JP2004181300A

JP2004181300A - 酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤並びに該処理剤を用いた無害化方法

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Publication number: JP2004181300A
Application number: JP2002348744A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nakazawa; 康雄中澤; Moriyuki Fukushima; 守之福島; Kensuke Suda; 研介須田
Original assignee: Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kanto Denka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】半導体・液晶製造におけるエッチング工程やＣＶＤプロセスなどから排出される酸化性ガス及び酸性ガスを、安全に且つ高効率で無害化できる処理剤並びに該処理剤を用いた無害化方法を提供すること。
【解決手段】アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料からなる、酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。該処理剤に、酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスを接触させることにより、酸化性ガス及び酸性ガスを無害化する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体・液晶製造におけるエッチング工程やＣＶＤプロセスなどから排出されるガス、具体的には、ハロゲン、フッ化ハロゲン、フッ化酸素、硝酸ガス、オゾン、ハロゲン化水素、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化珪素、ハロゲン化ホウ素、ハロゲン化タングステン、ハロゲン化レニウム、ハロゲン化ルテニウム、ハロゲン化カルボニル、ハロゲン化硫黄、二酸化硫黄、蟻酸ガス及び酢酸ガスなどの酸化性ガス及び酸性ガスを含有する排ガスを、無害化するのに好適な処理剤、並びに、該処理剤を用いた該排ガスの無害化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
半導体・液晶製造におけるエッチング工程やＣＶＤプロセスなどから排出される前記の酸化性ガス及び酸性ガスを含有する排ガスの無害化方法として、湿式法及び乾式法が知られている。
湿式法は、前記排ガスを苛性ソーダ水溶液や水などの処理液で処理するものである。前記排ガスを苛性ソーダ水溶液で処理する場合、ナトリウムによるウエハーの汚染などの問題があるため、水による処理（洗浄）が主として行われている。水による処理の場合、新しい水を多量に使用することにより、毒性の高い酸化性ガス及び酸性ガスを高効率で無害化できる。
しかし、排水量との絡みで、処理（洗浄）水を循環使用しているため、毒性の高いガスが十分に洗浄されずに排出されているのが現状である。
【０００３】
一方、乾式法は、前記排ガスを固体処理剤に接触させて処理するものである。該処理剤としては、種々の処理剤が提案されている。例えば、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、活性炭、不定形炭素及びアルカリ金属化合物を含有する窒素酸化物及び硫黄酸化物の吸収剤が提案されている（特許文献１を参照）。また、酸化鉄、アルカリ土類金属化合物及び活性炭を含有する除害剤と接触させる工程と、該工程に次いでゼオライトからなる除害剤と接触させる工程と、を含むハロゲン系ガスの除害方法が提案されている（特許文献２を参照）。
しかし、これらの吸収剤や除害剤は、酸化性ガス及び酸性ガスとの接触効果を高めるため、比表面積の大きな活性炭を多量に使用している。その結果、活性炭に多量の酸化性ガス及び酸性ガスが吸着されるが、活性炭は還元力が高いため、活性炭と、処理剤に吸着された酸化性ガスとが急激に反応し、爆発などが発生する危険性がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、酸化性ガス及び酸性ガスを、安全に且つ高効率で無害化できる処理剤並びに該処理剤を用いた無害化方法を提供することにある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７７８０３１号明細書
【特許文献２】
特開２００１−３３８９１０号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成すべく種々検討した結果、不燃性のゼオライトを配合することにより、可燃性の活性炭の配合割合を少なくしても比較的大きな比表面積を有する処理剤を得ることができ、酸化性ガス及び酸性ガスを安全に且つ高効率で無害化できることを知見した。
本発明は、前記知見に基づいてなされたもので、アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料からなる、酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤を提供するものである。
また、本発明は、酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスを、前記の本発明の処理剤と接触させることを特徴とする酸化性ガス及び酸性ガスの無害化方法を提供するものである。
【０００７】
【作用】
本発明の処理剤は、活性炭の配合割合を少なくすることができるため、爆発などの発生する危険性がなく、且つ活性炭の配合割合を少なくしても比較的大きな比表面積を確保することができるため、酸化性ガス及び酸性ガスとの接触効果が高い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤並びに該処理剤を用いた無害化方法について詳しく説明する。
