JP2001162138A - ガス混合物の処理 - Google Patents

ガス混合物の処理

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JP2001162138A
JP2001162138A JP2000307160A JP2000307160A JP2001162138A JP 2001162138 A JP2001162138 A JP 2001162138A JP 2000307160 A JP2000307160 A JP 2000307160A JP 2000307160 A JP2000307160 A JP 2000307160A JP 2001162138 A JP2001162138 A JP 2001162138A
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alkali metal
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metal fluoride
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Ian Andrew Norton
イーアン・アンドリュー・ノートン
Peter Leslie Timms
ピーター・レスリー・ティムス
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/68Halogens or halogen compounds
    • B01D53/70Organic halogen compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般的に破壊収量を増加させることができ、
また一般的に試薬の寿命を潜在的に延ばす、ペルフルオ
ロアルカンを破壊する改良方法。 【解決手段】 1種類以上のペルフルオロ有機化合物を
含むガス流を処理して、当該ガス流から当該ペルフルオ
ロ有機化合物(1種又は複数種)を除去する方法であっ
て、当該方法が350℃ 〜 1000℃の温度において
炭素及び水蒸気の存在下で当該ガス流を弗化アルカリ金
属と接触させる工程を含む前記方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス混合物の処理に関
するものであり、詳しくは、電子工業において用いられ
る排気ガス流の処理、特に、例えばヘキサフルオロエタ
ン(C26)及びテトラフルオロメタン(CF4)のよ
うなペルフルオロアルカンを含む排気ガス流の処理に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電子工業では、減圧下で半導体デバイス
をプラズマエッチングするために、通常は、酸素と混合
されたヘキサフルオロエタンが広範に利用されており、
また酸素と混合されたテトラフルオロメタンもある程度
利用されている。エッチング装置からポンプで排出され
た排気ガスは、一般的に、他のガス又は蒸気、詳しくは
四弗化珪素(SiF4)及び弗化カルボニル(COF2
と混合されるかもしれない、またエッチング装置と関連
している真空ポンプをパージするために用いられる窒素
で希釈されるかもしれない未反応のヘキサフルオロエタ
ン及び/又はテトラフルオロメタンを含む。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ヘキサフルオロエタン
及びテトラフルオロメタンは、環境に放出されたとき
に、毒性が低いと考えられるが、それらは、高い赤外線
吸収能力を有する「温室」ガスであり;更に、何百年も
環境中に残留しつづけ、それらの環境に対する長期間の
効果は非常に有害であると考えられる。而して、これら
双方のガスは、環境に放出される前に、排気ガスから除
去することが極めて重要である。
【0004】排気ガス流中に含まれる環境に有害なガス
状物質の殆どを除去及び/又は破壊して、それらが環境
へと放出されるのを防止する様々な方法は公知である。
しかしながら、ヘキサフルオロエタン及びテトラフルオ
ロメタンには特有の問題がある。それらは、非常に化学
的に不活性であるので、周囲温度において、公知の水性
スクラビングシステム又は固体反応物スクラビングデバ
イスによって一般的に影響を受けずに、その中を通過し
てしまうのである。
【0005】ヘキサフルオロエタン及びテトラフルオロ
メタンは: i)1000℃を超える温度において、 a)珪素又はシリカと反応させることによって b)火炎用プラズマ中において水素又は水素含有ガスと
反応させることによって、 ii)900℃ 〜 700℃の温度において、 c)珪素、モリブデン、タングステン、珪化モリブデン
及び珪化タングステンを1種類以上含む加熱充填層の中
に通し、次にアルカリ、例えばソーダ石灰で反応生成物
を処理する我々の先行欧州特許出願第0 384 802
号にしたがう方法によって、 d)1種類以上のペルフルオロ有機化合物を含むガス流
