JP2000117053A - ClF3処理筒、及びClF3を含む被処理ガスの処理方法 - Google Patents

ClF3処理筒、及びClF3を含む被処理ガスの処理方法

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JP2000117053A
JP2000117053A JP10314063A JP31406398A JP2000117053A JP 2000117053 A JP2000117053 A JP 2000117053A JP 10314063 A JP10314063 A JP 10314063A JP 31406398 A JP31406398 A JP 31406398A JP 2000117053 A JP2000117053 A JP 2000117053A
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chemical treatment
treatment layer
clf
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Kazuki Nakayama
和樹 中山
Kazunori Gotoda
一徳 後藤田
Tetsuaki Marufuji
哲暁 丸藤
Hiroshi Mihira
博 三平
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TOMOE SHOKAI KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造用CVD装置等の清掃の際に排出
される、ClF3を含む被処理ガスを無害化処理する。 【解決手段】 処理筒2内に被処理ガスの入口6側から
出口14側に向かって、少なくともソーダライム等のア
ルカリベースアルカリ塩粒子からなる分解層8と、酸化
第二鉄等の鉄酸化物からなる第1化学処理層10と、及
び水酸化カルシウム等のアルカリ塩粒子からなる第2化
学処理層12とを設けた多層式処理筒を用いて、ClF
3含有被処理ガス4を無害化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はClF3を含有する
排ガス等の処理方法、及び同排ガス等に用いる処理筒に
関し、更に詳述すればシリンダーキャビネットのベント
ガス、半導体製造に用いるCVD装置等の内部の清掃の
際等に発生するSiF4、SiCl4等や、残留したCl
3を含有する排ガス等の処理に有用な処理方法、及び
処理筒に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子や、LSI等の半導体
デバイスの加工、製造にCVD装置等が多用されてい
る。これらの装置の内面には、デバイスの製造の際に、
反応ガス由来の各種シリコン化合物が析出し、堆積す
る。この堆積物は、デバイス製造の際にシリコンウエフ
ァに堆積し、得られるデバイスの誤動作等の原因になる
ので、従来CVD装置等の半導体製造装置、及び関連器
具は定期的に、若しくは随時清掃し、前記堆積物を除去
している。
【0003】近年、前記堆積物を除去する方法として、
ClF3を用いる方法が、注目されている。ClF3はプ
ラズマレスで、しかも低濃度、且つ低温で清掃すること
ができるので、極めて有用なものであるが、ClF3
TLV−TWAが0.1ppmで、極めて毒性が高いこ
とから、清掃後に発生するClF3を含む排ガスの無害
化処理を確実に行うことが重要である。
【0004】ClF3の除去方法としては、アルカリ水
溶液を用いる湿式スクラバー方法や、ソーダ石灰、活性
アルミナ等を用いる乾式除去方法等がある。しかし、こ
れらを単独で使用する場合はClF3を完全には除去で
きない上、水や処理剤と反応して生じる各種の有害な副
生物の処理の問題が新たに発生する。
【0005】これらの問題を解決するものとして、各種
の固体アルカリ組成物を用いてClF3を除去する方法
が、特開平8ー215538号、特開平8ー21553
9号に提案されている。さらに、特公平6ー177号に
は、ClF3を含有する排ガスを、まず鉄の酸化物と常
温で接触させた後、水酸化カルシウム等のアルカリ土類
金属と接触させる方法が提案されている。
