JP2002085939A - Decomposition treatment process of fluorine-based waste gas - Google Patents

Decomposition treatment process of fluorine-based waste gas

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JP2002085939A
JP2002085939A JP2000280581A JP2000280581A JP2002085939A JP 2002085939 A JP2002085939 A JP 2002085939A JP 2000280581 A JP2000280581 A JP 2000280581A JP 2000280581 A JP2000280581 A JP 2000280581A JP 2002085939 A JP2002085939 A JP 2002085939A
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gas
fluorine
discharge
reactor
exhaust gas
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JP2000280581A
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Japanese (ja)
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Hiromi Kiyama
洋実 木山
Atsushi Miyamoto
篤 宮本
Koji Yamagishi
康志 山岸
Takeshi Okubo
健 大久保
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Air Water Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a decomposition treatment process of a fluorine-based waste gas, by which such a waste gas can safely be subjected to electric discharge treatment under a pressure in the vicinity of ordinary pressure, in a stable state. SOLUTION: This treatment process comprises: diluting a waste gas containing a fluorine-based gas with an inert gas to form a gaseous mixture of a 13.3-133 kPa pressure; thereafter, introducing the gaseous mixture into an electric discharge reactor 1 formed from a solid dielectric material containing silicon; applying a high frequency voltage to between electrodes 10 and 11 each placed outside the discharge reactor 1 so as to be opposite to the other, to cause a plasma discharge within the reactor 1, thereby to subject the fluorine- based gas to discharge decomposition and to form active fluorine; concurrently, allowing the active fluorine to react with silicon contained in a reaction vessel of the reactor 1 to form a gaseous silicon fluoride compound(s); and withdrawing the treated gas out of the reactor 1 to subject the silicon fluoride compound(s) to adsorption treatment.

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、難分解性のフッ素
系ガスを含有する排ガスを無害化する処理方法に関する
ものである。
The present invention relates to a treatment method for detoxifying an exhaust gas containing a hardly decomposable fluorine-based gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体薄膜形成におけるドライエ
ッチング工程やプラズマCVD装置のドライクリーニン
グには、三フッ化窒素(NF3 )や四フッ化炭素(CF
4 )等のフッ素系ガスが汎用されているが、これらのフ
ッ素系ガスは、上記薄膜形成時に必ずしも全量が消費さ
れるのではなく、その一部は未反応ガスとして系外に排
出される。また、薄膜形成後の反応槽内のクリーニング
に用いられるフッ素系ガスも、その一部は未反応ガスと
して系外に排出される。
2. Description of the Related Art Recently, nitrogen trifluoride (NF 3 ) and carbon tetrafluoride (CF) have been used for dry etching in forming a semiconductor thin film and dry cleaning of a plasma CVD apparatus.
Although fluorine-based gases such as 4 ) are widely used, these fluorine-based gases are not necessarily consumed in their entirety during the formation of the thin film, and some of them are discharged out of the system as unreacted gases. Further, a part of the fluorine-based gas used for cleaning the inside of the reaction tank after forming the thin film is also discharged as an unreacted gas to the outside of the system.

【0003】ところが、上記フッ素系ガスは、そのまま
大気中に放出されると、災害や公害の原因となるため、
大気中での許容濃度が定められており、それに合わせて
フッ素系ガスを低濃度化して無害化することが必要とさ
れている。このようなフッ素系ガスの処理法としては、
従来から、水素や天然ガス等のバーナー炎を用いる燃
焼式の処理法や、ガスの種類に応じた各種吸着剤を用
いて常圧でガスを吸着させる吸着式の処理法が主として
行われている。
[0003] However, if the fluorine-based gas is released into the atmosphere as it is, it may cause disasters and pollution,
The allowable concentration in the atmosphere is set, and it is necessary to reduce the concentration of fluorine-based gas to make it harmless in accordance with the allowable concentration. As a method for treating such a fluorine-based gas,
Conventionally, a combustion-type treatment method using a burner flame such as hydrogen or natural gas, and an adsorption-type treatment method in which a gas is adsorbed at normal pressure using various adsorbents according to the type of gas have been mainly performed. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の燃焼式処理法は、高温で行われるため、高濃度のNO
x が生成し、またF2 等の酸性ガスが生成するので配管
等が腐食しやすい等の問題がある。また、上記の吸着
式処理法は、高濃度・大流量のガスを処理する場合に吸
着剤の交換頻度が高くなりコストがかさむ、あるいはメ
ンテナンス頻度が高くなる等の問題がある。さらに、フ
ッ素系ガスのなかでも、NF3 やCF4 に対しては、有
効な吸着剤がないため、特別の処理工程が必要となると
いう問題もある。
SUMMARY OF THE INVENTION
Is carried out at a high temperature, so that a high concentration of NO
xGenerates and FTwoSince acidic gas such as is generated, piping
Etc. are susceptible to corrosion. Also, the above adsorption
In the case of high-concentration, large-flow gas,
The frequency of changing the adhesive increases, increasing costs or
There is a problem that the maintenance frequency increases. In addition,
Among nitrogen-based gases, NFThreeAnd CFFourFor
No special adsorbent is required due to lack of effective adsorbent
There is also a problem.

【0005】例えば、NF3 は、プラズマおよびCVD
装置のクリーニングガスとして注目され、今後の需要の
伸びが期待される有用なガスであるが、許容濃度10p
pm(TWA−TLV)の毒性ガスであり、エイムス試
験において変異原性が認められている。しかし、常温・
常圧では非常に安定した物質であるため適当な吸着剤が
存在しない。そこで、上記NF3 を無害化処理するに
は、一旦高温で金属と反応させ、金属フッ化物を形成さ
せた後、これを吸着処理するという方法が行われている
が、処理工程が複雑な上、いろいろな問題を有してい
る。
[0005] For example, NF 3 is plasma and CVD.
It is a useful gas that is attracting attention as a cleaning gas for equipment and is expected to grow in demand in the future.
It is a toxic gas of pm (TWA-TLV), and its mutagenicity has been recognized in the Ames test. However, at room temperature
There is no suitable adsorbent because it is a very stable substance at normal pressure. In order to detoxify the NF 3 , a method of reacting it with a metal at a high temperature to form a metal fluoride and then performing an adsorption treatment is performed. However, the treatment process is complicated. Have various problems.

【0006】すなわち、上記NF3 を反応させる金属と
して、鉄(Fe)や銅(Cu)等を用いた場合、毒性の
強い四フッ化二窒素(N2 4 )が同時に生成されると
いう問題がある。また、金属シリコンを反応させる方法
(特開昭63−12322号公報)では、ガス組成等に
よっては金属シリコン表面が酸化されて、NF3 を分解
するための反応温度が極端に上がり、NOx が発生する
等の問題がある。
That is, when iron (Fe), copper (Cu), or the like is used as the metal for reacting NF 3 , the problem is that highly toxic dinitrogen tetrafluoride (N 2 F 4 ) is simultaneously produced. There is. In the method of reacting metallic silicon (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-12322), the metallic silicon surface is oxidized depending on the gas composition and the like, and the reaction temperature for decomposing NF 3 rises extremely, and NO x is reduced. There are problems such as occurrence.