をナトリウム塩又はカリウム塩と接触させて、熱還元を
介するナトリウムイオン又はカリウムイオンの供給源
を、珪素原子又は珪素合金に提供する我々の先行欧州特
許出願第0 663 233号にしたがう方法によって、 iii)500℃ 〜 300℃に温度において、 e)広い表面積の珪酸塩及びクレー上におけるCF4
不可逆的吸収が達成されるL'Air Liquideという名称の
独逸国特許出願第4 404 329号にしたがう方法に
よって破壊されることが知られているが、これらの方法
には、上記のような高温を用いなければならないか又は
試薬の寿命が比較的短いという難点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般的に破壊
収量を増加させることができ、また一般的に試薬の寿命
を潜在的に延ばす、ペルフルオロアルカンを破壊する改
良方法を提供する。
【0007】本発明にしたがって、1種類以上のペルフ
ルオロ有機化合物を含むガス流を処理して、当該ガス流
から当該ペルフルオロ有機化合物(1種又は複数種)を
除去する方法を提供する。当該方法は、350℃(好ま
しくは550℃) 〜 1000℃の温度において、炭素
及び水蒸気の存在下で、弗化アルカリ金属とガス流を接
触させる工程を含む。
【0008】弗化アルカリ金属は、好ましくは弗化セシ
ウム(CsF)、弗化カリウム(KF)、弗化ナトリウ
ム(NaF)、弗化リチウム(LiF)又はそれらの混
合物である。それらの中でも、上記温度範囲のより低い
方の温度で本発明を行うことができることから、弗化セ
シウム及び弗化カリウムが好ましい。弗化セシウムは特
に有利である。
【0009】本方法は、当該方法の開始時点で弗化アル
カリ金属それ自体を用いても良く、又は別法として、当
該弗化物を、炭酸塩を含む多くの他の塩と水酸化物とを
反応させることによってプロセス中にその場で生成させ
ても良い。
【0010】好ましくは、炭素は、活性炭又は活性チャ
コールを含む任意の標準形態で存在する。炭素は、堅果
チャコール(nut charcoal)、ココナッツの殻(coconu
t husks)及びセルロースを加水分解することによって
作られた炭素であっても良い。炭素は、一般的に、粒状
又は粉末の形態であるべきであり、大きな表面積を有し
ているべきである。炭素は、都合の良いことに親水性で
ある。
【0011】炭素は、好ましくは、本発明の方法で用い
られる弗化アルカリ金属のための支持体を提供する。そ
れは、例えば、弗化アルカリ金属の水溶液を炭素と混合
し、次にオーブン中で水を蒸発させ、乾燥又は実質的に
乾燥した粉末配合物にすることによって達成される。別
法として、弗化アルカリ金属及び炭素を一緒に単純混合
しても良い。
【0012】水は、本発明の方法では存在していなけれ
ばならず、都合の良いことに、例えばガス流を水浴中に
泡立てることによって、弗化アルカリ金属とガス流を接
触させる前に、ガス流に対して水を加えることができ
る。別法として、水を反応域中へと直接導入して、本方
法で要求される温度で蒸気を直接生成させても良い。
【0013】本発明の方法で用いられる温度は、350
℃ 〜 1000℃の範囲内でなければならない。この
範囲内において、一般的により低い温度、例えば弗化セ
シウムに関しては350℃ 〜 830℃を用いることが
でき、弗化カリウムに関してはいくぶん上の温度、例え
ば570℃ 〜 870℃、弗化ナトリウムに関しては例
えば650℃ 〜 930℃、及び弗化リチウムに関して
は、例えば670℃〜 960℃を用いることができ
る。
【0014】弗化アルカリ金属の再生が反応域のその場
で起こる傾向があることにより長い試薬寿命が達成され
ることは、本発明の利点である。而して、本方法は、触
媒的であると見なすことができる。
【0015】本方法は、恐らく、以下に示した一般的な
化学方程式: 4CsF+2H2O → 4CsOH+4HF (1) 2CsOH+2C → 4Cs+2H2+2CO2 (2) 4Cs+CF4 → CsF+C (3) にしたがって進行すると考えられる。
【0016】式(1)の反応で消費される弗化セシウム
(又は他の弗化アルカリ金属)は式(3)の反応で再生
されることが、上記の式から認められる。本発明を更に
理解するために、本発明の方法を行うことができる装置
を例示している添付の図面を参照する。
【0017】図1は、本発明の方法を実行するための装
置に関する概略図である。当該装置は、ガス流を含むペ
ルフルオロ有機化合物を運ぶための供給パイプ1、ある
体積の水3を含む密閉水浴2、反応室5へと導く連結パ
イプ4、シリカゲルを含む水スクラバー室7へと導く更
なる連結パイプ6、ソーダ石灰を含む二酸化炭素スクラ
バー室8、及びガス分析器9を含む。
【0018】反応室5は、内部と外部から加熱された又
は両端にある2つの水冷された電極間に電流を直接流し
ているステンレス鋼パイプ10から作られている。弗化
セシウム及び活性チャコール(Eurocarb grade YaO)の
装填物13は、弗化セシウム溶液を炭素に加え、次に乾
