JP2001293335A - フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法 - Google Patents
フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8659—Removing halogens or halogen compounds
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
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- Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パーフッ素化合物(PFC)を効率よく、し
かも長時間にわたって処理することが可能である排ガス
の処理方法及び処理装置を提供する。更にはPFCに加
えて、F2、Cl2、Br2等の酸化性ガス、HF、HC
l、HBr、SiF4、SiCl4、SiBr4、COF2
等の酸性ガスやCOをも効率よく処理することができる
排ガスの処理方法及び処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る排ガスの処理方法は、フッ
素含有化合物を含む排ガスを、前記排ガス中の固形物を
分離した後に触媒を用いて処理する方法であって、前記
触媒として、X線回折装置で測定した回折角2θのう
ち、33゜±1゜、37゜±1゜、40゜±1゜、46
゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度で強度100以上
の回折線が出現する結晶構造を有するγ−アルミナを用
いることを特徴とする。更に、本発明の好ましい態様に
係る排ガスの処理方法は、更に排ガスにH2、O2及びH
2Oのいずれか1種以上の分解補助ガスを添加すること
を特徴とする。
かも長時間にわたって処理することが可能である排ガス
の処理方法及び処理装置を提供する。更にはPFCに加
えて、F2、Cl2、Br2等の酸化性ガス、HF、HC
l、HBr、SiF4、SiCl4、SiBr4、COF2
等の酸性ガスやCOをも効率よく処理することができる
排ガスの処理方法及び処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る排ガスの処理方法は、フッ
素含有化合物を含む排ガスを、前記排ガス中の固形物を
分離した後に触媒を用いて処理する方法であって、前記
触媒として、X線回折装置で測定した回折角2θのう
ち、33゜±1゜、37゜±1゜、40゜±1゜、46
゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度で強度100以上
の回折線が出現する結晶構造を有するγ−アルミナを用
いることを特徴とする。更に、本発明の好ましい態様に
係る排ガスの処理方法は、更に排ガスにH2、O2及びH
2Oのいずれか1種以上の分解補助ガスを添加すること
を特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素含有化合物
を含む排ガスの処理方法に関し、特に半導体工業で、C
2F6、C3F8、CF4、CHF3、SF6、NF3等のパー
フッ素化合物により半導体製造装置の内面等をドライク
リーニングする工程や各種成膜をエッチングする工程等
で排出されるパーフッ素化合物を効率よく、しかも長時
間にわたって処理することが可能である排ガスの処理方
法及び処理装置に関する。更に好ましい態様において
は、本発明は、上記に加えて、F2、Cl2、Br2等の
酸化性ガス、HF、HCl、HBr、SiF4、SiC
l4、SiBr4、COF2等の酸性ガスやCOを効率よ
く処理することができる排ガスの処理方法及び処理装置
に関する。
を含む排ガスの処理方法に関し、特に半導体工業で、C
2F6、C3F8、CF4、CHF3、SF6、NF3等のパー
フッ素化合物により半導体製造装置の内面等をドライク
リーニングする工程や各種成膜をエッチングする工程等
で排出されるパーフッ素化合物を効率よく、しかも長時
間にわたって処理することが可能である排ガスの処理方
法及び処理装置に関する。更に好ましい態様において
は、本発明は、上記に加えて、F2、Cl2、Br2等の
酸化性ガス、HF、HCl、HBr、SiF4、SiC
l4、SiBr4、COF2等の酸性ガスやCOを効率よ
く処理することができる排ガスの処理方法及び処理装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体工業においては、半導体製造工程
の中で多種類の有害ガスが使用され、環境への汚染が懸
念される。エッチング工程やCVD工程等からの排ガス
中に含まれるパーフッ素化合物(PFC)は、地球温暖
化ガスとしてその除去システムの確立が急務とされてい
る。
の中で多種類の有害ガスが使用され、環境への汚染が懸
念される。エッチング工程やCVD工程等からの排ガス
中に含まれるパーフッ素化合物(PFC)は、地球温暖
化ガスとしてその除去システムの確立が急務とされてい
る。
【0003】従来からPFCの除去方法として、破壊技
術や回収技術が提案されており、特に破壊技術のうち触
媒加熱分解方式が種々提案されている。例えば、従来法
