[发明专利]分解硫氟化合物的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分解废气的方法及装置，特别是涉及分解含硫氟化合物的方法及装置。

背景技术

目前光电、半导体产业在薄膜制程、蚀刻制程及离子植入等都是使用包含全氟化合物的气体(Perfluorochemicals；PFCs)，例如，CF₄、C₂F₆、C₃F₈、c-C₄F₈、CHF₃、NF₃及SF₆等。其中SF₆更是普遍用于干蚀刻制程以及化学气相沉积制程机台内部的表面清洁。

目前联合国IPCC认可具90％去除效率(DRE)的处理技术仅有：燃烧式(fueled combustion)、等离子体(Plasma)及高温催化剂(catalytic)等三种方式。

首先，燃烧式废气处理设备需添加燃料CH₄、助燃剂空气，利用燃烧产生的能量分解S-F键，产生SO₂F₂、SO₂、SO₃与CO、CO₂、HF。一般来说，燃烧式废气处理设备的后端都串联湿式洗涤塔，用以去除腐蚀性气体及微粒。此项技术的缺点是必须添加CH₄做为燃料，同时产生CO、C₂H₄等副产物。

等离子体处理PFCs的设备，一般装置在涡轮泵(turbo pump)与干泵(drypump)之间。PFCs经等离子体游离电子撞击后，C-F键键断裂，再藉由导入水汽(H₂O)后，PFCs被转化为HF及CO/CO₂。目前等离子体技术仅被使用在蚀刻制程，市场占有率相对较低。可能的原因是废气经等离子体轰击后，产生种类繁杂的高危害性气体(如HCN、COF₂)，即使后端加装湿式洗涤塔仍未必可有效去除所有衍生物。除此之外，装设在真空端位置可能引发反应槽回收污染的疑虑。

在光电、半导体产业的蚀刻制程，其蚀刻制程的废气处理普遍选择高温催化剂的方式。市面上销售高温催化剂式的废气处理设备大多在催化剂床前端加装湿式洗涤塔，用以去除制程中产生的微粒以及腐蚀性气体，同时使用水洗涤废气以提供足够的氢原子，参与PFCs裂解反应。在催化剂床后端，可再加装湿式洗涤塔，目的在于捕捉PFCs分解后产生的HF。

如HITACHI欧洲专利(EP 1205234)所述，一种分解氟化合物的方法及其装置，首先导入含有氟化合物的气体例如C₂F₆、CF₄、CHF₃、SF₆及NF₃至反应器内，接着通入氧气及水至上述反应器内与氟化合物接触，而将氟化合物分解。但是其反应器控制温度需在650℃以上。

随着相关光电、半导体产业制程的扩展，与PFCs减量的压力，因而对高温催化剂的废气处理设备的需求激增。因此，发展有效分解处理PFCs，且具有降低有害副产物转换率的废气处理装置为一种势在必行的趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明第一目的在于有效分解含硫氟化合物的气体，提供一种于不需提供氧气、低温条件下以二段式催化剂分解硫氟化合物(PFCs)的方法，包括下列步骤：

首先，提供硫氟化合物与第一催化剂接触，以分解该硫氟化合物形成第一分解物；接着，提供第二催化剂与该第一分解物接触，以分解该第一分解物形成第二分解物，其中该第二分解物可溶于水。本发明的二段式分解硫氟化合物的方法可在较低的反应温度进行，且可不需通入氧气，其中反应温度范围可控制在500～800℃间，例如反应温度可以是580℃。而且可将硫氟化合物分解形成高水溶性的物质，例如HF及SO₃，之后可直接以水洗方式移除气体中的硫氟化合物。其中本发明的二段式分解硫氟化合物的方法，最终转换成不溶于水的物质小于0.1mol％，且去除效率(DRE)高达99.9％。

本发明第二目的提供一种分解硫氟化合物的装置，包括：