成為包含HF的分解氣體(步驟107)。
分解氣體，再度進入熱交換器231，在與前述 之裝置入口排放氣體之間進行熱交換(步驟108)。
接著，分解氣體，於酸成分除去裝置232與鈣鹽反應，HF被乾式除去(步驟109)。此外，此時，控制單元24，判斷藉由HF濃度感測器236取得的HF濃度是否在特定值以上(步驟110)。接著，在成為特定值以上時(步驟110之Yes)，使藥劑排出裝置235與藥劑供給裝置234動作，進行鈣鹽的交換(步驟111)。此外，在未滿特定之值時(步驟110之No)，不進行鈣鹽的交換，前進至次一步驟112。
HF被乾式除去後的排放氣體，藉由粉末分離器(trap)237除去粉末後(步驟112)，藉由排射器(ejector)233排除至過氟化物之處理裝置2外(步驟113)。
在以上詳述之過氟化物之處理裝置2，具有如以下所述的特徵。
(i)利用觸媒層222b進行過氟化物的分解，所以可以處理大量的蝕刻排放氣體同時可以減低運轉成本。
(ii)藉由與鈣鹽之吸附反應乾式除去包含於分解氣體中的HF，相對於從前之使HF溶解於水除去HF的方法，不會產生含有HF的排放水。此外，吸附反應後產生的CaF2是無害的，同時容易處置。進而，CaF2，為製造HF的原料，所以是有價值之物。總之，可以由對地球環境有害的蝕刻排放氣體來製造有價值的CaF2。
(iii)藉由熱交換器231在裝置入口排放氣體與分解 氣體之間進行熱交換，提升能量的利用效率。此外，與從前之藉由水來冷卻分解氣體的方式相比，不會產生排放水。因此，不需要排水處理步驟，可以減低過氟化物之處理裝置2的運轉成本。
(iv)藉由組入被配設於酸成分除去裝置232的上方的藥劑供給裝置234與在下方具有藥劑排出裝置235的藥劑層232a，可以藉由僅僅打開閥利用重力落入之簡便的系統，來進行鈣鹽的交換。此外，在本實施型態，把分解氣體由下方導入，由上方排氣，同時設置HF濃度感測器236，監視HF的濃度，以進行鈣鹽的交換時期的判斷。藉此，藥劑層232a的上層部不被排出，僅排出下層部之已經反應的鈣鹽，所以幾乎不會產生未反應的鈣鹽，可以減少鈣鹽之無謂的消耗量。
<實際之過氟化物之處理裝置之說明>
圖6係由上方所見的實際製造的過氟化物之處理裝置2之圖。此外，圖7係由圖6的VII方向所見的實際製造的過氟化物之處理裝置2之圖。亦即，圖7係由水平方向來看過氟化物之處理裝置2之圖。
如圖所示，實際之過氟化物之處理裝置2，無論由上方來看的場合或是由水平方向來看的場合，在矩形區域的內部幾乎配置了所有的機器。又，控制單元24，被配置於矩形區域的外部。又，本實施型態之矩形，以長方形為基本形，接近於長方形的梯形或平行四邊形或橢圓形等也 可以在不逸脫於本實施型態的特徵的範圍內包含於矩形。
其次，說明圖6及圖7之過氟化物之處理裝置2的各機器。又，以後，由上方來看被設置控制單元24的位置時是在過氟化物之處理裝置2的左下側來進行說明。
裝置入口排放氣體，由過氟化物之處理裝置2的左下側導入。接著，經由複數配管流往圖中右方向，通過設置於過氟化物之處理裝置2的下側的入口加熱器211。接著，此時，藉由被配置於入口加熱器211的加熱器211a(參照圖3)進行預熱。藉此，使裝置入口排放氣體所含有的霧粒蒸發。此外，通過入口加熱器211的裝置入口排放氣體，進而往圖中右方向流去，被導入過濾器212，裝置入口排放氣體中所含有的微粒子被除去。此外，雖未圖示，但通過入口加熱器211之後的裝置入口排放氣體中被導入空氣。
又，在本實施型態，作為過濾器不僅具備過濾器212而已，也具備預備過濾器212a。亦即，因過濾器212閉塞等理由有必要交換的場合，藉由操作設於連接在過濾器212的配管上的閥等，切換裝置入口排放氣體流通的配管，使裝置入口排放氣體流入預備過濾器212a。藉此，於過濾器212之交換作業中可以藉由預備過濾器212a進行微粒子的除去，可以不停止過氟化物之處理裝置2的運轉而進行過濾器212之交換作業。
通過過濾器212之後的裝置入口排放氣體， 藉由配管P1流往箭頭A方向，進入設於過氟化物之處理裝置2的上側的熱交換器231。接著，裝置入口排放氣體，藉由根據熱交換器231的熱交換來加熱。此外，雖未圖示，於此時在熱交換器231被添加水，此水會成為水蒸氣與裝置入口排放氣體一起被運送。