としては、アルミナに種々の金属を含有させてなるアル
ミナ系触媒を用いた排ガスの処理方法;金属としてのN
a量が0.1重量%以下であるアルミナを用いる排ガス
の処理方法;アルミナの存在下で分子状酸素と排ガスと
を接触させる排ガスの処理方法;水蒸気の存在下でAl
を含む触媒を用いて200〜800℃の温度でフッ素含
有化合物を含む排ガスを処理する方法;各種金属触媒を
用いて、分子状酸素と水との存在下に、フッ素含有化合
物を含む排ガスを処理する方法;などが提案されてい
る。
術や回収技術が提案されており、特に破壊技術のうち触
媒加熱分解方式が種々提案されている。例えば、従来法
としては、アルミナに種々の金属を含有させてなるアル
ミナ系触媒を用いた排ガスの処理方法;金属としてのN
a量が0.1重量%以下であるアルミナを用いる排ガス
の処理方法;アルミナの存在下で分子状酸素と排ガスと
を接触させる排ガスの処理方法;水蒸気の存在下でAl
を含む触媒を用いて200〜800℃の温度でフッ素含
有化合物を含む排ガスを処理する方法;各種金属触媒を
用いて、分子状酸素と水との存在下に、フッ素含有化合
物を含む排ガスを処理する方法;などが提案されてい
る。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の提案では、未だ含フッ素化合物の分解率が低く、十分
な処理性能が得られなかったり、アルミナ触媒の寿命が
短く、一旦設定した処理系で、長時間に亘って連続して
処理することができないなどという問題があった。
の提案では、未だ含フッ素化合物の分解率が低く、十分
な処理性能が得られなかったり、アルミナ触媒の寿命が
短く、一旦設定した処理系で、長時間に亘って連続して
処理することができないなどという問題があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、従来技術が有す
る前記問題点を解決し、PFCの分解率が高く、長時間
有効にPFCを分解除去することができるフッ素含有化
合物を含む排ガスの処理方法及び処理装置を提供するこ
とにある。
る前記問題点を解決し、PFCの分解率が高く、長時間
有効にPFCを分解除去することができるフッ素含有化
合物を含む排ガスの処理方法及び処理装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、種々の結晶構造
を有するアルミナのうち、特定の結晶構造を有するもの
を用いることで前記目的を達成しうることを見出した。
即ち、本発明は、フッ素含有化合物を含む排ガスを触媒
を用いて処理する方法であって、該触媒として、X線回
折装置で測定した回折角2θのうち、33゜±1゜、3
7゜±1゜、40゜±1゜、46゜±1゜、67゜±1
゜の5つの角度で強度100以上の回折線が出現する結
晶構造を有するγ−アルミナを用いることを特徴とする
排ガスの処理方法に関する。
に、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、種々の結晶構造
を有するアルミナのうち、特定の結晶構造を有するもの
を用いることで前記目的を達成しうることを見出した。
即ち、本発明は、フッ素含有化合物を含む排ガスを触媒
を用いて処理する方法であって、該触媒として、X線回
折装置で測定した回折角2θのうち、33゜±1゜、3
7゜±1゜、40゜±1゜、46゜±1゜、67゜±1
゜の5つの角度で強度100以上の回折線が出現する結
晶構造を有するγ−アルミナを用いることを特徴とする
排ガスの処理方法に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。
る。
【0008】まず、本発明において用いられる前記の結
晶構造を有するγ−アルミナについて説明する。
晶構造を有するγ−アルミナについて説明する。
【0009】元来、活性アルミナとは、水和物(3水和
物:Al2O3・3H2O、1水和物:Al2O3・H2O)
とα−アルミナ(構造が緻密)の中間体とをいい、Al
2O 3で表される。
物:Al2O3・3H2O、1水和物:Al2O3・H2O)
とα−アルミナ(構造が緻密)の中間体とをいい、Al
2O 3で表される。
【0010】活性アルミナは、7種類(カッパ、シー
タ、デルタ、ガンマ、イータ、カイ、ロー)の準安定ア
ルミナに分類される。これらのアルミナは、ふつうアル
ミナ水和物の加熱処理によって得られ、Al2O3 1モ
ルあたり0〜0.5モルの水を含んでいるが、その含量
は熱処理温度によって変わる。
タ、デルタ、ガンマ、イータ、カイ、ロー)の準安定ア
ルミナに分類される。これらのアルミナは、ふつうアル
ミナ水和物の加熱処理によって得られ、Al2O3 1モ
ルあたり0〜0.5モルの水を含んでいるが、その含量
は熱処理温度によって変わる。
【0011】γ−アルミナは、こうした活性アルミナの
1種類であり、特定の結晶構造(X線回折ピークのパタ
ーン)を有するアルミナが、不安定で活性が高いとされ
ている。そして、水和物の種類や製造方法の違いにより
活性の異なる種々のγ−アルミナができる。本発明者
は、このような種々の結晶構造を有するγ−アルミナに
ついて、結晶構造の違いによるフッ素含有化合物の分解
性能について検討した結果、X線回折装置で測定した回
折角2θのうち、33゜±1゜、37゜±1゜、40゜
