JP2004223302A

JP2004223302A - Exhaust gas treatment method and treatment apparatus therefor

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Publication number: JP2004223302A
Application number: JP2002352712A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Shinohara; 豊司篠原; Yoichi Mori; 洋一森; Yasuhiko Suzuki; 康彦鈴木; Hiroshi Aono; 弘青野; Yuji Shirao; 祐司白尾
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: JP4350081B2; JP2006075832A; JP2007203290A; JP3737082B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas treatment method capable of efficiently treating a fluorine-containing compound and CO at the same time, reduced in running cost, low in the load to an apparatus material, capable of reducing an apparatus cost and discharging no harmful gas. <P>SOLUTION: At least one of a powder component, a water soluble component and a hydrolizable component contained in an exhaust gas containing at least either of the fluorine-containing compound or CO is removed and, after O<SB>2</SB>and water (H<SB>2</SB>O) are added to the exhaust gas, the exhaust gas containing O<SB>2</SB>and water is heated to decompose or oxidize at least one of the fluorine-containing compound and CO. Subsequently, the acidic gas, which is produced when the fluorine-containing compound is decomposed, is removed from the exhaust gas subjected to decomposition or oxidation treatment. The heating of the exhaust gas containing O<SB>2</SB>and water is preferably performed at 700-900°C. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガスの処理方法および装置に係り、特に半導体製造工程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、酸化膜等の各種成膜をエッチングする工程などで排出されるフッ素含有化合物および一酸化炭素ガス（以下、ＣＯという）を含む排ガスを、効率よく無害化処理する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造時のエッチング工程やＣＶＤ工程などにおいて、ＣＨＦ_３などのフッ化炭化水素や、ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_８，Ｃ_５Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_６，ＳＦ_６，ＮＦ_３などのパーフルオロ化合物（以下「ＰＦＣ」という）などのフッ素含有化合物が使用されている。また、ＣＯやＮＨ_３やＯ_２が半導体製造装置で使用されることもある。これらフッ素含有化合物やＣＯやＮＨ_３を使用した半導体製造装置から排出される排ガス中には、ＣＯ，ＮＨ_３，ＳｉＦ_４，Ｆ_２，ＣＯＦ_２，Ｃ_５Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_６，ＮＦ_３などの有害成分が含まれるとともに、有害ではないが地球温暖化効果のあるフッ素含有化合物が含まれている。そのため、フッ素含有化合物やＣＯを使用した半導体製造装置から排出される排ガスを環境中に排出する場合には、排ガス中に含まれる有害ガスの無害化および地球温暖化ガスの分解処理が必要となる。
【０００３】
排ガス中のＳｉＦ_４，Ｆ_２，ＣＯＦ_２，Ｃ_５Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_６，ＮＨ_３などの従来の有害ガス処理方法としては、合成ゼオライトなどの吸着剤を用いて有害成分を吸着処理する方法がある。しかしながら、ＣＯおよびＰＦＣの除去はできないという問題がある。また、吸着剤の定期交換が必要となり、ランニングコストが高くなるという問題がある。
湿式排ガス処理装置（水洗処理）によるＳｉＦ_４やＦ_２，ＮＨ_３などの水溶性ガスや加水分解性ガスの処理方法がある。しかしながら、ＣＯやＰＦＣなどの水溶性以外のガスの除去はできないという問題がある。