由熱交換器231排出之裝置入口排放氣體，藉由配管P2流往箭頭B方向，進入設於過氟化物之處理裝置2的右下側的第1加熱器221。第1加熱器221，為橫型的加熱器，由圖中左側流入裝置入口排放氣體，由圖中右側排出裝置入口排放氣體。接著，第1加熱器221，於內部被配置加熱器221a(參照圖3)，裝置入口排放氣體在第1加熱器221內部由左側移動往右側之際，進行加熱。
其次，由第1加熱器221排出之裝置入口排放氣體，藉由配管P3流往箭頭C方向，進入設於過氟化物之處理裝置2的右上側的第2加熱器222。第2加熱器222為縱型加熱器，於上方被配設加熱器222a(參照圖3)，於下方被配設觸媒層222b(參照圖3)。接著，裝置入口排放氣體，由第2加熱器222的上方流入，藉由加熱器222a被持續加熱至過氟化物之分解溫度，流入第2加熱器222的下方。接著，於觸媒層222b，過氟化物，和與裝置入口排放氣體混合的水(水蒸氣)進行反應，而被分解。接著，成為包含分解後的產物之HF的酸性分解氣體，由第2加熱器222的下方排出。
接著，由第2加熱器222排出的分解氣體，藉由配管P4流往箭頭D方向，再度進入熱交換器231。接著，於熱交換器231，在高溫的分解氣體與低溫的裝置入口排放氣體之間進行熱交換。
由熱交換器231排出之分解氣體，藉由配管P5流往箭頭E方向(圖中左方向)，進入設於過氟化物之處理裝置2的上側的酸成分除去裝置232。此時，分解氣體，由酸成分除去裝置232的下方流入，流往酸成分除去裝置232的上方。接著，此時，於鈣鹽構成的藥劑層232a(參照圖3)包含於分解氣體的HF發生吸附反應，被乾式除去。接著，成為被無害化的排放氣體，由酸成分除去裝置232的上方排出。
由酸成分除去裝置232排出之排放氣體，藉由配管P6流往箭頭F方向(圖中左方向)，進入設於過氟化物之處理裝置2的左上側的粉末分離器(trap)237。接著，藉由粉末分離器(trap)237，除去鈣鹽的粉末等。又，於配管P6的途中，配設有HF濃度感測器236，測定排放氣體中所含有的HF的濃度。此外，配管P6在本實施型態為比較長尺寸，於周圍具備散熱鰭片。這也可以換句話說成是被連接於酸成分除去裝置232，朝向排射器(ejector)233的配管P6，沿著矩形區域的另一方的長邊側配設，具備冷卻排放氣體的散熱鰭片。藉此，可以使排放氣體的溫度進而降低。
接著，由粉末分離器(trap)237排出的排放 氣體，最後藉由設置在過氟化物之處理裝置2的左上側的排射器(ejector)233吸引，藉由配管P7流往箭頭G方向(圖中上方向)，往裝置外部排出。
在以上詳述之各機器的配置，包含第1加熱器221、第2加熱器222、熱交換器231及酸成分除去裝置232的各機器，由上方來看時係在矩形區域的內部且沿著矩形區域之任一邊部配設。
接著，流入熱交換器231的裝置入口排放氣體及由酸成分除去裝置232流出之後的排放氣體，由矩形區域之一方的短邊側分別導入及排出，第2加熱器222被配置於矩形區域之另一方短邊側。
總之，在圖6所示之例，裝置入口排放氣體或排放氣體，由矩形區域的左側的短邊側分別進行導入及排出，第2加熱器222，被配置於逆側之矩形區域的右側的短邊側。
如此，藉由把高溫的第2加熱器222沿著矩形區域的短邊側配置於內部深處的位置，可以提高安全性。此外，交換第2加熱器222內的觸媒時，容易由過氟化物之處理裝置2的矩形區域的外側來操作，可以使交換作業的方便性變佳。
接著，裝置入口排放氣體或排放氣體，由與第2加熱器222相反側的短邊側分別進行導入及排出，可以在矩形區域的短邊之間依序排列熱交換器231及酸成分除去裝置232等其他機器，可以容易使過氟化物之處理裝置2小型 化。
作為其他之機器的排列，在本實施型態，第1加熱器221，於矩形區域之另一方短邊側與第2加熱器222並排配置，熱交換器231及酸成分除去裝置232，沿著矩形區域的長邊側，朝向排放氣體流出的處所依序排列。
