JP2003117350A - フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法及び装置 - Google Patents
フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＦＣの完全除去を達成し且つ副生成物とし
てＣＯが発生しない、処理効率が高く長時間に亘って有
効なフッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、フッ素含有化合物を含む排ガ
スを、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステ
ンの酸化物を担持してなる金属触媒と接触させ、次にγ
−アルミナからなるアルミナ触媒と接触させることを特
徴とする、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法に
関する。
てＣＯが発生しない、処理効率が高く長時間に亘って有
効なフッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、フッ素含有化合物を含む排ガ
スを、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステ
ンの酸化物を担持してなる金属触媒と接触させ、次にγ
−アルミナからなるアルミナ触媒と接触させることを特
徴とする、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法に
関する。
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に関する。特に、本発明は、半導体
工業において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、酸化膜等の各種成膜をエッチングする
工程から排出されるフッ素含有化合物を含む排ガスを処
理する方法及び装置に関する。
を含む排ガスの処理に関する。特に、本発明は、半導体
工業において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、酸化膜等の各種成膜をエッチングする
工程から排出されるフッ素含有化合物を含む排ガスを処
理する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体工業においては、半導体製造工程
中に多種類の有害ガスが使用されており、環境中への排
気による環境汚染が懸念される。特に、半導体工業にお
ける半導体製造装置内面のクリーニング工程や、エッチ
ング工程或いはＣＶＤ工程などにおいては、ＣＨＦ3な
どのフッ化炭化水素や、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ
6、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、ＳＦ6、ＮＦ3などのパーフルオロ
化合物（ＰＦＣ）などのフッ素含有化合物が用いられて
おり、これらのプロセスからの排ガス中に含まれるフッ
素含有化合物は、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。
中に多種類の有害ガスが使用されており、環境中への排
気による環境汚染が懸念される。特に、半導体工業にお
ける半導体製造装置内面のクリーニング工程や、エッチ
ング工程或いはＣＶＤ工程などにおいては、ＣＨＦ3な
どのフッ化炭化水素や、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ
6、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、ＳＦ6、ＮＦ3などのパーフルオロ
化合物（ＰＦＣ）などのフッ素含有化合物が用いられて
おり、これらのプロセスからの排ガス中に含まれるフッ
素含有化合物は、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】このようなＰＦＣ含有ガスからＰＦＣを除
去する方法として、本発明者らは、先に特定の結晶構造
を有するγ−アルミナを触媒として用い、Ｏ2とＨ2Ｏの
共存下でＰＦＣを加熱分解処理する方法を発明し、特許
出願を行った（特願２０００−１１０６６８号）。ま
た、ＰＦＣではないが、フロンガスを分解処理法とし
て、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステン
の酸化物を担持してなる分解触媒を用い、ｎ−ブタン等
の炭化水素とＯ2とを分解補助ガスとしてが用いてフロ
ンを分解する方法が提案されている。
去する方法として、本発明者らは、先に特定の結晶構造
を有するγ−アルミナを触媒として用い、Ｏ2とＨ2Ｏの
共存下でＰＦＣを加熱分解処理する方法を発明し、特許
出願を行った（特願２０００−１１０６６８号）。ま
た、ＰＦＣではないが、フロンガスを分解処理法とし
て、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステン
の酸化物を担持してなる分解触媒を用い、ｎ−ブタン等
の炭化水素とＯ2とを分解補助ガスとしてが用いてフロ
ンを分解する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らが先に特許
