JP2001190959A - Reactant for decomposition of fluorine compound, decomposition method and its usage - Google Patents

Reactant for decomposition of fluorine compound, decomposition method and its usage

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently decompose ad make harmless fluorine compounds giving a noxious influence to the environment, by a simple method. SOLUTION: A reactant containing alumina and an alkaline earth metal compound, to which a metallic oxide is added of necessary, is catalytically decomposed at 200 deg.C or higher, together with the fluorine compounds, thereby the fluorine component of the fluorine compounds is fixed on the reactant. The method for decomposing the fluorine compounds oxidizes carbon monoxide, witch is generated by containing oxygen gas in the fluorine compounds.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はクロロフルオロカー
ボン類(以下「CFC」と略す。)、ハイドロクロロフ
ルオロカーボン類(以下「HCFC」と略す。)、パー
フルオロカーボン類(以下「PFC」と略す。)、ハイ
ドロフルオロカーボン類(以下「HFC」と略す。)、
パーフルオロエーテル類(以下「PFE」と略す。)、
ハイドロフルオロエーテル類(以下「HFE」と略
す。)またはフッ化硫黄等の各種フッ素化合物と、これ
らの化合物を例えば半導体デバイス製造プロセスのエッ
チングまたはクリーニング工程に使用した際に生成する
HF、SiF4あるいはCOF2等の化合物を同時に分解
し、無害化するための反応剤及び分解方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to chlorofluorocarbons (hereinafter abbreviated as "CFC"), hydrochlorofluorocarbons (hereinafter abbreviated as "HCFC"), perfluorocarbons (hereinafter abbreviated as "PFC"), Hydrofluorocarbons (hereinafter abbreviated as “HFC”),
Perfluoroethers (hereinafter abbreviated as “PFE”),
Various fluorine compounds such as hydrofluoroethers (hereinafter abbreviated as “HFE”) or sulfur fluoride, and HF, SiF 4 or HF generated when these compounds are used in, for example, an etching or cleaning step of a semiconductor device manufacturing process. The present invention relates to a reactant and a decomposition method for simultaneously decomposing and rendering a compound such as COF 2 harmless.

【0002】[0002]

【従来の技術】前記のフッ素化合物は一般に安定で、人
体に無害な化合物が多いため、様々な分野で広範囲に使
用されている。特に最近では、カーエアコン等の冷媒用
のHFCの使用量と、半導体製造プロセスでのエッチン
グ用及びクリーニングガス用のPFCの使用量が増大し
ている。また、電気絶縁特性が優れていることから、コ
ンデンサーあるいは変圧器等に六フッ化硫黄が多量に使
用されている。しかし、これらのフッ素化合物は安定な
化合物であるが故に地球温暖化係数が大きく、そのまま
地球環境へ放出されると、その影響が長期間にわたって
続くことが懸念される。特にSF6、CF4、C26等は
非常に安定なガスであり、大気寿命も非常に長く、使用
後の排出にあたっては地球環境に影響を与えない無害な
物質に分解して排出する必要がある。さらにこれらの代
替化合物として考えられているPFEやHFEも同様に
地球温暖化が懸念される化合物であり、半導体デバイス
製造プロセスに使用された後に排出されるガスには、例
えばHF、SiF4、COF2等のガスも含まれるため、
これらの化合物と共にそれぞれ安全に分解して排出する
必要がある。
2. Description of the Related Art The above-mentioned fluorine compounds are generally stable and are harmless to the human body, so that they are widely used in various fields. In particular, recently, the amount of HFC used for a refrigerant of a car air conditioner and the like and the amount of PFC used for etching and cleaning gas in a semiconductor manufacturing process are increasing. In addition, sulfur hexafluoride is used in a large amount for capacitors, transformers, and the like because of its excellent electrical insulation properties. However, since these fluorine compounds are stable compounds, they have a large global warming potential, and if they are released to the global environment as they are, there is a concern that their effects will continue for a long period of time. In particular, SF 6 , CF 4 , C 2 F 6 and the like are extremely stable gases, have a very long atmospheric life, and are emitted after use after being decomposed into harmless substances that do not affect the global environment. There is a need. Further, PFE and HFE, which are considered as substitutes for these compounds, are also compounds that are concerned about global warming, and the gases emitted after being used in the semiconductor device manufacturing process include, for example, HF, SiF 4 , COF Because it also includes gases such as 2
It is necessary to safely decompose and discharge each of these compounds together.

【0003】一方、従来から冷媒、洗浄剤等として多量
に使用されてきたCFCとその代替化合物であるHCF
Cは、オゾン層の破壊が深刻な環境問題として提起され
ているため、無害な物質に分解する必要があり、そのま
ま排出することはできない。従来、このようなフッ素化
合物の分解技術としては、例えば、燃料と共に処理す
る燃焼分解法(WO94/05399号公報)、シリ
カやゼオライト等の反応剤を利用した熱分解法(特開平
7−116466号公報)、アルミナ等を利用した触
媒的分解法(特開平10−286434号公報)等が知
られている。
On the other hand, CFC, which has been conventionally used in large amounts as a refrigerant, a cleaning agent, and the like, and HCF, an alternative compound thereof, have been used.
Since the destruction of the ozone layer has been raised as a serious environmental problem, C must be decomposed into harmless substances and cannot be emitted as it is. Conventionally, such a fluorine compound decomposition technique includes, for example, a combustion decomposition method for treating with a fuel (WO94 / 05399) and a thermal decomposition method using a reactant such as silica or zeolite (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-116466). Publication), a catalytic decomposition method using alumina or the like (JP-A-10-286434) and the like are known.

【0004】しかし、の方法は、燃焼により生成する
NOXの生成抑制や多量の希釈ガスが必要であり、結果
的に分解率が低くなること、さらに、分解した後の排ガ
ス中に含まれるHFの2次処理が必要となること等の問
題がある。の方法は、特にPFC(CF4、C2
6等)を十分な速度で分解するには1000℃以上の高
温が必要であり、しかも分解後の排ガス中に含まれるS
iF4等の化合物の2次処理が別に必要である等の問題
がある。また、の方法は、との方法と比較して低
温で分解可能と言われているが、PFCを100%分解
するには供給ガス中のPFCの濃度を、空気等で希釈し
て低濃度にする必要がある。さらにアルミナを触媒的に
作用させるためには、例えばアルミナ表面に蓄積したフ
ッ化物等を加水分解するための多量の水蒸気の共存が不
可欠となる。したがって、高温で水とアルミナ表面のフ
ッ化物が分解して生成するHFに対する耐食材料と、H
Fの2次処理が必要である等の問題がある。このように
フッ素化合物を工業的に有利な方法により効果的に分解
する方法はこれまで知られておらず、更なる改善が望ま
れている。
However, the methods require generation suppression and large quantities of diluting gas of the NO X produced by the combustion, resulting in the degradation rate is lowered further, HF contained in the exhaust gas after decomposition There is a problem that secondary processing is required. Is particularly suitable for PFC (CF 4 , C 2 F
6 )) requires a high temperature of 1000 ° C. or more to decompose at a sufficient rate, and furthermore, S contained in the exhaust gas after decomposition.
There is a problem that a secondary treatment of a compound such as iF 4 is required separately. It is said that the method can be decomposed at a lower temperature than the method. However, in order to decompose PFC by 100%, the concentration of PFC in the supply gas is reduced to a low concentration by diluting it with air or the like. There is a need to. Further, in order for alumina to act as a catalyst, coexistence of a large amount of water vapor for hydrolyzing, for example, fluorides accumulated on the surface of alumina is indispensable. Therefore, a corrosion-resistant material against HF generated by decomposition of water and fluoride on the alumina surface at high temperature, and H
There is a problem that secondary processing of F is required. A method for effectively decomposing a fluorine compound by an industrially advantageous method has not been known so far, and further improvement is desired.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記のような技術背景
に鑑み、本発明は、前記の課題を解決するために、フッ
素化合物を、水を加えることなく比較的低温度で熱分解
し、分解されたフッ素化合物の分解生成物(F、SOX
等)を反応剤に固定化する反応剤と、特に難分解性のP
FCを効率的に分解する方法を提供することを課題とす
る。
In view of the above technical background, the present invention solves the above-mentioned problems by thermally decomposing a fluorine compound at a relatively low temperature without adding water. Decomposition products (F, SO X
) Is immobilized on the reactant, and particularly the hardly decomposable P
It is an object to provide a method for efficiently decomposing FC.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、フッ素化合物を効率
的に分解するためには、アルミナとアルカリ土類金属化
合物を含有する反応剤を用いればこの課題を解決できる
ことが分かった。さらに本発明者らは、フッ素化合物を
分解する方法において、フッ素化合物を上記反応剤と2
00℃以上の温度で接触熱分解し、生成する塩素原子、
フッ素原子及び/または硫黄原子を反応剤中のアルカリ
土類金属の塩化物、フッ化物及び/または硫酸塩として
固定させて無害化でき、さらに必要に応じて上記反応剤
に金属酸化物を添加し、フッ素化合物に酸素を含有させ
れば、生成する一酸化炭素も同時に酸化して無害化でき
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。本発明
は以下の(1)〜(28)に示されるフッ素化合物の分
解用反応剤及び分解方法に関する。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that in order to decompose fluorine compounds efficiently, a reaction containing alumina and an alkaline earth metal compound is required. It has been found that this problem can be solved by using an agent. Further, the present inventors have found that in the method for decomposing a fluorine compound, the fluorine compound
Chlorine atom produced by catalytic pyrolysis at a temperature of 00 ° C or higher,
Fluorine and / or sulfur atoms can be detoxified by fixing them as chlorides, fluorides and / or sulfates of alkaline earth metals in the reactants. If necessary, metal oxides can be added to the above reactants. It has been found that if oxygen is contained in the fluorine compound, the carbon monoxide produced can be oxidized at the same time to render it harmless, and the present invention has been completed. The present invention relates to a reactant and a method for decomposing a fluorine compound represented by the following (1) to (28).

【0007】(1)アルミナとアルカリ土類金属化合物
を含有することを特徴とするフッ素化合物の分解用反応
剤。 (2)前記アルミナの比表面積が50m2/g以上であ
る上記(1)に記載のフッ素化合物の分解用反応剤。 (3)前記アルミナが、擬ベーマイトアルミナである上
記(1)または(2)に記載のフッ素化合物の分解用反
応剤。 (4)前記アルミナが、擬ベーマイトアルミナを焼成し
たものであり、その焼成温度が400〜1000℃の範
囲である上記(1)または(2)に記載のフッ素化合物
の分解用反応剤。 (5)前記アルカリ土類金属化合物が、マグネシウム、
カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムの炭酸塩で
ある上記(1)〜(4)のいずれかに記載のフッ素化合
物の分解用反応剤。
(1) A reactant for decomposing a fluorine compound, comprising alumina and an alkaline earth metal compound. (2) The reactant for decomposing a fluorine compound according to the above (1), wherein the specific surface area of the alumina is 50 m 2 / g or more. (3) The reactant for decomposing a fluorine compound according to the above (1) or (2), wherein the alumina is pseudo-boehmite alumina. (4) The reactant for decomposing a fluorine compound according to the above (1) or (2), wherein the alumina is obtained by firing pseudo-boehmite alumina, and the firing temperature is in a range of 400 to 1000 ° C. (5) The alkaline earth metal compound is magnesium,
The reagent for decomposing a fluorine compound according to any one of the above (1) to (4), which is a carbonate of calcium, strontium or barium.

【0008】(6)前記反応剤に含まれるアルミナとア
ルカリ土類金属化合物の粒径が、それぞれ100μm以
下の粉末状である上記(1)〜(5)のいずれかに記載
のフッ素化合物の分解用反応剤。 (7)前記反応剤に含まれるアルミナとアルカリ土類金
属化合物の含有量は質量比で、1:9〜1:1である上
記(1)〜(6)のいずれかに記載のフッ素化合物の分
解用反応剤。 (8)前記反応剤は、銅、錫、ニッケル、コバルト、ク
ロム、モリブデン、タングステン及びバナジウムからな
る群から選ばれる金属の酸化物の少なくとも一種を含有
する上記(1)〜(7)のいずれかに記載のフッ素化合
物の分解用反応剤。 (9)前記金属の酸化物の含有量は、前記アルミナとア
ルカリ土類金属化合物の合計質量との比で、1:99〜
5:95である上記(8)に記載のフッ素化合物の分解
用反応剤。 (10)前記反応剤に含まれるアルカリ金属の含有量
が、0.1質量%以下である上記(1)〜(9)のいず
れかに記載のフッ素化合物の分解用反応剤。
(6) The decomposition of the fluorine compound according to any one of the above (1) to (5), wherein the particle size of the alumina and the alkaline earth metal compound contained in the reactant is 100 μm or less, respectively. For reactants. (7) The fluorine compound according to any one of the above (1) to (6), wherein the content of alumina and the alkaline earth metal compound contained in the reactant is 1: 9 to 1: 1 by mass ratio. Decomposition reactant. (8) The reaction agent according to any of (1) to (7), wherein the reactant contains at least one oxide of a metal selected from the group consisting of copper, tin, nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten, and vanadium. The reagent for decomposing a fluorine compound according to the above. (9) The content of the metal oxide is 1:99 to less than the total mass of the alumina and the alkaline earth metal compound.
The reactant for decomposing fluorine compounds according to the above (8), wherein the ratio is 5:95. (10) The reactant for decomposing a fluorine compound according to any one of the above (1) to (9), wherein the content of the alkali metal contained in the reactant is 0.1% by mass or less.