【0007】一方、従来より、放電を利用した排ガス処
理方法(放電処理方法)が研究されており、上記フッ素
系ガスを比較的低温で分解処理できる点で有効な技術と
して期待されている。しかしながら、一般に、放電処理
ではフッ素系ガスの分解処理を減圧排気系の真空ポンプ
に至る前の、通常13.3〜1330Paの圧力範囲に
ある排ガス中でプラズマを励起して処理を行うため、排
ガスの流量変動、特に圧力変動に対して安定なプラズマ
状態を維持することが極めて難しいという問題がある。
また、フッ素系ガスが一旦プラズマ化して分解されて
も、再び元のガスあるいは他の有害フッ素系ガスに再結
合しやすく、最終的な分解効率が低いという問題もあ
る。さらに、一定の真空度を維持することが必要なた
め、特殊な装置構造、圧力制御装置、圧力計測機器等が
必要で、装置価格が高額となるとともに、万一真空が破
れる等の事故が発生した場合、そのダメージが大きいと
いう問題もある。
On the other hand, an exhaust gas treatment method using discharge (discharge treatment method) has been studied, and is expected as an effective technique in that the fluorine-based gas can be decomposed at a relatively low temperature. However, in general, in the discharge treatment, the decomposition treatment of the fluorine-based gas is performed by exciting the plasma in the exhaust gas which is usually in a pressure range of 13.3 to 1330 Pa before reaching the vacuum pump of the reduced pressure exhaust system. There is a problem that it is extremely difficult to maintain a stable plasma state with respect to flow rate fluctuations, especially pressure fluctuations.
Further, even if the fluorine-based gas is once converted into plasma and decomposed, the fluorine-based gas is easily recombined with the original gas or another harmful fluorine-based gas, resulting in a problem that the final decomposition efficiency is low. Furthermore, since it is necessary to maintain a certain degree of vacuum, a special device structure, pressure control device, pressure measuring device, etc. are required, which increases the cost of the device and causes accidents such as the breakage of the vacuum. If so, there is a problem that the damage is large.

【0008】また、フッ素系ガスを高濃度に含有する排
ガスを、上記と同様のプラズマ処理装置の真空ポンプの
下流側において常圧程度にした状態でコロナ放電,無声
放電等によって分解させる方法(特開平10−2351
38号公報)も提案されているが、この場合、高濃度の
フッ素系ガスの常圧付近での放電処理中に生成する分解
生成物が、同時に、放電中に注入されるエネルギーを吸
収して放電分解を阻害するため、分解効率を高めるに
は、多大な電気エネルギーを投入するか、処理途中でい
ちいち分解生成物を除去するかしなければならないとい
う問題がある。
Also, a method of decomposing exhaust gas containing a high concentration of fluorine-based gas by corona discharge, silent discharge, or the like in a state similar to the above at a pressure downstream of a vacuum pump of a plasma processing apparatus at approximately normal pressure (particularly). Kaihei 10-2351
No. 38) has also been proposed, but in this case, decomposition products generated during the discharge treatment of a high-concentration fluorine-based gas at around normal pressure simultaneously absorb the energy injected during the discharge. In order to increase the efficiency of decomposition, there is a problem that a large amount of electric energy must be supplied or decomposition products must be removed during the treatment in order to increase the decomposition efficiency.

【0009】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、常圧付近で安定した状態で安全に放電処理する
ことのできるフッ素系排ガス分解処理方法の提供をその
目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluorine-based exhaust gas decomposition treatment method capable of safely performing discharge treatment in a stable state at about normal pressure.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、フッ素系ガスを含有する排ガスを処理す
る方法であって、上記フッ素系ガスを含有する排ガスを
不活性ガスにより希釈して圧力13.3〜133kPa
の混合ガスとしたのち、上記混合ガスを、珪素を含有す
る固体誘電体材料で形成された電気絶縁性容器内に導入
し、上記容器外側に対設される複数の電極間に高周波電
圧を印加して上記容器内でプラズマ放電を生起させるこ
とによりフッ素系ガスを放電分解し、生じた活性フッ素
を、容器に含有される珪素と反応させ、ガス状のフッ化
珪素化合物としたのち、処理済ガスを容器外に取り出し
て上記フッ化珪素化合物を吸着処理するようにしたフッ
素系排ガス分解処理方法を第1の要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for treating an exhaust gas containing a fluorine-based gas, wherein the exhaust gas containing the fluorine-based gas is diluted with an inert gas. Pressure 13.3 ~ 133kPa
After that, the mixed gas is introduced into an electrically insulating container formed of a solid dielectric material containing silicon, and a high-frequency voltage is applied between a plurality of electrodes opposed to the outside of the container. Then, a plasma discharge is generated in the container to discharge-decompose the fluorine-based gas, and the generated active fluorine is reacted with silicon contained in the container to form a gaseous silicon fluoride compound. The first gist is a fluorine-based exhaust gas decomposition treatment method in which a gas is taken out of a container and the silicon fluoride compound is adsorbed.

【0011】また、上記方法のなかでも、特に、上記固
体誘電体材料で形成された電気絶縁性容器が、フッ素系
ガスと反応する放電分解促進剤を兼ねるようにしたフッ
素系排ガス分解処理方法を第2の要旨とし、上記フッ素
系ガスが、NF3 ,CF4 ,C2 6 ,SF6 ,CCl
2 2 ,C3 8 およびCHF3 からなる群から選ばれ
た少なくとも一つのガスであるフッ素系排ガス分解処理
方法を第3の要旨とし、上記不活性ガスが、アルゴン,
ヘリウム,ネオン,窒素および空気からなる群から選ば
れた少なくとも一つのガスであるフッ素系排ガス分解処
理方法を第4の要旨とする。
[0011] Among the above methods, a method for decomposing a fluorine-based exhaust gas in which the electrically insulating container formed of the solid dielectric material also serves as a discharge decomposition accelerator that reacts with the fluorine-based gas. In a second aspect, the fluorine-based gas is NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , SF 6 , CCl
A third aspect is a method for decomposing a fluorine-based exhaust gas, which is at least one gas selected from the group consisting of 2 F 2 , C 3 F 8 and CHF 3, wherein the inert gas is argon,
A fourth gist of the present invention is a method of decomposing a fluorine-based exhaust gas, which is at least one gas selected from the group consisting of helium, neon, nitrogen, and air.

【0012】さらに、上記方法のなかでも、特に、上記
フッ素系ガスと不活性ガスの混合ガスにおけるフッ素系
ガスの体積濃度が40%以下に設定されているフッ素系
排ガス分解処理方法を第5の要旨とし、上記電気絶縁性
容器として、複数の容器を直列および並列の少なくとも
一方に並べて連結したものを用い、各容器内において同
時にプラズマ放電を生起させるようにしたフッ素系排ガ
ス分解処理方法を第6の要旨とする。
Further, among the above-mentioned methods, particularly, the fluorine-based exhaust gas decomposition treatment method in which the volume concentration of the fluorine-based gas in the mixed gas of the fluorine-based gas and the inert gas is set to 40% or less is described in the fifth method. In summary, a sixth aspect of the present invention relates to a fluorine-based exhaust gas decomposition treatment method in which a plurality of containers are connected and arranged in at least one of a series and a parallel, and a plasma discharge is simultaneously generated in each container. The summary of the