【０００４】
また、排ガス中のＣＯの従来の処理方法として、酸化触媒とＯ_２によりＣＯをＣＯ_２に酸化させる方法がある。しかし、ＰＦＣの分解除去はできないという問題がある。また、ＳｉＦ_４やＦ_２などの酸性ガスやＰＦＣが酸化触媒に接触すると、酸化触媒が被毒されＣＯ酸化能力が低下し、酸化触媒の定期的な交換が必要となるという問題がある。
【０００５】
排ガス中の有害ガスとＣＯを同時処理する従来の方法としては、上記吸着処理、水洗処理および酸化処理の組合せにより可能である。ただし、処理剤の定期交換があるためランニングコストが高くなる。また、ＰＦＣの除去はできないという問題がある。
【０００６】
各種ＰＦＣ分解触媒を用いた除去方法が提案されている（特許文献１，２参照）。しかしながら、触媒の劣化が進んだ場合にＣＯやＣ_５Ｆ_８，Ｃ_４Ｆ_６といった有害成分がただちに流出する可能性がある。また、燃焼方式による処理方法が提案されているが、燃焼条件により副生成ガスとしてＮＯｘやＣＯが発生する可能性がある。また、Ｈ_２，都市ガス，プロパンガスなどの燃料が必要となり、燃料を供給するための設備が必要となり、運転管理も煩雑になるという問題がある。また、加熱酸化分解により分解する方法が提案されているが、ＣＦ_４などの難分解性のＰＦＣを分解するには１４００℃以上の高温にする必要があり、材料やヒータなどに対する負荷が非常に大きいという問題がある。
【０００７】
また、ＮＨ_３もしくは低級飽和炭化水素ガスもしくは低級不飽和炭化水素ガスを添加して、遊離Ｏ_２のない状態で加熱酸化分解する方法が提案されている（特許文献３，４，５参照）が、Ｏ_２共存下での加熱酸化分解方法は提案されていない。また、水（Ｈ_２Ｏ）存在下でプラズマによりＰＦＣを分解する方法が提案されているが、ＰＦＣを分解する際にＣＯやＨＦといった有害ガスが発生し、また、サーマルＮＯｘが発生する。そのためこれらを処理する排ガス処理装置が別途必要となる。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２１７０３４号
【特許文献２】
特許第３２３７６５１号
【特許文献３】
特開平９−８５０４５号
【特許文献４】
特開平１１−３３３２４７号
【特許文献５】
特開平１１−１６２３３５号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、フッ素含有化合物およびＣＯを同時に且つ効率的に処理することができ、ランニングコストが廉価で、装置材料に対する負荷が低く装置コストを低減でき、且つ有害ガスの排出のない排ガスの処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の排ガス処理は、フッ素含有化合物およびＣＯの少なくともいずれかを含む排ガス中に含まれる粉体成分および水溶性成分および加水分解性成分の少なくとも１つを除去し、ついでＯ_２および水（Ｈ_２Ｏ）を添加して加熱することにより前記フッ素含有化合物およびＣＯの少なくともいずれかを分解または酸化処理し、ついで前記分解または酸化処理した排ガス中よりフッ素含有化合物を分解する際に生成する酸性ガスの除去を行うことを特徴とする。ここで、前記加熱は、７００〜９００℃の温度で行うことが好ましい。
【００１１】
上記本発明によれば、吸着処理または気液接触処理でＳｉＦ_４やＦ_２といった有害性ガスを許容値（ＴＬＶ−ＴＷＡ値）以下の濃度まで除去することが可能である。また、好ましくは７００〜９００℃の加熱酸化処理により、ＣＯ酸化触媒を使わずにＣＯをＣＯ_２に酸化させ、許容値（ＴＬＶ−ＴＷＡ値）以下の濃度に処理可能である。また、Ｃ_４Ｆ_６やＣ_５Ｆ_８やＮＦ_３などの有害性ＰＦＣも加熱処理により許容値（ＴＬＶ−ＴＷＡ値）以下の濃度に完全に分解可能である。そして、フッ素含有化合物を加熱酸化分解処理によって分解する際に生じるＨＦ等の酸性ガスは、その後の吸着処理または気液接触処理によって除去可能である。したがって、例えば１０００℃以上の高温による加熱酸化分解処理を用いることなく、また触媒による処理を用いることなく、人体に有害とされる排ガス成分を無害化することができる。なお、７００〜９００℃の熱処理では、例えばＣＦ_４などの難分解性のＰＦＣは分解が困難である。しかしながら、これらの成分は地球温暖化等の観点からすると問題があるが、人体に有害とされるものではなく、上記排ガスの処理方法によれば、人体に有害とされるガス成分は全て許容値以下に処理することができる。
【００１２】
なお、触媒反応により６００〜９００℃という比較的低温度でＣＦ_４などの難分解性ＰＦＣを完全に分解することも可能である。従って、例えば加熱酸化分解処理後に触媒反応を併用することで、これらの地球温暖化の観点から処理が必要とされるガス成分も完全に分解して除去することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態の排ガス処理装置を示す。この排ガス処理装置は、フッ素含有化合物及びＣＯを含む排ガス中に含まれる粉体成分または水溶性成分または加水分解性成分を除去する前処理部１と、前処理後の排ガスの加熱酸化分解処理を行う加熱酸化分解処理部２と、上記加熱酸化分解処理によって生じたＨＦ等の酸性ガスの後処理を行う後処理部４とを備えている。
【００１５】
前処理部１として、気液接触用に例えば前処理用水スプレー塔が用いられている。このスプレー塔１には水道水もしくは工水が供給されており、水スプレーにより散水されている。フッ素含有化合物及びＣＯを含む排ガスは、水スプレー塔１の下部から上部に向かって流れ、水スプレーから散水された水と接触することで排ガス中の粉体成分、水溶性成分、加水分解性成分の除去を行う。なお、前処理部には水スプレー塔１以外にファンスクラバー、通気攪拌槽、ゼオライト・活性炭等の吸着剤を充填した吸着槽を設置しても同様の効果が得られる。