【0009】(11)前記反応剤は、400〜700℃
で焼成された粒状品である上記(1)〜(10)のいず
れかに記載のフッ素化合物の分解用反応剤。 (12)前記反応剤が、粒径が0.5〜10mmの範囲
の粒状品である上記(11)に記載のフッ素化合物の分
解用反応剤。 (13)前記反応剤に含まれる水分含有量が1質量%以
下である上記(1)〜(12)のいずれかに記載のフッ
素化合物の分解用反応剤。 (14)前記フッ素化合物がパーフルオロカーボン、ハ
イドロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、ハ
イドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテ
ル、ハイドロフルオロエーテル、フッ化オレフィン、フ
ッ化硫黄、SiF4及びCOF2からなる化合物群より選
ばれるフッ素化合物の少なくとも一種である上記(1)
〜(13)のいずれかに記載のフッ素化合物の分解用反
応剤。 (15)前記フッ素化合物が塩化水素及び/またはフッ
化水素を含むものである上記(14)に記載のフッ素化
合物の分解用反応剤。
(11) The reactant is 400 to 700 ° C.
The reagent for decomposing a fluorine compound according to any one of the above (1) to (10), which is a granular product calcined in (1). (12) The reactant for decomposing a fluorine compound according to the above (11), wherein the reactant is a granular product having a particle size in a range of 0.5 to 10 mm. (13) The reactant for decomposing a fluorine compound according to any one of the above (1) to (12), wherein the content of water contained in the reactant is 1% by mass or less. (14) The fluorine compound wherein the fluorine compound is selected from the group consisting of perfluorocarbon, hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, perfluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin, sulfur fluoride, SiF 4 and COF 2 (1) which is at least one of
The reactant for decomposing a fluorine compound according to any one of (13) to (13). (15) The reactant for decomposing a fluorine compound according to the above (14), wherein the fluorine compound contains hydrogen chloride and / or hydrogen fluoride.

【0010】(16)上記(1)〜(15)のいずれか
に記載の反応剤とフッ素化合物とを200℃以上の温度
で接触させることを特徴とするフッ素化合物の分解方
法。 (17)上記(1)〜(15)のいずれかに記載の反応
剤と接触させる被処理ガス中のフッ素化合物の濃度が
0.01〜10vol%の範囲である上記(16)に記
載のフッ素化合物の分解方法。 (18)上記(1)〜(15)のいずれかに記載の反応
剤と、フッ素化合物とを酸素ガスの存在下で500℃以
上の温度で接触させることにより、一酸化炭素の生成を
抑制することを特徴とするフッ素化合物の分解方法。 (19)被処理ガス中の酸素ガス濃度が20vol%以
下である上記(18)に記載のフッ素化合物の分解方
法。 (20)上記(1)〜(15)のいずれかに記載の反応
剤とフッ素化合物とを接触させて生成する塩素原子、フ
ッ素原子及び/または硫黄原子を、アルカリ土類金属塩
化物、アルカリ土類金属フッ化物及び/またはアルカリ
土類金属硫酸塩として固定する上記(16)〜(19)
のいずれかに記載のフッ素化合物の分解方法。
(16) A method for decomposing a fluorine compound, comprising bringing the reactant according to any one of the above (1) to (15) into contact with the fluorine compound at a temperature of 200 ° C. or higher. (17) The fluorine according to (16), wherein the concentration of the fluorine compound in the gas to be treated brought into contact with the reactant according to any one of (1) to (15) is in the range of 0.01 to 10 vol%. How to decompose the compound. (18) By contacting the reactant according to any one of the above (1) to (15) with a fluorine compound at a temperature of 500 ° C. or more in the presence of oxygen gas, the generation of carbon monoxide is suppressed. A method for decomposing a fluorine compound, comprising: (19) The method for decomposing a fluorine compound according to (18), wherein the oxygen gas concentration in the gas to be treated is 20 vol% or less. (20) A chlorine atom, a fluorine atom and / or a sulfur atom generated by contacting the reactant according to any one of the above (1) to (15) with a fluorine compound are converted into an alkaline earth metal chloride or an alkaline earth. (16) to (19), which are fixed as metal-like fluorides and / or alkaline earth metal sulfates
The method for decomposing a fluorine compound according to any one of the above.

【0011】(21)エッチングガスまたはクリーニン
グガスとして、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオ
ロカーボン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロ
フルオロカーボン、パーフルオロエーテル、ハイドロフ
ルオロエーテル、フッ化オレフィンおよびフッ化硫黄か
らなる化合物群より選ばれるフッ素化合物の少なくとも
一種を用いるエッチング工程またはクリーニング工程
と、それらの工程から排出されるフッ素化合物を含有す
るガスを上記(1)〜(15)のいずれかに記載の反応
剤を用いて分解する分解工程を有することを特徴とする
半導体デバイスの製造方法。 (22)前記エッチング工程またはクリーニング工程か
ら排出されるガスが、パーフルオロカーボン、ハイドロ
フルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、ハイドロ
クロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、ハイ
ドロフルオロエーテル、フッ化オレフィン、フッ化硫
黄、SiF4及びCOF2からなる化合物群より選ばれる
少なくとも一種のフッ素化合物を含有するガスである上
記(21)に記載の半導体デバイスの製造方法。 (23)前記フッ素化合物を含有するガスが塩化水素及
び/またはフッ化水素を含むものである上記(22)に
記載の半導体デバイスの製造方法。 (24)前記分解工程における被処理ガス中のフッ素化
合物の分解温度が200℃以上である上記(21)〜
(23)のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方
法。
(21) A fluorine compound selected from the group consisting of perfluorocarbon, hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, perfluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin and sulfur fluoride as an etching gas or a cleaning gas. An etching step or a cleaning step using at least one of the above, and a decomposition step of decomposing a gas containing a fluorine compound discharged from those steps using the reactant according to any one of the above (1) to (15). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (22) The gas discharged from the etching step or the cleaning step is perfluorocarbon, hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, perfluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin, sulfur fluoride, SiF 4 and COF 2. (21) The method for producing a semiconductor device according to the above (21), wherein the gas is a gas containing at least one fluorine compound selected from the group consisting of: (23) The method of manufacturing a semiconductor device according to (22), wherein the gas containing a fluorine compound contains hydrogen chloride and / or hydrogen fluoride. (24) The above (21) to (21), wherein the decomposition temperature of the fluorine compound in the gas to be treated in the decomposition step is 200 ° C. or higher.
(23) The method for manufacturing a semiconductor device according to any of (23).

【0012】(25)前記分解工程における被処理ガス
中のフッ素化合物の濃度が0.01〜10vol%の範
囲である上記(21)〜(24)のいずれかに記載の半
導体デバイスの製造方法。 (26)前記分解工程が、酸素ガスの存在下、500℃
以上の温度で行うことにより一酸化炭素の生成を抑制す
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 (27)前記分解工程における被処理ガス中の酸素ガス
濃度が20vol%以下である上記(26)に記載の半
導体デバイスの製造方法。 (28)前記エッチング工程またはクリーニング工程か
ら排出されるガスを上記(1)〜(15)のいずれかに
記載の反応剤を用いて分解する分解工程で生成する、塩
素原子、フッ素原子及び/または硫黄原子を、アルカリ
土類金属塩化物、アルカリ土類金属フッ化物及び/また
はアルカリ土類金属硫酸塩として固定する上記(21)
〜(27)のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方
法。
(25) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of (21) to (24), wherein the concentration of the fluorine compound in the gas to be treated in the decomposition step is in the range of 0.01 to 10 vol%. (26) The decomposition step is performed at 500 ° C. in the presence of oxygen gas.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: suppressing the generation of carbon monoxide by performing at the above temperature. (27) The method for manufacturing a semiconductor device according to (26), wherein the concentration of oxygen gas in the gas to be treated in the decomposition step is 20 vol% or less. (28) A chlorine atom, a fluorine atom, and / or a gas generated in the decomposition step of decomposing the gas discharged from the etching step or the cleaning step using the reactant according to any one of the above (1) to (15). (21) wherein the sulfur atom is fixed as an alkaline earth metal chloride, an alkaline earth metal fluoride and / or an alkaline earth metal sulfate.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of (27) to (27).

【0013】すなわち本発明は、「オゾン層破壊係数あ
るいは地球温暖化係数の高いフッ素化合物を分解して無
害化する、アルミナとアルカリ土類金属化合物を含有す
ることを特徴とするフッ素化合物の分解用反応剤」、
「フッ素化合物を前記反応剤と200℃以上の温度で接
触させることを特徴とするフッ素化合物の分解方法」、
「フッ素化合物に酸素を含有させ、前記反応剤と500
℃以上の温度で接触させることにより、一酸化炭素の生
成を抑制することを特徴とするフッ素化合物の分解方
法」及び「エッチング工程またはクリーニング工程と、
それらの工程から排出されるフッ素化合物を含有するガ
スを前記反応剤を用いて分解する分解工程を有すること
を特徴とする半導体デバイスの製造方法。」である。
That is, the present invention provides a method for decomposing a fluorine compound characterized by containing an alumina and an alkaline earth metal compound, which decomposes a fluorine compound having a high ozone depletion potential or a global warming potential and renders it harmless. Reactant ",
"A method for decomposing a fluorine compound, wherein the fluorine compound is brought into contact with the reactant at a temperature of 200 ° C or higher",
"Oxygen is added to the fluorine compound, and the reactant and 500
By contacting at a temperature of not less than ℃, the method for decomposing a fluorine compound characterized by suppressing the production of carbon monoxide ”and“ etching step or cleaning step,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a decomposition step of decomposing a gas containing a fluorine compound discharged from these steps using the reactant. ".

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】前記した従来の燃焼分解法、
反応剤との熱分解法、アルミナ触媒分解法では、フッ
素化合物の分解生成物が依然として環境に対して有害な
影響を与える物質であるため、分解工程の後段に別途、
分解生成物の除害処理工程を付加する必要があり、装置
を小型化する際には問題があった。中でも半導体デバイ
スの製造プロセスから排出されるガス、例えばエッチン
グあるいはクリーニングに用いられたPFCの排ガス
は、PFC以外にHF、SiF4、COF2等のフッ素化
合物も含有する。従って触媒分解方法で処理するには、
前段にもSiF4等の除害処理工程が必要になり、装置
的に複雑かつ煩雑になる。また特にPFCは難分解性で
あり、分解には高温が必要となるため反応器の材質が劣
化するという問題がある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The conventional combustion decomposition method described above,
In the thermal decomposition method with the reactant and the alumina catalytic decomposition method, since the decomposition product of the fluorine compound is still a substance that has a harmful effect on the environment, separately after the decomposition step,
It is necessary to add a detoxification treatment step for decomposition products, and there is a problem in downsizing the apparatus. Above all, a gas discharged from a semiconductor device manufacturing process, for example, an exhaust gas of PFC used for etching or cleaning, contains a fluorine compound such as HF, SiF 4 , and COF 2 in addition to PFC. Therefore, to process by the catalytic decomposition method,
In the first stage, a detoxification treatment step for SiF 4 or the like is required, which makes the apparatus complicated and complicated. In addition, PFC is particularly difficult to decompose and requires a high temperature for decomposition, which causes a problem that the material of the reactor is deteriorated.

【0015】これに対し、本発明に従えば、電気絶縁
用、冷媒用、半導体デバイス製造用等で使用されるフッ
素化合物を、低温で効率よく分解できる。本発明は、フ
ッ素化合物と例えばエッチング等に使用して生成したS
iF4等を同時に分解し、例えば分解して生成するフッ
素をアルカリ土類金属フッ化物(例えばCaF2)とし
て固定化し、無害化する反応が同時に進行するため、係
る問題をも同時に解決できる。
On the other hand, according to the present invention, a fluorine compound used for electrical insulation, for a refrigerant, for manufacturing a semiconductor device, and the like can be efficiently decomposed at a low temperature. The present invention relates to a fluorine compound and S produced by using, for example, etching.
Since iF 4 and the like are simultaneously decomposed, for example, fluorine generated by the decomposition is fixed as an alkaline earth metal fluoride (for example, CaF 2 ), and the detoxification reaction proceeds simultaneously, such a problem can be solved at the same time.

【0016】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明に係る反応剤で分解できるフッ素化合物は、CFC
としては例えば、CClF3、CCl22、CCl3F、
2Cl33、C2Cl24、C2ClF5等の化合物、H
CFCとしては例えば、CHClF2、C2HCl23
の化合物が挙げられる。またPFCとしては例えば、C
4、C26、C38、C48(オクタフルオロシクロ
ブタン)等の化合物、HFCとしては例えば、CH
3F、CH22、CHF3、C224等の化合物が挙げ
られる。またPFEとしては例えば、CF3OCF3、C
3OCF2CF3等の化合物、HFEとしてはCHF2
CHF2、CHF2OCH2CF3、CH3OCF2CF3
の化合物が挙げられる。またフッ化硫黄としては例え
ば、SF6、S210等の化合物が挙げられる。本発明の
反応剤は、これら以外の化合物にも適用することがで
き、例えば、不飽和の化合物であるCF3OCF=CF2
やC58(オクタフルオロシクロペンテン)等の化合
物、あるいは前述したようなPFCのエッチング工程の
排ガスに含まれるHF、SiF4、COF2等の化合物も
同様に分解して無害化することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The fluorine compound that can be decomposed by the reactant according to the present invention is CFC
For example, CClF 3 , CCl 2 F 2 , CCl 3 F,
Compounds such as C 2 Cl 3 F 3 , C 2 Cl 2 F 4 and C 2 ClF 5 ,
Examples of the CFC include compounds such as CHClF 2 and C 2 HCl 2 F 3 . As PFC, for example, C
Compounds such as F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and C 4 F 8 (octafluorocyclobutane);
3 F, CH 2 F 2, CHF 3, compounds such as C 2 H 2 F 4 and the like. As PFE, for example, CF 3 OCF 3 , C
Compounds such as F 3 OCF 2 CF 3 and HFE include CHF 2 O
Compounds such as CHF 2 , CHF 2 OCH 2 CF 3 , CH 3 OCF 2 CF 3 and the like can be mentioned. Examples of sulfur fluoride include compounds such as SF 6 and S 2 F 10 . The reactant of the present invention can be applied to other compounds, for example, an unsaturated compound CF 3 OCF = CF 2
And C 5 F 8 (octafluorocyclopentene) compounds such as, or HF contained in the exhaust gas of the etching process of PFC as described above, can be detoxified by decomposition as well compounds such as SiF 4, COF 2 .