出願した特定の結晶構造を持つγ−アルミナを用いたＰ
ＦＣの処理においては、かかるγ−アルミナが高い分解
活性を示し、ＰＦＣの完全除去（除去率として１００
％）が達成され、更に副生成物としてＣＯが発生しない
など、高い処理効率が得られた。しかしながら、その後
の研究によって、かかるγ−アルミナは、長時間の通ガ
スを行うと徐々に性能が低下し、当初の処理目標よりも
短い期間で除去率が低下することが分かった。
出願した特定の結晶構造を持つγ−アルミナを用いたＰ
ＦＣの処理においては、かかるγ−アルミナが高い分解
活性を示し、ＰＦＣの完全除去（除去率として１００
％）が達成され、更に副生成物としてＣＯが発生しない
など、高い処理効率が得られた。しかしながら、その後
の研究によって、かかるγ−アルミナは、長時間の通ガ
スを行うと徐々に性能が低下し、当初の処理目標よりも
短い期間で除去率が低下することが分かった。
【０００５】一方、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物
にタングステンの酸化物を担持してなる金属触媒につい
ては、フロンガス（フロン−１１５等）の処理は提案さ
れているが、難分解性のＰＦＣ（例えばＣＦ4は１２０
０℃以上で燃焼分解しなければならない）に対して適用
することは検討されていない。また、かかる提案された
方法においては、分解補助ガスとしては炭化水素とＯ2
とを用いているが、炭化水素の代わりにＨ2Ｏを用いる
ことは検討されていない。したがって、アルミナ−ジル
コニウム複合酸化物にタングステンの酸化物を担持して
なる金属触媒については、ＰＦＣに対してＨ2ＯとＯ2の
共存下でどの程度の分解活性があるかは、全く検討され
ていなかった。
にタングステンの酸化物を担持してなる金属触媒につい
ては、フロンガス（フロン−１１５等）の処理は提案さ
れているが、難分解性のＰＦＣ（例えばＣＦ4は１２０
０℃以上で燃焼分解しなければならない）に対して適用
することは検討されていない。また、かかる提案された
方法においては、分解補助ガスとしては炭化水素とＯ2
とを用いているが、炭化水素の代わりにＨ2Ｏを用いる
ことは検討されていない。したがって、アルミナ−ジル
コニウム複合酸化物にタングステンの酸化物を担持して
なる金属触媒については、ＰＦＣに対してＨ2ＯとＯ2の
共存下でどの程度の分解活性があるかは、全く検討され
ていなかった。
【０００６】本発明は、これらの従来技術に鑑みて、ア
ルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化
物を担持してなる分解触媒のＰＦＣに対する処理活性を
検討し、ＰＦＣの完全除去を達成し且つ副生成物として
ＣＯが発生しない、処理効率が高く長時間に亘って有効
なフッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法を提供する
ことを目的とする。
ルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化
物を担持してなる分解触媒のＰＦＣに対する処理活性を
検討し、ＰＦＣの完全除去を達成し且つ副生成物として
ＣＯが発生しない、処理効率が高く長時間に亘って有効
なフッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、本発明の一態様は、フッ素含有化合物
を含む排ガスを、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物に
タングステンの酸化物を担持してなる金属触媒と接触さ
せ、次にγ−アルミナからなるアルミナ触媒と接触させ
ることを特徴とする、フッ素含有化合物を含む排ガスの
処理方法を提供する。
めの手段として、本発明の一態様は、フッ素含有化合物
を含む排ガスを、アルミナ−ジルコニウム複合酸化物に
タングステンの酸化物を担持してなる金属触媒と接触さ
せ、次にγ−アルミナからなるアルミナ触媒と接触させ
ることを特徴とする、フッ素含有化合物を含む排ガスの
処理方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明方法においては、ＰＦＣなどのフッ素含有化
合物（以下、ＰＦＣと総称する）を含む排ガスを、アル
ミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物
を担持してなる金属触媒層に通ガスした後に、γ−アル
ミナからなるアルミナ触媒層に通ガスする。
る。本発明方法においては、ＰＦＣなどのフッ素含有化
合物（以下、ＰＦＣと総称する）を含む排ガスを、アル
ミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物
を担持してなる金属触媒層に通ガスした後に、γ−アル
ミナからなるアルミナ触媒層に通ガスする。
【０００９】本発明において用いることのできるアルミ
ナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物を
担持してなる金属触媒、即ちＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3
系触媒としては、例えば特許２５６９４２１号で開示さ
れたものを好適に用いることができる。好ましくは、ア
ルミナ−ジルコニウム複合酸化物におけるジルコニウム