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0014】本発明の一実施の態様に用いる装置の一例
を、図1に模式的に示す。図において、1は、電気絶縁
性をもたせるために、珪素を含有する固体誘電体材料を
用いて四角筒状に形成された放電用リアクターで、上下
の開口端に、ガス通過用治具2,3が着脱自在に嵌合さ
れている。また、4は、流量計5と圧力計6とを備えた
排ガス導入ラインで、常圧となった高濃度のフッ素系ガ
スを含有する排ガスが、ガス混合器7に導入されるよう
になっている。上記ガス混合器7には、不活性ガス導入
ライン8から希釈用の不活性ガスも導入されるようにな
っており、この部分で、フッ素系ガス濃度が所定割合に
なるよう、排ガスと不活性ガスとが所定割合で混合され
るようになっている。そして、上記ガス混合器7で混合
された混合ガスは、混合ガス導入ライン9を経由して、
上記放電用リアクター1の下部に嵌合されたガス通過用
治具3に接続されており、放電用リアクター1内に混合
ガスが導入されるようになっている。
FIG. 1 schematically shows an example of an apparatus used in an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a discharge reactor formed in a square cylindrical shape using a solid dielectric material containing silicon in order to provide electrical insulation. 3 is detachably fitted. Reference numeral 4 denotes an exhaust gas introduction line provided with a flow meter 5 and a pressure gauge 6, and an exhaust gas containing a high-concentration fluorine-based gas at normal pressure is introduced into a gas mixer 7. I have. An inert gas for dilution is also introduced into the gas mixer 7 from an inert gas introduction line 8. In this portion, the inert gas is mixed with the exhaust gas so that the fluorine-based gas concentration becomes a predetermined ratio. The gas and the gas are mixed at a predetermined ratio. Then, the mixed gas mixed in the gas mixer 7 passes through a mixed gas introduction line 9 and
It is connected to a gas passage jig 3 fitted to the lower part of the discharge reactor 1 so that a mixed gas is introduced into the discharge reactor 1.

【0015】上記放電用リアクター1の外側には、放電
用リアクター1の対峙する2つの側壁に沿って、一対の
金属製平行平面電極10,11が取り付けられている。
この電極10,11は、放電用リアクター1に対し、着
脱自在な構成になっているとともに、それぞれが、水等
の冷却媒体の流路を備えたジャケット構造になってい
る。そして、一方の電極10は、インピーダンス自動整
合器12を介して放電用電源装置13に接続されてお
り、他方の電極11は、接地されている。
A pair of metal parallel plane electrodes 10 and 11 are attached to the outside of the discharge reactor 1 along two opposing side walls of the discharge reactor 1.
The electrodes 10 and 11 are detachable from the discharge reactor 1 and each has a jacket structure provided with a flow path for a cooling medium such as water. One electrode 10 is connected to a power supply device 13 for discharging via an automatic impedance matching device 12, and the other electrode 11 is grounded.

【0016】また、上記放電用リアクター1の上部に嵌
合されたガス通過用治具3には、放電処理後のガスを放
電用リアクター1内から取り出すためのガス導出ライン
14が接続されており、このガス導出ライン14を介し
て取り出された処理済ガスは、従来公知の湿式スクラバ
ー等(図示せず)に供給され、そこで、ガスに含まれる
フッ化珪素化合物が吸着除去されるようになっている。
The gas passage jig 3 fitted to the upper part of the discharge reactor 1 is connected to a gas lead-out line 14 for taking out the gas after the discharge treatment from the inside of the discharge reactor 1. The treated gas taken out through the gas outlet line 14 is supplied to a conventionally known wet scrubber or the like (not shown), where the silicon fluoride compound contained in the gas is adsorbed and removed. ing.

【0017】上記装置を用い、例えばつぎのようにして
排ガスの処理を行うことができる。すなわち、まず、C
VD装置やエッチング装置等の半導体製造装置より排出
された排ガスを、排ガス導入ライン4からガス混合器7
に導入するとともに、不活性ガス導入ライン8から不活
性ガスをガス混合器7に導入する。そして、上記ガス混
合器7において、排ガスと不活性ガスの混合ガスを混合
し、その際、混合ガスにおけるフッ素系ガスの体積濃度
が40%以下となるよう調整する。これは、つぎのよう
な考え方により設定されるものである。
Using the above apparatus, for example, the treatment of exhaust gas can be performed as follows. That is, first, C
Exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing apparatus such as a VD apparatus or an etching apparatus is passed through an exhaust gas introduction line 4 to a gas mixer 7.
And an inert gas is introduced into the gas mixer 7 from the inert gas introduction line 8. Then, in the gas mixer 7, the mixed gas of the exhaust gas and the inert gas is mixed, and at this time, the volume concentration of the fluorine-based gas in the mixed gas is adjusted to be 40% or less. This is set based on the following concept.

【0018】すなわち、放電処理前に調整される混合ガ
スにおいて、フッ素系ガスの濃度は、高く設定する方
が、処理効率の点からも不活性ガスを無駄に使用しない
点からも好ましいのであるが、フッ素系ガス濃度が増大
するにつれて、プラズマによる分解率が低下する傾向に
あることがわかっている。そこで、プラズマ中の活性フ
ッ化物中のフッ素をSiF4 としてほぼ完全に固定化で
きる最適な濃度は、フッ素系ガスの放電用リアクター1
内滞留時間、すなわち排ガスの処理量、プラズマの均一
性、または印加電圧等のプラズマ発生条件に依存し、さ
らにはフッ素系ガスの種類や分解生成物の種類等のガス
物性にも依存する。このため、処理するガスの種類と処
理量に応じて濃度を調整する必要があり、本発明では、
フッ素系ガスの体積濃度を40%以下に設定することが
好適であることをつきとめた。より詳しくいえば、フッ
素系ガスがNF3 である場合には、15〜40%の体積
濃度に設定することが好適であり、CF4 である場合に
は、10〜20%の体積濃度に設定することが好適であ
る。
That is, in the mixed gas adjusted before the discharge treatment, it is preferable to set the concentration of the fluorine-based gas to be high from the viewpoint of the treatment efficiency and the use of the inert gas without waste. It has been found that as the concentration of fluorine-based gas increases, the decomposition rate by plasma tends to decrease. Therefore, the optimum concentration at which the fluorine in the active fluoride in the plasma can be almost completely fixed as SiF 4 is the fluorine-based gas discharge reactor 1.
The internal residence time, ie, the amount of exhaust gas to be treated, the uniformity of the plasma, or the plasma generation conditions such as the applied voltage, and also the gas physical properties such as the type of fluorine-based gas and the type of decomposition product. For this reason, it is necessary to adjust the concentration according to the type of gas to be processed and the processing amount.
It has been found that it is preferable to set the volume concentration of the fluorine-based gas to 40% or less. More specifically, when the fluorine-based gas is NF 3 , the volume concentration is preferably set to 15 to 40%, and when the fluorine-based gas is CF 4 , the volume concentration is set to 10 to 20%. It is preferred to do so.

