六氟化硫(化學(xué)式:SF6)是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的氣體,不可燃,微溶于水，同時(shí)它也是溫室氣體中的一員。解決SF6尾氣排放的問(wèn)題，對(duì)于保護(hù)環(huán)境有極大的意義。研究人員利用高周波電漿系統(tǒng)，添加氧化劑(O2)或還原劑(H2或H2S)，將六氟化硫(SF6)于室溫環(huán)境下進(jìn)行分解。主要操作參數(shù)為輸入功率及反應(yīng)物進(jìn)流比(O2/SF6、H2/SF6與H2S/SF6比例)。研究?jī)?nèi)容包括探討反應(yīng)物分解反應(yīng)及最終產(chǎn)物分布，氧化電漿與還原電漿產(chǎn)物之毒性當(dāng)量分析，并推論電漿系統(tǒng)之反應(yīng)路徑，建構(gòu)SF6/Ar電漿模型進(jìn)行數(shù)值模擬及比較與實(shí)驗(yàn)值差異，最后，提出SF6較佳處理方法之建議。

  結(jié)果顯示，輸入功率與反應(yīng)物進(jìn)流比皆為影響分解率(ηSF6)及產(chǎn)物分布之主要因素。分解率方面，在氧化與還原系統(tǒng)中，ηSF6皆隨著功率提高而增加，然而，當(dāng)輸入功率小于40W時(shí)，ηSF6于氧化與還原系統(tǒng)則有不同趨勢(shì)。隨著進(jìn)流O2/SF6比提高，抑制電子碰撞形成自由基，使得SF6分解降低。由于 氟自由基容易與氫形成穩(wěn)定HF產(chǎn)物，因此，當(dāng)進(jìn)流H2/SF6或H2S/SF6比提高時(shí)，促使ηSF6隨之明顯增加，然而，當(dāng)功率增加至40W時(shí)，氧化與還原系統(tǒng)中ηSF6受到反應(yīng)物進(jìn)流比影響較不明顯。

  產(chǎn)物分布方面，氧化與還原電漿系統(tǒng)主要共同分解產(chǎn)物為SiF4、SO2、SO2F2、SOF2、SOF4。然而，HF及硫元素沉積只有在還原電漿系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)。氧化電漿系統(tǒng)中，F(xiàn)2為SF6分解時(shí)含氟主要產(chǎn)物，且隨著功率提高而明顯增加。還原電漿系統(tǒng)中，HF為SF6分解時(shí)含氟之主要產(chǎn)物，同樣隨著功率提高 而增加。SiF4來(lái)自氟自由基對(duì)SiO2反應(yīng)器蝕刻作用產(chǎn)生，在氧化與還原電漿系統(tǒng)中，SiF4隨著功率提高皆有增加趨勢(shì)。然而，還原電漿系統(tǒng)中，HF形成與SiO2蝕刻作用彼此競(jìng)爭(zhēng)氟自由基，因此，SiF4生成較不明顯。還原電漿系統(tǒng)中，硫元素沉積為含硫主要產(chǎn)物，且隨著功率提高而增加。然而，在氧化電漿系統(tǒng)中，并未發(fā)現(xiàn)硫沉積物。輸入功率是影響系統(tǒng)中SO2生成重要參數(shù)，氧化電漿系統(tǒng)中，低功率下，含硫產(chǎn)物以氟氧硫化物及SO2為主，而高功率下，含硫產(chǎn)物則從氟氧硫化物轉(zhuǎn)成以SO2為主。還原電漿系統(tǒng)中，SO2或是氟氧硫化物生成受制于SiO2蝕刻作用。

  反應(yīng)物進(jìn)流比也是影響產(chǎn)物分佈重要因子。氧化電漿系統(tǒng)中，SF6分解率隨著加氧比提高而降低，使得F2生成降低，同時(shí)，蝕刻生成SiF4也隨之下降。氟氧硫化物隨著O2/SF6比提高而逐漸增加，然而，SO2生成隨著O2/SF6比提高而逐漸降低。當(dāng)氫氣或硫化氫加入還原電漿系統(tǒng)時(shí)，HF生成隨著加氫比提 高明顯急速上升，F(xiàn)2也由于氫之競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)而從系統(tǒng)消失，同時(shí)，蝕刻作用受到抑制，使得SiF4生成明顯下降。還原電漿系統(tǒng)中，由于蝕刻作用釋出之氧供應(yīng)量不足，SO2生成則明顯受到抑制，且大部分含硫產(chǎn)物皆以元素硫存在。此外，隨H2/SF6比提高，氟氧硫化物則從還原電漿系統(tǒng)中消失。

  氧化電漿與還原電漿產(chǎn)物毒性當(dāng)量(TEQ)方面，SF6/O2/Ar電漿系統(tǒng)皆高于SF6/H2/Ar電漿系統(tǒng)。SF6/O2/Ar電漿系統(tǒng)中，TEQ毒性隨著功率提高急速增加，然而，SF6/H2/Ar電漿系統(tǒng)中，TEQ毒性隨著輸入功率提高，未有明顯增加。進(jìn)流H2/SF6與O2/SF6比對(duì)于氧化及還原電漿系統(tǒng)TEQ毒性則無(wú)明顯影響。由于回收HF可減少系統(tǒng)毒性，回收元素硫可減少SO2排放，同時(shí)避免后續(xù)處理大量排放氣體之困擾，因此，以還原式RF電漿處理含SF6排放氣體，將是較佳的選擇。

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