【0006】これらの方法によれば、ClF3をかなり
除去できるが、まだ完全ではなく、更に前記方法と同様
に有害な副生物を生じる問題が残る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題を解決するために種々検討した結果、ClF3を含有
するガスを、まず固体アルカリベースアルカリ塩に接触
させて分解し、次いで鉄酸化物、更に固体アルカリ塩に
順次接触させると、ClF3は勿論、この分解生成物も
完全に除去できること、更にこの順序でClF3を接触
させると、処理容量が極めて高いものになることを知得
し、本発明を完成するに至ったものである。従って、本
発明の目的とするところは、ClF3を完全に除去し、
且つその他の副生ガスも完全に除去することのできる多
層式ClF3処理筒、及び同ガスの処理方法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決する手段】上記目的を達成するために、本
発明は、被処理ガスの入口と出口とを備えた処理筒であ
って、前記処理筒内に被処理ガスの入口側から出口側に
向かって、少なくともアルカリベースアルカリ塩粒子か
らなる分解層と、鉄酸化物からなる第1化学処理層と、
及びアルカリ塩粒子からなる第2化学処理層とを設けて
なることを特徴とする多層式ClF3処理筒を提案する
もので、分解層のアルカリベースアルカリ塩粒子がソー
ダライム粒子であること、第1化学処理層の鉄酸化物が
酸化第二鉄を主成分とするものであること、第2化学処
理層のアルカリ塩粒子が水酸化カルシウム粒子であるこ
とを包含する。
【0009】また、本発明は、被処理ガスの入口と出口
とを備えた処理筒であって、前記処理筒内に被処理ガス
の入口側から出口側に向かって、少なくともアルカリベ
ースアルカリ塩粒子からなる分解層と、鉄酸化物からな
る第1化学処理層と、アルカリ塩粒子からなる第2化学
処理層と、モニター層と、及びバックアップ層とを順次
設けてなることを特徴とする多層式ClF3処理筒、及
び被処理ガスの入口と出口とを備えた処理筒であって、
前記処理筒内に被処理ガスの入口側から出口側に向かっ
て、少なくともアルカリベースアルカリ塩粒子からなる
分解層と、鉄酸化物からなる第1化学処理層と、アルカ
リ塩粒子からなる第2化学処理層と、ハロゲンまたはハ
ロゲン化合物検出器と、及びバックアップ層とを順次設
けてなることを特徴とする多層式ClF3処理筒で、バ
ックアップ層が水酸化カルシウムを主成分とするもので
あることを包含する。
【0010】更に本発明は、ClF3を含む被処理ガス
を、アルカリベースアルカリ塩粒子からなる分解層に通
し、次いで鉄酸化物からなる第1化学処理層に通し、更
にアルカリ粒子からなる第2化学処理層に通して処理す
ることを特徴とするClF3を含む被処理ガスの処理方
法である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を詳細に説明する。
【0012】図1中、2は両端を閉塞した円筒状のCl
3処理筒の一例を示すもので、ClF3を含有する被処
理ガス4は前記処理筒2の一端側に設けたガス入口6か
ら処理筒2内に流入する。
【0013】前記処理筒2内には、被処理ガス4の入口
6から出口14に向かう方向に沿って、順次アルカリベ
ースアルカリ塩粒子からなる分解層8、鉄酸化物粒子か
らなる第1化学処理層10、アルカリ塩粒子からなる第
2化学処理層12を形成してある。
【0014】入口6から処理筒2内に流入する、少なく
ともClF3を含む被処理ガス4は、順次分解層8、第
1化学処理層10、第2化学処理層12を通過し、その
際、ClF3及び副生ガスは処理され、最終的に無害化
された後、出口14を通り、処理済みガス16として外
部に流出する。
【0015】前記分解層8を構成するアルカリベースア
ルカリ塩粒子は、K、Na、Ca、Mgの水酸化物及び
酸化物の混合物等が例示できる。水酸化カルシウム(C
a(OH)2)を30〜90重量%、水酸化ナトリウム
(NaOH)を70〜10重量%含むアルカリベースア
ルカリ塩粒子が好ましい。特に主反応成分としてCa
(OH)2・NaOHを含有するソーダライムが好まし
い。粒子径としては、特に制限はないが、被処理ガスの
流通性、及び表面積の兼ね合いとして、平均粒径が0.
