四氟化碳分子式CF4,常溫下為無(wú)色氣體,四氟化碳只能微溶于水;對(duì)熱非常穩(wěn)定,化學(xué)性質(zhì)比四氯化碳更不活潑。分子呈正四面體結(jié)構(gòu)。四氟化碳是目前微電子工業(yè)中用量大的等離子蝕刻氣體,其高純四氟化碳高純氣配高純氧氣的混合體。但此外四氟化碳也是一種造成溫室效應(yīng)的氣體。它非常穩(wěn)定,可以長(zhǎng)時(shí)間停留在大氣層中,是一種非常強(qiáng)大的溫室氣體。它在大氣中的壽命約為50,000年,全球增溫(全球暖化)系數(shù)是6,500(二氧化碳的系數(shù)是1),所以去除生產(chǎn)過(guò)程中不必要的四氟化碳?xì)怏w非常重要。近期有一實(shí)驗(yàn)對(duì)去除四氟化碳?xì)怏w作出了研究,接下來(lái)我們就來(lái)了解一下!
不同添加氣體對(duì)微波電漿反應(yīng)器分解四氟化碳之影響分析
本研究以低溫微波電漿反應(yīng)器探討加入不同比例的添加氣體對(duì)于全氟化物(Perfluorinated Compounds,PFCs)的分解去除效率(Decomposition and Remocal Efficiency, DRE)的影響,實(shí)驗(yàn)中採(cǎi)用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTIR)來(lái)定量分析DRE值,并對(duì)處理后的產(chǎn)物分析、系統(tǒng)能量損耗及經(jīng)濟(jì)價(jià)值考量來(lái)進(jìn)行討論。
實(shí)驗(yàn)中使用自行設(shè)計(jì)之微波電漿反應(yīng)器,以CF4為模式氣體,配合多種參數(shù)設(shè)定:CF4進(jìn)流量、添加氣體(氬氣、一般空氣、甲烷、氮?dú)馀c氧氣)與微波電漿輸出功率大小,在控制總進(jìn)流量的情況下探討不同添加氣體對(duì)微波電漿系統(tǒng)處理CF4的分解去除效率。經(jīng)適當(dāng)修正各個(gè)操作參數(shù)后(微波電漿功率900W、頻率200Hz、總進(jìn)流量500sccm、添加氣體為100sccm空氣),DRE值可從14.7%(無(wú)添加氣體)提升至37.6%,且可獲得較高的能量效益與成本效益。
在添加氣體方面,添加氣體可提高系統(tǒng)對(duì)CF4的去除率,不同的添加氣體對(duì)CF4之DRE值有10%~40%的提升,其中以添加100sccm氬氣提升的DRE值是(40%)。以微波電漿輸出功率方面而言,提高電源輸出功率表示輸出的微波能量增加,所以對(duì)系統(tǒng)處理CF4可以得到較高的去除率;但因本研究受流量控制及電源輸出功率的限制,故DRE值較其他研究者低,如能將電漿功率提升應(yīng)更能提高DRE值。在產(chǎn)物分析方面,則以傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTIR)分析CF4經(jīng)電漿火炬分解后之氣體,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物有CO2、H2O、HF、NO2和未分解的CF4。