【0019】このように調整された混合ガスを、ガス通
過用治具2を介して放電用リアクター1内に導入し、放
電用電源装置13から電極10,11に高周波電圧を印
加し、電極10,11間に、高周波誘導電磁界を発生さ
せる。これにより、上記混合ガスがプラズマ励起されて
分解する。この分解によって生じた活性フッ化物中のフ
ッ素と、放電用リアクター1の構成成分である固体珪素
とが反応して、フッ化珪素化合物として固定化される。
したがって、上記放電用リアクター1は、反応容器であ
るのみならず、フッ素系ガスに対する放電分解促進剤と
して機能する。
The mixed gas thus adjusted is introduced into the discharge reactor 1 through the gas passing jig 2, and a high-frequency voltage is applied to the electrodes 10 and 11 from the discharge power supply 13 to , 11 to generate a high-frequency induction electromagnetic field. Thereby, the mixed gas is excited by plasma and decomposed. Fluorine in the activated fluoride generated by this decomposition reacts with solid silicon which is a component of the discharge reactor 1 to be fixed as a silicon fluoride compound.
Therefore, the discharge reactor 1 functions not only as a reaction vessel but also as a discharge decomposition accelerator for fluorine-based gas.

【0020】例えば、混合ガスに含まれるフッ素系ガス
がNF3 である場合、NF3 は、固体珪素(Si)と下
記の式(1)に示すように反応して、フッ化珪素化合物
である四フッ化珪素(SiF4 )として固定化される。
For example, when the fluorinated gas contained in the mixed gas is NF 3 , NF 3 reacts with solid silicon (Si) as shown in the following formula (1) to form a silicon fluoride compound. It is immobilized as silicon tetrafluoride (SiF 4 ).

【0021】[0021]

【化1】 Embedded image

【0022】上記SiF4 の昇華温度は−96℃であ
り、プラズマ中で直ちに気化するので、反応中は、放電
用リアクター1の内壁等に付着することがなく、放電用
リアクター1の内壁の固体珪素が反応に用いられること
が妨げられることがない。しかも、SiF4 の結合エネ
ルギー(565.177×103 J/mol)は、NF
3 の結合エネルギー(239.023×103 〜29
7.210×103 J/mol)と比較して高いため、
プラズマ中で一度発生したSiF4 は、再度解離するこ
がなく、安定したガス状化合物として、副生成物である
窒素ガス(N2 )、酸素ガス(O2 )とともに、放電用
リアクター1から排出される。したがって、分解生成物
の再結合等に伴う分解率の低下の問題を回避することが
できる。
The above SiFFourHas a sublimation temperature of -96 ° C.
Discharges during the reaction because it evaporates immediately in the plasma.
Without adhering to the inner wall of reactor 1 for discharge
Solid silicon on the inner wall of reactor 1 is used for the reaction
Is not disturbed. Moreover, SiFFourCombined energy
Lugie (565.177 × 10ThreeJ / mol) is NF
ThreeBinding energy (239.023 × 10Three~ 29
7.210 × 10ThreeJ / mol).
SiF generated once in plasmaFourCan be dissociated again
As a by-product as a stable gaseous compound without
Nitrogen gas (NTwo), Oxygen gas (OTwo) And for discharge
It is discharged from the reactor 1. Therefore, the decomposition products
To avoid the problem of reduction in decomposition rate due to recombination of
it can.

【0023】さらに、N2 の結合エネルギー(946.
047×103 J/mol)はNO x の結合エネルギー
(167.442×103 〜305.582×103
/mol)より充分に高く、結果的に、N2 およびO2
が専ら生成されて、有害なNOx の発生は抑制されると
いう利点を有する。そして、常圧付近で励起されたプラ
ズマでは、発生した自由電子の保有エネルギーレベルが
高い半面、プラズマ中に共存するイオン、原子、または
分子のエネルギーレベルは比較的低く、結果的に、放電
用リアクター1内のガス温度は低く維持されるという特
徴を有する。したがって、ガス温度が、少なくとも従来
の燃焼式処理法や金属接触法・吸着処理法の場合よりも
充分に低いため、N2 およびO2 の熱反応による化合に
伴うNO x の生成が抑制されるという利点も有する。
Further, NTwoBinding energy (946.
047 × 10ThreeJ / mol) is NO xBinding energy
(167.442 × 10Three~ 305.582 × 10ThreeJ
/ Mol), and consequently NTwoAnd OTwo
Is produced exclusively and harmful NOxWhen the occurrence of
This has the advantage of: Then, the pump excited near normal pressure
In Zuma, the energy level of the generated free electrons is
High side, ions, atoms, or coexisting in the plasma
The energy levels of the molecules are relatively low, resulting in a discharge
Gas temperature in the reactor 1 is kept low.
Have signs. Therefore, if the gas temperature is at least
Than the combustion treatment method, metal contact method and adsorption treatment method
Because it is low enough,TwoAnd OTwoCompound by thermal reaction of
Accompany NO xIs also suppressed.

【0024】そして、放電用リアクター1から導出され
るガス中に含有されるSiF4 は、アルカリ水溶液等を
用いた既存の湿式スクラバー等で容易に吸着処理するこ
とができるため、NF3 の無害化処理を容易に達成する
ことができる。
Since the SiF 4 contained in the gas discharged from the discharge reactor 1 can be easily adsorbed by an existing wet scrubber or the like using an alkaline aqueous solution or the like, the NF 3 is rendered harmless. Processing can be easily achieved.

【0025】ただし、NF3 の水溶性は低く、湿式スク
ラバーでは吸着処理できないため、放電用リアクター1
から導出される処理済ガスに、未分解のNF3 が残留し
て許容濃度を超えないよう、徹底してSiF4 への固定
化を行うことが重要である。
However, since NF 3 has low water solubility and cannot be adsorbed by a wet scrubber, the discharge reactor 1
It is important to perform thorough immobilization on SiF 4 so that undecomposed NF 3 does not exceed the allowable concentration in the treated gas derived from the above.

【0026】なお、NF3 以外のフッ素系ガス、または
2種以上のフッ素系ガスが混在したフッ素系ガスを放電
処理する場合も、上記式(1)と類似の反応が進行し、
プラズマ中で発生した活性フッ化物中のフッ素は、Si
4 として固定化され、同様にして、無害化処理するこ
とができる。
In the case where a fluorine-based gas other than NF 3 or a fluorine-based gas in which two or more fluorine-based gases are mixed is subjected to a discharge treatment, a reaction similar to the above formula (1) proceeds.
The fluorine in the activated fluoride generated in the plasma is Si
Immobilized as F 4, similarly, it can be detoxified.

【0027】また、上記処理方法において、放電処理に
おけるプラズマの発生条件は、つぎのように設定され
る。まず、プラズマをかける際のガス圧力は、13.3
〜133kPaに設定されるのであり、常圧でのプラズ
マ励起が可能である。しかし、常圧でのプラズマ励起の
場合、プラズマ電流の局所集中の度合いが大きいアーク
放電のような不均一なプラズマ状態に移行しやすい傾向
があり、その場合、固体誘電体表面に、局部的に温度の
上昇が激しい部分が生じて破壊されやすい。これを回避
するには、プラズマの空間的均一性が保たれることが重
要である。
In the above processing method, the plasma generation conditions in the discharge processing are set as follows. First, the gas pressure when applying plasma is 13.3.
It is set to 133 kPa, and plasma excitation at normal pressure is possible. However, in the case of plasma excitation at normal pressure, there is a tendency for the plasma current to easily transition to a non-uniform plasma state such as an arc discharge in which the degree of local concentration of the plasma current is large. There is a portion where the temperature rises sharply, and it is easily broken. To avoid this, it is important that the spatial uniformity of the plasma be maintained.