【0017】これらのフッ素化合物は、ヘリウム・アル
ゴン・窒素等の不活性ガスあるいは空気で希釈されても
よく、常温で液体状であるが、他の不活性ガスあるいは
空気と同伴すると0.01vol%以上のその蒸気を含
む混合ガスであってもよい。また、フッ素化合物は、単
独でも2種以上の混合物であってもよい。
These fluorine compounds may be diluted with an inert gas such as helium, argon, or nitrogen or air, and are liquid at room temperature. However, when they are entrained with other inert gas or air, 0.01 vol% The above-mentioned mixed gas containing the vapor may be used. Further, the fluorine compound may be a single compound or a mixture of two or more compounds.

【0018】次に本発明のフッ素化合物の分解用反応剤
について説明する。本発明のフッ素化合物の分解用反応
剤は、アルミナとアルカリ土類金属化合物を含有する点
に特徴がある。反応剤中のアルミナは、代表的な酸性物
質(固体酸)であり、それ単独であってもフッ素化合物
を分解できることが知られている。例えば、触媒(Vol.
34, No.7, p464〜469(1992))には、アルミナをCFC
の分解触媒として利用できることが記載されている。そ
の内容は概ね、アルミナ(Al23)を用いてCFCを
分解すると、分解されて生成したフッ素によってアルミ
ナ表面がフッ素化され、AlF3として被毒されて触媒
活性が短時間で失活する。しかし一般的に金属ハロゲン
化合物は高温で加水分解しやすいことから、この性質を
利用して、AlF3を水蒸気を共存させて加水分解(2
AlF3+3H2O→Al23+6HF)すれば、再生す
るアルミナを触媒的に利用することができるというもの
である。しかし上述したように、水分共存下での反応
は、AlF 3の分解でフッ化水素が生成するため、装置
を腐食する問題が起こる。そこで、本発明者らは水が存
在しなくとも、フッ素化合物、特に難分解性のPFCを
低温で連続的に分解できる分解剤を種々検討した結果、
アルミナとアルカリ土類金属化合物を含有する反応剤を
用いれば、反応温度200℃以上でフッ素化合物を分解
でき、生成するフッ化水素もアルカリ土類金属フッ化物
として固定化できるため、装置を腐食することなく無害
化できることがわかった。
Next, the reactant for decomposing the fluorine compound of the present invention
Will be described. Decomposition reaction of fluorine compound of the present invention
The agent contains alumina and an alkaline earth metal compound.
There is a feature. Alumina in the reactant is a typical acidic substance
(Solid acid), even if it is used alone, it is a fluorine compound
It is known that can be decomposed. For example, catalyst (Vol.
34, No. 7, p464-469 (1992)) uses alumina with CFC
It can be used as a decomposition catalyst for. So
The content of alumina is generally alumina (AlTwoOThree) Using CFC
When decomposed, the fluorine generated by decomposition decomposes aluminum
The surface is fluorinated and AlFThreePoisoned as catalyst
Activity is lost in a short time. But generally metal halide
Since compounds are easily hydrolyzed at high temperatures, this property
Using AlFThreeIs hydrolyzed in the presence of steam (2
AlFThree+ 3HTwoO → AlTwoOThree+ 6HF)
That alumina can be used as a catalyst
It is. However, as mentioned above, the reaction in the presence of moisture
Is AlF ThreeHydrogen fluoride is generated by the decomposition of
The problem of corrosion occurs. Therefore, the present inventors have found that water does not exist.
Fluorine compounds, especially hard-to-decompose PFC,
As a result of studying various decomposers that can be continuously decomposed at low temperatures,
Reactant containing alumina and alkaline earth metal compound
If used, decompose fluorine compounds at a reaction temperature of 200 ° C or higher
Hydrogen fluoride produced is also alkaline earth metal fluoride
Harmless because it can be fixed as
It turns out that it can be converted.

【0019】さらに、アルミナとアルカリ土類金属化合
物を含有する本発明のフッ素化合物の分解用反応剤は、
以下に示すようにフッ素化合物の種類によっては一酸化
炭素が生成する場合がある。 (1)CF4+2CaCO3/Al23 → 2CaF2
+3CO2 (2)C26+3CaCO3/Al23 → 3CaF2
+4CO2+CO この一酸化炭素を酸化するには、酸化に十分な酸素分圧
下であればよいが、酸素分圧に制限がある場合には、前
記反応剤に、銅、錫、ニッケル、コバルト、クロム、モ
リブデン、タングステン及びバナジウムからなる群から
選ばれる金属の酸化物の少なくとも一種を添加すること
により、低酸素分圧でも二酸化炭素に酸化できることが
分かった。また、これらの金属の酸化物は、フッ素化合
物の炭素−炭素結合を切断する助触媒としての働きも果
たしていると考えられる。
Further, the reactant for decomposing a fluorine compound of the present invention containing alumina and an alkaline earth metal compound is:
As shown below, carbon monoxide may be generated depending on the type of the fluorine compound. (1) CF 4 + 2CaCO 3 / Al 2 O 3 → 2CaF 2
+ 3CO 2 (2) C 2 F 6 + 3CaCO 3 / Al 2 O 3 → 3CaF 2
+ 4CO 2 + CO In order to oxidize this carbon monoxide, it is sufficient that the oxygen partial pressure is sufficient for the oxidation. However, when the oxygen partial pressure is limited, copper, tin, nickel, cobalt, It was found that addition of at least one oxide of a metal selected from the group consisting of chromium, molybdenum, tungsten, and vanadium enables oxidation to carbon dioxide even at a low oxygen partial pressure. In addition, it is considered that oxides of these metals also function as co-catalysts for breaking carbon-carbon bonds of fluorine compounds.

【0020】本発明で使用するアルミナは特に制限はな
いが、アルミナはフッ素化合物の分解を決定づける活性
点とフッ素化合物の吸着を決定づける比表面積、すなわ
ち細孔(細孔の径と容積)が充分発現されたものを選ぶ
ことが重要である。したがって、アルミナの比表面積は
50m2/g以上であることが好ましく、さらに好まし
くは100〜300m2/gであるものがよい。また、
不純物が少ない適当な出発原料を選定することが重要で
あり、本発明では、アルミナ原料として、例えば活性ア
ルミナや擬ベーマイトアルミナを用いることができ、好
ましくは擬ベーマイトアルミナを用いるのがよい。擬ベ
ーマイトアルミナはそのままの状態でアルカリ土類金属
化合物と混合して使用することもできるが、焼成する場
合は、擬ベーマイトアルミナを窒素等の不活性ガスまた
は空気中で400〜1000℃、好ましくは500〜8
00℃、さらに好ましくは500〜600℃で数時間焼
成すればよい。
The alumina used in the present invention is not particularly limited, but the alumina has an active site that determines the decomposition of the fluorine compound and a specific surface area that determines the adsorption of the fluorine compound, that is, pores (diameter and volume of the pores) are sufficiently developed. It is important to choose what has been done. Therefore, it is preferable that the specific surface area of the alumina is 50 m 2 / g or more, more preferably it is those which are 100 to 300 m 2 / g. Also,
It is important to select a suitable starting material having few impurities. In the present invention, for example, activated alumina or pseudo-boehmite alumina can be used as the alumina raw material, and pseudo-boehmite alumina is preferably used. Pseudo-boehmite alumina can be used as it is by mixing with an alkaline earth metal compound, but when calcining, pseudo-boehmite alumina is heated to 400 to 1000 ° C. in an inert gas such as nitrogen or air, preferably at 400 to 1000 ° C. 500-8
It may be fired at 00 ° C., more preferably at 500 to 600 ° C. for several hours.

【0021】またアルミナは、不純物として含まれるア
ルカリ金属の含有量が0.1質量%以下であるものがよ
く、好ましくは0.01質量%以下であるものがよく、
さらに好ましくは0.001質量%以下であるものがよ
い。さらに、アルミナの粒径は100μm以下であるも
のがよく、好ましくは30μm以下であり、さらに好ま
しくは5μm以下であり、粉末状のものが用いられる。
The alumina preferably has an alkali metal content of 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
More preferably, the content is 0.001% by mass or less. Further, the particle size of alumina is preferably 100 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 5 μm or less, and powdery alumina is used.

【0022】次に反応剤の成分の一つであるアルカリ土
類金属化合物について説明する。アルカリ土類金属化合
物は、アルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物または酸化
物が用いられ、マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウムまたはバリウムの炭酸塩が好ましく用いられ、特に
好ましくはカルシウムの炭酸塩がよい。反応剤に、例え
ば炭酸カルシウムを用いた場合、アルミナと共存するこ
とにより、フッ素化合物が分解して生成するフッ素をC
aF2として固定することでアルミナのフッ素化を防止
する役割を果たし、アルミナのフッ素化合物の分解機能
(活性)を維持することができる。
Next, the alkaline earth metal compound which is one of the components of the reactant will be described. As the alkaline earth metal compound, carbonates, hydroxides or oxides of alkaline earth metals are used, and magnesium, calcium, strontium or barium carbonates are preferably used, and calcium carbonate is particularly preferable. When, for example, calcium carbonate is used as the reactant, fluorine produced by the decomposition of the fluorine compound is converted to C by coexistence with alumina.
By fixing it as aF 2 , it plays a role of preventing fluorination of alumina and can maintain the decomposition function (activity) of the fluorine compound of alumina.

【0023】アルカリ土類金属化合物もアルミナと同
様、不純物として含まれるアルカリ金属の含有量が0.
1質量%以下であり、好ましくは0.01質量%以下で
あり、さらに好ましくは0.001質量%以下であるも
のがよい。また、アルカリ土類金属化合物の粒径は10
0μm以下であるものがよく、好ましくは30μm以下
であり、さらに好ましくは5μm以下であり、粉末状の
ものが用いられる。アルカリ土類金属化合物の粒径がア
ルミナと共に100μm以下のものが用いられるのは、
それらが微粉であるために各原料が互いに分散しやす
く、そのため、各原料の比表面積が増大し、アルミナと
アルカリ土類金属化合物の接触により互いに限りなく近
づき、フッ素化合物がアルミナの表面上で分解されて生
成するフッ素とアルカリ土類金属化合物とが反応する機
会を増大させるためであると考えられる。従って、アル
カリ土類金属化合物の比表面積は5m2/g以上である
ものがよい。特に好ましく用いられる炭酸カルシウム原
料の具体例としては、重質炭酸カルシウム(石灰岩を微
粉砕したもの)と軽質炭酸カルシウム(沈降性炭酸カル
シウムともいい、石灰乳に二酸化炭素を吹き込んででき
たもの)及び、生石灰あるいは消石灰を炭酸で中和した
ものが挙げられる。好ましくはアルカリ金属等の不純物
が少ない軽質炭酸カルシウムがよく、さらに好ましくは
高純度炭酸カルシウムがよい。また、本発明の反応剤が
フッ素化合物を低温度で分解する詳しい機構は明らかで
はないが、酸化鉄、酸化マンガンなどの金属酸化物では
ほとんど効果は認められず、アルミナとアルカリ土類金
属化合物、特にアルミナとアルカリ土類金属の炭酸塩を
共存させると特異的な複合効果が発揮されると考えられ
る。
Like the alumina, the alkaline earth metal compound has a content of alkali metal contained as an impurity of 0.1%.
The content is 1% by mass or less, preferably 0.01% by mass or less, and more preferably 0.001% by mass or less. The particle size of the alkaline earth metal compound is 10
The particle size is preferably 0 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 5 μm or less, and a powdery material is used. Alkaline earth metal compounds having a particle size of 100 μm or less together with alumina are used.
Because they are fine powder, each raw material is easily dispersed among each other, so that the specific surface area of each raw material is increased, the alumina and the alkaline earth metal compound come close to each other as much as possible, and the fluorine compound is decomposed on the alumina surface. This is considered to increase the chances of the reaction between the generated fluorine and the alkaline earth metal compound. Therefore, the specific surface area of the alkaline earth metal compound is preferably 5 m 2 / g or more. Specific examples of particularly preferred calcium carbonate raw materials include heavy calcium carbonate (finely ground limestone), light calcium carbonate (also referred to as precipitated calcium carbonate, which is formed by blowing carbon dioxide into lime milk) and And those obtained by neutralizing quicklime or slaked lime with carbonic acid. Preferably, light calcium carbonate containing few impurities such as alkali metals is good, and more preferably, high purity calcium carbonate is good. Although the detailed mechanism by which the reactant of the present invention decomposes the fluorine compound at a low temperature is not clear, almost no effect is recognized in metal oxides such as iron oxide and manganese oxide, and alumina and alkaline earth metal compounds, In particular, it is considered that a specific composite effect is exerted when alumina and an alkaline earth metal carbonate coexist.

【0024】さらに、本発明の反応剤の成分の一つであ
る、銅、錫、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデ
ン、タングステン及びバナジウムの酸化物について説明
する。上記金属の酸化物は、酸化銅、酸化錫、酸化ニッ
ケル、酸化コバルト、酸化クロム、酸化モリブデン、酸
化タングステン及び酸化バナジウムとして、これらのう
ち少なくとも一種を反応剤に添加することができる。こ
れらの金属酸化物は、酸化銅、酸化錫または酸化バナジ
ウムが好ましく用いられ、さらに好ましくは酸化銅また
は酸化錫がよい。これらの金属酸化物は、フッ素化合物
を分解する助触媒としての働きもあると考えられるが、
反応剤に例えば酸化銅または酸化錫を用いた場合、アル
ミナとアルカリ土類金属化合物と共存することにより、
フッ素化合物の種類によっては、分解して生成する一酸
化炭素を低酸素分圧下で二酸化炭素まで酸化することが
できる。また、これらの金属酸化物も前記反応剤の各原
料と同様、不純物として含まれるアルカリ金属の含有量
が0.1質量%以下であり、好ましくは0.01質量%
以下であり、さらに好ましくは0.001質量%以下で
あるものがよい。また、金属酸化物の粒径は100μm
以下であるものがよく、好ましくは30μm以下であ
り、さらに好ましくは5μm以下であり、粉末状のもの
が用いられる。
Further, oxides of copper, tin, nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten and vanadium, which are one of the components of the reactant of the present invention, will be described. As the oxide of the metal, at least one of copper oxide, tin oxide, nickel oxide, cobalt oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and vanadium oxide can be added to the reactant. As these metal oxides, copper oxide, tin oxide or vanadium oxide is preferably used, and copper oxide or tin oxide is more preferable. It is thought that these metal oxides also function as cocatalysts for decomposing fluorine compounds,
When, for example, copper oxide or tin oxide is used as a reactant, by coexisting with alumina and an alkaline earth metal compound,
Depending on the type of fluorine compound, carbon monoxide generated by decomposition can be oxidized to carbon dioxide under a low oxygen partial pressure. In addition, these metal oxides have an alkali metal content of 0.1% by mass or less, preferably 0.01% by mass, similarly to the raw materials of the reactant.
Or less, more preferably 0.001% by mass or less. The particle size of the metal oxide is 100 μm
The following is preferred, preferably 30 μm or less, more preferably 5 μm or less, and a powdery one is used.