【００１６】
前処理部として使用する装置は、処理する排ガスの成分や粉体の混入状況、また、工場設備の状況により適切な装置を選定することができる。なお、吸着剤による吸着は、水を使用しないので排水処理設備がない場合に適している。また、Ａｓ（砒素）やＰｂ（鉛）などの特別管理物質が排ガス中に含まれる場合は、水洗処理は排水にこれらの成分が混入するため好ましくないので、吸着処理が適している。また、ファンスクラバーは、低水量で高い除去率が得られる。また、粉体捕集性能も非常に優れている。また、水スプレー塔は、構造が簡単であるので高い除去性能を得るためには水量を多くする必要があるが、装置が安価になる。また、通気攪拌槽は、攪拌槽内に中和液を投入しｐＨ調整を行うことが可能で、水洗除去しにくい成分でも高い除去率を得られる。
【００１７】
前処理部では、排ガス中に含まれる粉体成分、水溶性成分、または加水分解性成分を上述したように水又は吸着剤により除去する。例えば、ＳｉＦ_４，Ｆ_２等の酸性ガスは前処理部で除去される。
【００１８】
前処理部を通過した排ガスは加熱酸化分解処理槽２で分解処理される。分解処理は加熱酸化分解処理槽２で行われ、反応に必要なＯ_２を供給するために空気配管５が接続されている。また、反応に必要な水配管６も接続されている。市水又は工水は加熱酸化分解処理槽２に導入される前に配管６に接続された水清浄器７により蒸留水相当に浄化される。そして、水気化器８により気化されて加熱酸化分解処理槽２に供給される。または、反応に必要な水は水気化器８により気化せず、そのままスプレーで加熱酸化分解処理槽に噴霧しても良い。そして、前記噴霧された水は加熱酸化分解処理槽にて加熱され、気化される。加熱酸化分解処理槽２には加熱手段としてセラミック製電気管状炉９が取り付けられて排ガスとＯ_２と水（Ｈ_２Ｏ）が混合した排ガス温度を７００〜９００℃に加熱する。これにより加熱酸化分解処理槽２内では以下の反応式によりＣＯの酸化処理および炭素数４以上のＰＦＣおよびフッ化炭化水素およびＮＦ_３の分解処理が行われる。従って、排ガス中に含まれる人体に有害とされるガス成分は全て酸化または分解処理が可能である。
【００１９】
２ＣＯ＋Ｏ_２ → ２ＣＯ_２
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋Ｈ_２
２Ｈ_２＋Ｏ_２ → ２Ｈ_２Ｏ
Ｃ_５Ｆ_８＋４Ｈ_２Ｏ＋３Ｏ_２ → ５ＣＯ_２＋８ＨＦ
Ｃ_４Ｆ_８＋４Ｈ_２Ｏ＋２Ｏ_２ → ４ＣＯ_２＋８ＨＦ
２Ｃ_４Ｆ_６＋６Ｈ_２０＋５Ｏ_２ → ８ＣＯ_２＋１２ＨＦ
２ＣＨＦ_３＋２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２ → ３ＣＯ_２＋８ＨＦ
２ＮＦ_３＋３Ｈ_２Ｏ → ＮＯ＋ＮＯ_２＋６ＨＦ
【００２０】
酸化処理に際して、Ｏ_２は、大気中の空気、Ｏ_２富化空気、純Ｏ_２等、いかなるＯ_２源から供給しても良いし、過酸化物を用いても良い。なお、酸化および分解処理に７００〜９００℃の温度を用いるのは、この温度で上記ガス成分の酸化および分解処理が行えると共に、１０００℃以上の高温域では、空気中のＮ_２等より生じるサーマルＮＯ_Ｘの生成量が増大するという問題があるからである。また、９００℃以下とすることで、槽に必要な耐火材等に経済的なものを用いることができるからである。
【００２１】
後処理部４は、フッ素含有化合物を分解する際に生成するＨＦ等の酸性ガスの後処理を行う。この実施形態においては、後処理用水スプレー塔４である。これには水道水もしくは工水が供給されており、水スプレーにより散水されている。排ガスは水スプレー塔４の下部から上部に向かって流れ、水スプレーから散水された水と接触することにより、加熱酸化分解処理槽２でＰＦＣが分解する際に発生するＨＦの除去を行う。なお、後処理部には水スプレー塔４以外にファンスクラバー、通気攪拌槽、ゼオライト・活性炭等の吸着剤を充填した吸着槽を設置しても同様の効果が得られる。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施形態の排ガス処理装置を示す。この装置においては、加熱酸化分解処理が行われた排ガスは、引き続き触媒反応部である触媒反応槽３で触媒による分解処理が行われる。なお、触媒反応槽３を設けた以外の構成は、図１に示す排ガス処理装置の構成と同様である。
【００２３】
触媒反応槽３にはＰＦＣ分解触媒が充填されていて排ガスは触媒層上層から下層に向かって流れる。また触媒反応槽３には加熱手段としてセラミック製電気管状炉１０が取り付けられており、触媒反応槽３の温度を６００〜９００℃になるように加熱している。これにより触媒反応部では炭素数３以下のＰＦＣおよびＳＦ_６と触媒が接触することで以下の反応がおこり、ＰＦＣおよびＳＦ_６の分解処理が行われる。なお、分解反応に寄与するＯ_２と水（Ｈ_２Ｏ）は上流の加熱酸化分解処理槽２で導入されたものである。触媒としては、γアルミナ、アルミナジルコニウム複合酸化物にタングステン酸化物を担持した触媒等のフッ素含有化合物分解触媒が用いられる。これにより、加熱酸化分解処理槽２で処理しきれなかった難分解性のＰＦＣおよびＳＦ_６の分解処理が行える。従って、この触媒反応による分解処理を付加することで、人体には直接影響がないとされるが、地球温暖化等に悪影響を及ぼすとされる排ガス成分を完全に除去することができる。
【００２４】
ＣＦ_４＋２Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋４ＨＦ
２Ｃ_２Ｆ_６＋６Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２ → ４ＣＯ_２＋１２ＨＦ