の含有率が０．２〜０．８であるものが好ましい。例え
ば、モル比で、Ａｌ2Ｏ3が０．７５、ＺｒＯ2が０．
２、ＷＯ3が０．０５であるＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3
系触媒を本発明において好適に用いることができる。か
かる触媒の形状は、通ガス時に通気抵抗が上昇しない限
りにおいて、接触面積を大きく取るために小さな寸法の
ものを用いることが好ましい。例えば、径０．８〜５m
m、長さ５〜１５mm程度の略円柱状の押出し成型品を用
いることが好ましい。
ナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物を
担持してなる金属触媒、即ちＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3
系触媒としては、例えば特許２５６９４２１号で開示さ
れたものを好適に用いることができる。好ましくは、ア
ルミナ−ジルコニウム複合酸化物におけるジルコニウム
の含有率が０．２〜０．８であるものが好ましい。例え
ば、モル比で、Ａｌ2Ｏ3が０．７５、ＺｒＯ2が０．
２、ＷＯ3が０．０５であるＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3
系触媒を本発明において好適に用いることができる。か
かる触媒の形状は、通ガス時に通気抵抗が上昇しない限
りにおいて、接触面積を大きく取るために小さな寸法の
ものを用いることが好ましい。例えば、径０．８〜５m
m、長さ５〜１５mm程度の略円柱状の押出し成型品を用
いることが好ましい。
【００１０】本発明においてアルミナ触媒として用いる
ことのできるγ−アルミナとしては、ＰＦＣ分解作用を
有することが知られている任意のアルミナを用いること
ができるが、本発明者らが特願２０００−１１０６６８
号で提案した、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
いることが好ましい。形状は、通ガス時に通気抵抗が上
昇しない限りにおいて、接触面積を大きく取るために小
さな寸法のものを用いることが好ましく、例えば、直径
が０．８mm〜２．６mm、より好ましくは１．０mm〜２．
０mmの粒子状のものが好ましい。
ことのできるγ−アルミナとしては、ＰＦＣ分解作用を
有することが知られている任意のアルミナを用いること
ができるが、本発明者らが特願２０００−１１０６６８
号で提案した、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
いることが好ましい。形状は、通ガス時に通気抵抗が上
昇しない限りにおいて、接触面積を大きく取るために小
さな寸法のものを用いることが好ましく、例えば、直径
が０．８mm〜２．６mm、より好ましくは１．０mm〜２．
０mmの粒子状のものが好ましい。
【００１１】本発明方法において、金属触媒層及びアル
ミナ触媒層と接触する際の排ガスの温度は６００〜９０
０℃が好ましい。また、排ガスに分解補助ガスとしてＯ
2及びＨ2Ｏを添加して、金属触媒層及びアルミナ触媒層
と接触させることが好ましい。この場合、Ｈ2Ｏは、気
体状態で導入することが好ましく、例えば、Ｈ2Ｏタン
クから気化器にポンプで送り、１００℃以上に加熱して
全量を水蒸気化させて、さらにＮ2などの不活性ガスで
圧送するなどして、反応系に導入することが好ましい。
ミナ触媒層と接触する際の排ガスの温度は６００〜９０
０℃が好ましい。また、排ガスに分解補助ガスとしてＯ
2及びＨ2Ｏを添加して、金属触媒層及びアルミナ触媒層
と接触させることが好ましい。この場合、Ｈ2Ｏは、気
体状態で導入することが好ましく、例えば、Ｈ2Ｏタン
クから気化器にポンプで送り、１００℃以上に加熱して
全量を水蒸気化させて、さらにＮ2などの不活性ガスで
圧送するなどして、反応系に導入することが好ましい。
【００１２】ＰＦＣなどのフッ素含有化合物を含む排ガ
スを、好ましくはＯ2及びＨ2Ｏの共存下で、Ａｌ2Ｏ3−
ＺｒＯ2−ＷＯ3系分解触媒層（金属触媒層）に通ガスし
た後に、γ−アルミナ層（アルミナ触媒層）に通ガスす
ると、例えばＰＦＣガスの一種であるＣＦ4や、Ｆ2等の
酸化性ガス、ＣＯなどは、次の反応によってＣＯ2とＨ
Ｆとに分解する。
スを、好ましくはＯ2及びＨ2Ｏの共存下で、Ａｌ2Ｏ3−
ＺｒＯ2−ＷＯ3系分解触媒層（金属触媒層）に通ガスし
た後に、γ−アルミナ層（アルミナ触媒層）に通ガスす
ると、例えばＰＦＣガスの一種であるＣＦ4や、Ｆ2等の
酸化性ガス、ＣＯなどは、次の反応によってＣＯ2とＨ
Ｆとに分解する。
【００１３】
【式１】
【００１４】すなわち、ＣＦ4は、Ｈ2Ｏ及びＯ2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Ｈ2Ｏとの反応によりＨＦに分解され、ＣＯはＣＯ2に
酸化される。
応によりＣＯ2とＨＦとに分解され、Ｆ2等の酸化性ガス
はＨ2Ｏとの反応によりＨＦに分解され、ＣＯはＣＯ2に
酸化される。
【００１５】ここで、Ｏ2，Ｈ2Ｏの添加量は、Ｏ2につ
いては上述の最小値に１モル加えたモル数以上、Ｈ2Ｏ
についてはＰＦＣ１モルに対して６倍〜１０倍とするこ
とが好ましい。また、例えば、上記反応式中、
いては上述の最小値に１モル加えたモル数以上、Ｈ2Ｏ
についてはＰＦＣ１モルに対して６倍〜１０倍とするこ
とが好ましい。また、例えば、上記反応式中、
【００１６】
【式２】