【0025】次に本発明の反応剤の製造方法について説
明する。本発明に従うフッ素化合物の分解方法は、アル
ミナとアルカリ土類金属化合物を含有する反応剤を使用
する点に特徴がある。この反応剤に添加するアルミナと
アルカリ土類金属化合物の含有割合は、質量比で、1:
9〜1:1であるのがよく、好ましくは1:4〜2:3
であるのがよい。反応剤中のアルミナは、アルカリ土類
金属化合物と共存することによりフッ素化合物を効率よ
く分解するが、その含有量は分解反応の進行につれて変
動することはあっても、少なくとも分解反応初期には、
反応剤全体の質量を1とした場合の質量比で0.1以上
含有することが好ましく、この比が0.1未満ではフッ
素化合物の分解が十分に進行しないことがある。しか
し、質量比が0.5より大きくなるような量でアルミナ
が含有されると、これに伴ってアルカリ土類金属化合物
の量が低下して反応剤の有効利用率が低下する。さら
に、金属酸化物の含有割合は、アルミナとアルカリ土類
金属化合物の合計質量との比で、1:99〜5:95で
あるのがよい。この質量比は小さすぎると効果を失い、
大きすぎるとアルミナとアルカリ土類金属化合物の総量
が相対的に低下し、金属酸化物の効果も飽和するのでフ
ッ素化合物を効率よく分解できなくなる。
Next, a method for producing the reactant of the present invention will be described. The method for decomposing a fluorine compound according to the present invention is characterized in that a reactant containing alumina and an alkaline earth metal compound is used. The content ratio of the alumina and the alkaline earth metal compound to be added to the reactant is 1: 1:
It is preferably from 9 to 1: 1 and preferably from 1: 4 to 2: 3.
It is good. Alumina in the reactant efficiently decomposes the fluorine compound by coexisting with the alkaline earth metal compound, but its content may fluctuate as the decomposition reaction proceeds, but at least at the beginning of the decomposition reaction,
It is preferable that the content is 0.1 or more in terms of mass ratio when the mass of the entire reactant is 1, and if this ratio is less than 0.1, decomposition of the fluorine compound may not proceed sufficiently. However, when alumina is contained in such an amount that the mass ratio becomes larger than 0.5, the amount of the alkaline earth metal compound is reduced and the effective utilization of the reactant is reduced. Further, the content ratio of the metal oxide is preferably 1:99 to 5:95 in terms of the ratio of the total mass of the alumina and the alkaline earth metal compound. If this mass ratio is too small, the effect is lost,
If it is too large, the total amount of alumina and the alkaline earth metal compound relatively decreases, and the effect of the metal oxide is saturated, so that the fluorine compound cannot be decomposed efficiently.

【0026】本発明のフッ素化合物の反応剤は、前記ア
ルミナとアルカリ土類金属化合物を前記質量比で混合
し、必要に応じて金属の酸化物を添加して混合しそのま
ま用いることができる。ただし、それぞれの原料中に含
まれる水分はできる限り少ないことがよく、反応剤に含
まれる水分としては1質量%以下とすることがよい。ま
た、反応剤は造粒し、粒剤として用いることができる。
反応剤を造粒する際は、水あるいは原料の粒径によって
は水と共にバインダーも添加することができる。バイン
ダーは配合原料に影響を与えないものであれば特に制限
はないが、配合原料の総質量を1.0とした場合の質量
比で、0.03〜0.05を添加することができる。好
ましくは微粉アルミナを用いるのがよく、微粉アルミナ
を添加することにより、各原料の分散性がさらに向上
し、アルカリ土類金属化合物の難造粒性が解決される。
このバインダーとして添加するアルミナの粒径は0.1
μm以下のものがよく、不純物として含まれるアルカリ
金属の含有量は0.1質量%以下であり、好ましくは
0.01質量%以下であるものがよい。この微粉アルミ
ナは少量でも効果があり、反応剤の単位容積当たりの有
効成分含有量が相対的にほとんど低下しないという利点
がある。しかし、得られる当該反応剤の性能に影響を与
えないようなバインダーであれば、その種類・量に限定
されるものではない。
The reactant of the fluorine compound of the present invention can be used as it is by mixing the alumina and the alkaline earth metal compound at the above-mentioned mass ratio, adding a metal oxide if necessary, and mixing. However, the water content in each raw material is preferably as small as possible, and the water content in the reactant is preferably 1% by mass or less. The reactant can be granulated and used as a granule.
When granulating the reactant, a binder can be added together with water depending on the particle size of water or the raw material. The binder is not particularly limited as long as it does not affect the blending raw material, but 0.03 to 0.05 can be added in a mass ratio when the total mass of the blending raw material is 1.0. Preferably, fine alumina powder is used. By adding fine alumina powder, the dispersibility of each raw material is further improved, and the hard granulation property of the alkaline earth metal compound is solved.
The particle size of alumina added as the binder is 0.1
μm or less is preferable, and the content of alkali metal contained as an impurity is 0.1% by mass or less, and preferably 0.01% by mass or less. This fine alumina powder is effective even in a small amount, and has the advantage that the content of the active ingredient per unit volume of the reactant is relatively hardly reduced. However, the kind and amount are not limited as long as the binder does not affect the performance of the obtained reactant.

【0027】前述したように、反応剤中の各配合原料
は、バインダーとして添加する微粉アルミナを含めて、
いずれもアルカリ金属の含有量が0.1質量%以下であ
るのがよい。反応剤中のアルカリ金属の含有量が0.1
質量%以上では、アルミナ表面上の活性点が減少するた
め、特にCF4、C26等のPFCの分解率が低下する
ものと考えられる。
As described above, each raw material in the reactant includes fine alumina powder added as a binder,
In any case, the content of the alkali metal is preferably 0.1% by mass or less. When the content of the alkali metal in the reactant is 0.1
When the content is not less than mass%, the active sites on the alumina surface are reduced, and it is considered that the decomposition rate of PFC such as CF 4 and C 2 F 6 is reduced.

【0028】また、本発明に用いる粒状の反応剤を製造
するには、各原料を配合した後、適量の水を加えて混練
物を造粒して粒状品とするが、この粒状品の調製に必要
な混練機としては、混合及び造粒が同時に行えるものが
便宜であるが、混合と造粒を分けて行うものであっても
よい。例えば、ヘンシェルミキサーや縦型ミキサーを用
いると、混合と造粒を同時に行うことができるが、原料
の混合をヘンシェルミキサーやV型混合機で行い、次い
で造粒を皿型造粒機やドラムペレタイザーで行っても良
い。
In order to produce the granular reactant used in the present invention, after mixing each raw material, an appropriate amount of water is added to granulate the kneaded product to obtain a granular product. As a kneading machine required for the above, one capable of simultaneously performing mixing and granulation is convenient, but a mixer capable of performing mixing and granulation separately may be used. For example, if a Henschel mixer or a vertical mixer is used, mixing and granulation can be performed at the same time, but mixing of the raw materials is performed using a Henschel mixer or a V-type mixer, and then granulation is performed using a dish-type granulator or a drum pelletizer. You may go in.

【0029】次いで粒状品を窒素等の不活性ガスまたは
空気中、100〜200℃で水分を蒸発させるために乾
燥する。粒状品とする理由としては、反応剤の分解活性
を高めることと、反応容器への充填およびハンドリング
時の破砕や粉化を防止するために硬度を高めるためであ
る。このために粒状品はさらに焼成することがよく、す
なわち、前記造粒乾燥品を窒素等の不活性ガスまたは空
気中で、400〜700℃の範囲、好ましくは500〜
700℃の範囲で焼成する。400℃以上とするのは、
造粒工程で添加した水分をさらに蒸発させて分解活性を
高めるためと、硬度をさらに高めるためである。また7
00℃より高い温度では、アルカリ土類金属化合物が分
解(例:CaCO3→CaO+CO2)するためかどうか
は定かではないが、反応剤の分解率(活性)が低下す
る。すなわち、反応剤の活性が低下しない700℃以下
でアルミナの結合水をほぼ完全に脱水することが重要で
あり、焼成後の反応剤に含まれる水分含有量は、不活性
ガスまたは空気雰囲気中で550℃に加熱したときの水
分放出量が1質量%以下であるものが好ましい。また、
焼成に使用する設備としては、ロータリーキルン等の連
続式のものが使用できるが、固定式の炉で行うこともで
きる。
Next, the granules are dried in an inert gas such as nitrogen or air at 100 to 200 ° C. to evaporate water. The reason for the granular product is to increase the decomposition activity of the reactant and to increase the hardness to prevent crushing and powdering during filling and handling in the reaction vessel. For this purpose, the granular product is preferably further calcined, that is, the granulated and dried product is in an inert gas such as nitrogen or air in the range of 400 to 700 ° C, preferably 500 to 700 ° C.
It is fired at 700 ° C. The temperature of 400 ° C. or higher is
It is for further evaporating the water added in the granulation step to increase the decomposition activity and for further increasing the hardness. 7
At a temperature higher than 00 ° C., it is not clear whether the alkaline earth metal compound decomposes (eg, CaCO 3 → CaO + CO 2 ), but the decomposition rate (activity) of the reactant decreases. That is, it is important that the bound water of alumina is almost completely dehydrated at 700 ° C. or lower where the activity of the reactant does not decrease, and the water content of the reactant after calcination is reduced in an inert gas or air atmosphere. It is preferable that the amount of released water when heated to 550 ° C. is 1% by mass or less. Also,
As the equipment used for firing, a continuous type such as a rotary kiln can be used, but it is also possible to use a fixed type furnace.

【0030】以上のように、本発明のフッ素化合物の分
解用反応剤はアルミナとアルカリ土類金属化合物を必須
の成分として含有する。さらに一酸化炭素が生成する場
合には、低酸素分圧条件でも二酸化炭素まで酸化するた
めに、銅、錫、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデ
ン、タングステン、バナジウムからなる群から選ばれる
金属の酸化物の少なくとも一種を含有する。この反応剤
は、分解に供するフッ素化合物との接触機会を高める上
では、粒状であるのがよく、粒径が大きすぎるとフッ素
化合物ガスの吸着拡散に関与する表面積が相対的に小さ
くなり、拡散速度が遅くなる。逆に粒径が小さすぎると
吸着拡散に関与する表面積が相対的に大きくなり、拡散
速度が速くなるが、処理しようとするガス量が多くなる
と差圧も大きくなり、反応容器のコンパクト化等に支障
をきたす。従って、反応剤の粒径は0.5〜10mmの
範囲、好ましくは1〜5mmの範囲であるのが好まし
い。
As described above, the reactant for decomposing a fluorine compound of the present invention contains alumina and an alkaline earth metal compound as essential components. Further, when carbon monoxide is generated, the oxide of a metal selected from the group consisting of copper, tin, nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten, and vanadium to oxidize to carbon dioxide even under low oxygen partial pressure conditions. At least one of The reactant is preferably granular in order to increase the chance of contact with the fluorine compound subjected to decomposition, and if the particle size is too large, the surface area involved in the adsorption and diffusion of the fluorine compound gas becomes relatively small, and Speed slows down. Conversely, if the particle size is too small, the surface area involved in adsorption and diffusion becomes relatively large, and the diffusion speed increases.However, when the amount of gas to be treated increases, the differential pressure also increases, and the reaction vessel becomes compact. Cause trouble. Therefore, the particle size of the reactant is preferably in the range of 0.5 to 10 mm, preferably in the range of 1 to 5 mm.

【0031】次に本発明のフッ素化合物の分解方法につ
いて説明する。前述した方法で製造した反応剤に、フッ
素化合物を適当な温度で接触させると、フッ素化合物が
分解し、分解によって生成した塩素原子及び/またはフ
ッ素原子はアルカリ土類金属の塩素物及び/またはフッ
化物として反応剤に固定される。また、被処理ガスにS
6等のフッ化硫黄を含む場合には、分解によって生成
した硫黄原子はアルカリ土類金属の硫酸塩として反応剤
に固定され、硫黄酸化物の生成を防止することができ
る。
Next, the method for decomposing a fluorine compound of the present invention will be described. When a fluorine compound is brought into contact with the reactant produced by the above-described method at an appropriate temperature, the fluorine compound is decomposed, and the chlorine atoms and / or fluorine atoms generated by the decomposition are chlorinated alkaline earth metals and / or fluorine. Fixed to the reactant as a compound. In addition, S
When sulfur fluoride such as F 6 is contained, the sulfur atom generated by the decomposition is fixed to the reactant as a sulfate of an alkaline earth metal, and the formation of sulfur oxide can be prevented.

【0032】すなわち、本発明による分解用反応剤を用
いれば、有害な分解生成ガス、例えばHF、SiF4
COF2またはSOX等の化合物を排出することなく、フ
ッ素化合物を効率よく分解することができる。しかし、
分解ガス中にこのような生成物を排出させないためには
さらに反応条件、例えば反応温度、分解に供する被処理
ガス中のフッ素化合物の濃度や酸素の存在の有無、反応
剤の形態、被処理ガス供給速度など適切に調整すること
が必要となるが、中でも重要な条件は反応(分解開始)
温度である。
That is, when the decomposition reagent according to the present invention is used, harmful decomposition products such as HF, SiF 4 ,
Fluorine compounds can be efficiently decomposed without discharging compounds such as COF 2 or SO X. But,
In order not to discharge such products in the cracked gas, further reaction conditions such as reaction temperature, concentration of fluorine compound in the gas to be treated to be subjected to decomposition, presence or absence of oxygen, form of the reactant, gas to be treated It is necessary to adjust the feed rate appropriately, but the most important condition is the reaction (decomposition start)
Temperature.