±1゜、46゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度で、
それぞれ強度100以上の回折線が出現する結晶構造を
有するγ−アルミナ(以下、「本γ−アルミナ」という
場合にはこの結晶構造を有するγ−アルミナを指す)
が、特に優れた分解性能を有することを見出し、本発明
を完成するに至った。
1種類であり、特定の結晶構造(X線回折ピークのパタ
ーン)を有するアルミナが、不安定で活性が高いとされ
ている。そして、水和物の種類や製造方法の違いにより
活性の異なる種々のγ−アルミナができる。本発明者
は、このような種々の結晶構造を有するγ−アルミナに
ついて、結晶構造の違いによるフッ素含有化合物の分解
性能について検討した結果、X線回折装置で測定した回
折角2θのうち、33゜±1゜、37゜±1゜、40゜
±1゜、46゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度で、
それぞれ強度100以上の回折線が出現する結晶構造を
有するγ−アルミナ(以下、「本γ−アルミナ」という
場合にはこの結晶構造を有するγ−アルミナを指す)
が、特に優れた分解性能を有することを見出し、本発明
を完成するに至った。
【0012】このような結晶構造を有するγ−アルミナ
は、例えば、アルミナゾルを、球状アルミナヒドロゲル
(Al(OH)y・nH2O)として焼成することにより得
ることができる。
は、例えば、アルミナゾルを、球状アルミナヒドロゲル
(Al(OH)y・nH2O)として焼成することにより得
ることができる。
【0013】また、本γ−アルミナにおけるNa2Oの
含有量は、γ−アルミナ全体量中で0.02wt%以下
であるのが、フッ素含有化合物の分解性能の点で好まし
い。
含有量は、γ−アルミナ全体量中で0.02wt%以下
であるのが、フッ素含有化合物の分解性能の点で好まし
い。
【0014】本発明で使用されるγ−アルミナは、前述
の結晶構造を持つものであればその形状は特に限定され
ないが、球状であるのが取り扱い上好ましい。また、本
発明で使用されるγ−アルミナの粒度は、通ガス時に通
気抵抗が上昇しない範囲であれば、接触面積を大きくと
るために細かいほうがよく、特に0.8mm〜2.6m
mが好ましい。
の結晶構造を持つものであればその形状は特に限定され
ないが、球状であるのが取り扱い上好ましい。また、本
発明で使用されるγ−アルミナの粒度は、通ガス時に通
気抵抗が上昇しない範囲であれば、接触面積を大きくと
るために細かいほうがよく、特に0.8mm〜2.6m
mが好ましい。
【0015】このようなγ−アルミナの具体例として
は、水澤化学製の商品名「ネオビードGB−08」等の
市販品を挙げることができる。
は、水澤化学製の商品名「ネオビードGB−08」等の
市販品を挙げることができる。
【0016】本発明に係る排ガスの処理方法を実施する
には、フッ素含有化合物を含む排ガスを前記のような結
晶構造を有する本γ−アルミナを触媒として用いて処理
することにより行うことができる。そして、好ましく
は、本γ−アルミナを600〜900℃、さらに好まし
くは650〜750℃に加熱する。
には、フッ素含有化合物を含む排ガスを前記のような結
晶構造を有する本γ−アルミナを触媒として用いて処理
することにより行うことができる。そして、好ましく
は、本γ−アルミナを600〜900℃、さらに好まし
くは650〜750℃に加熱する。
【0017】本発明により処理することのできるフッ素
含有化合物としては、CHF3等のフッ化炭化水素や、
C2F6,C3F8,SF6,NF3等のパーフルオロ化合物
(PFC)等が挙げられる。
含有化合物としては、CHF3等のフッ化炭化水素や、
C2F6,C3F8,SF6,NF3等のパーフルオロ化合物
(PFC)等が挙げられる。
【0018】前記フッ素含有化合物を含有する排ガスと
しては、半導体工業で半導体製造装置の内面等をドライ
クリーニングする工程や各種製膜をエッチングする工程
で排出される排ガスを挙げることができる。
しては、半導体工業で半導体製造装置の内面等をドライ
クリーニングする工程や各種製膜をエッチングする工程
で排出される排ガスを挙げることができる。
【0019】また、本発明の好ましい態様においては、
PFCを効率よく分解できるのに加えて、酸化性ガス、
酸性ガスやCOをも処理することのできる方法が提供さ
れる。
PFCを効率よく分解できるのに加えて、酸化性ガス、
酸性ガスやCOをも処理することのできる方法が提供さ
れる。
【0020】半導体製造工程から排出される排ガス中に
は、PFCばかりでなく、他にF2、Cl2、Br2等の
酸化性ガス、HF、SiF4、COF2、HCl、HB
r、SiCl4、SiBr4等の酸性ガスやCOが含まれ
る。F2、Cl2、Br2等の酸化性ガスは、湿式処理し
ようとした場合、水だけでは完全に処理することができ
ず、アルカリ剤や還元剤を使用する必要があり、管理や
装置が複雑になる上にコストがかかる等の問題点があっ
た。また、COは、PFCの分解時に副生成物として発
生するため、これを分解除去する必要がある。
は、PFCばかりでなく、他にF2、Cl2、Br2等の
酸化性ガス、HF、SiF4、COF2、HCl、HB
r、SiCl4、SiBr4等の酸性ガスやCOが含まれ
る。F2、Cl2、Br2等の酸化性ガスは、湿式処理し