【０００９】
本発明で用いられるアルカリ土類金属化合物としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、バリウム及びストロンチウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩などが挙げられ、これら中でも、カルシウムの酸化物及び水酸化物が特に好ましい。これらのアルカリ土類金属化合物は、単独使用又は２種以上併用することができる。
前記アルカリ土類金属化合物としては、粒径が５００μｍ以下、特に２００〜３００μｍの粉末を用いることが好ましく、またその比表面積が１〜１０ｍ^２／ｇ、特に２〜３ｍ^２／ｇのものを用いることが好ましい。
【００１０】
また、本発明で用いられるアルカリ金属化合物としては、例えば、ナトリウム、カリウム及びセシウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩などが挙げられ、これら中でも、ナトリウムの酸化物及び水酸化物、カリウムの酸化物及び水酸化物が特に好ましい。これらのアルカリ金属化合物は、単独使用又は２種以上併用することができる。
前記アルカリ金属化合物としては、粒径が５００μｍ以下、特に２００〜３００μｍの粉末を用いることが好ましく、またその比表面積が１〜１０ｍ^２／ｇ、特に２〜３ｍ^２／ｇのものを用いることが好ましい。
【００１１】
また、前記アルカリ土類金属化合物及び前記アルカリ金属化合物として、ソーダライムを用いることもできる。該ソーダライムとしては、粒径が５００μｍ以下、特に２００〜３００μｍの粉末を用いることが好ましく、またその比表面積が１〜１００ｍ^２／ｇ、特に２〜３０ｍ^２／ｇのものを用いることが好ましい。
【００１２】
また、本発明で用いられるゼオライトとしては、３オングストローム以上、特に８〜１０オングストロームの細孔径を持つものが好ましい。特に構造上、Ｘ型やホージャサイト型のゼオライトが空洞容積が大きく好ましく、Ｘ型のゼオライトが特に好ましい。ホージャサイト型のゼオライトは、ゼオライトを構成している二酸化珪素の割合が比較的高く、フッ化水素と反応し、ゼオライトの構造が破壊され、フッ化水素の処理量が減少することがある。
また、前記ゼオライトとしては、粒径が５００μｍ以下、特に１００〜３００μｍの粉末を用いることが好ましく、またその比表面積が１００〜５００ｍ^２／ｇ、特に２００〜４００ｍ^２／ｇのものを用いることが好ましい。
【００１３】
また、本発明で用いられる炭素質材料としては、コークス及び／又は活性炭が好ましく、特に石炭の高温乾留により得られる多孔質のコークスが好ましい。
前記炭素質材料としては、粒径が５００μｍ以下、特に２００〜３００μｍの粉末を用いることが好ましく、またその比表面積が１０００〜１５００ｍ^２／ｇ、特に１１００〜１２００ｍ^２／ｇのものを用いることが好ましい。
【００１４】
前記のアルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料からなる本発明の処理剤は、好ましくは、前記アルカリ土類金属化合物６０質量％以上、前記アルカリ金属化合物１〜３質量％、前記ゼオライト５〜３７質量％及び前記炭素質材料５質量％以下からなり、より好ましくは、前記アルカリ土類金属化合物７０〜８７質量％、前記アルカリ金属化合物２〜３質量％、前記ゼオライト５〜１０質量％及び前記炭素質材料５〜０．５質量％からなり、特に好ましくは、前記アルカリ土類金属化合物８０〜８７質量％、前記アルカリ金属化合物２〜３質量％、前記ゼオライト５〜７質量％及び前記炭素質材料５〜２質量％からなる。
【００１５】
本発明の処理剤は、前記のアルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料の各粉末を前記の割合で混合したものでもよいが、これらの各粉末、好ましくは粒径が５００μｍ以下の各粉末を前記の割合で配合し、水などを添加して練合せた後、造粒した粒状品が好ましい。
前記粒状品とした場合の本発明の処理剤は、粒径が好ましくは１〜５ｍｍ、より好ましくは２〜４ｍｍであり、多孔質であるのが好ましく、またその比表面積が１０〜４０ｍ^２／ｇ、特に２０〜３０ｍ^２／ｇであることが好ましい。
【００１６】
前記の各粉末の練合せ及び造粒は、例えば、次のようにして行えばよい。
前記の各粉末を前記の割合で配合し、水を加えてヘンシェルミキサーなどにより混練し、粒状品とする。混合及び混練に使用する機械は一般的なものでよく、その際、バインダーを加えても構わない。
【００１７】
本発明の処理剤により無害化される酸化性ガス及び酸性ガスとしては、例えば、ハロゲン、フッ化ハロゲン、フッ化酸素、硝酸ガス、オゾン、ハロゲン化水素、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化珪素、ハロゲン化ホウ素、ハロゲン化タングステン、ハロゲン化レニウム、ハロゲン化ルテニウム、ハロゲン化カルボニル、ハロゲン化硫黄、二酸化硫黄、蟻酸ガス、酢酸ガスなどが挙げられ、本発明の処理剤は、半導体・液晶製造におけるエッチング工程やＣＶＤプロセスなどから排出される、これらの酸化性ガス及び酸性ガスを含有する排ガスの無害化などに好適に用いることができる。
本発明の処理剤は、前記の酸化性ガス及び酸性ガスを含有する排ガスに対して、乾式法による排ガスの無害化に用いられている従来の処理剤と同様にして使用することができる。
【００１８】
次に、前述の本発明の処理剤を用いた本発明の酸化性ガス及び酸性ガスの無害化方法について説明する。
本発明の無害化方法は、前記の酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスに接触させる処理剤として、前述の本発明の処理剤を用いる以外は、従来の乾式法による排ガスの無害化方法と同様に実施される。
例えば、一端にガス入口及び他端にガス出口を有する吸着筒に、本発明の処理剤を充填し、該ガス入口より酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスを供給すると、該吸着筒内の本発明の処理剤に酸化性ガス及び酸性ガスが吸着され、該ガス出口より、酸化性ガス及び酸性ガスの濃度が許容濃度以下となったガスが放出される。