【0033】この反応温度は、被処理ガス中に含まれる
フッ素化合物の種類により異なる。例えばPFCはフッ
素化合物のうちで難分解性の化合物に分類され、中でも
CF4、C26等は最も難分解性であり、単なる熱分解
だけで分解するには1200〜1400℃の高温を必要
とするが、本発明の方法によれば550℃以上で分解で
きる。また、HCFCであるCHClF2は、本発明の
方法によれば200℃以上の温度で分解できる。このよ
うにフッ素化合物の種類により、その分解温度はかなり
の幅で開きがあり、その化合物の種類により反応器を最
適温度に設定することが重要である。
The reaction temperature varies depending on the type of the fluorine compound contained in the gas to be treated. For example, PFC is classified as a hardly decomposable compound among fluorine compounds. Among them, CF 4 , C 2 F 6 and the like are the most hardly decomposable. In order to decompose only by thermal decomposition, a high temperature of 1200 to 1400 ° C. is required. Although required, the method of the present invention can decompose at 550 ° C. or higher. Further, according to the method of the present invention, HCFC CHClF 2 can be decomposed at a temperature of 200 ° C. or higher. As described above, the decomposition temperature varies widely depending on the type of the fluorine compound, and it is important to set the reactor at the optimum temperature depending on the type of the compound.

【0034】また、このように化合物の種類や構造によ
り反応温度が異なるため、半導体デバイス製造プロセス
でのエッチングあるいはクリーニング工程からの排ガス
のように、多種類のPFCやHFCが含有する場合に
は、これらのフッ素化合物をすべて無害化するために、
反応温度を550℃以上にすればよい。ここで、アルカ
リ土類金属化合物に、例えば炭酸塩を用いた場合には、
フッ素化合物に由来する炭素は、炭酸塩が分解して放出
される酸素により酸化され、ほとんどがCO2として放
出される。また、フッ素化合物の種類によりCOが生成
する場合があるが、被処理ガスに酸素を共存させること
により、COも同一反応剤で容易にCO2に酸化され、
完全に無害化できる。
In addition, since the reaction temperature varies depending on the type and structure of the compound as described above, when many types of PFC and HFC are contained, such as exhaust gas from an etching or cleaning step in a semiconductor device manufacturing process, To detoxify all these fluorine compounds,
The reaction temperature may be 550 ° C. or higher. Here, for example, when a carbonate is used for the alkaline earth metal compound,
Carbon derived from the fluorine compound is oxidized by oxygen released from decomposition of the carbonate, and is mostly released as CO 2 . In addition, CO may be generated depending on the type of fluorine compound, but by coexisting oxygen in the gas to be treated, CO is also easily oxidized to CO 2 with the same reactant,
Can be completely harmless.

【0035】すなわち、本発明に従うフッ素化合物の分
解処理は、前記反応剤を充填した反応容器にフッ素化合
物を含むガスを通気することによって行うことができ、
その際、フッ素化合物の分解性に応じて分解温度を維持
すればよい。さらに、反応雰囲気としては非酸化性雰囲
気であっても十分に目的が達成できるが、生成するCO
を許容濃度以下にするには、酸化性雰囲気、例えば20
vol%以下の酸素ガスを被処理ガス中に含有する雰囲
気で処理すれば、COも同時に処理できる。ここで、酸
素ガス濃度が20vol%以下であるのは、希釈ガスと
して空気を用いることが好ましいからであり、酸素ガス
がそれ以上の濃度であっても効果が飽和して分解性能は
向上しない。
That is, the decomposition treatment of the fluorine compound according to the present invention can be carried out by ventilating a gas containing the fluorine compound into a reaction vessel filled with the reactant.
At that time, the decomposition temperature may be maintained according to the decomposability of the fluorine compound. Further, even if the reaction atmosphere is a non-oxidizing atmosphere, the object can be sufficiently achieved, but the generated CO
In order to make the concentration below the allowable concentration, an oxidizing atmosphere, for example, 20
If the treatment is performed in an atmosphere containing an oxygen gas of not more than vol% in the gas to be treated, CO can be treated at the same time. Here, the reason why the oxygen gas concentration is 20 vol% or less is that it is preferable to use air as the diluent gas. Even if the oxygen gas concentration is higher than that, the effect is saturated and the decomposition performance is not improved.

【0036】また、被処理ガス中のフッ素化合物の濃度
は特に限定されるものではないが、あまり小さすぎると
経済的に不利である。また高すぎるとフッ素化合物の種
類により異なるが、その分解生成熱によって反応温度が
上昇し、反応容器の温度制御が困難となる場合があり、
0.01〜10vol%の範囲とするのがよい。好まし
くは0.01〜5vol%の範囲、さらに好ましくは
0.01〜3vol%の範囲になるように、不活性ガス
あるいは酸素ガス含有ガス(空気も含む)で希釈するの
がよいが、分解生成熱を強制的に除熱し、コントロール
できればこの濃度に限定されるものではない。
The concentration of the fluorine compound in the gas to be treated is not particularly limited, but if it is too low, it is economically disadvantageous. Also, if it is too high, it depends on the type of the fluorine compound, but the reaction temperature rises due to the heat of decomposition generation, and it may be difficult to control the temperature of the reaction vessel,
The content is preferably in the range of 0.01 to 10 vol%. It is preferable to dilute with an inert gas or an oxygen gas-containing gas (including air) so as to be preferably in the range of 0.01 to 5% by volume, and more preferably in the range of 0.01 to 3% by volume. The concentration is not limited as long as the heat can be forcibly removed and controlled.

【0037】このように分解に供する被処理ガス中のフ
ッ素化合物の種類及び濃度、被処理ガス中の酸素ガス濃
度、SV(空塔速度)、LV(線速度)及び他のガスと
の混合状態を考慮してそれぞれ好ましい反応条件を設定
する。この分解処理は、前記反応剤を充填した反応容器
とこの反応容器内に通じるように設けられた被処理ガス
導入口、及び該反応容器内からの反応後のガスを排出す
るように設けられたガス排出口、さらには該反応容器を
収容する炉と、この炉内の雰囲気を所定の温度に高める
ための熱源からなる分解装置に、前記の被処理ガス導入
口とフッ素化合物ガス源とを配管で接続することによっ
て行うことができる。
The kind and concentration of the fluorine compound in the gas to be subjected to the decomposition as described above, the oxygen gas concentration in the gas to be treated, the SV (superficial velocity), the LV (linear velocity) and the state of mixture with other gases In consideration of the above, preferable reaction conditions are set. In this decomposition treatment, a reaction vessel filled with the reactant, a gas inlet to be treated provided to communicate with the inside of the reaction vessel, and a gas after the reaction from the inside of the reaction vessel are provided. The gas to be treated and the fluorine compound gas source are connected to a gas exhaust port, a furnace for accommodating the reaction vessel, and a decomposition apparatus comprising a heat source for raising the atmosphere in the furnace to a predetermined temperature. It can be done by connecting with.

【0038】図1は本発明を実施する装置の一例を示し
たものである。予め、窒素ガス供給ライン2もしくは空
気または酸素ガス供給ライン3からキャリアガスとして
一定量のガスを流しながら、反応容器8内の被処理ガス
の予熱部9とその下流側に充填された反応剤12とを、
反応容器8内に設けられた温度センサー7と温度制御装
置10により、電気加熱器11で所定の温度まで上昇さ
せ、一定の温度に制御する。
FIG. 1 shows an example of an apparatus for implementing the present invention. While a certain amount of gas is supplied as a carrier gas from the nitrogen gas supply line 2 or the air or oxygen gas supply line 3 in advance, the preheating section 9 for the gas to be treated in the reaction vessel 8 and the reactant 12 And
The temperature is increased to a predetermined temperature by an electric heater 11 by a temperature sensor 7 and a temperature control device 10 provided in the reaction vessel 8 and controlled to a constant temperature.

【0039】所定の温度に制御されたら、被処理ガスを
フッ素化合物ガス供給ライン1と窒素ガス供給ライン2
もしくは空気または酸素供給ライン3から、各バルブを
介して混合器及びヘッダー4に導く。混合された被処理
ガスをガス導入管6を介して反応容器8に導く。反応容
器8に導かれ、予熱部9で加熱されたた被処理ガスは、
所定の温度まで上昇された反応剤と接触することにより
フッ素化合物が分解される。分解された処理ガス(排ガ
ス)は、冷却器14(水冷・空冷でも可)で所定の温度
まで冷却され、放出管16より排気される。尚、ガスサ
ンプリング用として反応容器8の入口及び出口近傍に、
それぞれ被処理ガス用5及び処理ガス用15のサンプリ
ングポートを設けることにより各ガスの成分分析を行う
ことができる。
When the temperature is controlled to a predetermined value, the gas to be treated is supplied to the fluorine compound gas supply line 1 and the nitrogen gas supply line 2.
Alternatively, the mixture is led from the air or oxygen supply line 3 to the mixer and the header 4 through each valve. The mixed gas to be treated is led to the reaction vessel 8 via the gas introduction pipe 6. The to-be-processed gas guided to the reaction vessel 8 and heated by the preheating unit 9 is:
The fluorine compound is decomposed by contact with the reactant which has been raised to a predetermined temperature. The decomposed processing gas (exhaust gas) is cooled to a predetermined temperature by a cooler 14 (water cooling or air cooling is also possible), and exhausted from a discharge pipe 16. In addition, near the inlet and outlet of the reaction vessel 8 for gas sampling,
By providing sampling ports for the gas 5 to be processed and 15 for the processing gas, respectively, component analysis of each gas can be performed.

【0040】このようにして、被処理ガス中のフッ素化
合物は、ほぼ完全に(100%近い分解率で)分解でき
る。分解したフッ素化合物中のフッ素成分は、例えばC
aF 2のように安定なアルカリ土類金属のフッ化物とし
て反応剤に固定され、炭素はほとんどがCO2として窒
素ガス等の希釈ガスと共に排気される。従って、処理さ
れたガスはフッ素成分あるいは一酸化炭素などの有害物
は実質上残存しない、無害なガスとなる。
Thus, the fluorination in the gas to be treated is
The compound can be decomposed almost completely (with a decomposition rate close to 100%)
You. The fluorine component in the decomposed fluorine compound is, for example, C
aF TwoAs stable as alkaline earth metal fluoride
Is fixed to the reactant, and carbon is mostly CO2TwoAs
It is exhausted together with a diluent gas such as a raw gas. Therefore, processed
Harmful substances such as fluorine components or carbon monoxide
Is a harmless gas that does not substantially remain.

【0041】充填した反応剤の分解能力が尽きると分解
反応は終了となるが、この分解反応の終点はフッ素化合
物が検出され始めた時点をもって知ることができる。フ
ッ素化合物が検出され、反応剤の分解能力がなくなった
ら、装置の稼働を停止し、新たに反応剤を充填して分解
反応を開始するというバッチ方式と、同一装置で順次あ
るいは予め反応剤が充填された予備の反応容器と交換し
て、フッ素化合物の分解を行うことができる。
When the decomposition ability of the charged reactant is exhausted, the decomposition reaction is terminated. The end point of the decomposition reaction can be known from the time when the fluorine compound starts to be detected. When the fluorine compound is detected and the decomposition ability of the reactant is lost, the operation of the device is stopped, a new reactant is charged and the decomposition reaction is started, and the reactant is charged sequentially or in advance with the same device. The fluorine compound can be decomposed by replacing the spare reaction container with the used one.

【0042】このバッチ方式を連続化するために、複数
の同様の反応容器を併設し、一方の反応容器が稼働して
いる間に、他の反応容器の反応剤の入れ換え、あるいは
予め反応剤が充填された反応容器の交換を行い、一方の
反応容器が停止したとき他方の反応容器にガス流路を切
り換えるという、複塔切換方式を採用することもでき
る。また、反応容器内への反応剤の連続または断続供給
と、使用済み反応剤の反応容器からの連続または断続排
出ができるようにしたものを使用すれば、同一装置で長
時間連続稼働できる。
In order to make this batch system continuous, a plurality of similar reaction vessels are provided side by side, and while one of the reaction vessels is in operation, the reactants in the other reaction vessel are replaced or the reactants are previously prepared. It is also possible to adopt a double-column switching method in which the filled reaction vessel is replaced, and when one reaction vessel stops, the gas flow path is switched to the other reaction vessel. In addition, if a continuous or intermittent supply of the reactant into the reaction vessel and a continuous or intermittent discharge of the used reactant from the reaction vessel are used, the same apparatus can be operated continuously for a long time.

【0043】以上説明したように、本発明に従えば、フ
ッ素化合物を効率よく分解することができ、排出される
ガス中にはフッ素成分あるいは一酸化炭素などの有害物
は実質上残存しない。ここで述べるフッ素化合物は、半
導体デバイス製造工程の中のエッチング工程におけるエ
ッチングガスまたはクリーニング工程におけるクリーニ
ングガスとして用いることができるものであり、前述の
パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ク
ロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボ
ン、パーフルオロエーテル、ハイドロフルオロエーテ
ル、フッ化オレフィン及びフッ化硫黄からなる化合物群
より選ばれるフッ素化合物の少なくとも一種である。本
発明は、エッチングガスまたはクリーニングガスとして
上記フッ素化合物を用いるエッチング工程またはクリー
ニング工程と、それらの工程から排出されるフッ素化合
物を含有するガスを、前述したアルミナとアルカリ土類
金属化合物を含有する反応剤を用いて分解する分解工程
を有する半導体デバイスの製造方法であり、エッチング
工程またはクリーニング工程から排出される前記フッ素
化合物を含有するガスを効率よく分解して無害化するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, a fluorine compound can be efficiently decomposed, and substantially no harmful substances such as a fluorine component or carbon monoxide remain in the exhaust gas. The fluorine compound described here can be used as an etching gas in an etching step in a semiconductor device manufacturing process or a cleaning gas in a cleaning step, and can be used as the above-described perfluorocarbon, hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, and perfluorocarbon. It is at least one fluorine compound selected from the group consisting of fluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin and sulfur fluoride. The present invention provides an etching step or a cleaning step using the above-mentioned fluorine compound as an etching gas or a cleaning gas, and a reaction containing the above-mentioned alumina and an alkaline earth metal compound containing the fluorine compound discharged from those steps. A method for manufacturing a semiconductor device having a decomposition step of decomposing by using an agent, wherein the gas containing the fluorine compound discharged from the etching step or the cleaning step can be decomposed efficiently and made harmless.