【００１７】の反応に関しては、Ｏ2のモル濃度が大き
ければ、ＣＯとＯ2との反応がより効率よくなる。これ
は、ＣＯとＯ2のモル濃度差によって、Ｏ2がＣＯ分子の
周囲を囲い易くなり、反応性がよくなるためである。ま
た、Ｏ2同士の流れにおける衝撃によりＯ2がラジカル状
態になり、より活性が高い状態となる。したがって、Ｏ
2の添加量はＣＯのモル数の５倍以上とすることが好ま
しい。
ければ、ＣＯとＯ2との反応がより効率よくなる。これ
は、ＣＯとＯ2のモル濃度差によって、Ｏ2がＣＯ分子の
周囲を囲い易くなり、反応性がよくなるためである。ま
た、Ｏ2同士の流れにおける衝撃によりＯ2がラジカル状
態になり、より活性が高い状態となる。したがって、Ｏ
2の添加量はＣＯのモル数の５倍以上とすることが好ま
しい。
【００１８】また、本発明は、上記の方法を実施するた
めの装置も提供する。即ち、本発明の他の態様は、アル
ミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物
を担持してなる分解触媒が充填された金属触媒層と、触
媒層の後段に配置されたγ−アルミナが充填されたアル
ミナ触媒層とを具備する反応槽、及び、反応槽にフッ素
含有化合物を含む排ガスを導入する手段、及び反応槽か
らのガスを排出する手段を有することを特徴とするフッ
素含有化合物を含む排ガスを処理する装置に関する。
めの装置も提供する。即ち、本発明の他の態様は、アル
ミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物
を担持してなる分解触媒が充填された金属触媒層と、触
媒層の後段に配置されたγ−アルミナが充填されたアル
ミナ触媒層とを具備する反応槽、及び、反応槽にフッ素
含有化合物を含む排ガスを導入する手段、及び反応槽か
らのガスを排出する手段を有することを特徴とするフッ
素含有化合物を含む排ガスを処理する装置に関する。
【００１９】本発明に係る装置においては、反応槽にお
いて、前段処理層として、アルミナ−ジルコニウム複合
酸化物にタングステンの酸化物を担持してなる分解触媒
（Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒）の層（金属触媒
層）を配置し、後段処理層としてγ−アルミナの層（ア
ルミナ触媒層）を配置する。このように二つの層を配置
することによって、前段のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系
触媒により、まずＣＦ4及びＣＯの粗除去が行われ、次
に後段のγ−アルミナにより前段で処理されなかったＣ
Ｆ4及びＣＯの処理が行われる。この構成によって、各
触媒の寿命の管理がし易く、且つ各触媒を別々に交換す
ることができるので、触媒の有効利用が可能になる。
いて、前段処理層として、アルミナ−ジルコニウム複合
酸化物にタングステンの酸化物を担持してなる分解触媒
（Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒）の層（金属触媒
層）を配置し、後段処理層としてγ−アルミナの層（ア
ルミナ触媒層）を配置する。このように二つの層を配置
することによって、前段のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系
触媒により、まずＣＦ4及びＣＯの粗除去が行われ、次
に後段のγ−アルミナにより前段で処理されなかったＣ
Ｆ4及びＣＯの処理が行われる。この構成によって、各
触媒の寿命の管理がし易く、且つ各触媒を別々に交換す
ることができるので、触媒の有効利用が可能になる。
【００２０】なお、本発明装置の反応槽においては、円
筒などの形状の容器内に、前段のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−
ＷＯ3系触媒層と後段のγ−アルミナ層とを、両層の間
にステンレス鋼などで形成された金網などを配置して充
填することが好ましい。本発明の反応槽の寸法は、処理
対象のガスの流量や装置を設置するスペースによる制限
などによって適宜決定することができるが、一般に、内
径１０cm〜２０cmの円筒に、上述したような、例えば径
０．８〜５mm、長さ５〜１５mm程度の円柱状の押出し成
型品の形状のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒を高さ２
５cm〜８０cmに充填し、その下流側に厚さが好ましくは
０．０８cm〜０．１６cmのステンレス鋼製金網を介在さ
せて、上述したような、例えば直径が０．８mm〜４．５
mmの粒子状のγ−アルミナを高さ２５cm〜８０cmに充填
することによって、本発明に係る反応槽を形成すること
ができる。本発明に係る反応槽においては、このよう
に、前段及び後段において、同一の分解触媒が密に層状
に積層されているので、排ガスとＨ2Ｏ及びＯ2が反応す
るゾーンを流れ方向に沿って短くすることができ、各分
解触媒層での反応むらを少なくすることができ、しかも
装置の小型化を図ることができる。なお、本発明に係る
装置においては、予熱槽と触媒反応槽とは、上記に示す
ように同一のカラム内に配置してもよく（一体型）、或
いは別々のカラム（別置きタイプ）として作成してこれ
を接続することによって反応槽を構成してもよい。
筒などの形状の容器内に、前段のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−