5〜10mmのものが好ましい。
【0016】第1化学処理層10を構成する鉄酸化物粒
子は、酸化第一鉄、三酸化第二鉄、第二鉄酸化物及びこ
れらの混合物が好ましい。特に主反応成分として酸化第
二鉄Fe23を30〜80重量%含有する粒子が好まし
い。粒子径としては、特に制限はないが、被処理ガスの
流通性、及び表面積の兼ね合いとして、平均粒径が1〜
15mmのものが好ましい。
【0017】第2化学処理層12を構成するアルカリ塩
粒子は、K、Na、Caの水酸化物及びこれらの混合物
等が例示できる。特に主反応成分として水酸化カルシウ
ムCa(OH)2を50〜100重量%含有する粒子が
好ましい。粒子径としては、特に制限はないが、被処理
ガスの流通性、及び表面積の兼ね合いとして、平均粒径
が1〜10mmのものが好ましい。
【0018】上記分解層8、第1化学処理層10、第2
化学処理層12に充填する各粒子の形状は、円筒型、細
長い円柱状の押出し型、粒状等の各種の形状にすること
ができる。
【0019】上記分解層8、第1化学処理層10、第2
化学処理層12の各充填割合は、被処理ガス中にClF
3と共存する他のガス成分、用途等によって適宜決定す
るものであるが、ClF3が主成分の場合は分解層の1
00重量部に対し、第1化学処理層を50〜200重量
部、第2化学処理層を50〜200重量部とすることが
好ましい。
【0020】図2は、本発明の処理筒の他の例を示すも
のである。この処理筒52は、図1に示す処理筒2の出
口側に更にモニター層及びバックアップ層を設けたもの
である。
【0021】即ち、図2において、54は被処理ガス、
56は入口、58は分解層、60は第1化学処理層、6
2は第2化学処理層、64は出口、66は処理済みガス
であり、これらの構成は上記と同様である。そして、こ
の例においては前述のように、第2化学処理層62の出
口側に更にモニター層72、バックアップ層74を設け
ている。
【0022】モニター層72は所定のガスと接触すると
発色する物質を含むもので、この層72を設けることに
より、処理筒62の処理能力が満了する時期を色変化で
知ることができる。モニター層の層厚さは、全層厚さの
10%以内であることが、実用上好ましいものである。
あるいは、ClF3、F2、Cl2等のハロゲン化合物や
ハロゲン検出器に置き換えることもできる。
【0023】バックアップ層74は、ClF3、及びその
分解副生ガスが万一第2化学処理層62を通り抜けるこ
とがあっても、確実に吸収して、処理筒外に上記ガスが
漏洩することの無いようにするために設けるものであ
る。バックアップ層74の構成材料としては、アルカリ
塩を主反応成分とするものが好ましく、前記第2化学処
理層62に用いたものをそのまま利用できる。バックア
ップ層74の層厚さは、処理筒52内の全層厚さの5〜
15%とすることが好ましく、特に10%程度とするこ
とが望ましい。
【0024】なお、上記処理筒に、更に所望のガスの処
理剤を充填し、若しくは上記処理筒の前段若しくは後段
に所望のガスの処理装置等を連結し、ClF3及びその
副生ガス以外のガスを更に除去するように構成しても良
い。
【0025】上記処理筒において、ClF3の通気時に
発熱する部分は、基本的には分解層だけである。第1、
第2化学処理層における発熱はほとんどないものであ
る。従来の処理筒の様に、仮に同一の層でClF3の分
解反応、及び分解副生ガスとアルカリや母剤との反応が
起こるとすれば、当然その層の温度はより高いものとな
る。しかし、本発明の処理筒においては、ClF3の分
解を行う処理剤と、副生ガスを化学反応により固定する
処理剤とを分離しているため、発熱による温度上昇を最
小に制限できるものである。
【0026】また更に、本発明の処理筒を複数個直列に
連結して使用しても良い。
【0027】
【実施例】実施例1〜4、比較例1 図1に示す構成の処理筒を製造した。充填した処理剤を
表1に示した。これらの処理筒に表1に示した条件で、
ClF3含有窒素ガスを通し、単位重量、及び単位容量
当りの処理剤のClF3の処理能力を測定した。処理ガ
ス中の所定のガスを検出することにより、破過点を決定
し、これから単位重量、及び単位容量当りの処理剤の処
理能力を算出した。得られた結果を表1に示した。な
お、破過時の決定基準は、各ガスのTLV−TWA以上
の濃度のガスが検出された時とした。
【0028】
【表1】 A :Fe23を主成分として約50重量%含む鉄酸化物粒子 B :水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を主反応成分として90重量 %含むアルカリ塩粒子 C :水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を70重量%、NaOHを3 0重量%含むアルカリベースアルカリ塩粒子 表1から明らかなように、処理剤として同じ主反応成分