Ｃ_３Ｆ_８＋４Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２ → ３ＣＯ_２＋８ＨＦ
２ＳＦ_６＋３Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２ → ＳＯ_２＋ＳＯ_３＋６ＨＦ
【００２５】
図３は、本発明の第３の実施形態の排ガス処理装置を示す。この排ガス処理装置は、加熱酸化分解処理部と触媒反応部と後処理部を一体にしたガス処理槽１３を備えている。また、前処理部にファンスクラバー１４を設置している。ファンスクラバー１４には洗浄水が送水ポンプ１５から供給され、この洗浄水と排ガスがファンスクラバー１４内のファンの回転により接触し、排ガス中の粉体成分、水溶性成分、加水分解成分を除去する。
【００２６】
加熱酸化分解処理部と触媒反応部と後処理部に相当するのがガス処理槽１３で、排ガスの通過する順に加熱酸化分解部１６と触媒反応部１７と後処理部１８が備えられている。加熱酸化分解部１６と触媒反応部１７と後処理部１８を一体構造とすることで、装置の小型化を計っている。また、一体とすることで加熱酸化分解部１６でセラミック電気管状炉１９により７００〜９００℃に加熱した排ガスを温度低下させることなく触媒反応部１７に導入することができる。従って、触媒反応部１７にはヒーターなどの加熱手段を設ける必要が無く、保温材２０を触媒反応部１７の外周に設置するだけでよい。
【００２７】
加熱酸化分解処理および触媒反応処理に必要なＯ_２はガス処理槽１３の上部に接続された空気配管２１から供給される。また、水（Ｈ_２Ｏ）は水清浄器２３により蒸留水相当に浄化され、その後にガス処理槽１３に導入される。その後、ガス処理槽１３内部のセラミック電気管状炉１９の外壁に設置された水気化配管２５を通過する際に、セラミック電気管状炉１９の排熱との熱交換により加熱され気化し、ガス処理槽１３の上部に備えられた加熱酸化分解処理部１６に導入される。ガス処理槽１３の下部には水スプレー１８を具備した後処理部が備えられており、水スプレー１８には送水ポンプ１５から洗浄水が供給される。
【００２８】
処理対象の排ガスは、前処理用ファンスクラバ１４を通過した後、ミストセパレータ２６を通過し、ガス処理槽１３に導入される。また、後処理部１８でＨＦが除去された排ガスはミストセパレータ２７を通過した後、無害化された処理済みのガスとして排気される。
【００２９】
ＣＯの酸化反応やＰＦＣの分解に水（Ｈ_２Ｏ）が必要であるが、この水（Ｈ_２Ｏ）は気化して排ガス処理系に導入する。水の中にＳｉやＣａなどが含まれていると水（Ｈ_２Ｏ）を気化させる際にＳｉやＣａが析出し（スケールが発生し）、装置内で閉塞が発生する恐れがある。また、Ｃｌなどは触媒の劣化の原因となる可能性がある。そのため供給される水（Ｈ_２Ｏ）は純水や蒸留水などの清浄な水である必要がある。純水や蒸留水を装置に供給するためには独立した専用の配管を施工する必要があり、さらに、別途純水製造装置や蒸留水製造装置なども必要となるため設備に関する費用負担が大きくなる。水を清浄にする水清浄器を装置に備えることで、装置に供給する水は水道水や工業用水でよくなり、配管等の設備に関する費用が軽減される。
【００３０】
次に、本発明の排ガス処理方法について説明する。
フッ素含有化合物およびＣＯを含む排ガス中に含まれる粉体成分または水溶性成分または加水分解性成分を前処理により除去する。排ガス中に含まれる粉体成分または水溶性成分または加水分解性成分の除去を行う前処理部として、吸着剤による吸着処理を行う吸着処理槽もしくはファンスクラバーもしくは水スプレー塔もしくは通気攪拌槽等のいずれかを用いる。
【００３１】
上記前処理により粉体成分または水溶性成分または加水分解性成分を除去した後のフッ素含有化合物およびＣＯを含む排ガスを、７００〜９００℃の温度でＯ_２および水（Ｈ_２Ｏ）と接触させてＣＯをＣＯ_２に酸化させるとともに炭素数４以上のフッ素含有化合物等の分解処理を行う。加熱酸化分解処理は、上記排ガスを通気可能とする中空内部、その中空内部のガス温度を７００〜９００℃に加熱可能な加熱手段、被処理ガスの導入口、Ｏ_２導入口および水（Ｈ_２Ｏ）導入口を備えた加熱酸化分解処理部にて行われる。
排ガスとＯ_２，水（Ｈ_２Ｏ）の接触効率を高め、且つ加熱効率を高めるための接触補助手段を備えることが好ましい。排ガスは接触補助手段により乱流が起こり、排ガスとＯ_２，水（Ｈ_２Ｏ）との接触効率を高めるとともに、接触補助手段自体がヒータから発せられる熱を輻射により受けて高温となり、排ガスへの伝熱面積が大きくなり、加熱効率を高めることができる。これにより加熱酸化分解処理部が小型化されヒーター容量を低く抑えることができる。
【００３２】
最後に、加熱酸化分解処理部でフッ素含有化合物を分解処理する際に発生する酸性ガス（ＨＦ）を除去する。このＨＦの除去は、後処理部として吸着剤による吸着処理を行う吸着処理槽もしくはファンスクラバーもしくは水スプレーもしくは通気攪拌槽等を用いて行う。以上で、排ガス中の人体に有害とされるガス成分の処理が全て完了する。
【００３３】
さらに、地球温暖化の観点から問題となるガス成分を除去するためには、加熱酸化分解処理後に触媒による分解処理を行う。即ち、触媒反応部で６００〜９００℃の温度でフッ素含有化合物分解触媒とＯ_２および水（Ｈ_２Ｏ）を接触させることで炭素数３以下のフッ素含有化合物およびＳＦ_６の分解処理を行うことができる。触媒反応部では、フッ素含有化合物の分解触媒を充填することができ、触媒層温度を６００〜９００℃に加熱する加熱手段もしくは前段の加熱酸化分解処理部で７００〜９００℃に加熱したガスを６００〜９００℃の温度に保つ保温手段を備える。
【００３４】