ようとした場合、水だけでは完全に処理することができ
ず、アルカリ剤や還元剤を使用する必要があり、管理や
装置が複雑になる上にコストがかかる等の問題点があっ
た。また、COは、PFCの分解時に副生成物として発
生するため、これを分解除去する必要がある。
【0021】本発明の好ましい態様においては、処理す
べき排ガスに、H2、O2、H2Oのいずれか1種以上の
分解補助ガスを添加して前記処理を行う。このような分
解補助ガスを用いることにより、本γ−アルミナの触媒
としての寿命を更に格段に延長させることができ、より
長時間効率よく前記排ガスの処理を行うことができる。
また、PFCの分解工程で副生成物として発生するCO
をも効率的に分解することができる。
べき排ガスに、H2、O2、H2Oのいずれか1種以上の
分解補助ガスを添加して前記処理を行う。このような分
解補助ガスを用いることにより、本γ−アルミナの触媒
としての寿命を更に格段に延長させることができ、より
長時間効率よく前記排ガスの処理を行うことができる。
また、PFCの分解工程で副生成物として発生するCO
をも効率的に分解することができる。
【0022】前記分解補助ガスを添加した場合には、P
FC等のフッ素含有化合物や、酸化性ガス、COは、次
の反応式に従い、酸性ガスとCO2とに分解される。 CF4+2H2+O2 → CO2+4HF CF4+2H2O+O2 → CO2+4HF+O2 F2+H2 → 2HF 2F2+2H2O → 4HF+O2 2CO+O2 → 2CO2 すなわち、CF4は、H2とO2又はH2Oとの反応により
CO2とHFとに分解され、F2等の酸化性ガスはH2又
はH2Oとの反応によりHF等の酸性ガスに分解され、
COはCO2に酸化される。
FC等のフッ素含有化合物や、酸化性ガス、COは、次
の反応式に従い、酸性ガスとCO2とに分解される。 CF4+2H2+O2 → CO2+4HF CF4+2H2O+O2 → CO2+4HF+O2 F2+H2 → 2HF 2F2+2H2O → 4HF+O2 2CO+O2 → 2CO2 すなわち、CF4は、H2とO2又はH2Oとの反応により
CO2とHFとに分解され、F2等の酸化性ガスはH2又
はH2Oとの反応によりHF等の酸性ガスに分解され、
COはCO2に酸化される。
【0023】ここで、H2,O2,H2Oの添加量は、P
FCについては、PFC中のF原子がHFになるのに必
要なモル数以上のH2及び/又はH2O、C原子がCO2
になるのに必要なモル数(最小値)以上のO2とするの
が好ましい。更には、H2及び/又はH2OについてはP
FC1モルに対して6倍〜20倍とし、O2については
上述の最小値に1モル加えたモル数以上とするのが好ま
しい。また、酸化性ガスについては、酸化性ガス中のハ
ロゲン原子(X)が酸性ガス(HX)になるのに必要な
モル数以上のH2とするのが好ましい。
FCについては、PFC中のF原子がHFになるのに必
要なモル数以上のH2及び/又はH2O、C原子がCO2
になるのに必要なモル数(最小値)以上のO2とするの
が好ましい。更には、H2及び/又はH2OについてはP
FC1モルに対して6倍〜20倍とし、O2については
上述の最小値に1モル加えたモル数以上とするのが好ま
しい。また、酸化性ガスについては、酸化性ガス中のハ
ロゲン原子(X)が酸性ガス(HX)になるのに必要な
モル数以上のH2とするのが好ましい。
【0024】本発明の処理方法を実施するための装置の
1実施形態としては、排ガス中の固形物を分離するため
の固形物分離装置と、前記の結晶構造を有する本γ−ア
ルミナが充填されてなる触媒処理装置と、酸性ガス処理
装置とが、配管を介して連結されている装置を挙げるこ
とができる。
1実施形態としては、排ガス中の固形物を分離するため
の固形物分離装置と、前記の結晶構造を有する本γ−ア
ルミナが充填されてなる触媒処理装置と、酸性ガス処理
装置とが、配管を介して連結されている装置を挙げるこ
とができる。
【0025】ここで、固形物分離装置及び酸性ガス処理
装置としては、通常公知のものを特に制限なく用いるこ
とができる。例えば、固形物分離装置及び酸性ガス処理
装置として、水スクラバー(水スプレー塔)等を用いる
ことができる。
装置としては、通常公知のものを特に制限なく用いるこ
とができる。例えば、固形物分離装置及び酸性ガス処理
装置として、水スクラバー(水スプレー塔)等を用いる
ことができる。
【0026】また、前記触媒処理装置は、本発明に係る
γ−アルミナ触媒を加熱するための加熱装置を有してい
ることが好ましい。具体例としては、触媒処理装置の外
周面がヒーターで覆われた円筒状の充填カラムからな
り、前記充填カラムの上面が排ガス注入管に連結されて
おり、下面が処理後の排ガス排出管に連結されている構
造のものを挙げることができ、前記充填カラム中に前記
γ−アルミナを充填して用いることができる。
γ−アルミナ触媒を加熱するための加熱装置を有してい
ることが好ましい。具体例としては、触媒処理装置の外
周面がヒーターで覆われた円筒状の充填カラムからな
り、前記充填カラムの上面が排ガス注入管に連結されて
おり、下面が処理後の排ガス排出管に連結されている構
造のものを挙げることができ、前記充填カラム中に前記
γ−アルミナを充填して用いることができる。
【0027】本発明の好ましい態様に係る排ガスの処理
方法を実施するには、例えば以下のようにして行うこと