【００１９】
本発明の処理剤の充填量、吸着筒の大きさ（容積及び断面積）、処理対象ガスの流量、処理対象ガスの酸化性ガス及び酸性ガス濃度、線速度、処理対象ガスの滞留時間、処理温度、処理圧力などの処理条件は、処理対象ガスの種類に応じて適宜決定され、通常、処理対象ガスの酸化性ガス及び酸性ガス濃度は０．１〜１０．０％、好ましくは０．１〜１．０％、線速度は１０ｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは１〜５ｍ／ｓｅｃ、処理対象ガスの滞留時間は１〜１００秒、好ましくは１０〜５０秒とするとよく、処理温度は常温（２０〜３０℃）、処理圧力は大気圧でよい。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例とともに挙げるが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
【００２１】
実施例１
下記表１に示す配合物１００重量部に水１００重量部を加えて練合せた後、造粒し、平均粒径が２ｍｍ、平均長が４ｍｍ及び比表面積が３０ｍ^２／ｇの粒状の本発明の処理剤を得た。
得られた本発明の処理剤を用い、次のようにして、下記表２に示す各種の酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスを処理した。
吸着筒としては、５０ｍｍの間隔にサンプリングボード及び温度センサーを備え、上端にガス入口及び下端にガス出口を有する、寸法が５５ｍｍ径×３００ｍｍ高のＳＵＳ製吸着筒を用いた。該吸着筒を垂直に設置し、筒内に本発明の処理剤を充填した。酸化性ガス及び酸性ガスを窒素で希釈して０．１〜１０．０％の濃度とし、大気圧下、常温（２０℃）で処理を行った。このとき、線速度は１０ｍ／ｓｅｃ以下、ガスの滞留時間は１〜１００秒の範囲となるように実施した。分析は、吸着筒のガス入口部、中間部及びガス出口部からサンプリングを行い、ガスクロマトグラフィー、ＦＴ−ＩＲ、ガス検知管、イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰなどを使用した。処理剤の処理能力は、ガス出口部からサンプリングしたガス中の各種ガス濃度がＴＬＶ値（許容濃度）に達した時点で破過とした。尚、イオンクロマトグラフィー及びＩＣＰ分析は、サンプリングガスをアルカリ水溶液に溶解した溶液について行った。
処理剤の処理能力の結果を下記表２に示す。
【００２２】
比較例１〜７
下記表１に示す配合物をそれぞれ処理剤として用いた以外は、実施例１と同様にして、下記表２に示す各種の酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスを処理した。各処理剤の処理能力の結果を下記表２に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
【発明の効果】
本発明の処理剤によれば、半導体・液晶製造におけるエッチング工程やＣＶＤプロセスなどから排出される酸化性ガス及び酸性ガスを、安全に且つ高効率で無害化することができる。

Claims

アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料からなる、酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記アルカリ土類金属化合物が、カルシウム、マグネシウム、バリウム及びストロンチウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記アルカリ金属化合物が、ナトリウム、カリウム及びセシウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記ゼオライトが、３オングストローム以上の細孔径を持つものである、請求項１〜３の何れかに記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記炭素質材料が、コークス及び／又は活性炭である、請求項１〜４の何れかに記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
アルカリ土類金属化合物６０質量％以上、アルカリ金属化合物１〜３質量％、ゼオライト５〜３７質量％及び炭素質材料５質量％以下からなる、請求項１〜５の何れかに記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記のアルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料が、何れも、粒径が５００μｍ以下の粉末である、請求項１〜６の何れかに記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記処理剤が、前記のアルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合物、ゼオライト及び炭素質材料の各粉末を配合し練合せた後、造粒した粒状品である、請求項１〜７の何れかに記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記の酸化性ガス及び酸性ガスが、ハロゲン、フッ化ハロゲン、フッ化酸素、硝酸ガス、オゾン、ハロゲン化水素、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化珪素、ハロゲン化ホウ素、ハロゲン化タングステン、ハロゲン化レニウム、ハロゲン化ルテニウム、ハロゲン化カルボニル、ハロゲン化硫黄、二酸化硫黄、蟻酸ガス及び酢酸ガスからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜８の何れかに記載の酸化性ガス及び酸性ガスの処理剤。
前記の酸化性ガス及び酸性ガスを含有するガスを、請求項１〜９の何れかに記載の処理剤と接触させることを特徴とする酸化性ガス及び酸性ガスの無害化方法。