[发明专利]全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体的分解触媒及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可分解全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体的分解触媒及其制造方法，特别适用于半导体及液晶面板工艺中，干式蚀刻(dry etch)与化学气相沉积(CVD)所排出的全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体的分解。

背景技术

由于近年来地球温室效应对全球气候的影响越来越显着，各先进国家与环保团体无不注意各种气体排放所产生的影响，其中又以全氟化物的气体所产生影响最为惊人；若以等量效果比较，全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体造成的影响约为二氧化碳(CO₂)的数千倍至数万倍以上。(温室效应计算基准GWP(Global Warming Potential)，CO₂的值GWP订为1)。

全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体的产生，大多来自于半导体及液晶面板工艺中，干式蚀刻(dry etch)与化学气相沉积(CVD)所排出的工艺废气。全氟化合物气体含全氟基的碳、氮、硫等的化合物气体、例如三氟化氮(NF₃)、四氟化碳(CF₄)、六氟乙烷(C₂F₆)、八氟丙烷(C₃F₈)、十氟丁烷(C₄F₁₀)、六氟化硫(SF₆)等。而氢氟碳化合物气体则为含氟的碳氢化合物气体，例如一氢三氟甲烷(CHF₃)、如二氢二氟甲烷(CH₂F₂)、如三氢一氟甲烷(CH₃F)等，而全氯碳、氢氯碳化合物气体则为含氯的碳化合物或碳氢化合物气体，例如四氯化碳(CCl₄)、二氯甲烷(CH₂Cl₂)、二氯乙烷(C₂H₄Cl₂)等，均为必须处理的工艺废气。

而目前处理工艺废气的方法及设备(例如局部洗涤塔(local scrubber))，是在废气管末端使用燃烧式(combustion)、等离子式(plasma)及触媒分解式(catalytic decomposition)等三大类型。这三种方法及设备在实施上各有其优缺点，本发明即针对其中触媒分解式(catalytic decomposition)的缺点加以改良，使其更能符合现今的环保政策。

如图1所示，系现有以触媒分解方式对废气的处理方法及设备(局部洗涤塔)示意图。其中触媒处理中的分解触媒是设置在一加热装置内，在工艺废气由加热装置的入口进入加热(工作温度在600～1200℃之间)，并由加热装置的出口排出的过程中，通过工艺废气与触媒的作用下，即可分解全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物。分解后的气体依序经过水冷装置及药剂吸附装置后，即可排出到大气。

上述触媒处理的过程中，由于工艺废气在进入加热装置前，需先水洗以去除固体成份(SiO₂、WO₃、Si₃N₄等)及全氟硅烷(SiF₄)，因此至触媒处理时已富含水气、空气及氮气，而且气体流量在400～1000slm之间，流速相当高，若未能实时通过触媒快速分解，将使未分解的全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体排出到大气造成严重污染。

而目前触媒分解式的废气处理方法及设备(例如局部洗涤塔)存在的问题有：1.触媒处理效能不足，2.触媒的耐久及稳定度不够，3.触媒结构脆弱与表面积低等等。虽然其安全性与维修替换均较其它类型优异，但其致命缺点却限制了应用的广泛程度。因此，本发明针对触媒分解式处理方法及设备中的分解触媒的缺点加以改良，使其更能符合现今世界环保政策京都议定书对温室气体减量的要求。

发明内容

本发明的全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物气体的分解触媒及制造方法，主要从结构强度与提高表面积着手。以耐高温的陶瓷原料、及对全氟、氢氟碳及全氯碳、氢氯碳化合物的有效分解成份，加入适当比例碳粉后造粒成型，经过高温烧结即可得到耐高温高强度的高表面积载体，将载体经过浸泡及干燥就成为本发明的多孔性颗粒状触媒。