【0028】そして、放電用電源には、発生する電圧が
正弦波状、パルス波状等の波形を有する、周波数2kH
z〜1MHzのもの、あるいは放送周波数以外で使用が
認められている13.56MHzのものを使用すること
ができる。ただし、常温に近い100℃以下の温度で放
電処理を行うためには、200〜500kHzが好適で
あり、特に、30〜60℃という常温域で行うには、3
〜15kHzが最適である。そして、電圧は、ガスの種
類と、電極10,11の間隔によっても異なるが、通常
1000〜8000Vに設定される。
The discharge power supply has a voltage of 2 kHz which has a waveform such as a sine wave or a pulse wave.
Those having a frequency of z to 1 MHz, or those having a frequency of 13.56 MHz which is approved for use at frequencies other than the broadcast frequency can be used. However, in order to perform the discharge treatment at a temperature of 100 ° C. or lower, which is close to normal temperature, 200 to 500 kHz is preferable.
1515 kHz is optimal. The voltage varies depending on the type of gas and the distance between the electrodes 10 and 11, but is usually set at 1000 to 8000V.

【0029】上記電極10,11の間隔は、通常、3〜
9mmに設定され、その間に配置される放電用リアクタ
ー1の壁の厚みは、1〜3mmに設定されるが、場合に
よっては、それ以外の適宜の寸法に設定される。ただ
し、電極10,11の間隔が短くなるにつれて、均一な
プラズマが得やすくなり、放電用リアクター1の内容量
に対する内表面積比が増大するために、プラズマと放電
用リアクター1内の接触面積が増大して放電処理効果が
促進される。一方で、放電用リアクター1内でのガス流
通路が狭くなるため、導入ガスの流動圧力損失が増大し
て、放電用リアクター1内でのプラズマ圧力が上昇し、
均一なプラズマが得にくくなる。したがって、両者のバ
ランスをとりながら、電極10,11の間隔を最適なも
のに設定しなければならない。
The distance between the electrodes 10 and 11 is usually 3 to
The thickness is set to 9 mm, and the thickness of the wall of the discharge reactor 1 disposed therebetween is set to 1 to 3 mm, but in some cases, it is set to other appropriate dimensions. However, as the distance between the electrodes 10 and 11 becomes shorter, it becomes easier to obtain uniform plasma, and the ratio of the internal surface area to the internal capacity of the discharge reactor 1 increases, so that the contact area between the plasma and the discharge reactor 1 increases. As a result, the discharge treatment effect is promoted. On the other hand, since the gas flow passage in the discharge reactor 1 becomes narrow, the flow pressure loss of the introduced gas increases, and the plasma pressure in the discharge reactor 1 increases,
It becomes difficult to obtain uniform plasma. Therefore, it is necessary to set the interval between the electrodes 10 and 11 to an optimum value while keeping the balance between them.

【0030】一方、放電用リアクター1は、その構成成
分である固体珪素がプラズマ放電に伴う反応で使用され
消耗するため、徐々に壁の厚みが減少し、誘電率、材料
強度等の電気的、力学的特性が変化するが、材料強度が
顕著に劣化するまでは、前記SiF4 への固定化反応の
進行は妨げられることなく順調に進行する。また、均一
なプラズマ状態も維持される。ただし、材料強度が劣化
して貫通孔が開く等の問題が生じる以前に、放電用リア
クター1を交換する必要がある。しかし、放電用リアク
ター1の壁の減少がミクロレベルの減少であり、交換頻
度は少ないため、従来方法に比べて、特にメンテナンス
の負担が大きいというわけではない。
On the other hand, in the discharge reactor 1, the solid silicon as a component thereof is used and consumed in the reaction accompanying the plasma discharge, so that the thickness of the wall is gradually reduced, and electrical and dielectric properties, material strength and the like are reduced. Although the mechanical properties change, the progress of the immobilization reaction to SiF 4 proceeds smoothly without hindrance until the material strength is significantly degraded. Also, a uniform plasma state is maintained. However, it is necessary to replace the discharge reactor 1 before a problem such as opening of a through hole due to deterioration of the material strength occurs. However, since the wall of the discharge reactor 1 is reduced at a micro level and the replacement frequency is small, the maintenance burden is not particularly large as compared with the conventional method.

【0031】したがって、上記処理方法によれば、フッ
素系ガスを含有する排ガスを、そのまま処理するのでは
なく、不活性ガスで希釈して圧力13.3〜133kP
aという常圧付近の放電処理を行うため、均一で安定的
なプラズマ分解を生起させることができ、フッ素系ガス
の分解率が高いという利点を有する。そして、生じた活
性フッ素を放電用リアクター1の構成成分である固体珪
素と反応させ、安定なガス状物質であるフッ化珪素化合
物として取り出すため、無害化処理を確実に行うことが
できる。また、常圧付近で均一なプラズマ放電が行われ
ることから、ガス温度が低温に維持され、NOx が生じ
ることがなく、安全である。そして、系が常圧付近であ
るため、装置コストが安価でメンテナンスも簡単であ
る。さらに、排ガス流量の変動を、不活性ガスによる希
釈によって緩和して、フッ素系ガス濃度を一定にした状
態で放電用リアクター1内に導入するため、安定なプラ
ズマ状態を維持することができる。
Therefore, according to the above-mentioned processing method, the exhaust gas containing the fluorine-based gas is not treated as it is, but is diluted with an inert gas to obtain a pressure of 13.3 to 133 kP.
Since the discharge treatment is performed near the normal pressure of a, uniform and stable plasma decomposition can be generated, and there is an advantage that the decomposition rate of the fluorine-based gas is high. Then, the generated activated fluorine is reacted with solid silicon as a component of the discharge reactor 1 and taken out as a stable gaseous silicon fluoride compound, so that the detoxification treatment can be surely performed. In addition, since uniform plasma discharge is performed near normal pressure, the gas temperature is maintained at a low temperature, and NO x is not generated, which is safe. And since the system is near normal pressure, the equipment cost is low and the maintenance is simple. Further, since the fluctuation of the exhaust gas flow rate is reduced by dilution with an inert gas and introduced into the discharge reactor 1 with the fluorine-based gas concentration kept constant, a stable plasma state can be maintained.

【0032】なお、上記方法において、放電用リアクタ
ー1を構成する珪素含有固体誘電体材料としては、石
英,シリカ,窒化珪素,コーディエライト,ムライト,
サイアロン等のガラスまたはセラミック材料を用いるこ
とが好適である。また、電極10,11の材料として
は、熱伝導性および導電性に優れた銅等の金属材料が好
適である。
In the above method, the silicon-containing solid dielectric material constituting the discharge reactor 1 includes quartz, silica, silicon nitride, cordierite, mullite, and the like.
It is preferable to use a glass or ceramic material such as sialon. Further, as a material of the electrodes 10 and 11, a metal material such as copper having excellent heat conductivity and conductivity is suitable.

【0033】また、排ガスに含有されるフッ素系ガスと
しては、NF3 ,CF4 ,C2 6,SF6 ,CCl2
2 ,C3 8 ,CHF3 等があげられる。これらは、
単独で含有されていても、2種類以上のフッ素系ガスが
共存した状態で含有されていてもよい。そして、上記フ
ッ素系ガスを希釈して混合ガスにするために用いられる
不活性ガスとしては、アルゴン,ヘリウム,ネオン,窒
素,空気等があげられる。これらも、単一ガスであって
も2種以上の混合ガスであってもよい。そして、なかで
も、均一なプラズマが得られやすい点で、アルゴンまた
はヘリウムが好適である。
The fluorine-based gas contained in the exhaust gas includes NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , SF 6 and CCl 2
F 2 , C 3 F 8 , CHF 3 and the like. They are,
It may be contained alone or in a state where two or more kinds of fluorine-based gases coexist. Examples of the inert gas used to dilute the fluorine-based gas into a mixed gas include argon, helium, neon, nitrogen, and air. These may be a single gas or a mixed gas of two or more types. Among them, argon or helium is preferable because uniform plasma is easily obtained.