【0044】LSIやTFTなどの半導体デバイスの製造プロ
セスでは、CVD法、スパッタリング法あるいは蒸着法な
どを用いて薄膜や厚膜を形成し、回路パターンを形成す
るためにエッチングを行う。また、薄膜や厚膜を形成す
る装置においては、装置内壁、冶具等に堆積した不要な
堆積物を除去するためのクリーニングが行われる。これ
は不要な堆積物が生成するとパーティクル発生の原因と
なるためであり、良質な膜を製造するために随時除去す
る必要がある。
In a process of manufacturing a semiconductor device such as an LSI or a TFT, a thin film or a thick film is formed by using a CVD method, a sputtering method, or a vapor deposition method, and etching is performed to form a circuit pattern. In an apparatus for forming a thin film or a thick film, cleaning is performed to remove unnecessary deposits deposited on an inner wall of the apparatus, a jig, and the like. This is because the generation of unnecessary deposits causes the generation of particles, and it is necessary to remove the deposits as needed in order to produce a high-quality film.

【0045】ここで、例えば前記フッ素化合物を用いる
エッチング方法は、プラズマエッチング、マイクロ波エ
ッチング等の各種ドライエッチング条件で行うことがで
きる。このエッチング工程から排出されるガス中には、
前記フッ素化合物以外に、例えばSiF4あるいはCO
2のような化合物と塩化水素あるいはフッ化水素のよ
うなガスが生成してくることがあるが、前述したよう
に、本発明の反応剤を用いることにより、これらの化合
物も同時に分解処理することができ、塩素原子あるいは
フッ素原子はアルカリ土類金属の塩化物あるいはフッ化
物として固定化し、炭素原子は二酸化炭素まで分解し、
無害化することができる。また、フッ素化合物の種類に
よってはCOが生成してくる場合があるが、分解工程に
おける被処理ガスに酸素ガスを共存させることにより、
COも容易にCO 2に酸化され、完全に無害化すること
ができる。
Here, for example, the above-mentioned fluorine compound is used.
Etching methods include plasma etching and microwave etching.
It can be performed under various dry etching conditions such as etching.
Wear. In the gas discharged from this etching process,
Other than the fluorine compound, for example, SiFFourOr CO
FTwoSuch as hydrogen chloride or hydrogen fluoride
Unequal gas may be generated.
By using the reactant of the present invention,
Can also be decomposed at the same time, chlorine atom or
Fluorine atom is chloride or fluoride of alkaline earth metal
Immobilized as a substance, the carbon atoms decompose to carbon dioxide,
Can be harmless. In addition, the type of fluorine compound
Depending on the case, CO may be generated.
By coexisting oxygen gas with the gas to be treated,
CO is easily CO TwoOxidized and completely harmless
Can be.

【0046】[0046]

【実施例】以下に実施例を用いてさらに詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 (反応剤の調製例)試験で使用する反応剤の各種原料を
表1に示した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited to these Examples. (Preparation Example of Reactant) Various raw materials of the reactant used in the test are shown in Table 1.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1の反応剤の各原料物質名で同一物質に
ついてはグレード毎に区別するため、その物質の化学式
の後にアルファベット(例:CaCO3−a)あるいは
アラビア数字を付記した。この区別は実施例、比較例を
記載した表2〜表6においても対応している。原料とし
て表1に示す物質を用い、例えば表2に示した試験条件
1の各物質とバインダーを配合してヘンシェルミキサー
で混合し、水を添加して造粒した後、110℃で3時間
乾燥処理を行い、篩い分けして粒径0.85〜2.8m
mの粒状品を得た。得られた粒状品を空気雰囲気で表2
の試験条件2に示した焼成温度550℃または700℃
(電気炉)で3時間熱処理を行って脱水焼成し、反応剤
を調製した。
In order to distinguish the same substance in each raw material name of the reactants in Table 1 by grade, alphabetical letters (eg, CaCO 3 -a) or Arabic numerals are added after the chemical formula of the substance. This distinction also corresponds to Tables 2 to 6, which describe Examples and Comparative Examples. Using the substances shown in Table 1 as raw materials, for example, each of the substances under the test conditions 1 shown in Table 2 and a binder were blended, mixed with a Henschel mixer, added with water, granulated, and dried at 110 ° C. for 3 hours. Perform processing, sieving and particle size 0.85 to 2.8m
m were obtained. Table 2 shows the obtained granules in air atmosphere.
550 ° C or 700 ° C as shown in Test Condition 2
A heat treatment was performed in an (electric furnace) for 3 hours, followed by dehydration and baking to prepare a reactant.

【0049】(反応例)図1に示したものと同じ原理の
装置を使用して本発明法を実施した。すなわち、通電に
より発熱する発熱体(カンタル合金)を装着した環状炉
(電気容量1.4KW、長さ400mm)の軸中心に沿
って、内径16mm、長さ500mmのインコネル60
0(あるいはSUS310S)からなる反応管を貫通さ
せ、この反応管内の炉中心部にフッ素化合物分解用の反
応剤35ccを充てんした。分解に供するフッ素化合物
を使用し、図1に示したように、このフッ素化合物に酸
素ガスを添加するか、または、しないで窒素ガスをキャ
リヤとして前記の反応管に導入した。その際 被処理ガスの流量 :0.20l/min 被処理ガス中のフッ素化合物濃度:0.5〜3vol% 被処理ガスの空塔速度 :343hr-1 被処理ガスの線速度 :1.0m/min 被処理ガスの酸素ガス濃度 :20vol%以下 とした。
(Reaction Example) The method of the present invention was carried out using an apparatus having the same principle as that shown in FIG. That is, along the axial center of an annular furnace (electric capacity 1.4 KW, length 400 mm) equipped with a heating element (kanthal alloy) that generates heat by energization, an Inconel 60 having an inner diameter of 16 mm and a length of 500 mm is provided.
0 (or SUS310S) was penetrated, and 35 cc of a reactant for decomposing a fluorine compound was filled in the center of the furnace inside the reaction tube. Using a fluorine compound to be decomposed, oxygen gas was added to the fluorine compound as shown in FIG. 1 or nitrogen gas was introduced as a carrier into the above-mentioned reaction tube as shown in FIG. At that time, the flow rate of the gas to be treated: 0.20 l / min The concentration of the fluorine compound in the gas to be treated: 0.5 to 3 vol% The superficial velocity of the gas to be treated: 343 hr -1 The linear velocity of the gas to be treated: 1.0 m / min The oxygen gas concentration of the gas to be treated: 20 vol% or less.

【0050】また、一部の試験では被処理ガス中にH
F、SiF4またはCOガスを共存させたり、反応管の
連結も実施した。いずれの試験でも被処理ガスの導入に
際しては、発熱体への通電を開始し、反応剤中心部(反
応剤の嵩さのうち最も高温となる部位)に挿入した熱電
対で計測される温度がその温度に維持されるように、環
状炉の通電量を制御した。各表中の反応温度は、反応の
間維持したこの温度のことを表している。被処理ガス、
処理ガスの組成分析は図1に示した、それぞれのサンプ
リングポートよりサンプリングし、O2、N2、CO、C
2、フッ素化合物についてはガス分析器を用い、また
Fイオンについては苛性ソーダ溶液を入れたフッ素吸収
瓶にてサンプリングしてそれぞれ分析を行った。
Also, in some tests, H is contained in the gas to be treated.
F, SiF 4 or CO gas was allowed to coexist and the reaction tubes were connected. In both tests, when introducing the gas to be treated, the power supply to the heating element was started, and the temperature measured by the thermocouple inserted into the central part of the reactant (the highest temperature part of the bulk of the reactant) was measured. The amount of electricity supplied to the annular furnace was controlled so as to maintain the temperature. The reaction temperature in each table represents this temperature maintained during the reaction. Gas to be treated,
The composition analysis of the processing gas was performed by sampling from each sampling port shown in FIG. 1 and O 2 , N 2 , CO, C
O 2 and fluorine compounds were analyzed using a gas analyzer, and F ions were analyzed by sampling with a fluorine absorption bottle containing caustic soda solution.

【0051】表2〜表6の試験条件1に記載した反応剤
組成(各物質の組合せ)及びバインダーは表1の反応剤
の各原料物質名と対応する。例えば、高純度炭酸カルシ
ウムであればCaCO3−a,擬ベーマイトアルミナで
あればAl23−a、超微粉アルミナバインダーであれ
ばバインダーIと記載した。さらにアルミナとアルカリ
土類金属化合物を配合した後の質量を1.0として、バ
インダーIの場合は質量比で0.05、バインダーIIの
場合は質量比で0.1添加し、反応剤を調製した。分解
試験は表2〜表6にそれぞれ示した試験条件1の反応剤
と試験条件2の各条件に基づき実施し、その結果は被処
理ガスを導入してから1時間毎のフッ素化合物の分解率
及びCO、Fイオンの処理ガス中に含有する濃度(vo
l%)で示した。 分解率=(被処理ガス中フッ素化合物濃度−処理ガス中
フッ素化合物濃度)÷(被処理ガス中フッ素化合物濃
度)×100(%)
The reactant compositions (combinations of the respective substances) and the binders described in Test Conditions 1 in Tables 2 to 6 correspond to the respective raw material names of the reactants in Table 1. For example, CaCO 3 -a for high-purity calcium carbonate, Al 2 O 3 -a for pseudo-boehmite alumina, and binder I for ultrafine alumina binder. Further, the mass after mixing the alumina and the alkaline earth metal compound is set to 1.0, the mass ratio of the binder I is 0.05, and the mass ratio of the binder II is 0.1. did. The decomposition test was carried out based on the reactants under test condition 1 and the test conditions under test conditions 2 shown in Tables 2 to 6, respectively, and the result was the decomposition rate of the fluorine compound every hour after introducing the gas to be treated. And the concentration of CO and F ions contained in the processing gas (vo
1%). Decomposition rate = (concentration of fluorine compound in gas to be treated-concentration of fluorine compound in gas to be treated) / (concentration of fluorine compound in gas to be treated) x 100 (%)

【0052】(実施例1〜3)反応剤のアルミナと炭酸
カルシウムの配合比を表2に示したように変えた反応剤
について、CF4の分解反応を行った。アルミナとして
擬ベーマイトアルミナ(以下Al23−aと略す)を用
い、アルカリ土類金属化合物として高純度炭酸カルシウ
ム(以下CaCO3−aと略す)を用いた。また、反応
温度は650℃一定とし、酸素濃度は3.5vol%に
設定した。結果を表2に示したが、いずれの配合比の場
合も被処理ガス通気後3時間まで99%以上の分解率を
示した。さらに表2に示したように、実施例1の処理ガ
ス中にはFイオンとCOはほとんど検出されなかった。
(Examples 1 to 3) CF 4 decomposition reaction was carried out for the reactants in which the mixing ratio of alumina and calcium carbonate as the reactants was changed as shown in Table 2. Pseudo-boehmite alumina (hereinafter abbreviated as Al 2 O 3 -a) was used as alumina, and high-purity calcium carbonate (hereinafter abbreviated as CaCO 3 -a) was used as an alkaline earth metal compound. The reaction temperature was kept constant at 650 ° C., and the oxygen concentration was set at 3.5 vol%. The results are shown in Table 2. In all cases, the decomposition ratio was 99% or more until 3 hours after the gas to be treated was aerated. Further, as shown in Table 2, F ions and CO were hardly detected in the processing gas of Example 1.

【0053】(実施例4〜6)実施例2と同様の条件で
調製した反応剤について、反応温度を変えてCF4の分
解反応を行った。結果を表2に示したが、反応温度が6
00℃で99%以上の分解率を示し、700℃では被処
理ガス通気後5時間まで99.9%以上の分解率を示し
た。
Examples 4 to 6 The reactants prepared under the same conditions as in Example 2 were subjected to a CF 4 decomposition reaction at different reaction temperatures. The results are shown in Table 2, where the reaction temperature was 6
At 00 ° C., the decomposition rate was 99% or more, and at 700 ° C., the decomposition rate was 99.9% or more until 5 hours after the gas to be treated was passed.

【0054】(実施例7)反応剤の焼成温度を550℃
から700℃に変えた以外は実施例6と同じ条件でCF
4の分解反応を行った。結果を表2に示した。CF4の分
解率は共に99%以上であったが、実施例6に比して徐
々に分解率の低下が見られた。
Example 7 The firing temperature of the reactants was 550 ° C.
From 700 to 700 ° C under the same conditions as in Example 6.
The decomposition reaction of 4 was performed. The results are shown in Table 2. The decomposition rate of CF 4 was 99% or more in both cases, but the decomposition rate was gradually decreased as compared with Example 6.

