[發明專利]在等離子體相處理含有目標氣體的排放氣體的方法及裝置

在審

• 申請號: 201980059619.0
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN112672810A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 白光鉉;周元泰;張潤相
• 申請（專利權）人: 普拉斯尼克斯
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;H01J37/32
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;田英愛

本發明提供一種在等離子體相處理含有目標氣體的排放氣體的方法和實現其的裝置，包括如下步驟：在進行目標氣體的轉化的轉化區域生成等離子體；第一電離能作為低于10eV的元素，將含有促進目標氣體的轉化的轉化促進元素的轉化促進劑供應至轉化區域；與目標氣體的解離產物結合而抑制再結合為目標氣體，并將轉化為轉化產物的轉化劑供應至轉化區域；將含有目標氣體的排放氣體供應至轉化區域。在通過本發明而處理含有目標氣體的排放氣體時，提高目標氣體的轉化率，并在處理過程中減少所需的能源的消耗量。

技術領域

本發明涉及在等離子體相處理含有目標氣體的排放氣體的方法及裝置，更具體地涉及一種提高在排放氣體所含有的目標氣體的轉化率，并在該過程中，減少所需能源的消耗。

背景技術

當前各種種類的有害氣體在各種工業領域的制造工藝中排出。尤其，在半導體、平板顯示器、發光二極管、太陽能電池等制造工藝中，在工藝后，排放氣體中含有全球變暖氣體、臭氧層破壞氣體、毒性氣體、易爆氣體、易燃氣體等對人體及環境有害的大量的氣體，該有害氣體適當轉化為其它物質，而處理，由此減少排出量。作為轉化對象的氣體(下面稱為目標氣體)中的尤其CF₄、C₂F₆、C₃F₈等全氟化合物(Perfluorocompounds)和SF₆、NF₃等為代表性的全球變暖氣體，大量使用于半導體、平板顯示器等工業領域中蝕刻、化學氣相沉積工藝或該工藝中使用的腔體的清洗，其中，尤其全氟化合物或SF6等因結構原子之間的高的結合力，而難以轉化。在當前該工藝中，為了處理含有目標氣體的排放氣體而使用電熱器、燃燒、催化劑、熱等離子體等方法。

使用電熱器的方法具有比較簡單地處理排放氣體的優點，但存在過多消耗能源，大約1300℃以上的高溫難以實現，而在排放氣體中，含有全氟化合物等難轉化性目標氣體的情況下，不易于適用的缺點。利用通過液化天然氣、液化石油氣等燃料和氧等氧化劑的化學反應而產生的高溫的火焰的燃燒方法與電熱器方法相比，有利于獲得高的溫度，但存在燃料使用量多，且伴隨因燃料相關效用設置及運營花費較多費用及繁瑣，并發生大量的氮氧化物的問題。并且，根據含有目標氣體的排放氣體的流量、重量、成分等變化，而對于處理氛圍的溫度變化或嚴重的情況，存在火焰消失等問題。對于利用固體狀的催化劑的情況，在比較低的溫度下，能夠處理含有目標氣體的排放氣體，而減少能源使用量，但因催化劑的中毒或劣化等現象，而需頻繁更換，因而，具有妨礙連續運轉，并增加維修費用的缺點。對于利用熱等離子體的方法的情況，是指形成數萬℃的等離子體，而處理排放氣體的方法，由此，即使含有難轉化性目標氣體，也能夠容易轉化處理，通過外部電力，而調節處理環境，由此，即使含有目標氣體的排放氣體的供應條件發生變化，也具有穩定運轉的優點，由此，近來，大量使用于含有CF₄等難轉化性目標氣體的排放氣體的處理。但，在利用現有的熱等離子體的含有目標氣體的排放氣體處理方法中，為了獲取目標氣體的高的轉化率，需要生成高的溫度的等離子體，由此，消耗多的電力。在大多數的情況下，目標氣體以與大量的氮、空氣等混合的狀態排出，例如，對于半導體制造工藝的情況，目標氣體與數百slpm(每分鐘標準立升，standard liter per minute)的氮混合而排出，尤其，在平板顯示器制造工藝中，根據情況，增加混合達到數千slpm的氣體的量，在含有目標氣體的排放氣體的處理中，大量的電力為不可或缺的情況。并且，將熱等離子體以高電力運行，除了電力消耗之外，等離子體發生裝置的結構部件(例如，電極)的壽命縮短，因而存在需要時常更換，而增加運轉中止次數，并增加維修費用的缺點。

發明的內容

發明要解決的技術問題

本發明涉及一種克服如上所述現有方法的問題，而提高目標氣體的轉化率，并在該過程中減少所需的能源的消耗的技術。并且，由此，減少處理裝置的維修費用，并提高壽命，更容易實現大容量的處理裝置。

用于解決問題的技術方案