燥するまでオーブンで乾燥させることによって調製し
た。弗化セシウム装填物13は、当該装填物の頂部及び
底部において炭素ウールプラグ(図示されていない)に
よって、反応室の適所で保持した。
【0019】装填物13の温度を測定するために、熱電
対温度プローブ14が装填物13の中心に存在してい
る。反応室5の壁及び装填物13を加熱するために、A
C電源(4ボルト/600アンペア)を電極11,12
に施用するか、又は外部オーブンを用いる。本発明の方
法を試験するための装置を使用する場合には、テトラフ
ルオロメタン(CF 4)とヘキサフルオロエタン(C2
6)との様々な組成を有する様々なガス流それぞれを、
(これらの実験では、公知のガス組成のボンベから)パ
イプ1を通して、水浴2の水3へと流し、次にパイプ4
を経由して反応室5へと流し、更にスクラバー7,8を
経由させてガス分析器9へと流した。
【0020】当該実験では、窒素中テトラフルオロメタ
ン3%(容量基準)及び窒素中3%ヘキサフルオロエタ
ン3%(容量基準)を含むガス流を用い、水浴2によっ
て導入される水蒸気の量を、水浴2の水温を変えること
によって、変化させた。例えば、60℃では、水蒸気圧
は149mmHgであると計算され、而して、テトラフルオ
ロメタン3%、水19%及び窒素78%(容量基準)の
ガス混合物であると計算された。異なる水浴温度におい
て、当該ガス流の計算水蒸気含量を3% 〜 50%(容
量基準)の範囲で変化させた。
【0021】反応室装填物として、上記試験で用いた弗
化セシウムの代わりに、弗化カリウム、弗化ナトリウム
及び弗化リチウムを用いて更なる試験を行った。全ての
試験を、弗化セシウム装填物に関して800℃で、弗化
カリウム装填物に関して855℃で、弗化ナトリウムに
関して930℃で、及び弗化リチウムに関して945℃
で行った。
【0022】すべての試験において、ガス分析器9の読
みによると、98%超のペルフルオロアルカンの破壊効
率が達成された。本発明の方法は、半導体プロセスツー
ルからのガス流の処理、詳しくはエッチング又はPEC
VDシステムからのガス流の処理に関して特に適用可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を実行するための装置に関する
概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーアン・アンドリュー・ノートン イギリス国ビーエス6・7キュービー,ブ リストル,ウェストベリー・パーク,ノー スビュー 12シー (72)発明者 ピーター・レスリー・ティムス イギリス国ビーエス6・7イーキュー,ブ リストル,レッドランド・コート・ロード 18

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1種類以上のペルフルオロ有機化合物を
    含むガス流を処理して、当該ガス流から当該ペルフルオ
    ロ有機化合物(1種又は複数種)を除去する方法であっ
    て、当該方法が350℃ 〜 1000℃の温度において
    炭素及び水蒸気の存在下で当該ガス流を弗化アルカリ金
    属と接触させる工程を含む前記方法。
  2. 【請求項2】 当該弗化アルカリ金属が、弗化セシウ
    ム、弗化カリウム、弗化ナトリウム、又は弗化リチウ
    ム、又はそれらの混合物である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 当該弗化アルカリ金属が、弗化セシウム
    である請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 当該弗化アルカリ金属が、当該方法の開
    始時に存在する請求項1 〜 3のいずれかに記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 当該弗化アルカリ金属を、プロセス中に
    その場で生成される請求項1 〜 3のいずれか一つに記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 炭素が、活性炭又は活性チャコールであ
    る請求項1 〜 5のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 大きな表面積を有する当該炭素が、粒状
    /粉末の形態である請求項1 〜 6のいずれかに記載の
    方法。
  8. 【請求項8】 350℃ 〜 1000℃の温度で行われ
    る請求項1 〜 7のいずれかにに記載の方法。
  9. 【請求項9】 当該弗化アルカリ金属が弗化セシウムで
    あって、350℃〜 830℃の温度で行われる請求項
    8記載の方法。
JP2000307160A 1999-10-08 2000-10-06 ガス混合物の処理 Pending JP2001162138A (ja)

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