總之，在圖6所示之例，第1加熱器221，沿著矩形區域的右側的短邊側與第2加熱器222並排配置。接著，熱交換器231、酸成分除去裝置232，沿著矩形區域的上方的長邊側，朝向排放氣體流出的處所由右側朝向左側依序排列。
此外，入口加熱器211與過濾器212，在與熱交換器231及酸成分除去裝置232排列的長邊不同的長邊側，且被配置於裝置入口排放氣體流入的處所與第1加熱器221之間，粉末分離器(trap)237與排射器(ejector)233，被配置於熱交換器231及酸成分除去裝置232排列的長邊側，且配置於酸成分除去裝置232與排放氣體流出的處所之間。
總之，在圖6所示之例，入口加熱器211與過濾器212，被配置於與熱交換器231及酸成分除去裝置232排列的長邊不同的下側的長邊側，且被配置在裝置入口排放氣體流入的處所與第1加熱器221之間。此外，粉末分離器(trap)237與排射器(ejector)233，被配置在熱交換器231及酸成分除去裝置232排列的上側之長邊側，且被 配置在酸成分除去裝置232與排放氣體流出的處所之間。
又，熱交換器231，在圖6所示之例，被配置於矩形區域的上側的長邊側，且在第2加熱器222與酸成分除去裝置232之間。但是，不以此為限，沿著入口加熱器211與過濾器212、第1加熱器221排列之一方的下側的長邊側排列亦可。
如此，藉由使高溫的第1加熱器221沿著矩形區域的另一方短邊側與第2加熱器222並排配置，可進而提高安全性。
此外，藉由如此配置各機器，各機器依照氣體流通的順序如箭頭H方向所示排列為約略U字形狀。因此，例如與各機器排列為直線狀的場合相比，由上方來看時過氟化物的處理裝置2所佔的長度變小同時面積也變小。因此，可以使裝置全體緊密化，例如為可以收容於貨櫃等的大小。又，本實施型態之過氟化物之處理裝置2，可以製作成適於收容於20呎貨櫃而輸送的大小。
此外，藉由如此排列各機器，可以在被夾於2個長邊的中央部形成通路。在圖6，作業員可以藉由此通路而移動的處所以2箭頭印T顯示。又，配管P1、P2、P3，被配設於上方，作業員可以不受到此配管P1、P2、P3的妨礙而移動於通路。藉由如此進行，在各機器的操作或維修等時間點，不僅由矩形區域的外側，還可以利用通路而由內側來操作，提高了作業的方便性。
進而，在以上詳述之各機器的配置，在熱交 換器231被混合，分解裝置入口排放氣體所必要的水，由矩形區域之一方的短邊側供給。此外，機器類驅動用空氣(壓縮空氣)也由矩形區域之一方的短邊側供給。
總之，在圖6所示之例，水、壓縮空氣係由矩形區域的左側的短邊側供給。
如此，藉由使裝置入口排放氣體的導入及排放氣體的排出，以及水的供給，進而包括在排射器(ejector)233使用的壓縮空氣等設備集中於矩形區域之一方的短邊側，可以使過氟化物的處理裝置2進而變得容易小型化。接著，高溫的第1加熱器221或第2加熱器222，被配置於矩形區域之另一方的短邊側，所以可以抑制設備及其儀表類或調整作業空間受到由第1加熱器221或第2加熱器222放出的熱的影響。
又，根據以上說明的過氟化物之處理裝置2的過氟化物之處理方法，也可以理解為具備：加熱裝置入口排放氣體以及水的第1加熱步驟、進而加熱藉由第1加熱步驟加熱的裝置入口排放氣體及水，同時藉由預先決定的觸媒來加水分解過氟化物產生含有酸性氣體的分解氣體之第2加熱步驟、在第1加熱步驟的前段及第2加熱步驟的後段，使於流入第1加熱步驟之前的裝置入口排放氣體混合水同時在與由第2加熱步驟流出之後的分解氣體之間進行熱交換的熱交換步驟、由從熱交換步驟流出之後的分解氣體乾式除去酸成分的酸成分除去步驟；第1加熱步驟、第2加熱步驟、熱交換步驟及酸成分除去步驟，由上 方來看時在矩形區域的內部且沿著矩形區域的任一邊部的位置進行，流入熱交換步驟的裝置入口排放氣體及由酸成分除去步驟流出之後的排放氣體，由矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，第2加熱步驟在矩形區域的另一方短邊側的位置進行的過氟化物之處理方法。
此外，在前述之例，說明了於半導體製造工廠處理排出的蝕刻排放氣體中所含有的過氟化物的場合，但是當然並不以此為限。例如，亦可為處理由液晶製造工廠排出的蝕刻排放氣體或清潔排放氣體中所含有的過氟化物的場合。