ができる。
方法を実施するには、例えば以下のようにして行うこと
ができる。
【0028】まず、排ガスを前段の固形物分離装置に通
し、ここで、固形物を除去する。また、前記ヒーターに
より充填カラム中の本発明に係るγ−アルミナを600
〜900℃の温度に加熱し、その後、固形物の除去され
た排ガスを、前記分解補助ガスと共に、γ−アルミナを
充填した触媒処理装置に通し、γ−アルミナの触媒作用
により、PFC等のフッ素含有化合物を酸性ガスとCO
2とに分解し、更に、酸化性ガス及びCOの分解も同時
に行う。このように、前記分解補助ガスと前記排ガスと
は、混合された混合ガスとして触媒が充填されて形成さ
れた触媒層に注入されるのが好ましい。
し、ここで、固形物を除去する。また、前記ヒーターに
より充填カラム中の本発明に係るγ−アルミナを600
〜900℃の温度に加熱し、その後、固形物の除去され
た排ガスを、前記分解補助ガスと共に、γ−アルミナを
充填した触媒処理装置に通し、γ−アルミナの触媒作用
により、PFC等のフッ素含有化合物を酸性ガスとCO
2とに分解し、更に、酸化性ガス及びCOの分解も同時
に行う。このように、前記分解補助ガスと前記排ガスと
は、混合された混合ガスとして触媒が充填されて形成さ
れた触媒層に注入されるのが好ましい。
【0029】触媒処理装置からの排ガス中には、酸性ガ
ス(HX)とCO2のみが存在し、水スプレー塔等の酸
性ガス処理装置で酸性ガスを除去して、排ガスの処理を
終了することができる。
ス(HX)とCO2のみが存在し、水スプレー塔等の酸
性ガス処理装置で酸性ガスを除去して、排ガスの処理を
終了することができる。
【0030】図1に本発明の好ましい態様に係る排ガス
処理装置のフロー概略図を示す。図1において、1は固
形物分離装置(水スプレー塔)、2は本発明に係る特定
の結晶構造を有するγ−アルミナ充填層、3は触媒処理
装置、4は洗浄水循環ポンプ、5は酸性ガス処理装置
(水スプレー塔)、6はFT−IR分析装置、7は空気
エジェクター、8はバイパスバルブである。
処理装置のフロー概略図を示す。図1において、1は固
形物分離装置(水スプレー塔)、2は本発明に係る特定
の結晶構造を有するγ−アルミナ充填層、3は触媒処理
装置、4は洗浄水循環ポンプ、5は酸性ガス処理装置
(水スプレー塔)、6はFT−IR分析装置、7は空気
エジェクター、8はバイパスバルブである。
【0031】PFC、酸化性ガス、酸性ガス、COを含
んだ排ガス9は、先ずスプレー塔である固形物分離装置
1に通ガスされ、ここで固形物やSi化合物が除去され
る。次に、本γ−アルミナ2を充填した触媒処理装置3
に通ガスされ、H2、O2、H 2Oを導入して、PFC、
酸化性ガス、COが酸性ガスとCO2に分解される。更
に、後段のスプレー塔である酸性ガス処理装置5で酸性
ガスが除去され、処理ガス10として排出される。ま
た、これらの処理装置内の圧力を調整するために、空気
エジェクター7を設け、処理ガスの管理のためにFT−
IR分析装置6を汲み込んだ装置とすることが好まし
い。スプレー塔に用いる水は、酸性ガス処理装置5のス
プレー塔に水11を導入して用い、この使用済の水を洗
浄水循環ポンプ4により、固形物分離装置1のスプレー
に用いた後、排水として排出する。
んだ排ガス9は、先ずスプレー塔である固形物分離装置
1に通ガスされ、ここで固形物やSi化合物が除去され
る。次に、本γ−アルミナ2を充填した触媒処理装置3
に通ガスされ、H2、O2、H 2Oを導入して、PFC、
酸化性ガス、COが酸性ガスとCO2に分解される。更
に、後段のスプレー塔である酸性ガス処理装置5で酸性
ガスが除去され、処理ガス10として排出される。ま
た、これらの処理装置内の圧力を調整するために、空気
エジェクター7を設け、処理ガスの管理のためにFT−
IR分析装置6を汲み込んだ装置とすることが好まし
い。スプレー塔に用いる水は、酸性ガス処理装置5のス
プレー塔に水11を導入して用い、この使用済の水を洗
浄水循環ポンプ4により、固形物分離装置1のスプレー
に用いた後、排水として排出する。
【0032】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0033】実施例1 回折角2θのうち33゜±1゜、37゜±1゜、40゜
±1゜、46゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度で強
度100以上の回折線が出現する結晶構造を持つγ−ア
ルミナとして水澤化学製の市販品(商品名「ネオビード
GB−08」、Na2O含有量0.01wt%以下)を
用い、またその粒径は0.8mmとした。ネオビードG
B−08の結晶構造は、理学電機社製X線回折分析計R
INT−2000を用い、X線源としてCuKα線を用
いて測定を行い確認した。充填カラムとして内径25m
mの石英製カラムを用い、これに層高100mmとなる
ように、前記γ−アルミナを充填した。この充填カラム
をセラミック電気管状炉に装着し、触媒層を800℃に
加熱した。
±1゜、46゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度で強
度100以上の回折線が出現する結晶構造を持つγ−ア
ルミナとして水澤化学製の市販品(商品名「ネオビード
GB−08」、Na2O含有量0.01wt%以下)を