なお、排ガス処理に使用する水（Ｈ_２Ｏ）を清浄にするための純水発生装置もしくは蒸留装置もしくはフィルタ機構を備えてもよい。液体で供給される水（Ｈ_２Ｏ）を加熱酸化分解処理部もしくは触媒反応部の排熱と熱交換することで気化させる機構を備えることが好ましい。これにより、排熱を利用するため水（Ｈ_２Ｏ）を気化させるための特別な熱源を必要としない。
【００３５】
また、触媒層の下流側にセラミック製の充填物を備えることが好ましい。後処理部に水スプレーを採用して触媒反応部と後処理部を一体構造とした場合に、充填物を備えていると、水スプレーの水が触媒層へ到達するのを防ぎ、触媒の劣化を防止することができる。また、充填物の間隙に水が保持されることでＰＦＣ分解時に発生するＨＦと水との接触効率があがり、ＨＦ除去効率が高くなるとともに、排ガスの冷却効果も向上する。
【００３６】
次に、図３に示す排ガス処理装置と同等の試験装置で行った排ガス処理の試験結果について説明する。各種の処理対象ガスを混合したＮ_２ガスを試験装置に投入して、各部のガス成分濃度（ｐｐｍ）を測定している。
【表１】

【００３７】
流入条件として、ＳｉＦ_４：６０ｍＬ／ｍｉｎ、ＣＨＦ_３：１８０ｍＬ／ｍｉｎ、Ｃ_４Ｆ_８：６０ｍＬ／ｍｉｎ、Ｃ_４Ｆ_６：１０ｍＬ／ｍｉｎ、ＣＯ：１２００ｍＬ／ｍｉｎ、Ｃ_５Ｆ_８：１０ｍＬ／ｍｉｎ、ＮＦ_３：１２０ｍＬ／ｍｉｎ、ＳＦ_６：１２０ｍＬ／ｍｉｎ、ＣＦ_４：４５０ｍＬ／ｍｉｎ、の処理対象となるガスをＮ_２ガス：１２０Ｌ／ｍｉｎ中に混合して投入している。そして、酸化用Ｏ_２源として空気３．０Ｌ／ｍｉｎを加熱酸化部に導入し、同様に酸化・分解用として純水５ｍＬ／ｍｉｎを加熱酸化部に導入している。入口、前処理部出口、加熱酸化部出口、後処理部出口におけるそれぞれのガス成分の濃度は表１に示すとおりである。
【００３８】
上記表１に示す試験結果から、前処理部によりＳｉＦ_４、ＨＦが検出されず、前処理部で酸性ガスが良好に処理されていることが判る。そして、加熱酸化部でＣＯ、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＨＦ_３、ＮＦ_３が検出されず、加熱酸化部でこれらのガス成分が良好に処理されていることが判る。さらに、加熱酸化部出口に存在していたＣＦ_４、ＳＦ_６が後処理部出口で検出されず、触媒反応部および後処理部で良好に処理されていることが判る。また、後処理部出口においてＨＦが検出されず、触媒反応部でＨＦが発生しても後処理部で良好に処理されていることが判る。
【００３９】
図４は本発明の排ガス処理装置の外観を示し、この装置は前処理部、加熱酸化分解処理部、触媒反応部、後処理部をすべて搭載することが可能で、ＰＦＣ，ＣＯとともに酸性ガスやＮＨ_３などの水溶性成分、加水分解成分や粉体成分を低コストで高効率に除去することが可能である。従って、この装置は、半導体製造装置等から排出される反応性成分および有害成分の高い除去能力を備えている。また、この装置は、コンパクトな構造であり、据付面積が小さく、またメンテナンススペースも小さくできる。更に、例えばサーマルＮＯｘ等を排出することなく、基本的コンセプトとして万全の安全性を確立したものであり、機器として優れた安全性を有する。
なお、本実施例においては、前処理部前処理部、加熱酸化分解処理部、触媒反応部、後処理部をすべて搭載しているが、前処理部および後処理部は装置外に別途設置するようにしても良い。さらに、工場内にて複数の排ガス処理装置から出る排ガス中の酸性ガスを１ヶ所にて一括処理するような後処理部を含むシステムにしても良い。
【００４０】
なお、本発明の排ガスの処理方法および装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えうることは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、半導体製造装置等から排出されるフッ素含有化合物及びＣＯを含む排ガスを効率よく経済的に無害化処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の排ガス処理装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の排ガス処理装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の排ガス処理装置を示すブロック図である。
【図４】図１乃至図３の排ガス処理装置の外観図である。
【符号の説明】
１前処理部（前処理用水スプレー塔）
２加熱酸化分解処理部（加熱酸化分解処理槽）
３触媒反応分解処理部（触媒反応槽）
４後処理部（後処理用水スプレー塔）
５，２１空気配管
６水配管
７，２３水清浄器
８水気化器
９，１０，１９セラミック電気管状路
１３ガス処理槽
１４前処理部（前処理用ファンスクラバ）
１５送水ポンプ
１５ａ循環タンク
１６加熱酸化部
１７触媒反応部
１８後処理部
２０保温材
２５水気化配管
２６，２７ミストセパレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for treating exhaust gas, and in particular, a fluorine-containing compound discharged in a step of dry cleaning an inner surface of a semiconductor manufacturing apparatus in a semiconductor manufacturing process, a step of etching various film formation such as an oxide film, and the like The present invention relates to a method and apparatus for efficiently detoxifying exhaust gas containing carbon monoxide gas (hereinafter referred to as CO).