ＷＯ3系触媒層と後段のγ−アルミナ層とを、両層の間
にステンレス鋼などで形成された金網などを配置して充
填することが好ましい。本発明の反応槽の寸法は、処理
対象のガスの流量や装置を設置するスペースによる制限
などによって適宜決定することができるが、一般に、内
径１０cm〜２０cmの円筒に、上述したような、例えば径
０．８〜５mm、長さ５〜１５mm程度の円柱状の押出し成
型品の形状のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒を高さ２
５cm〜８０cmに充填し、その下流側に厚さが好ましくは
０．０８cm〜０．１６cmのステンレス鋼製金網を介在さ
せて、上述したような、例えば直径が０．８mm〜４．５
mmの粒子状のγ−アルミナを高さ２５cm〜８０cmに充填
することによって、本発明に係る反応槽を形成すること
ができる。本発明に係る反応槽においては、このよう
に、前段及び後段において、同一の分解触媒が密に層状
に積層されているので、排ガスとＨ2Ｏ及びＯ2が反応す
るゾーンを流れ方向に沿って短くすることができ、各分
解触媒層での反応むらを少なくすることができ、しかも
装置の小型化を図ることができる。なお、本発明に係る
装置においては、予熱槽と触媒反応槽とは、上記に示す
ように同一のカラム内に配置してもよく（一体型）、或
いは別々のカラム（別置きタイプ）として作成してこれ
を接続することによって反応槽を構成してもよい。
【００２１】本発明に係る装置においては、排ガスと、
好ましくは更にＨ2Ｏ及びＯ2を、予め６００〜９００℃
の温度に加熱する予熱槽を配置することが好ましい。予
熱槽で予め排ガスやＨ2Ｏ及びＯ2を加熱してから反応槽
（触媒層）に通ガスすることにより、反応槽における分
解触媒の均一性を保持することができる。排ガスや分解
補助ガスを予熱せずに反応槽に導入すると、分解触媒層
の最上部が排ガスとの接触によって熱エネルギーを奪わ
れて冷却されてしまう。本発明の好ましい態様において
は、上記のように、排ガスと、好ましくは更にＨ2Ｏ及
びＯ2を、予熱槽で予め６００〜９００℃の温度に加熱
してから触媒層に導入するので、分解触媒の熱が奪われ
ることがなく、更に反応槽の加熱を、反応槽からの放射
熱を補う程度に抑えることができるので、経済的であ
る。
好ましくは更にＨ2Ｏ及びＯ2を、予め６００〜９００℃
の温度に加熱する予熱槽を配置することが好ましい。予
熱槽で予め排ガスやＨ2Ｏ及びＯ2を加熱してから反応槽
（触媒層）に通ガスすることにより、反応槽における分
解触媒の均一性を保持することができる。排ガスや分解
補助ガスを予熱せずに反応槽に導入すると、分解触媒層
の最上部が排ガスとの接触によって熱エネルギーを奪わ
れて冷却されてしまう。本発明の好ましい態様において
は、上記のように、排ガスと、好ましくは更にＨ2Ｏ及
びＯ2を、予熱槽で予め６００〜９００℃の温度に加熱
してから触媒層に導入するので、分解触媒の熱が奪われ
ることがなく、更に反応槽の加熱を、反応槽からの放射
熱を補う程度に抑えることができるので、経済的であ
る。
【００２２】図１に本発明の好ましい態様に係る排ガス
処理装置の概念図を示す。本発明に係るフッ素含有化合
物を含む排ガス（以下、ＰＦＣ排ガスと言う）の処理装
置は、反応装置２０を具備する。反応装置２０は、前段
の予熱槽２１と後段の触媒反応槽２２とに区分けされて
いる。予熱槽２１及び触媒反応槽２２には、それぞれの
槽内のガス雰囲気を所期の温度に加熱保持するための加
熱ジャケット２３及び２４が取り付けられている。図１
に示す形態の装置においては、予熱槽２１及び触媒反応
槽２２は、予熱槽２１から触媒反応槽２２に処理対象の
排ガスが流下する流体連通状態になるように、上段に予
熱槽２１が配置され、下段に触媒反応槽２２が配置され
ている。本実施形態においては、予熱槽２１及び触媒反
応槽２２として、同一寸法の円筒状容器を用いている。
処理装置の概念図を示す。本発明に係るフッ素含有化合
物を含む排ガス（以下、ＰＦＣ排ガスと言う）の処理装
置は、反応装置２０を具備する。反応装置２０は、前段
の予熱槽２１と後段の触媒反応槽２２とに区分けされて
いる。予熱槽２１及び触媒反応槽２２には、それぞれの
槽内のガス雰囲気を所期の温度に加熱保持するための加
熱ジャケット２３及び２４が取り付けられている。図１
に示す形態の装置においては、予熱槽２１及び触媒反応
槽２２は、予熱槽２１から触媒反応槽２２に処理対象の
排ガスが流下する流体連通状態になるように、上段に予
熱槽２１が配置され、下段に触媒反応槽２２が配置され
ている。本実施形態においては、予熱槽２１及び触媒反
応槽２２として、同一寸法の円筒状容器を用いている。
【００２３】予熱槽２１の頂部には、反応装置２０にＰ
ＦＣなどのフッ素含有化合物を含む排ガスを導入する排
ガス導入ライン１、反応装置２０にＯ2補助ガスを導入
するＯ2導入ライン７、及びＨ2Ｏ分解補助ガスを導入す
るＨ2Ｏ導入ライン６を有する。排ガス導入ライン１
は、配管を介して半導体製造装置の排ガス系などのＰＦ
Ｃ排ガス供給源（図示せず）に連結されている。Ｏ2導
入ライン７は、配管を介してＯ2供給源（図示せず）に
連結されている。Ｈ2Ｏ導入ライン６は、バンドヒータ
ー８が巻回されている配管を介して気化器５に連結さ
れ、気化器５は、揚水ポンプ３が配設されている配管を
介してＨ2Ｏ（液体）タンク２に連結されている。気化