【0034】なお、放電用リアクター1は、上記の例の
ように四角筒状である必要はなく、円筒状、円盤状等、
適宜の形状のものを用いることができる。特に、内部に
導入された混合ガスと、放電用リアクター1の内面との
接触面積が大きくなるよう工夫したものは、反応効率が
よく、好適である。
It is to be noted that the discharge reactor 1 does not need to be in the shape of a square tube as in the above example, but may be in the form of a cylinder, disk, or the like.
Any suitable shape can be used. In particular, a device devised so as to increase the contact area between the mixed gas introduced therein and the inner surface of the discharge reactor 1 has a high reaction efficiency and is suitable.

【0035】また、電極10,11も、上記の例のよう
に平行平板状である必要はなく、円筒状,棒状等、上記
放電用リアクター1の形状に応じて、これを挟み込む形
態であれば、どのような形状であっても差し支えはな
い。ただし、温度上昇を避けるために、上記の例のよう
に、冷却機構を適宜付与したものであることが好まし
い。そして、上記電極10,11の表面は、平滑なもの
である必要はなく、微細メッシュ状、または微細剣山状
等の粗面であれば、プラズマの均一性がより向上して、
効果的である。
Also, the electrodes 10 and 11 need not be in the form of a parallel plate as in the above-mentioned example, but may be in the form of a cylinder, a rod, etc., depending on the shape of the discharge reactor 1 described above. Any shape is acceptable. However, in order to avoid a temperature rise, it is preferable that a cooling mechanism is appropriately provided as in the above-described example. The surfaces of the electrodes 10 and 11 do not need to be smooth. If the surfaces are rough, such as a fine mesh or a fine sword, the uniformity of plasma is further improved.
It is effective.

【0036】さらに、本発明において、放電用リアクタ
ー1内に導入される混合ガスには、前記フッ素系ガスお
よび不活性ガス以外に、クロロフルオロカーボン(CF
C),揮発性有機化合物(VOC),他のフロン類,あ
るいはフッ酸(HF)等のガスが共存していても、無害
化処理の上で、何ら差し支えはない。
Further, in the present invention, the mixed gas introduced into the discharge reactor 1 may contain chlorofluorocarbon (CF) in addition to the fluorine-based gas and the inert gas.
Even if a gas such as C), volatile organic compound (VOC), other fluorocarbons, or hydrofluoric acid (HF) is present, there is no problem in detoxification.

【0037】なお、排ガスの種類や処理量が多い場合、
例えば図2に示すように、複数の放電用リアクター1を
並列に並べて、同時にプラズマ放電による処理を行うこ
とにより、処理能力を高めることができる。また、図3
に示すように、複数の放電用リアクター1を直列に並べ
て、段階的に処理を進行させることにより、処理能力を
高めることができる。もちろん、上記並列の配置と直列
の配置をさらに組み合わせるようにしてもよい。
When the type of exhaust gas and the amount of treatment are large,
For example, as shown in FIG. 2, by arranging a plurality of discharge reactors 1 in parallel and performing processing by plasma discharge at the same time, the processing capacity can be increased. FIG.
As shown in (1), by arranging a plurality of discharge reactors 1 in series and performing the processing stepwise, the processing capacity can be increased. Of course, the parallel arrangement and the series arrangement may be further combined.

【0038】さらに、本発明の排ガスの処理方法を、従
来公知の他の排ガス処理方法と組み合わせることによ
り、さらに処理を徹底化させるようにしてもよい。そし
て、対象とする排ガスも、半導体製造装置から生じるも
のに限らず、例えば液晶製造プロセスや、その他の各種
産業から生じるものであっても差し支えはない。
Furthermore, the exhaust gas treatment method of the present invention may be combined with another conventionally known exhaust gas treatment method to further enhance the treatment. The target exhaust gas is not limited to the one generated from the semiconductor manufacturing apparatus, and may be the one generated from, for example, a liquid crystal manufacturing process or other various industries.

【0039】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
Next, examples will be described together with comparative examples.

【0040】[0040]

【実施例1】図1に示す装置と同様の構造を有する実験
装置を用いてNF3 の分解処理を行った。なお、放電用
リアクターは硬質ガラス製の矩形ダクト(外寸法:10
0mm×100mm×3mm)に銅製の水冷式平行平板
電極(電極面積:100mm×100mm=10000
mm2 )を密着させた構造とした。そして、電極間の間
隔は、7mmであった。そして、アルゴン中に、NF3
を体積濃度15%で混合させ、圧力101.08kPa
となった混合ガスを、上記放電用リアクター内に導入し
た。放電用リアクター内のガス流路は、断面積が100
mm×3mm=300mm2 であり、この流路を、流量
0.02リットル/minで通過させた。そして、この
とき、電極に、周波数15Hz、ピーク電圧7kVであ
る正弦波状の電圧を印加して、350Wの電力を投入し
た結果、グロー放電状態に近い極めて均一なプラズマが
目視で観察された。また、差動排気四重極質量分析計に
より放電分解処理後のガス分析を行った結果、SiF4
とNF3 しか検出されず、前記式(1)の反応が生じる
ことによって、NF3 の分解率99.99%以上が達成
されていることがわかった。また、NOx は検出されな
かった。なお、上記「分解率」とは、処理前のNF3
から処理後のNF3 量を引いて、処理前のNF3 量で除
した値を百分率で表現したものである。
Example 1 NF 3 was decomposed using an experimental apparatus having the same structure as the apparatus shown in FIG. The discharge reactor was a rectangular duct made of hard glass (external dimensions: 10
0 mm × 100 mm × 3 mm) water-cooled parallel plate electrode made of copper (electrode area: 100 mm × 100 mm = 10000)
mm 2 ). And the interval between the electrodes was 7 mm. And, in argon, NF 3
At a volume concentration of 15% and a pressure of 101.08 kPa
Was introduced into the discharge reactor. The gas flow path in the discharge reactor has a cross-sectional area of 100
mm × 3 mm = 300 mm 2 , and passed through this flow path at a flow rate of 0.02 liter / min. At this time, a sinusoidal voltage having a frequency of 15 Hz and a peak voltage of 7 kV was applied to the electrode, and a power of 350 W was applied. As a result, extremely uniform plasma close to a glow discharge state was visually observed. In addition, as a result of performing gas analysis after the discharge decomposition treatment using a differential exhaust quadrupole mass spectrometer, SiF 4
And NF 3 were detected, and it was found that the decomposition of NF 3 was achieved at 99.99% or more by the reaction of the formula (1). NO x was not detected. The above as "decomposition rate", by subtracting the NF 3 amount after treatment from NF 3 amount of the pretreatment, is a representation as a percentage by dividing the value NF 3 amount of the pretreatment.