[0002]
[Prior art]
Fluorohydrocarbons such as CHF ₃ , CF ₄ , C ₂ F ₆ , C ₃ F ₈ , C ₄ F ₈ , C ₅ F ₈ , C ₄ F ₆ , Fluorine-containing compounds such as perfluoro compounds (hereinafter referred to as “PFC”) such as SF ₆ and NF ₃ are used. In addition, CO, NH ₃ and O ₂ may be used in a semiconductor manufacturing apparatus. In the exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus using these fluorine-containing compounds and CO or NH ₃ , CO, NH ₃ , SiF ₄ , F ₂ , COF ₂ , C ₅ F ₈ , C ₄ F ₆ , NF ₃ are contained. And fluorine-containing compounds that are not harmful but have a global warming effect. Therefore, when exhaust gas discharged from semiconductor manufacturing equipment using fluorine-containing compounds or CO is discharged into the environment, detoxification of harmful gases contained in the exhaust gas and decomposition treatment of global warming gas are required. .
[0003]
As a conventional harmful gas treatment method such as SiF ₄ , F ₂ , COF ₂ , C ₅ F ₈ , C ₄ F ₆ , NH _{3 in} the exhaust gas, a harmful component is adsorbed using an adsorbent such as synthetic zeolite. There is a way. However, there is a problem that CO and PFC cannot be removed. In addition, periodic replacement of the adsorbent is necessary, and there is a problem that running cost increases.
There are treatment methods for water-soluble gases such as SiF ₄ , F ₂ , and NH ₃ and hydrolyzable gases using a wet exhaust gas treatment device (water washing treatment). However, there is a problem that gases other than water-soluble such as CO and PFC cannot be removed.
[0004]
Further, as a conventional method for treating CO in exhaust gas, there is a method of oxidizing CO to CO ₂ using an oxidation catalyst and O ₂ . However, there is a problem that the PFC cannot be decomposed and removed. In addition, when an acidic gas such as SiF ₄ or F ₂ or PFC comes into contact with the oxidation catalyst, there is a problem that the oxidation catalyst is poisoned, the CO oxidation ability is lowered, and the oxidation catalyst needs to be periodically replaced.
[0005]
As a conventional method for simultaneously treating harmful gas and CO in exhaust gas, a combination of the above-described adsorption treatment, water washing treatment and oxidation treatment is possible. However, since there is a periodic replacement of the treatment agent, the running cost becomes high. There is also a problem that PFC cannot be removed.