用い、またその粒径は0.8mmとした。ネオビードG
B−08の結晶構造は、理学電機社製X線回折分析計R
INT−2000を用い、X線源としてCuKα線を用
いて測定を行い確認した。充填カラムとして内径25m
mの石英製カラムを用い、これに層高100mmとなる
ように、前記γ−アルミナを充填した。この充填カラム
をセラミック電気管状炉に装着し、触媒層を800℃に
加熱した。
【0034】ここに、N2ガスでCF4を希釈してなる疑
似排ガスに、分解補助ガスとしてH 2及びO2を、H
2は、CF4のF原子量に対してH原子量が等原子量以上
となる量で、また、O2は、導入するH2量の等モル以上
になるように混合し、得られた混合ガスを流量408s
ccmで、流入濃度はそれぞれ混合ガス中CF4 1w
t%、H2 3.0wt%、O2 5.7wt%となるよ
うに、前記充填カラム中に注入した。処理性能をみるた
め、カラムの出口から排出される処理済みのガスを適宜
分析し、CF4の除去率が98%以下に下がった時点で
通ガスを停止し、それまでの通ガス量からCF4の処理
量を求めた。CF4の分析は、質量検出器付ガスクロマ
トグラフ装置によった。
似排ガスに、分解補助ガスとしてH 2及びO2を、H
2は、CF4のF原子量に対してH原子量が等原子量以上
となる量で、また、O2は、導入するH2量の等モル以上
になるように混合し、得られた混合ガスを流量408s
ccmで、流入濃度はそれぞれ混合ガス中CF4 1w
t%、H2 3.0wt%、O2 5.7wt%となるよ
うに、前記充填カラム中に注入した。処理性能をみるた
め、カラムの出口から排出される処理済みのガスを適宜
分析し、CF4の除去率が98%以下に下がった時点で
通ガスを停止し、それまでの通ガス量からCF4の処理
量を求めた。CF4の分析は、質量検出器付ガスクロマ
トグラフ装置によった。
【0035】その結果、通ガスを開始して920min
後に除去率が98%に下がり、この時点でのCF4の通
ガス量から処理量を求めると77リットル/リットルと
なった。この間のCOの排出濃度は、常時許容濃度(2
5ppm)以下であった。
後に除去率が98%に下がり、この時点でのCF4の通
ガス量から処理量を求めると77リットル/リットルと
なった。この間のCOの排出濃度は、常時許容濃度(2
5ppm)以下であった。
【0036】実施例2 実施例1と同じ装置を用い、γ−アルミナの充填量は実
施例1と同じにして、以下のように処理を行った。
施例1と同じにして、以下のように処理を行った。
【0037】温度を700℃にし、総ガス流量は408
sccmで、分解補助ガスをH2OとO2とし、H2Oを
流量比でCF4の14倍に相当する量の0.041ml
/min注入し、O2はCF4のC原子がCO2になるの
に必要なモル数以上の量注入した。得られた混合ガスに
おける流入濃度は、それぞれCF4 0.88%、O
23.0%とした。
sccmで、分解補助ガスをH2OとO2とし、H2Oを
流量比でCF4の14倍に相当する量の0.041ml
/min注入し、O2はCF4のC原子がCO2になるの
に必要なモル数以上の量注入した。得られた混合ガスに
おける流入濃度は、それぞれCF4 0.88%、O
23.0%とした。
【0038】そして、実施例1と同様にして処理性能を
見た結果、通ガス74hrまでは除去率99%以上の処
理が可能で、通ガス94hr後においてCF4の除去率
が98%に低下し、このときの処理量は413リットル
/リットルであった。また、この間COは常時許容濃度
以下に処理されていた。実施例1と実施例2とを比較す
ることにより、同じγ−アルミナを用いた場合でも、分
解補助ガスとしてH2O/O2を用いると(実施例2)、
H2/O2を用いた場合よりも優れた分解性能を示すこと
が分かった。
見た結果、通ガス74hrまでは除去率99%以上の処
理が可能で、通ガス94hr後においてCF4の除去率
が98%に低下し、このときの処理量は413リットル
/リットルであった。また、この間COは常時許容濃度
以下に処理されていた。実施例1と実施例2とを比較す
ることにより、同じγ−アルミナを用いた場合でも、分
解補助ガスとしてH2O/O2を用いると(実施例2)、
H2/O2を用いた場合よりも優れた分解性能を示すこと
が分かった。
【0039】比較例1 回折角2θのうち、37゜±1゜、46゜±1゜、67
゜±1゜の3つの角度で強度100以上の回折線が出現
する結晶構造を持つ比較品としてのγ−アルミナとして
水澤化学製の市販品(商品名「ネオビードGB−2
6」、Na2O含有量0.02wt%)を触媒に用い、
また粒径は粉砕して0.8mmにふるい分けた。ネオビ
ードGB−26の結晶構造は、理学電機社製X線回折分
析計RINT−2000を用い、X線源としてCuKα
線を用いて測定を行い確認した。
゜±1゜の3つの角度で強度100以上の回折線が出現
する結晶構造を持つ比較品としてのγ−アルミナとして
水澤化学製の市販品(商品名「ネオビードGB−2
6」、Na2O含有量0.02wt%)を触媒に用い、
また粒径は粉砕して0.8mmにふるい分けた。ネオビ
ードGB−26の結晶構造は、理学電機社製X線回折分
析計RINT−2000を用い、X線源としてCuKα
線を用いて測定を行い確認した。
【0040】実施例1と同じ試験装置で、γ−アルミナ
