[发明专利]从气流中除氟用的方法和装置

说明书

本发明涉及从气流中除氟，并特别可用于从半导体或平板工业中所用的 工艺工具排出的含氟气体中除氟。

CF₄、C₂F₆、NF₃、SF₆和分子氟(F₂)常被用作半导体和平板工业中的蚀刻 剂前体气体以便为介电层蚀刻和腔室清洗之类的方法提供受激氟类的来源。

在多数情况下，受激氟类，如原子氟原位形成或在腔室上游形成以与不 想要的沉积物反应并形成容易泵出的挥发性氟化物。但是，通常，这些步骤 中的气体利用效率低，因此从工具中排出的气流具有残留量的氟化前体气体 或一系列其它气态氟化反应副产物。

由于它们的毒性和/或极高全球变暖潜势，必须在腔室废气混合物排放 到大气中之前从中除去(减排)任何未用的氟化气体和氟化反应副产物。目 前，通常在如向内燃烧器(inwardly fired burners)、电热燃烧器、明火 燃烧器或等离子体减排器(plasma abatement devices)之类的设备中通过 燃烧技术进行减排(abatement)。在这些设备中，来自工艺腔室的废气通 入反应区，其中存在足以实现氟化气体向氢氟酸(HF)的转化的分别为热和 燃料/氧化剂气体形式的能量和反应性物类。

为了达到严格的排放目标，必须随后从气流中除去氢氟酸，这通常用湿 式洗涤器实现。这些需要大量的水来溶解HF，其随后通过与钙盐反应以氟化 钙沉淀物(CaF₂)的形式从水中除去。通过沉降和“结块”，从水中分离沉 淀物，以便水可以再使用或通入污水系统。也可以通过使来自燃烧破坏设备 的废气穿过钙盐的干反应性床来除去氢氟酸，由于在床表面上形成氟化钙层 以致不能进一步反应，这通常低效。

本文所述的本发明的目的是解决这些问题中的一些。

在本发明的第一方面中，提供了从气流中除去氟化气体的方法，包括下 列步骤：将含有氟化气体的气流输送到燃烧区，在燃烧区中分解氟化气体， 使能与氟化气体分解产物反应的钙盐夹带到气流中以与氟化气体分解产物 反应形成氟化钙，然后从气流中除去氟化钙盐。

这提供了新型的从气流中除去氟化气体，如分子氟(F₂)和全氟化气体 (例如三氟化氮(NF₃)、四氟化碳(CF₄)、六氟乙烷(C₂F₆)、四氟化硅(SiF₄)、 和六氟化硫(SF₆))的方法。该方法有利地降低为了从离开燃烧区的气流中 除去氟化分解(减排)产物而对昂贵的多级水处理法或低效的干床反应器的 需求。

燃烧区优选为，但不限于，如向内燃烧器、电热燃烧器、明火燃烧器、 DC等离子体和微波等离子体反应器之类设备的燃烧区。已经广泛用于氟化气 体的破坏(减排)的这类装置可以有利地配备氟化钙夹带设备，由此允许使 用者无需大的额外资本支出就可以节省能量。

钙盐可以在含有氟化气体的气流进入燃烧区之前；在燃烧区内时；或已 经离开燃烧区时夹带到其中。优选使钙盐在燃烧区内部或在燃烧区出口附近 夹带在气流中，因为所存在的热条件增强了钙盐与氟化气体分解产物之间的 反应。

钙盐可以使用技术人员已知的许多方法，如空气吹粉技术、雾化喷雾技 术、简单喷雾技术和汽化技术夹带到含有氟化气体的气流中。

也可以使用载气将钙盐夹带到气流中，包括空气、氮气、氢气、氧气、 甲烷、丁烷。还原或氧化载气的使用可以有利地改进钙盐与氟化分解产物之 间的反应。