[0006]
Removal methods using various PFC decomposition catalysts have been proposed (see Patent Documents 1 and 2). However, when the catalyst deteriorates, harmful components such as CO, C ₅ F ₈ , and C ₄ F ₆ may flow out immediately. Moreover, although the processing method by a combustion system is proposed, NOx and CO may generate | occur | produce as a by-product gas by combustion conditions. Further, there is a problem that fuel such as H ₂ , city gas, and propane gas is required, equipment for supplying the fuel is required, and operation management becomes complicated. In addition, although a method of decomposing by heat oxidative decomposition has been proposed, in order to decompose a hardly decomposable PFC such as CF ₄ , a high temperature of 1400 ° C. or higher is required, and the load on materials and heaters is extremely high. There is a problem of being big.
[0007]
In addition, there has been proposed a method in which NH ₃ or a lower saturated hydrocarbon gas or a lower unsaturated hydrocarbon gas is added to perform thermal oxidative decomposition without free O ₂ (see

Patent Documents

3, 4, and 5). No method has been proposed for heat oxidation decomposition in the presence of O ₂ . Further, a method for decomposing PFC by plasma in the presence of water (H ₂ O) has been proposed, but when decomposing PFC, harmful gases such as CO and HF are generated, and thermal NOx is generated. Therefore, an exhaust gas treatment apparatus for treating these is separately required.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3217034 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3237651 [Patent Document 3]
JP-A-9-85045 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-333247 [Patent Document 5]
JP-A-11-162335
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, can treat fluorine-containing compounds and CO simultaneously and efficiently, has a low running cost, has a low load on apparatus materials, and can reduce apparatus costs. An object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment method and a treatment apparatus that do not emit harmful gases.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The exhaust gas treatment of the present invention removes at least one of a powder component, a water-soluble component and a hydrolyzable component contained in the exhaust gas containing at least one of a fluorine-containing compound and CO, and then removes O ₂ and water (H ₂ O) is added and heated to decompose or oxidize at least one of the fluorine-containing compound and CO, and then the acidic gas generated when the fluorine-containing compound is decomposed from the decomposed or oxidized exhaust gas It is characterized by carrying out the removal. Here, it is preferable to perform the said heating at the temperature of 700-900 degreeC.
[0011]
According to the present invention, it is possible to remove harmful gases such as SiF ₄ and F _{2 to} a concentration equal to or lower than an allowable value (TLV-TWA value) by adsorption treatment or gas-liquid contact treatment. Further, it is possible to oxidize CO to CO ₂ without using a CO oxidation catalyst, preferably by heat oxidation treatment at 700 to 900 ° C., and to treat it at a concentration below an allowable value (TLV-TWA value). In addition, harmful PFCs such as C ₄ F ₆ , C ₅ F _8, and NF ₃ can be completely decomposed to a concentration below an allowable value (TLV-TWA value) by heat treatment. And acidic gas, such as HF which arises when decomposing | disassembling a fluorine-containing compound by heat | fever oxidative decomposition process, can be removed by a subsequent adsorption process or a gas-liquid contact process. Therefore, for example, exhaust gas components that are harmful to the human body can be rendered harmless without using heat oxidative decomposition at a high temperature of 1000 ° C. or higher and without using a catalyst. In the heat treatment at 700 to 900 ° C., for example, a hardly decomposable PFC such as CF ₄ is difficult to decompose. However, these components are problematic from the viewpoint of global warming and the like, but are not harmful to the human body, and according to the exhaust gas treatment method, all the gas components that are harmful to the human body are allowable values. The following can be processed.
[0012]
It is also possible to completely decompose hardly decomposable PFC such as CF ₄ at a relatively low temperature of 600 to 900 ° C. by catalytic reaction. Therefore, for example, by using a catalytic reaction in combination after the heat oxidative decomposition treatment, these gas components that require treatment from the viewpoint of global warming can be completely decomposed and removed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 shows an exhaust gas treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention. This exhaust gas treatment apparatus includes a pretreatment unit 1 that removes a powder component, a water-soluble component, or a hydrolyzable component contained in an exhaust gas containing a fluorine-containing compound and CO, and a heat oxidative decomposition treatment of the exhaust gas after the pretreatment. A heating oxidative decomposition processing unit 2 to be performed and a post-processing unit 4 to perform a post-processing of an acidic gas such as HF generated by the above-mentioned thermal oxidative decomposition processing are provided.
[0015]
As the pretreatment unit 1, for example, a pretreatment water spray tower is used for gas-liquid contact. The spray tower 1 is supplied with tap water or industrial water, and is sprayed with water spray. Exhaust gas containing fluorine-containing compound and CO flows from the lower part to the upper part of the water spray tower 1 and comes into contact with water sprinkled from the water spray, thereby causing powder components, water-soluble components, and hydrolyzable components in the exhaust gas. Remove. In addition to the water spray tower 1, a similar effect can be obtained even if an adsorption tank filled with an adsorbent such as a zeolite / activated carbon is installed in the pretreatment section.