の充填量は実施例1と同じにして、以下のように処理を
行った。温度は700℃にし、総ガス流量は408sc
cmで、分解補助ガスを、H2OとO2とし、H2Oを流
量比でCF4の20倍に相当する量の0.056ml/
min注入し、O2はCF4のC原子がCO2になるのに
必要なモル数以上の量注入した。得られた混合ガスにお
ける流入濃度は、それぞれCF4 0.86%、O2
3.1%とした。
の充填量は実施例1と同じにして、以下のように処理を
行った。温度は700℃にし、総ガス流量は408sc
cmで、分解補助ガスを、H2OとO2とし、H2Oを流
量比でCF4の20倍に相当する量の0.056ml/
min注入し、O2はCF4のC原子がCO2になるのに
必要なモル数以上の量注入した。得られた混合ガスにお
ける流入濃度は、それぞれCF4 0.86%、O2
3.1%とした。
【0041】そして、実施例1と同様にして処理性能を
見た結果、通ガス33hrまでは除去率99%以上の処
理が可能で、通ガス50hr後においてCF4の除去率
が98%に低下し、このときの処理量は214リットル
/リットルであった。この間COは常時許容濃度以下に
処理されていた。
見た結果、通ガス33hrまでは除去率99%以上の処
理が可能で、通ガス50hr後においてCF4の除去率
が98%に低下し、このときの処理量は214リットル
/リットルであった。この間COは常時許容濃度以下に
処理されていた。
【0042】比較例2 回折角2θのうち、37゜±1゜、46゜±1゜、67
゜±1゜の3つの角度で強度100以上の回折線が出現
する結晶構造を持つ比較品としてのγ−アルミナとして
水澤化学製の市販品(商品名「ネオビードGB−4
5」、Na2O含有量0.01wt%以下)を触媒に用
い、また粒径は粉砕して0.8mmにふるい分けた。ネ
オビードGB−45の結晶構造は、理学電機社製X線回
折分析計RINT−2000を用い、X線源としてCu
Kα線を用いて測定を行い確認した。
゜±1゜の3つの角度で強度100以上の回折線が出現
する結晶構造を持つ比較品としてのγ−アルミナとして
水澤化学製の市販品(商品名「ネオビードGB−4
5」、Na2O含有量0.01wt%以下)を触媒に用
い、また粒径は粉砕して0.8mmにふるい分けた。ネ
オビードGB−45の結晶構造は、理学電機社製X線回
折分析計RINT−2000を用い、X線源としてCu
Kα線を用いて測定を行い確認した。
【0043】実施例1と同じ試験装置で、前記の比較品
としてのγ−アルミナの充填量は実施例1と同じにし
て、以下のように処理を行った。温度は700℃にし、
総ガス流量は408sccmで、分解補助ガスを、H2
OとO2とし、H2Oを流量比でCF4の20倍に相当す
る量の0.057ml/min注入し、O2はCF4のC
原子がCO2になるのに必要なモル数以上の量注入し
た。得られた混合ガスにおける流入濃度は、それぞれC
F4 0.87%、O2 3.1%とした。
としてのγ−アルミナの充填量は実施例1と同じにし
て、以下のように処理を行った。温度は700℃にし、
総ガス流量は408sccmで、分解補助ガスを、H2
OとO2とし、H2Oを流量比でCF4の20倍に相当す
る量の0.057ml/min注入し、O2はCF4のC
原子がCO2になるのに必要なモル数以上の量注入し
た。得られた混合ガスにおける流入濃度は、それぞれC
F4 0.87%、O2 3.1%とした。
【0044】そして、実施例1と同様にして処理性能を
見た結果、通ガス27hrまでは除去率99%以上の処
理が可能で、通ガス41hr後においてCF4の除去率
が98%に低下し、このときの処理量は177リットル
/リットルであった。この間COは常時許容濃度以下に
処理されていた。
見た結果、通ガス27hrまでは除去率99%以上の処
理が可能で、通ガス41hr後においてCF4の除去率
が98%に低下し、このときの処理量は177リットル
/リットルであった。この間COは常時許容濃度以下に
処理されていた。
【0045】比較例3 回折角2θのうち、37゜±1゜、46゜±1゜、67
゜±1゜の3つの角度で強度100以上の回折線が出現
する結晶構造を持つ比較品としてのγ−アルミナとして
水澤化学製の市販品(商品名「ネオビードRN」、Na
2O含有量0.48wt%)を触媒として用い、また粒
径は粉砕して0.8mmにふるい分けた。ネオビードR
Nの結晶構造は、理学電機社製X線回折分析計RINT
−2000を用い、X線源としてCuKα線を用いて測
定を行い確認した。
゜±1゜の3つの角度で強度100以上の回折線が出現
する結晶構造を持つ比較品としてのγ−アルミナとして
水澤化学製の市販品(商品名「ネオビードRN」、Na
2O含有量0.48wt%)を触媒として用い、また粒
径は粉砕して0.8mmにふるい分けた。ネオビードR
Nの結晶構造は、理学電機社製X線回折分析計RINT
−2000を用い、X線源としてCuKα線を用いて測
定を行い確認した。
【0046】実施例1と同じ試験装置で、前記の比較品
としてのγ−アルミナの充填量は実施例1と同じにし
て、以下のように処理を行った。
としてのγ−アルミナの充填量は実施例1と同じにし
て、以下のように処理を行った。
【0047】すなわち、温度は700℃にし、総ガス流
量は408sccmで、分解補助ガスを、H2OとO2と
し、H2Oを流量比でCF4の20倍に相当する量の0.