【0041】[0041]

【実施例2】放電用リアクターに導入する混合ガスとし
て、ヘリウム中にNF3 を体積濃度15%で混合させ、
圧力101.08kPaとなった混合ガスを用いた。他
の条件は、上記実施例1と同様にして、NF3 の処理を
行った。この処理の際も、グロー放電状態に近い極めて
均一なプラズマが目視で観察された。そして、差動排気
四重極質量分析計により放電分解処理後のガス分析を行
った結果、SiF4 とNF3 しか検出されず、前記式
(1)の反応が生じることによって、NF3 の分解率9
8%以上が達成されていることがわかった。また、NO
x は検出されなかった。
Example 2 As a mixed gas to be introduced into a discharge reactor, helium was mixed with NF 3 at a volume concentration of 15%.
A mixed gas having a pressure of 101.08 kPa was used. Other conditions were the same as in Example 1 above, and the treatment of NF 3 was performed. Also during this treatment, extremely uniform plasma close to a glow discharge state was visually observed. Then, as a result of gas analysis after discharge decomposition treatment by differential pumping quadrupole mass spectrometer, SiF 4 and NF 3 only being detected, by the reaction of the formula (1) occurs, the decomposition of NF 3 Rate 9
It was found that 8% or more was achieved. NO
x was not detected.

【0042】[0042]

【実施例3】放電用リアクターに導入する混合ガスとし
て、アルゴン中にCF4 を体積濃度10%で混合させ、
圧力101.08kPaとなった混合ガスを用いた。他
の条件は、上記実施例1と同様にして、CF4 の処理を
行った。この処理の際も、グロー放電状態に近い極めて
均一なプラズマが目視で観察された。そして、差動排気
四重極質量分析計により放電分解処理後のガス分析を行
った結果、SiF4 とCF4 とCO2 とCOしか検出さ
れず、下記の式(2)の反応が生じることによって、C
4 の分解率90%以上が達成されていることがわかっ
た。また、NO x は検出されなかった。
Example 3 As a mixed gas to be introduced into a discharge reactor
And CF in argonFourAt a volume concentration of 10%,
A mixed gas having a pressure of 101.08 kPa was used. other
Is the same as in Example 1 above,FourProcessing
went. In this process, too, it is very close to the glow discharge state.
A uniform plasma was visually observed. And differential exhaust
Gas analysis after electrolysis was performed using a quadrupole mass spectrometer.
As a result, SiFFourAnd CFFourAnd COTwoAnd only CO detected
And the reaction of the following formula (2) occurs,
FFourIt was found that a decomposition rate of 90% or more was achieved.
Was. NO xWas not detected.

【0043】[0043]

【化2】 Embedded image

【0044】[0044]

【実施例4】放電用リアクターに導入する混合ガスとし
て、ヘリウム中にCF4 を体積濃度10%で混合させ、
圧力101.08kPaとなった混合ガスを用いた。他
の条件は、上記実施例3と同様にして、CF4 の処理を
行った。この処理の際も、グロー放電状態に近い極めて
均一なプラズマが目視で観察された。そして、差動排気
四重極質量分析計により放電分解処理後のガス分析を行
った結果、SiF4 とCF4 とCO2 とCOしか検出さ
れず、上記式(2)の反応が生じることによって、CF
4 の分解率87%以上が達成されていることがわかっ
た。また、NOxは検出されなかった。
Example 4 As a mixed gas introduced into a discharge reactor, helium was mixed with CF 4 at a volume concentration of 10%.
A mixed gas having a pressure of 101.08 kPa was used. Other conditions were the same as in Example 3 above, and the treatment of CF 4 was performed. Also during this treatment, extremely uniform plasma close to a glow discharge state was visually observed. As a result of performing gas analysis after the discharge decomposition treatment by the differential exhaust quadrupole mass spectrometer, only SiF 4 , CF 4 , CO 2, and CO were detected, and the reaction of the above formula (2) occurred. , CF
It was found that the decomposition rate of No. 4 was 87% or more. NO x was not detected.

【0045】[0045]

【比較例1】放電用リアクターに導入するガスとして、
不活性ガスで希釈しない、NF3 のみを用いた。それ以
外は前記実施例1と同様にして、NF3 の処理を行っ
た。この処理の場合、赤色で不均一なプラズマが目視で
観察された。そして、差動排気四重極質量分析計により
放電分解処理後のガス分析を行った結果、NF3 の分解
率が30%と低いことがわかった。また、NOx が微量
検出された。
Comparative Example 1 As a gas to be introduced into a discharge reactor,
Only NF 3 which was not diluted with an inert gas was used. Otherwise, the treatment of NF 3 was performed in the same manner as in Example 1. In this case, a non-uniform red plasma was visually observed. Then, as a result of performing gas analysis after the discharge decomposition treatment using a differential exhaust quadrupole mass spectrometer, it was found that the decomposition rate of NF 3 was as low as 30%. Further, NO x were detected trace.

【0046】[0046]

【比較例2】比較例1と同様にして、減圧状態(106
6Pa)でNF3 の処理を行った。この処理の場合、赤
色で均一なプラズマが目視で観察されたが、NF3 の分
解率が30%と低いことがわかった。また、NOx も検
出された。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 In the same manner as in Comparative Example 1, the reduced pressure state (106
6Pa) to perform NF 3 treatment. In the case of this treatment, red uniform plasma was visually observed, but it was found that the decomposition rate of NF 3 was as low as 30%. NO x was also detected.

【0047】[0047]

【実施例5〜8】放電用リアクターに導入する混合ガス
として、ヘリウムとNF3 との混合ガスを用いたが、混
合ガス中のNF3 濃度を、下記の表1に示すとおり4通
りに設定した。それ以外は、実施例1と同様にして、N
3 の処理を行い、上記と同様にしてガス分析を行うこ
とにより、分解率を算出した。その結果を下記の表1に
併せて示す。
Examples 5 to 8 A mixed gas of helium and NF 3 was used as a mixed gas to be introduced into a discharge reactor. The NF 3 concentration in the mixed gas was set in four ways as shown in Table 1 below. did. Otherwise, as in Example 1, N
Performs processing F 3, by performing gas analysis in the same manner as described above, were calculated degradation rate. The results are shown in Table 1 below.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【実施例9〜12】放電用リアクターに導入する混合ガ
スとして、ヘリウムとCF4 との混合ガスを用いたが、
混合ガス中のCF4 濃度を、下記の表2に示すとおり4
通りに設定した。それ以外は、実施例5〜8と同様にし
て、CF4 の処理を行い、上記と同様にしてガス分析を
行うことにより、分解率を算出した。その結果を下記の
表2に併せて示す。
Embodiments 9 to 12 A mixed gas of helium and CF 4 was used as a mixed gas introduced into a discharge reactor.
The CF 4 concentration in the mixed gas was set to 4 as shown in Table 2 below.
Set as follows. Otherwise, in the same manner as in Example 5-8, performs processing CF 4, by performing gas analysis in the same manner as described above, were calculated degradation rate. The results are shown in Table 2 below.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】[0051]