【0055】(実施例8〜9)反応剤中のアルミナを擬
ベーマイトアルミナを550℃で3時間焼成したもの
(以下Al23−bと略す)に変えた以外は実施例2及
び実施例7と同じ条件でCF4の分解反応を行った。た
だし、実施例8についてはバインダーIIを添加した場合
についても分解反応を実施した。結果を表2に示した
が、実施例8は実施例2とほぼ同様の分解率を示し、バ
インダーの差は見られなかった。また、実施例9は実施
例7と同様、焼成温度及び反応温度共に700℃に設定
して試験したが、高分解率を維持することができた。
Examples 8-9 Examples 2 and 9 were repeated except that the alumina in the reactant was changed to pseudo-boehmite alumina calcined at 550 ° C. for 3 hours (hereinafter abbreviated as Al 2 O 3 -b). The decomposition reaction of CF 4 was performed under the same conditions as in Example 7. However, in Example 8, the decomposition reaction was also performed when Binder II was added. The results are shown in Table 2. Example 8 showed almost the same decomposition rate as that of Example 2, and no difference in binder was observed. In Example 9, as in Example 7, both the calcination temperature and the reaction temperature were set to 700 ° C., and a high decomposition rate could be maintained.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】(実施例10〜13)反応剤中の炭酸カル
シウムを軽質炭酸カルシウム(以下CaCO3−bと略
す)と重質炭酸カルシウム(以下CaCO3−cと略
す)に変えた以外は実施例2及び6と同じ条件でCF4
の分解反応を行った。結果を表3に示したが、CF4
分解率は表1に示した各炭酸カルシウムの不純物の総量
に対応し、CaCO3−a(実施例2、6)>CaCO3
−b(実施例10、11)>CaCO3−c(実施例1
2、13)の順に低下する傾向を示すことが分かった。
(Examples 10 to 13) Examples 10 to 13 were conducted except that calcium carbonate in the reactants was changed to light calcium carbonate (hereinafter abbreviated as CaCO 3 -b) and heavy calcium carbonate (hereinafter abbreviated as CaCO 3 -c). CF 4 under the same conditions as 2 and 6
Was decomposed. The results are shown in Table 3. The decomposition rate of CF 4 corresponds to the total amount of impurities of each calcium carbonate shown in Table 1, and CaCO 3 -a (Examples 2, 6)> CaCO 3
-B (Examples 10 and 11)> CaCO 3 -c (Example 1)
2, 13).

【0058】(実施例14〜16)反応剤中のアルミナ
を表1に示した各アルミナ(Al23−b、Al23
c、Al23−d)に変えた以外は実施例13と同様の
条件でCF4の分解反応を行った。結果を表3に示した
が、CF4の分解率は表1に示す各種Al23の不純物
量に対応し、Al23−a(実施例13)≧Al23
b(実施例14)>Al23−c(実施例15)>Al
23−d(実施例16)の順に低下することが分かっ
た。
(Examples 14 to 16) The alumina in the reactants was changed to each of the aluminas (Al 2 O 3 -b, Al 2 O 3- ) shown in Table 1.
c, a decomposition reaction of CF 4 was performed under the same conditions as in Example 13 except that Al 2 O 3 -d) was used. The results are shown in Table 3. The decomposition rate of CF 4 corresponds to the amount of impurities of various Al 2 O 3 shown in Table 1, and Al 2 O 3 -a (Example 13) ≧ Al 2 O 3
b (Example 14)> Al 2 O 3 -c (Example 15)> Al
It was found that the concentration decreased in the order of 2 O 3 -d (Example 16).

【0059】(実施例17)フッ素化合物をCF4から
26に変えた以外は実施例1と同じ条件で分解反応を
行った。結果を表3に示したが、被処理ガス通気後3時
間までC26の分解率は80%以上を示した。
Example 17 A decomposition reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the fluorine compound was changed from CF 4 to C 2 F 6 . The results are shown in Table 3. The decomposition rate of C 2 F 6 was 80% or more until 3 hours after the gas to be treated was ventilated.

【0060】(実施例18〜20)反応温度と酸素濃度
を変えた以外は実施例2と同じ条件でC26の分解反応
を行った。結果を表3に示した。実施例18では、反応
温度600℃、酸素濃度3.5vol%に設定したが、
26の分解率は実施例17と同程度で、CO生成の抑
制効果は十分ではなかった。実施例19と20では、反
応温度が650℃で、酸素ガス濃度を0vol%と20
vol%に変えて分解反応を行った。その結果、どちら
の場合もC26の分解率は被処理ガス通気後3時間まで
90%以上を示した。またCOは、実施例19では3%
近く生成しているのに対し、実施例20では被処理ガス
通気後3時間まで検出しなかったことから、ほぼ完全に
COの生成を抑制するためには、酸素ガスを存在させれ
ばよいことが分かった。
Examples 18 to 20 The decomposition reaction of C 2 F 6 was carried out under the same conditions as in Example 2 except that the reaction temperature and the oxygen concentration were changed. The results are shown in Table 3. In Example 18, the reaction temperature was set at 600 ° C. and the oxygen concentration was set at 3.5 vol%.
The decomposition rate of C 2 F 6 was about the same as that of Example 17, and the effect of suppressing CO generation was not sufficient. In Examples 19 and 20, the reaction temperature was 650 ° C., and the oxygen gas concentration was 0 vol% and 20 vol%.
The decomposition reaction was carried out by changing the amount to vol%. As a result, in both cases, the decomposition rate of C 2 F 6 was 90% or more until 3 hours after the gas to be treated was ventilated. CO was 3% in Example 19.
In contrast to the case where the gas was generated in a near range, in Example 20, no detection was performed until 3 hours after the gas to be treated was ventilated. Therefore, in order to suppress the generation of CO almost completely, the oxygen gas should be present. I understood.

【0061】[0061]

【表3】 [Table 3]

【0062】(実施例21〜24)実施例20で用い
た、質量比が、Al23−a/CaCO3−a=0.3
/0.7である反応剤に、各金属酸化物(実施例21−
25、実施例22−SnO 2、実施例23−CuO+
SnO2、実施例24−Cr23)を添加した反応剤を
用いたことと、酸素濃度を20vol%から3.5vo
l%に変えた以外は実施例20と同じ条件でC26の分
解反応を行った。その結果を表4に示したが、C 26
分解率は実施例18〜20の結果とほとんど変化はない
が、COは酸素ガス濃度が3.5vol%でもほとんど
検出せず、反応剤中に金属酸化物を添加することによ
り、低酸素分圧下でもほぼ完全にCOを酸化することが
できることが分かった。
(Examples 21 to 24) Used in Example 20
The mass ratio is AlTwoOThree-A / CaCOThree−a = 0.3
/0.7 as the reactant, each metal oxide (Example 21-
VTwoOFive, Example 22-SnO Two, Example 23-CuO +
SnOTwo, Example 24-CrTwoOThree)
And the oxygen concentration was increased from 20 vol% to 3.5 vol.
C% under the same conditions as in Example 20 except that it was changed to 1%.TwoF6Minute
A dissolution reaction was performed. Table 4 shows the results. TwoF6of
Decomposition rate is almost the same as the results of Examples 18 to 20
However, CO is almost free even when the oxygen gas concentration is 3.5 vol%.
Not detected, but by adding metal oxides to the reactants
CO2 can be almost completely oxidized even under low oxygen partial pressure.
I knew I could do it.

【0063】(実施例25〜26)反応管を2連結(反
応剤35×2=70cc)し、反応温度を550℃と6
50℃に変えた以外は実施例2と同じ条件でCF4とC2
6の混合ガスの分解反応を行った。結果を表4に示し
たが、実施例21の反応温度550℃では、C26の分
解率が約70%と低いが、CF4の分解率と共にほぼそ
の分解率を維持した。また実施例22の反応温度650
℃では、CF4、C26共に高い分解率を維持すること
ができた。
(Examples 25 and 26) Two reaction tubes were connected (reactant 35 × 2 = 70 cc), and the reaction temperature was 550 ° C. and 6
Except for changing the 50 ° C. CF 4 under the same conditions as in Example 2 and C 2
A decomposition reaction of the mixed gas of F 6 was performed. The results are shown in Table 4. At the reaction temperature of 550 ° C. in Example 21, the decomposition rate of C 2 F 6 was as low as about 70%, but the decomposition rate was almost maintained together with the decomposition rate of CF 4 . The reaction temperature of Example 650 was 650.
At ° C, both CF 4 and C 2 F 6 could maintain a high decomposition rate.

【0064】(実施例27〜28)CO、HF、SiF
4を共存させたことと濃度を変えた以外は実施例2と同
じ条件でCF4の分解反応を行った。結果を表4に示し
たが、CO共存下の実施例23では処理ガス中にCOは
検出されなかった。また、HF、SiF4共存下の実施
例24では処理ガス中にFイオンは検出されなかった。
(Examples 27 to 28) CO, HF, SiF
The decomposition reaction of CF 4 was carried out under the same conditions as in Example 2 except that coexisting 4 was used and the concentration was changed. The results are shown in Table 4. In Example 23 in the presence of CO, no CO was detected in the processing gas. In Example 24 in the presence of HF and SiF 4 , no F ions were detected in the processing gas.

【0065】(実施例29〜39)フッ素化合物の種類
と濃度及び反応温度以外は実施例2と同じ条件で分解反
応を行った。結果を表5に示したが、いずれのフッ素化
合物も反応温度はそれぞれ異なるものの高い分解率を示
した。ここで実施例31〜39で用いたフッ素化合物の
構造を以下に示す。 実施例31 CF2=CF2 実施例32 CHClFCF3 実施例33 CClF2CClF2 実施例34 CH2FCF3 実施例35 CF3OCHFCF3 実施例36 CF3OCF=CF2 実施例37
(Examples 29 to 39) The decomposition reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except for the type, concentration and reaction temperature of the fluorine compound. The results are shown in Table 5. As shown in Table 5, each fluorine compound showed a high decomposition rate although the reaction temperature was different. Here, the structures of the fluorine compounds used in Examples 31 to 39 are shown below. EXAMPLE 31 CF 2 = CF 2 Example 32 CHClFCF 3 Example 33 CClF 2 CClF 2 Example 34 CH 2 FCF 3 Example 35 CF 3 OCHFCF 3 Example 36 CF 3 OCF = CF 2 Example 37

【化1】 実施例38Embedded image Example 38

【化2】 実施例39 SF6 Embedded image Example 39 SF 6

【0066】(実施例40)反応剤中のCaCO3をS
rCO3に変えた以外は実施例2と同じ条件でCF4の分
解反応を行った。その結果は表5に示したが、SrCO
3の場合も多少分解率は低下するがフッ素化合物分解用
反応剤として使用できる。
Example 40 CaCO 3 in the reactant was changed to S
The decomposition reaction of CF 4 was performed under the same conditions as in Example 2 except that rCO 3 was used. The results are shown in Table 5, where SrCO
In the case of 3, the decomposition rate is somewhat reduced but it can be used as a reactant for decomposing fluorine compounds.

【0067】(比較例1〜2)反応剤の調製例、反応例
等実施例同様の方法にて試験した。反応剤はアルミナだ
けで表6に示す試験条件でCF4の分解反応を行った。
その結果、被処理ガス通気後2時間で急激に分解率は低
下した。 (比較例3〜4)反応剤中のCaCO3をMnO2、Fe
23に変えた以外は実施例2と同じ条件で反応剤を調製
し、700℃でCF4の分解反応を行った。結果は表6
に示したが、いずれも初めから低分解率であった。
(Comparative Examples 1 and 2) Tests were conducted in the same manner as in the Examples, such as Preparation Examples and Reaction Examples of the reactants. The reaction agent was only alumina, and the decomposition reaction of CF 4 was performed under the test conditions shown in Table 6.
As a result, the decomposition rate rapidly decreased 2 hours after the gas to be treated was ventilated. (Comparative Examples 3 and 4) CaCO 3 in the reactant was replaced with MnO 2 and Fe
A reactant was prepared under the same conditions as in Example 2 except that the reaction was changed to 2 O 3 , and a decomposition reaction of CF 4 was performed at 700 ° C. Table 6 shows the results
, All had low decomposition rates from the beginning.

【0068】[0068]

【表4】 [Table 4]

【0069】[0069]

【表5】 [Table 5]

【0070】[0070]

【表6】 [Table 6]

【0071】(実施例41)CF4が20sccm、CHF3
が20sccm、アルゴンガスが400sccmからなるエッチ
ングガスを用いてシリコン酸化膜をエッチングした。こ
のドライエッチング工程から排出されたガスの一部を窒
素キャリアガスを用いて、実施例23と同じ反応剤が充
填されている、図1に示す装置に導いて分解実験を行っ
た。分解実験を開始して3時間後、分解装置出口ガスを
サンプリングしてガスクロマトグラフで分析したとこ
ろ、CF4及びCHF3の濃度はいずれも10volppm以下
であり、CO濃度も10volppm以下であった。また、フ
ッ素イオン濃度を水抽出イオンクロマト法で分析したと
ころ、1volppm以下であった。
[0071] (Example 41) CF 4 is 20 sccm, CHF 3
The silicon oxide film was etched using an etching gas of 20 sccm and an argon gas of 400 sccm. A part of the gas discharged from the dry etching step was introduced into a device shown in FIG. 1 in which the same reactant as in Example 23 was filled using a nitrogen carrier gas, and a decomposition experiment was performed. Three hours after the start of the decomposition experiment, the gas at the outlet of the decomposition apparatus was sampled and analyzed by gas chromatography. As a result, the concentrations of CF 4 and CHF 3 were all 10 volppm or less, and the CO concentration was 10 volppm or less. In addition, when the concentration of fluorine ions was analyzed by a water extraction ion chromatography method, it was 1 volppm or less.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反応剤を
用いればフッ素化合物を比較的低温でかつ簡単な処方で
効率的に分解することができ、分解したフッ素も無害物
として固定できる。すなわち、本発明は簡易な分解装置
で実施でき、処理操作も簡単で分解効率も高く、酸素を
共存させれば一酸化炭素の生成をも抑制できる。しかも
分解生成物はCaF2等の安定なアルカリ土類金属フッ
化物となるため、後処理が容易である。また、反応剤の
廉価性の点でも、これまでのものにはない効果を奏し、
特に半導体デバイス製造工程で発生する使用済みフッ素
化合物含有ガスの分解に多大な貢献ができる。
As described above, by using the reactant of the present invention, a fluorine compound can be efficiently decomposed at a relatively low temperature and with a simple formulation, and the decomposed fluorine can be fixed as a harmless substance. That is, the present invention can be carried out with a simple decomposition apparatus, the processing operation is simple, the decomposition efficiency is high, and the production of carbon monoxide can be suppressed by coexisting oxygen. In addition, since the decomposition product is a stable alkaline earth metal fluoride such as CaF2, post-treatment is easy. In addition, in terms of the low cost of the reactants, it has an effect not found in the past,
In particular, it can greatly contribute to the decomposition of the used fluorine compound-containing gas generated in the semiconductor device manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を実施する装置の一例を示した機器配置
系統図である。
FIG. 1 is a system layout diagram showing an example of an apparatus for implementing the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フッ素化合物ガス供給ライン 2 窒素ガス供給ライン 3 空気または酸素ガス供給ライン 4 ガス混合及びヘッダー 5 サンプリングポート 6 ガス導入管 7 温度センサー(測定管) 8 反応容器 9 余熱器 10 温度制御装置 11 電気加熱器 12 反応剤 13 通気性床 14 冷却管 15 サンプリングポート 16 ガス放出管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluorine compound gas supply line 2 Nitrogen gas supply line 3 Air or oxygen gas supply line 4 Gas mixing and header 5 Sampling port 6 Gas introduction pipe 7 Temperature sensor (measurement pipe) 8 Reaction vessel 9 Remaining heater 10 Temperature controller 11 Electric heating Vessel 12 reactant 13 air-permeable floor 14 cooling pipe 15 sampling port 16 gas discharge pipe