055ml/min注入し、O2はCF4のC原子がCO
2になるのに必要なモル数以上の量注入した。得られた
混合ガスにおける流入濃度は、それぞれCF4 0.8
4%、O2 3.1%とした。
量は408sccmで、分解補助ガスを、H2OとO2と
し、H2Oを流量比でCF4の20倍に相当する量の0.
055ml/min注入し、O2はCF4のC原子がCO
2になるのに必要なモル数以上の量注入した。得られた
混合ガスにおける流入濃度は、それぞれCF4 0.8
4%、O2 3.1%とした。
【0048】そして、実施例1と同様にして処理性能を
見た結果、通ガス2hrで、CF4が出口で2950p
pm検出され、除去率は63%に低下していた。
見た結果、通ガス2hrで、CF4が出口で2950p
pm検出され、除去率は63%に低下していた。
【0049】同じ分解補助ガス(H2O/O2)を用いた
実施例2と比較例1〜3とを比較すると、本発明に係る
特定の結晶構造を有するγ−アルミナ触媒が従来のγ−
アルミナと比較して極めて優れた分解性能を示すことが
分かる。
実施例2と比較例1〜3とを比較すると、本発明に係る
特定の結晶構造を有するγ−アルミナ触媒が従来のγ−
アルミナと比較して極めて優れた分解性能を示すことが
分かる。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、半導体製造工程から排
出される有害且つ地球温暖化を促進させるPFC等のフ
ッ素化合物を含む排ガスを高い分解率で分解処理するこ
とが可能であり、しかも長い時間良好な分解処理性能で
処理を行うことができる。更に、本発明の好ましい態様
によれば、PFCを分解できるだけでなく、F2、C
l2、Br2等の酸化性ガス、HF、HCl、HBr、S
iF4、SiCl4、SiBr4、COF2等の酸性ガスや
COを効率よく処理することができる。
出される有害且つ地球温暖化を促進させるPFC等のフ
ッ素化合物を含む排ガスを高い分解率で分解処理するこ
とが可能であり、しかも長い時間良好な分解処理性能で
処理を行うことができる。更に、本発明の好ましい態様
によれば、PFCを分解できるだけでなく、F2、C
l2、Br2等の酸化性ガス、HF、HCl、HBr、S
iF4、SiCl4、SiBr4、COF2等の酸性ガスや
COを効率よく処理することができる。
【図1】本発明の一態様に係る排ガス処理装置のフロー
概略図である。
概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/3065 Fターム(参考) 4D002 AA18 AA19 AA22 AA23 AA24 AA26 AC10 BA02 CA01 DA35 EA05 HA01 4D048 AA11 AB03 AC01 AC06 AC10 BA03X BA41X BB01 CC38 CC53 CD05 DA03 DA06 DA20 4G069 AA02 BA01A BA01B CA02 CA10 CA19 DA06 EA01X EB18Y EC22X 5F004 AA16 BC02 DA00 DA02 DA04 DA13 DA17 DA18 DA20 5F045 BB08 BB20 EF20 EG05 EG08 GB11
Claims (7)
- 【請求項1】 フッ素含有化合物を含む排ガスを、前記
排ガス中の固形物を分離した後に触媒を用いて処理する
方法であって、前記触媒として、X線回折装置で測定し
た回折角2θのうち、33゜±1゜、37゜±1゜、4
0゜±1゜、46゜±1゜、67゜±1゜の5つの角度
で強度100以上の回折線が出現する結晶構造を有する
γ−アルミナを用いることを特徴とするフッ素含有化合
物を含む排ガスの処理方法。 - 【請求項2】 前記γ−アルミナを600〜900℃に
加熱し、更に、H2、O2及びH2Oのいずれか1種以上
の分解補助ガスを添加する請求項1記載のフッ素含有化
合物を含む排ガスの処理方法。 - 【請求項3】 処理された排ガスから酸性ガスを除去す
る工程を更に含む請求項1又は2に記載のフッ素含有化
合物を含む排ガスの処理方法。 - 【請求項4】 フッ素含有化合物を含む排ガスから固形
物を分離する固形物分離装置と、前記固形物分離装置か
らの排ガスを触媒によって処理するための触媒処理装置
とを有する処理装置であって、前記触媒処理装置に触媒
としてX線回折装置で測定した回折角2θのうち、33
゜±1゜、37゜±1゜、40゜±1゜、46゜±1
゜、67゜±1゜の5つの角度で強度100以上の回折
線が出現する結晶構造を有するγ−アルミナが充填され
ていることを特徴とする、フッ素含有化合物を含む排ガ
スの処理装置。 - 【請求項5】 前記固形物分離装置からの排ガスに分解
補助ガスとしてH2、O2及びH2Oのいずれか1種以上
を添加する添加手段を更に有する請求項4に記載のフッ
素含有化合物を含む排ガスの処理装置。 - 【請求項6】 前記触媒処理装置中のγ−アルミナを6
00〜900℃に加熱する加熱手段を有する請求項4又
は5に記載のフッ素含有化合物を含む排ガスの処理装
置。 - 【請求項7】 触媒処理装置からの排ガスから酸性ガス
を除去する酸性ガス除去装置を更に有する請求項4〜6
のいずれかに記載のフッ素含有化合物を含む排ガスの処
理装置。
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- 2001-04-11 KR KR1020027013638A patent/KR20030001414A/ko not_active Application Discontinuation
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