2‧‧‧過氟化物的處理裝置
24‧‧‧控制單元
211‧‧‧入口加熱器
212‧‧‧過濾器
221‧‧‧第1加熱器
222‧‧‧第2加熱器
231‧‧‧熱交換器
232‧‧‧酸成份除去裝置
233‧‧‧排射器(ejector)
236‧‧‧HF濃度感測器
237‧‧‧粉末分離器(trap)
P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7‧‧‧配管

Claims (6)

  1. 一種過氟化物之處理裝置，其特徵為具備：加熱含有過氟化物的氣體及水的第1加熱手段、進而加熱藉由前述第1加熱手段加熱的含有過氟化物的氣體及水，同時藉由預先決定的觸媒來加水分解過氟化物產生含有酸性氣體的分解氣體之第2加熱手段、被配置於前述第1加熱手段的前段及前述第2加熱手段的後段，使於流入該第1加熱手段之前的含有過氟化物的氣體混合水同時在與由該第2加熱手段流出之後的分解氣體之間進行熱交換的熱交換手段、以及由從前述熱交換手段流出之後的分解氣體乾式除去酸成分的酸成分除去手段；前述第1加熱手段、前述第2加熱手段、前述熱交換手段及前述酸成分除去手段，由上方來看時在矩形區域的內部且沿著該矩形區域的任一邊部配置，流入前述第1加熱手段的含有過氟化物的氣體及由酸成分除去手段流出之後的排放氣體，由前述矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，前述第2加熱手段被配置於該矩形區域的另一方短邊側。
  2. 如申請專利範圍第1項之過氟化物之處理裝置，其中前述第1加熱手段，於前述矩形區域之另一方短邊側與前述第2加熱手段並排配置，前述熱交換手段及前述酸成分除去手段，沿著前述矩 形區域的長邊側，朝向前述排放氣體流出的處所依序排列。
  3. 如申請專利範圍第2項之過氟化物之處理裝置，其中進而具備：由含有過氟化物的氣體除去固形成分及/或霧粒的前處理手段，及由藉由前述酸成份除去手段使酸成分被乾式除去後的排放氣體除去固形成分的後處理手段；前述前處理手段，在與前述熱交換手段及前述酸成分除去手段排列的長邊不同的長邊側，且被配置於含有過氟化物的氣體流入的處所與前述第1加熱手段之間，前述後處理手段，在前述熱交換手段及前述酸成分除去手段排列的長邊側，且被配置於該酸成分除去手段與前述排放氣體流出的處所之間。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之過氟化物之處理裝置，其中進而具備由前述酸成分除去手段的上方供給供乾式除去酸成分之用的藥劑的藥劑供給手段，與由該酸成分除去手段的下方排出該藥劑的藥劑排出手段；導入前述酸成分除去手段的分解氣體，由該酸成分除去手段的下方導入，同時由該酸成分除去手段的上方排出。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之任一項之過氟化物之處理裝置，其中 在前述熱交換手段被混合的水及/或機器類驅動用空氣，係由前述矩形區域的一方之短邊側供給。
  6. 一種過氟化物之處理方法，其特徵為具備：加熱含有過氟化物的氣體及水的第1加熱步驟、進而加熱藉由前述第1加熱步驟加熱的含有過氟化物的氣體及水，同時藉由預先決定的觸媒來加水分解過氟化物產生含有酸性氣體的分解氣體之第2加熱步驟、在前述第1加熱步驟的前段及前述第2加熱步驟的後段，使於流入該第1加熱步驟之前的含有過氟化物的氣體混合水同時在與由該第2加熱步驟流出之後的分解氣體之間進行熱交換的熱交換步驟、以及由從前述熱交換步驟流出之後的分解氣體乾式除去酸成分的酸成分除去步驟；前述第1加熱步驟、前述第2加熱步驟、前述熱交換步驟及前述酸成分除去步驟，由上方來看時在矩形區域的內部且沿著該矩形區域的任一邊部的位置進行，流入前述熱交換步驟的含有過氟化物的氣體及由酸成分除去步驟流出之後的排放氣體，由前述矩形區域的一方之短邊側分別導入及排出，前述第2加熱步驟在該矩形區域的另一方短邊側的位置進行。
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