を用いても、実施例1〜4の様に主反応成分を被処理ガ
スの流れ方向に沿って、C−A−Bの順に配列すると、
比較例1のC−B−Aの順に配列した場合と比較して、
処理能力が1.6〜2.9倍高くなる。
【0029】比較例2〜4 比較のため、前記A、B、Cそれぞれ単独のClF3
ス処理能力の測定値を表2に示した。
【0030】
【表2】 比較例5〜9 表3に示すように、第1段、続いて第2段の主反応成分
を充填した処理剤を充填し、この順にClF3含有窒素
ガスを通し、単位重量、及び単位容量当りの処理剤のC
lF3の処理能力を測定した。処理ガス中の塩素ガスを
検出することにより、破過点を決定し、これから単位重
量、及び単位容量当りの処理剤の処理能力を算出した。
得られた結果を表3に示した。
【0031】
【表3】
【0032】
【発明の効果】本発明においては、ClF3を含む被処
理ガスを処理するに当たり、処理筒を上記の様に構成し
たので、ClF3は勿論、その分解により副生するSi
4、SiCl4等の各種の有害ガスも確実に除去でき
る。また、処理筒を上記構成にすることにより、ClF
3及び副生ガスの処理容量を従来の処理筒と比較し大幅
に高めることができる等の特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理筒の一構成例を示す概略側面断面
図である。
【図2】本発明の処理筒の他の構成例を示す概略側面断
面図である。
【符号の説明】 4 被処理ガス 6 入口 8 分解層 10 第1化学処理層 12 第2化学処理層 14 出口 16 処理済みガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸藤 哲暁 東京都大田区南蒲田1丁目1番25号 株式 会社巴商会内 (72)発明者 三平 博 東京都大田区南蒲田1丁目1番25号 株式 会社巴商会内 Fターム(参考) 2E191 BA01 BB00 BC01 BD01 BD11 4D002 AA18 AA22 AC10 BA03 BA04 CA07 DA02 DA05 DA11 DA12 DA16 DA22 EA03 GA02 GB02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理ガスの入口と出口とを備えた処理
    筒であって、前記処理筒内に被処理ガスの入口側から出
    口側に向かって、少なくともアルカリベースアルカリ塩
    粒子からなる分解層と、鉄酸化物からなる第1化学処理
    層と、及びアルカリ塩粒子からなる第2化学処理層とを
    設けてなることを特徴とする多層式ClF3処理筒。
  2. 【請求項2】 分解層のアルカリベースアルカリ塩粒子
    がソーダライム粒子である請求項1に記載の処理筒。
  3. 【請求項3】 第1化学処理層の鉄酸化物が酸化第二鉄
    を主成分とする請求項1又は2に記載の処理筒。
  4. 【請求項4】 第2化学処理層のアルカリ塩粒子が水酸
    化カルシウム粒子である請求項1乃至3のいずれかに記
    載の処理筒。
  5. 【請求項5】 被処理ガスの入口と出口とを備えた処理
    筒であって、前記処理筒内に被処理ガスの入口側から出
    口側に向かって、少なくともアルカリベースアルカリ塩
    粒子からなる分解層と、鉄酸化物からなる第1化学処理
    層と、アルカリ塩粒子からなる第2化学処理層と、モニ
    ター層と、及びバックアップ層とを順次設けてなること
    を特徴とする多層式ClF3処理筒。
  6. 【請求項6】 被処理ガスの入口と出口とを備えた処理
    筒であって、前記処理筒内に被処理ガスの入口側から出
    口側に向かって、少なくともアルカリベースアルカリ塩
    粒子からなる分解層と、鉄酸化物からなる第1化学処理
    層と、アルカリ塩粒子からなる第2化学処理層と、ハロ
    ゲンまたはハロゲン化合物検出器と、及びバックアップ
    層とを順次設けてなることを特徴とする多層式ClF3
    処理筒。
  7. 【請求項7】 バックアップ層が水酸化カルシウムを主
    成分とするものである請求項5又は6に記載の処理筒。
  8. 【請求項8】 ClF3を含む被処理ガスを、アルカリ
    ベースアルカリ塩粒子からなる分解層に通し、次いで鉄
    酸化物からなる第1化学処理層に通し、更にアルカリ粒
    子からなる第2化学処理層に通して処理することを特徴
    とするClF3を含む被処理ガスの処理方法。
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