フロントページの続き (72)発明者 早坂 裕二 神奈川県川崎市川崎区扇町5−1 昭和電 工株式会社川崎工場内 (72)発明者 矢野 愼一 神奈川県川崎市川崎区扇町5−1 昭和電 工株式会社川崎工場内 Fターム(参考) 4D048 AA11 AB03 BA01Y BA02X BA03X BA15X BA21X BA23X BA25Y BA26Y BA27Y BA35X BA37Y BA38Y BA41X BA45X BB01 CA01 CC53 DA01 DA08 4G069 AA02 BA01A BA01B BB04A BB04B BB16A BB16B BC08A BC09A BC09B BC10A BC12A BC12B BC22A BC22B BC31A BC31B BC54A BC54B BC58A BC58B BC59A BC60A BC67A BC68A CA19 DA06 EA02X EB18X EC02X EC03X EC04X EC05X EC22X FB30 FC07 FC08 Continued on the front page (72) Inventor Yuji Hayasaka 5-1 Ogimachi, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Showa Denko Corporation Kawasaki Plant (72) Inventor Shinichi Yano 5-1 Ogimachi, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Showa Denko Co., Ltd. 4D048 AA11 AB03 BA01Y BA02X BA03X BA15X BA21X BA23X BA25Y BA26Y BA27Y BA35X BA37Y BA38Y BA41X BA45X BB01 CA01 CC53 DA01 DA08 4G069 AA02 BA01A BA01B BB04BBC BCBC BCA BCBC BC54B BC58A BC58B BC59A BC60A BC67A BC68A CA19 DA06 EA02X EB18X EC02X EC03X EC04X EC05X EC22X FB30 FC07 FC08

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナとアルカリ土類金属化合物を含
有することを特徴とするフッ素化合物の分解用反応剤。
1. A reagent for decomposing fluorine compounds, comprising alumina and an alkaline earth metal compound.
【請求項2】 前記アルミナの比表面積が50m2/g
以上である請求項1に記載のフッ素化合物の分解用反応
剤。
2. The alumina has a specific surface area of 50 m 2 / g.
The reagent for decomposing a fluorine compound according to claim 1, which is the above.
【請求項3】 前記アルミナが、擬ベーマイトアルミナ
である請求項1または2に記載のフッ素化合物の分解用
反応剤。
3. The reactant for decomposing fluorine compounds according to claim 1, wherein the alumina is pseudo-boehmite alumina.
【請求項4】 前記アルミナが、擬ベーマイトアルミナ
を焼成したものであり、その焼成温度が400〜100
0℃の範囲である請求項1または2に記載のフッ素化合
物の分解用反応剤。
4. The alumina is obtained by calcining pseudo-boehmite alumina, and the calcining temperature is 400 to 100.
The reactant for decomposing a fluorine compound according to claim 1 or 2, which is in a temperature range of 0 ° C.
【請求項5】 前記アルカリ土類金属化合物が、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムの
炭酸塩である請求項1〜4のいずれかに記載のフッ素化
合物の分解用反応剤。
5. The reactant for decomposing a fluorine compound according to claim 1, wherein the alkaline earth metal compound is a carbonate of magnesium, calcium, strontium or barium.
【請求項6】 前記反応剤に含まれるアルミナとアルカ
リ土類金属化合物の粒径が、それぞれ100μm以下の
粉末状である請求項1〜5のいずれかに記載のフッ素化
合物の分解用反応剤。
6. The reactant for decomposing a fluorine compound according to claim 1, wherein the particle size of the alumina and the alkaline earth metal compound contained in the reactant is 100 μm or less, respectively.
【請求項7】 前記反応剤に含まれるアルミナとアルカ
リ土類金属化合物の含有量は質量比で、1:9〜1:1
である請求項1〜6のいずれかに記載のフッ素化合物の
分解用反応剤。
7. The content of alumina and alkaline earth metal compound contained in the reactant is 1: 9 to 1: 1 by mass ratio.
The reagent for decomposing a fluorine compound according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 前記反応剤は、銅、錫、ニッケル、コバ
ルト、クロム、モリブデン、タングステン及びバナジウ
ムからなる群から選ばれる金属の酸化物の少なくとも一
種を含有する請求項1〜7のいずれかに記載のフッ素化
合物の分解用反応剤。
8. The method according to claim 1, wherein the reactant contains at least one oxide of a metal selected from the group consisting of copper, tin, nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten and vanadium. A reagent for decomposing a fluorine compound according to the above.
【請求項9】 前記金属の酸化物の含有量は、前記アル
ミナとアルカリ土類金属化合物の合計質量との比で、
1:99〜5:95である請求項8に記載のフッ素化合
物の分解用反応剤。
9. The content of the metal oxide is determined by a ratio of the total mass of the alumina and the alkaline earth metal compound,
The reactant for decomposing a fluorine compound according to claim 8, wherein the ratio is 1:99 to 5:95.
【請求項10】 前記反応剤に含まれるアルカリ金属の
含有量が、0.1質量%以下である請求項1〜9のいず
れかに記載のフッ素化合物の分解用反応剤。
10. The reactant for decomposing a fluorine compound according to claim 1, wherein the content of the alkali metal contained in the reactant is 0.1% by mass or less.
【請求項11】 前記反応剤は、400〜700℃で焼
成された粒状品である請求項1〜10のいずれかに記載
のフッ素化合物の分解用反応剤。
11. The reactant for decomposing fluorine compounds according to claim 1, wherein the reactant is a granular product fired at 400 to 700 ° C.
【請求項12】 前記反応剤が、粒径が0.5〜10m
mの範囲の粒状品である請求項11に記載のフッ素化合
物の分解用反応剤。
12. The method according to claim 1, wherein the reactant has a particle size of 0.5 to 10 m.
The reactant for decomposing a fluorine compound according to claim 11, which is a granular product having a range of m.
【請求項13】 前記反応剤に含まれる水分含有量が1
質量%以下である請求項1〜12のいずれかに記載のフ
ッ素化合物の分解用反応剤。
13. The water content of the reactant is 1
The reactant for decomposing a fluorine compound according to any one of claims 1 to 12, which is not more than mass%.
【請求項14】 前記フッ素化合物がパーフルオロカー
ボン、ハイドロフルオロカーボン、クロロフルオロカー
ボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロ
エーテル、ハイドロフルオロエーテル、フッ化オレフィ
ン、フッ化硫黄、SiF4及びCOF2からなる化合物群
より選ばれるフッ素化合物の少なくとも一種である請求
項1〜13のいずれかに記載のフッ素化合物の分解用反
応剤。
14. The fluorine compound is selected from the group consisting of perfluorocarbon, hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, perfluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin, sulfur fluoride, SiF 4 and COF 2. The reagent for decomposing a fluorine compound according to any one of claims 1 to 13, which is at least one kind of a fluorine compound.
【請求項15】 前記フッ素化合物が塩化水素及び/ま
たはフッ化水素を含むものである請求項14に記載のフ
ッ素化合物の分解用反応剤。
15. The reagent according to claim 14, wherein the fluorine compound contains hydrogen chloride and / or hydrogen fluoride.
【請求項16】 請求項1〜15のいずれかに記載の反
応剤とフッ素化合物とを200℃以上の温度で接触させ
ることを特徴とするフッ素化合物の分解方法。
16. A method for decomposing a fluorine compound, comprising contacting the reactant according to claim 1 with a fluorine compound at a temperature of 200 ° C. or higher.
【請求項17】 請求項1〜15のいずれかに記載の反
応剤と接触させる被処理ガス中のフッ素化合物の濃度が
0.01〜10vol%の範囲である請求項16に記載
のフッ素化合物の分解方法。
17. The fluorine compound according to claim 16, wherein the concentration of the fluorine compound in the gas to be treated brought into contact with the reactant according to any one of claims 1 to 15 is in the range of 0.01 to 10 vol%. Disassembly method.
【請求項18】 請求項1〜15のいずれかに記載の反
応剤とフッ素化合物とを酸素ガスの存在下で500℃以
上の温度で接触させることにより、一酸化炭素の生成を
抑制することを特徴とするフッ素化合物の分解方法。
18. A method for suppressing the production of carbon monoxide by bringing the reactant according to claim 1 into contact with a fluorine compound at a temperature of 500 ° C. or more in the presence of oxygen gas. A method for decomposing a fluorine compound.
【請求項19】 被処理ガス中の酸素ガス濃度が20v
ol%以下である請求項18に記載のフッ素化合物の分
解方法。
19. An oxygen gas concentration in a gas to be processed is 20 v
The method for decomposing a fluorine compound according to claim 18, wherein the amount is not more than ol%.
【請求項20】 請求項1〜15のいずれかに記載の反
応剤とフッ素化合物とを接触させて生成する塩素原子、
フッ素原子及び/または硫黄原子を、アルカリ土類金属
塩化物、アルカリ土類金属フッ化物及び/またはアルカ
リ土類金属硫酸塩として固定する請求項16〜19のい
ずれかに記載のフッ素化合物の分解方法。
20. A chlorine atom produced by contacting the reactant according to claim 1 with a fluorine compound,
The method for decomposing a fluorine compound according to any one of claims 16 to 19, wherein the fluorine atom and / or the sulfur atom is fixed as an alkaline earth metal chloride, an alkaline earth metal fluoride and / or an alkaline earth metal sulfate. .
【請求項21】 エッチングガスまたはクリーニングガ
スとして、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロカ
ーボン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフル
オロカーボン、パーフルオロエーテル、ハイドロフルオ
ロエーテル、フッ化オレフィンおよびフッ化硫黄からな
る化合物群より選ばれるフッ素化合物の少なくとも一種
を用いるエッチング工程またはクリーニング工程と、そ
れらの工程から排出されるフッ素化合物を含有するガス
を請求項1〜15のいずれかに記載の反応剤を用いて分
解する分解工程を有することを特徴とする半導体デバイ
スの製造方法。
21. A fluorine compound selected from the group consisting of perfluorocarbon, hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, perfluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin and sulfur fluoride as an etching gas or a cleaning gas. An etching step or a cleaning step using at least one kind, and a decomposition step of decomposing a gas containing a fluorine compound discharged from those steps using the reactant according to any one of claims 1 to 15. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項22】 前記エッチング工程またはクリーニン
グ工程から排出されるガスが、パーフルオロカーボン、
ハイドロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、
ハイドロクロロフルオロカーボン、パーフルオロエーテ
ル、ハイドロフルオロエーテル、フッ化オレフィン、フ
ッ化硫黄、SiF4及びCOF2からなる化合物群より選
ばれる少なくとも一種のフッ素化合物を含有するガスで
ある請求項21に記載の半導体デバイスの製造方法。
22. A gas discharged from the etching step or the cleaning step is a perfluorocarbon,
Hydrofluorocarbon, chlorofluorocarbon,
22. The semiconductor according to claim 21, which is a gas containing at least one fluorine compound selected from the group consisting of hydrochlorofluorocarbon, perfluoroether, hydrofluoroether, fluorinated olefin, sulfur fluoride, SiF 4 and COF 2. Device manufacturing method.
【請求項23】 前記フッ素化合物を含有するガスが塩
化水素及び/またはフッ化水素を含むものである請求項
22に記載の半導体デバイスの製造方法。
23. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 22, wherein the gas containing a fluorine compound contains hydrogen chloride and / or hydrogen fluoride.
【請求項24】 前記分解工程における被処理ガス中の
フッ素化合物の分解温度が200℃以上である請求項2
1〜23のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方
法。
24. The decomposition temperature of the fluorine compound in the gas to be treated in the decomposition step is 200 ° C. or higher.
24. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 23.
【請求項25】 前記分解工程における被処理ガス中の
フッ素化合物の濃度が0.01〜10vol%の範囲で
ある請求項21〜24のいずれかに記載の半導体デバイ
スの製造方法。
25. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein the concentration of the fluorine compound in the gas to be treated in the decomposition step is in the range of 0.01 to 10 vol%.
【請求項26】 前記分解工程が、酸素ガスの存在下、
500℃以上の温度で行うことにより一酸化炭素の生成
を抑制することを特徴とする半導体デバイスの製造方
法。
26. The decomposing step, in the presence of oxygen gas,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is performed at a temperature of 500 ° C. or higher to suppress generation of carbon monoxide.
【請求項27】 前記分解工程における被処理ガス中の
酸素ガス濃度が20vol%以下である請求項26に記
載の半導体デバイスの製造方法。
27. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein the concentration of oxygen gas in the gas to be treated in the decomposition step is 20 vol% or less.
【請求項28】 前記エッチング工程またはクリーニン
グ工程から排出されるガスを請求項1〜15のいずれか
に記載の反応剤を用いて分解する分解工程で生成する、
塩素原子、フッ素原子及び/または硫黄原子を、アルカ
リ土類金属塩化物、アルカリ土類金属フッ化物及び/ま
たはアルカリ土類金属硫酸塩として固定する請求項21
〜27のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
28. A gas discharged from the etching step or the cleaning step is generated in a decomposition step of decomposing using the reactant according to claim 1.
22. A chlorine atom, a fluorine atom and / or a sulfur atom are fixed as an alkaline earth metal chloride, an alkaline earth metal fluoride and / or an alkaline earth metal sulfate.
28. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the above items.
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