器５は、さらに、配管を介して不活性ガス（Ｎ2）供給
源４に連結されている。
ＦＣなどのフッ素含有化合物を含む排ガスを導入する排
ガス導入ライン１、反応装置２０にＯ2補助ガスを導入
するＯ2導入ライン７、及びＨ2Ｏ分解補助ガスを導入す
るＨ2Ｏ導入ライン６を有する。排ガス導入ライン１
は、配管を介して半導体製造装置の排ガス系などのＰＦ
Ｃ排ガス供給源（図示せず）に連結されている。Ｏ2導
入ライン７は、配管を介してＯ2供給源（図示せず）に
連結されている。Ｈ2Ｏ導入ライン６は、バンドヒータ
ー８が巻回されている配管を介して気化器５に連結さ
れ、気化器５は、揚水ポンプ３が配設されている配管を
介してＨ2Ｏ（液体）タンク２に連結されている。気化
器５は、さらに、配管を介して不活性ガス（Ｎ2）供給
源４に連結されている。
【００２４】予熱槽２１は内部が中空とされていて、こ
こに、ＰＦＣ排ガス、Ｏ2及びＨ2Ｏが、それぞれの供給
ライン１、６及び７によって導入され、予熱槽内で６０
０〜９００℃に予熱される。予熱槽２１には、ＰＦＣ排
ガスの加熱を促進させるために、複数の迂流板２５を設
けることができる。迂流板２５は、予熱槽２１の内部半
径よりもわずかに長い寸法の板またはフィンであり、予
熱槽２１内壁にらせん状に配置されているか又は半径方
向に対向するように交互に配置されている。予熱槽２１
内の温度を測定するために、予熱槽２１の内部に熱電対
（図示せず）を設けることができる。なお、排ガス加熱
促進手段として、他の形状の迂流板を用いたり、或いは
迂流板に代えて、或いはこれと組み合わせて、圧損の小
さい充填材の層を予熱槽内に設置することもできる。
こに、ＰＦＣ排ガス、Ｏ2及びＨ2Ｏが、それぞれの供給
ライン１、６及び７によって導入され、予熱槽内で６０
０〜９００℃に予熱される。予熱槽２１には、ＰＦＣ排
ガスの加熱を促進させるために、複数の迂流板２５を設
けることができる。迂流板２５は、予熱槽２１の内部半
径よりもわずかに長い寸法の板またはフィンであり、予
熱槽２１内壁にらせん状に配置されているか又は半径方
向に対向するように交互に配置されている。予熱槽２１
内の温度を測定するために、予熱槽２１の内部に熱電対
（図示せず）を設けることができる。なお、排ガス加熱
促進手段として、他の形状の迂流板を用いたり、或いは
迂流板に代えて、或いはこれと組み合わせて、圧損の小
さい充填材の層を予熱槽内に設置することもできる。
【００２５】予熱槽２１の下流側（図１に示す形態の装
置では下側）には、触媒反応槽２２が、予熱槽２１と流
体連通状態に設けられている。触媒反応槽２２は、更に
二つの層に区分されており、前段の層２６にはＡｌ2Ｏ3
−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒が、後段の層２７にはγ−アル
ミナが充填されている。前段の層２６と後段の層２７と
の間はステンレス鋼製の金網２８が配置されていて、両
層を分離している。
置では下側）には、触媒反応槽２２が、予熱槽２１と流
体連通状態に設けられている。触媒反応槽２２は、更に
二つの層に区分されており、前段の層２６にはＡｌ2Ｏ3
−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒が、後段の層２７にはγ−アル
ミナが充填されている。前段の層２６と後段の層２７と
の間はステンレス鋼製の金網２８が配置されていて、両
層を分離している。
【００２６】さらに、触媒反応槽２２の外周には、γ−
アルミナを６００〜９００℃に加熱するための加熱ジャ
ケット２４が設けられていることが好ましい。なお、触
媒反応槽２２内部の温度を測定するために、触媒反応槽
２２内部に熱電対（図示せず）を設けることができる。
アルミナを６００〜９００℃に加熱するための加熱ジャ
ケット２４が設けられていることが好ましい。なお、触
媒反応槽２２内部の温度を測定するために、触媒反応槽
２２内部に熱電対（図示せず）を設けることができる。
【００２７】本発明によって処理されるＰＦＣ排ガス及
び分解補助ガスとしてＯ2が、それぞれライン１及び７
から予熱槽内に導入される。分解補助ガスであるＨ2Ｏ
については、水タンク２からポンプ３によって水（液
体）が気化器５に供給され、ここで気化（水蒸気化）さ
れ、ライン４からのＮ2ガスによって、ライン６を通し
て予熱槽２１内に導入される。予熱槽２１内に導入され
た排ガス及び分解補助ガスは、予熱槽２１内で６００〜
９００℃に加熱される。加熱されたガス混合物は、次に
触媒反応槽２２内に導入され、６００〜９００℃の温度
に保持されて、前段のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒
及び後段のγ−アルミナによってＰＦＣなどの分解反応
が進行する。ＰＦＣなどが分解された処理後のガスは、
排出ライン９を通して系外に排出される。
び分解補助ガスとしてＯ2が、それぞれライン１及び７
から予熱槽内に導入される。分解補助ガスであるＨ2Ｏ
については、水タンク２からポンプ３によって水（液
体）が気化器５に供給され、ここで気化（水蒸気化）さ
れ、ライン４からのＮ2ガスによって、ライン６を通し
て予熱槽２１内に導入される。予熱槽２１内に導入され
た排ガス及び分解補助ガスは、予熱槽２１内で６００〜
９００℃に加熱される。加熱されたガス混合物は、次に
触媒反応槽２２内に導入され、６００〜９００℃の温度
に保持されて、前段のＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒
及び後段のγ−アルミナによってＰＦＣなどの分解反応
が進行する。ＰＦＣなどが分解された処理後のガスは、
排出ライン９を通して系外に排出される。
【００２８】
【実施例】本発明を以下の実施例によってより具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定され
るものではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定され
るものではない。
【００２９】実施例１
本発明によるＰＦＣ排ガスの処理実験を行った。内径２
７mm、長さ５００mmのステンレス製ミニカラムを用意
し、これにＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒及びγ−ア
ルミナを充填した。Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒と
しては、組成比（モル比）がＡｌ2Ｏ3（０．７５）：Ｚ
ｒＯ2（０．２）：ＷＯ3（０．０５）のズードケミー触
媒製の試作品（径２mm、長さ５mmの粒状品）を用い、層
高５０mmとなるように充填した（充填量２９mL）。γ−
アルミナとしては、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ものとして、
水澤化学製の商品名「ネオビードＧＢ−０８」（Ｎａ 2
Ｏ含有量０．０１wt％以下、粒径０．８mmの粒状物）を
用い、層高５０mmとなるように充填した（充填量２９m
L）。両層の間には、厚さ０．８mmのステンレス製の金
網（２０メッシュ）を配置して、両層を分離した。カラ
ム内部の温度を測定するために熱電対を配置し、Ａｌ2
Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒層が上側になるように、カ
ラムをセラミック電気管状炉内に装着した。
７mm、長さ５００mmのステンレス製ミニカラムを用意
し、これにＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒及びγ−ア
ルミナを充填した。Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒と
しては、組成比（モル比）がＡｌ2Ｏ3（０．７５）：Ｚ
ｒＯ2（０．２）：ＷＯ3（０．０５）のズードケミー触
媒製の試作品（径２mm、長さ５mmの粒状品）を用い、層
高５０mmとなるように充填した（充填量２９mL）。γ−
アルミナとしては、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ものとして、
水澤化学製の商品名「ネオビードＧＢ−０８」（Ｎａ 2
Ｏ含有量０．０１wt％以下、粒径０．８mmの粒状物）を
用い、層高５０mmとなるように充填した（充填量２９m
L）。両層の間には、厚さ０．８mmのステンレス製の金
網（２０メッシュ）を配置して、両層を分離した。カラ
ム内部の温度を測定するために熱電対を配置し、Ａｌ2
Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒層が上側になるように、カ
ラムをセラミック電気管状炉内に装着した。
【００３０】Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒層及びγ
−アルミナ層を７５０℃に加熱し、Ｎ2で希釈したＣＦ4
と、添加ガスとしてＯ2及びＨ2ＯをＣＦ4の等モル以
上、カラムの上部より導入した。総ガス流量は４１０sc
cmであり、ＣＦ4及びＯ2の流入濃度はそれぞれ１．０
％、５．０％で、Ｈ2Ｏ送気量は０．０５９mL/minであ
った。
−アルミナ層を７５０℃に加熱し、Ｎ2で希釈したＣＦ4
と、添加ガスとしてＯ2及びＨ2ＯをＣＦ4の等モル以
上、カラムの上部より導入した。総ガス流量は４１０sc
cmであり、ＣＦ4及びＯ2の流入濃度はそれぞれ１．０
％、５．０％で、Ｈ2Ｏ送気量は０．０５９mL/minであ
った。
【００３１】カラムの出口ガス中のＣＦ4及びＣＯの濃
度を、質量検出器付きガスクロマトグラフ装置（アネル
バ製ＡＧＳ−７０００Ｕ）で分析した。結果を表１に示
す。通ガスを開始して２８０時間の間、常に、ＣＦ4及
びＣＯは不検出であった。本発明によれば、ＣＦ4を完
全に除去できると共に、副生成物のＣＯの発生も起こら
ないことが分かった。
度を、質量検出器付きガスクロマトグラフ装置（アネル
バ製ＡＧＳ−７０００Ｕ）で分析した。結果を表１に示
す。通ガスを開始して２８０時間の間、常に、ＣＦ4及
びＣＯは不検出であった。本発明によれば、ＣＦ4を完
全に除去できると共に、副生成物のＣＯの発生も起こら
ないことが分かった。
【００３２】比較例１
γ−アルミナ単独によるＰＦＣ排ガスの処理実験を行っ
た。ステンレス製ミニカラムにγ−アルミナのみを層高
１００mm（充填量５８mL）をなるように充填した他は実
施例１と同様に実験を行った。結果を表１に示す。ＣＯ
は常に検出限界以下に処理されたが、ＣＦ4の除去率が
時間と共に徐々に低下し、６０時間まではＣＦ4を完全
に除去できたが９０時間後には除去率９８％に低下し
た。
た。ステンレス製ミニカラムにγ−アルミナのみを層高
１００mm（充填量５８mL）をなるように充填した他は実
施例１と同様に実験を行った。結果を表１に示す。ＣＯ