【発明の効果】以上のように、本発明は、珪素を含有す
る固体誘電体材料で形成された電気絶縁性容器内で、不
活性ガスで希釈されたフッ素系ガス含有排ガスを、所定
圧力範囲で放電処理することにより、フッ素系ガスを安
全かつ効率よく分解除去するようにしたものである。こ
の方法によれば、均一で安定的なプラズマ分解を生起さ
せることができ、フッ素系ガスの分解率が高いという利
点を有する。そして、生じた活性フッ素を電気絶縁性容
器の構成成分である固体珪素と反応させ、安定なガス状
物質であるフッ化珪素化合物として取り出して吸着除去
するため、無害化処理を確実に行うことができる。ま
た、常圧付近で均一なプラズマ放電が行われることか
ら、ガス温度が低温に維持され、NOx が生じることが
なく、安全である。そして、系が常圧付近であるため、
装置コストが安価でメンテナンスも簡単である。さら
に、排ガス流量の変動を、不活性ガスによる希釈によっ
て緩和して、フッ素系ガス濃度を一定にした状態で処理
するため、プラズマ条件が変動せず、安定した処理を行
うことができる。
As described above, according to the present invention, a fluorine-containing gas-containing exhaust gas diluted with an inert gas is discharged in a predetermined pressure range in an electrically insulating container formed of a silicon-containing solid dielectric material. , The fluorine-based gas is safely and efficiently decomposed and removed. According to this method, uniform and stable plasma decomposition can be generated, and there is an advantage that the decomposition rate of fluorine-based gas is high. Then, the generated activated fluorine is reacted with solid silicon, which is a constituent component of the electrically insulating container, and is taken out as a silicon fluoride compound, which is a stable gaseous substance, and is adsorbed and removed. it can. In addition, since uniform plasma discharge is performed near normal pressure, the gas temperature is maintained at a low temperature, and NO x is not generated, which is safe. And because the system is near normal pressure,
The equipment cost is low and maintenance is easy. Further, fluctuations in the flow rate of the exhaust gas are reduced by dilution with an inert gas, and the processing is performed in a state in which the concentration of the fluorine-based gas is constant. Therefore, stable processing can be performed without changing the plasma conditions.

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

【図1】本発明の一実施例に用いる装置の一例を示す模
式的な構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図2】上記装置の変形例を示す模式的な構成図であ
る。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a modified example of the above device.

【図3】上記装置の他の変形例を示す模式的な構成図で
ある。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another modified example of the device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放電用リアクター 4 排ガス導入ライン 9 混合ガス導入ライン 10,11 電極 14 ガス導出ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge reactor 4 Exhaust gas introduction line 9 Mixed gas introduction line 10, 11 Electrode 14 Gas lead-out line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 康志 大阪府堺市築港新町2丁6番地40 エア・ ウォーター株式会社堺工場内 (72)発明者 大久保 健 大阪府堺市築港新町2丁6番地40 エア・ ウォーター株式会社堺工場内 Fターム(参考) 4D002 AA22 AC10 BA02 BA07 CA13 DA70 EA02 GA01 GA02 GB01 GB02 GB04 4G075 AA03 AA37 BA01 BA05 BB01 BB04 BD14 CA15 CA47 CA62 DA01 DA02 EA01 EA06 EB01 EB42 EC21 EE12 FB02 FB04 FC15  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Yamagishi 2-6-6 Chikushinmachi, Sakai City, Osaka Inside Air Water Co., Ltd. Sakai Plant (72) Inventor Ken Okubo 2-6 Chikushinmachi, Sakai City, Osaka Prefecture 40 Air Water Co., Ltd. Sakai Plant F-term (reference) 4D002 AA22 AC10 BA02 BA07 CA13 DA70 EA02 GA01 GA02 GB01 GB02 GB04 4G075 AA03 AA37 BA01 BA05 BB01 BB04 BD14 CA15 CA47 CA62 DA01 DA02 EA01 EA06 EB01 EB04 EB02 EC21 EB04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フッ素系ガスを含有する排ガスを処理す
る方法であって、上記フッ素系ガスを含有する排ガスを
不活性ガスにより希釈して圧力13.3〜133kPa
の混合ガスとしたのち、上記混合ガスを、珪素を含有す
る固体誘電体材料で形成された電気絶縁性容器内に導入
し、上記容器外側に対設される複数の電極間に高周波電
圧を印加して上記容器内でプラズマ放電を生起させるこ
とによりフッ素系ガスを放電分解し、生じた活性フッ素
を、容器に含有される珪素と反応させ、ガス状のフッ化
珪素化合物としたのち、処理済ガスを容器外に取り出し
て上記フッ化珪素化合物を吸着処理するようにしたこと
を特徴とするフッ素系排ガス分解処理方法。
1. A method for treating an exhaust gas containing a fluorine-based gas, wherein said exhaust gas containing a fluorine-based gas is diluted with an inert gas to a pressure of 13.3 to 133 kPa.
After that, the mixed gas is introduced into an electrically insulating container formed of a solid dielectric material containing silicon, and a high-frequency voltage is applied between a plurality of electrodes opposed to the outside of the container. Then, a plasma discharge is generated in the container to discharge-decompose the fluorine-based gas, and the generated active fluorine is reacted with silicon contained in the container to form a gaseous silicon fluoride compound. A method for decomposing fluorine-based exhaust gas, wherein a gas is taken out of the container and the silicon fluoride compound is adsorbed.
【請求項2】 上記固体誘電体材料で形成された電気絶
縁性容器が、フッ素系ガスと反応する放電分解促進剤を
兼ねるようにした請求項1記載のフッ素系排ガス分解処
理方法。
2. The method for decomposing fluorine-based exhaust gas according to claim 1, wherein the electrically insulating container formed of the solid dielectric material also serves as a discharge decomposition accelerator that reacts with the fluorine-based gas.
【請求項3】 上記フッ素系ガスが、NF3 ,CF4
2 6 ,SF6 ,CCl2 2 ,C3 8 およびCH
3 からなる群から選ばれた少なくとも一つのガスであ
る請求項1または2記載のフッ素系排ガス分解処理方
法。
3. The method according to claim 2, wherein the fluorine-based gas is NF 3 , CF 4 ,
C 2 F 6 , SF 6 , CCl 2 F 2 , C 3 F 8 and CH
3. The method according to claim 1, wherein the gas is at least one gas selected from the group consisting of F3.
【請求項4】 上記不活性ガスが、アルゴン,ヘリウ
ム,ネオン,窒素および空気からなる群から選ばれた少
なくとも一つのガスである請求項1〜3のいずれか一項
に記載のフッ素系排ガス分解処理方法。
4. The decomposition of a fluorine-based exhaust gas according to claim 1, wherein the inert gas is at least one gas selected from the group consisting of argon, helium, neon, nitrogen and air. Processing method.
【請求項5】 上記フッ素系ガスと不活性ガスの混合ガ
スにおけるフッ素系ガスの体積濃度が40%以下に設定
されている請求項1〜4のいずれか一項に記載のフッ素
系排ガス分解処理方法。
5. The fluorine-based exhaust gas decomposition treatment according to claim 1, wherein a volume concentration of the fluorine-based gas in the mixed gas of the fluorine-based gas and the inert gas is set to 40% or less. Method.
【請求項6】 上記電気絶縁性容器として、複数の容器
を直列および並列の少なくとも一方に並べて連結したも
のを用い、各容器内において同時にプラズマ放電を生起
させるようにした請求項1〜5のいずれか一項に記載の
フッ素系排ガス分解処理方法。
6. The electric insulating container according to claim 1, wherein a plurality of containers are arranged and connected in at least one of series and parallel, and a plasma discharge is simultaneously generated in each container. The method for decomposing a fluorine-based exhaust gas according to any one of the preceding claims.
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