は常に検出限界以下に処理されたが、ＣＦ4の除去率が
時間と共に徐々に低下し、６０時間まではＣＦ4を完全
に除去できたが９０時間後には除去率９８％に低下し
た。
【００３３】比較例２
Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒単独によるＰＦＣ排ガ
スの処理実験を行った。ステンレス製ミニカラムにＡｌ
2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒のみを層高１００mm（充填
量５８mL）となるように充填した他は実施例１と同様に
実験を行った。結果を表１に示す。ＣＦ4は比較的短時
間で微量リークし始め、ＣＦ4の完全除去はできなかっ
たが、２８０時間後においてもＣＦ4除去率９８％以上
であった。しかしながら、ＣＯは許容濃度である２５pp
m（AGGIH（American Conference ofGovernmental Indus
trial Hygienists：米国産業衛生専門家会議）のTLV-TW
A値（Threshold Limit Value-Time Weighted Average C
oncentration：時間荷重平均許容濃度））を超えて排出
されていた。
スの処理実験を行った。ステンレス製ミニカラムにＡｌ
2Ｏ3−ＺｒＯ2−ＷＯ3系触媒のみを層高１００mm（充填
量５８mL）となるように充填した他は実施例１と同様に
実験を行った。結果を表１に示す。ＣＦ4は比較的短時
間で微量リークし始め、ＣＦ4の完全除去はできなかっ
たが、２８０時間後においてもＣＦ4除去率９８％以上
であった。しかしながら、ＣＯは許容濃度である２５pp
m（AGGIH（American Conference ofGovernmental Indus
trial Hygienists：米国産業衛生専門家会議）のTLV-TW
A値（Threshold Limit Value-Time Weighted Average C
oncentration：時間荷重平均許容濃度））を超えて排出
されていた。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、長時間に亘って、ＰＦ
Ｃなどのフッ素含有化合物を含む排ガスからＰＦＣを完
全に除去すると共に、副生成物としてのＣＯの発生も抑
制することができる。
Ｃなどのフッ素含有化合物を含む排ガスからＰＦＣを完
全に除去すると共に、副生成物としてのＣＯの発生も抑
制することができる。
【図１】本発明の一態様に係る排ガス処理装置の概念図
である。
である。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4D048 AA11 AB01 AC06 AC10 BA03X
BA08X BA13X BA27X BA42X
BB01 BB20 CC32 CC46 CC52
DA03 DA13
4G069 AA03 BA01A BA01B BA05A
BA05B BA20A BB04A BB04B
BC60A BC60B CA07 CA19
EA02Y EB18Y EC22X EC22Y
EC25 EE09
4H006 AA04 AA05 AC26 BA09 BA10
BA14 BA30 BA55 BA56 BC10
BD10 BD80 BE30 BE60
Claims (8)
- 【請求項１】 フッ素含有化合物を含む排ガスを、アル
ミナ−ジルコニウム複合酸化物にタングステンの酸化物
を担持してなる金属触媒と接触させ、次にγ−アルミナ
からなるアルミナ触媒と接触させ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】 排ガスと、金属触媒及びアルミナ触媒と
の接触を６００℃〜９００℃の温度で行う請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 排ガスに、分解補助ガスとしてＯ2及び
Ｈ2Ｏを添加して、金属触媒及びアルミナ触媒と接触さ
せる請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 γ−アルミナが、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−アルミナである請求項１〜３のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項５】 アルミナ−ジルコニウム複合酸化物にタ
ングステンの酸化物を担持してなる分解触媒が充填され
た金属触媒層と、触媒層の後段に配置されたγ−アルミ
ナが充填されたアルミナ触媒層とを具備する反応槽、及
び、反応槽にフッ素含有化合物を含む排ガスを導入する
手段、及び反応槽から処理ガスを排出する手段を有する
ことを特徴とするフッ素含有化合物を含む排ガスを処理
する装置。 - 【請求項６】 排ガスに、分解補助ガスとしてＯ2及び
Ｈ2Ｏを添加する分解補助ガス添加手段を具備する請求
項５に記載の装置。 - 【請求項７】 排ガスを加熱する手段を有する請求項５
又は６に記載の装置。 - 【請求項８】 γ−アルミナが、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−アルミナである請求項５〜７のいずれかに記載の装
置。
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