[0016]
As an apparatus used as the pretreatment unit, an appropriate apparatus can be selected depending on the components of exhaust gas to be treated, the state of mixing powder, and the state of factory equipment. Adsorption with an adsorbent is suitable when there is no wastewater treatment facility because water is not used. In addition, when a special management substance such as As (arsenic) or Pb (lead) is contained in the exhaust gas, the washing process is not preferable because these components are mixed in the waste water, and therefore the adsorption process is suitable. Further, the fan scrubber can obtain a high removal rate with a low amount of water. In addition, the powder collection performance is also excellent. Further, since the water spray tower has a simple structure, it is necessary to increase the amount of water in order to obtain a high removal performance, but the apparatus becomes inexpensive. Further, the aeration and stirring tank can be adjusted in pH by introducing a neutralizing solution into the stirring tank, and a high removal rate can be obtained even for components that are difficult to remove by washing with water.
[0017]
In the pretreatment section, the powder component, water-soluble component, or hydrolyzable component contained in the exhaust gas is removed with water or an adsorbent as described above. For example, acidic gases such as SiF ₄ and F ₂ are removed by the pretreatment unit.
[0018]
The exhaust gas that has passed through the pretreatment section is decomposed in the heat oxidation decomposition treatment tank 2. The decomposition treatment is performed in the heat oxidation decomposition treatment tank 2 and an air pipe 5 is connected to supply O ₂ necessary for the reaction. A water pipe 6 necessary for the reaction is also connected. The city water or industrial water is purified to the equivalent of distilled water by the water purifier 7 connected to the pipe 6 before being introduced into the heating oxidative decomposition treatment tank 2. Then, it is vaporized by the water vaporizer 8 and supplied to the heating oxidative decomposition treatment tank 2. Alternatively, the water necessary for the reaction may be sprayed as it is on the heat oxidation decomposition treatment tank without spraying by the water vaporizer 8 as it is. Then, the sprayed water is heated and vaporized in a heating oxidative decomposition treatment tank. A ceramic electric tubular furnace 9 is attached to the heating oxidative decomposition treatment tank 2 as a heating means, and the exhaust gas temperature in which exhaust gas, O ₂ and water (H ₂ O) are mixed is heated to 700 to 900 ° C. As a result, in the heat oxidative decomposition treatment tank 2, the oxidation treatment of CO and the decomposition treatment of PFC, fluorinated hydrocarbon and NF ₃ having 4 or more carbon atoms are performed by the following reaction formula. Therefore, all the gas components harmful to the human body contained in the exhaust gas can be oxidized or decomposed.
[0019]
2CO + O ₂ → 2CO ₂
CO + H ₂ O → CO ₂ + H ₂
2H ₂ + O ₂ → 2H ₂ O
_{_{_{C 5 F 8 + 4H 2 O}}} + 3O 2 → 5CO 2 + 8HF
_{_{_{C 4 F 8 + 4H 2 O}}} + 2O 2 → 4CO 2 + 8HF
2C ₄ F ₆ + 6H ₂ 0 + 5O ₂ → 8CO ₂ + 12HF
2CHF ₃ + 2H ₂ O + O ₂ → 3CO ₂ + 8HF
2NF ₃ + 3H ₂ O → NO + NO ₂ + 6HF
[0020]
In the oxidation treatment, O ₂ may be supplied from any O ₂ source such as air in the atmosphere, O ₂ enriched air, pure O _2, or a peroxide. Note that the temperature of 700 to 900 ° C. is used for the oxidation and decomposition treatment, and the gas component can be oxidized and decomposed at this temperature, and in the high temperature range of 1000 ° C. or higher, the thermal generated from N ₂ or the like in the air. This is because there is a problem that the amount of NO _X generated increases. Moreover, it is because an economical thing can be used for a fireproof material etc. which are required for a tank by setting it as 900 degrees C or less.
[0021]
The post-processing unit 4 performs post-processing of an acidic gas such as HF that is generated when the fluorine-containing compound is decomposed. In this embodiment, it is a post-treatment water spray tower 4. This is supplied with tap water or industrial water and is sprayed with water spray. The exhaust gas flows from the lower part to the upper part of the water spray tower 4 and comes into contact with the water sprayed from the water spray, thereby removing HF generated when the PFC is decomposed in the heated oxidative decomposition treatment tank 2. In addition to the water spray tower 4, a post scrubber, an aeration and stirring tank, and an adsorption tank filled with an adsorbent such as zeolite / activated carbon can be used to obtain the same effect.
[0022]
FIG. 2 shows an exhaust gas treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this apparatus, the exhaust gas that has been subjected to the thermal oxidative decomposition process is subsequently decomposed by a catalyst in the catalytic reaction tank 3 that is a catalytic reaction unit. The configuration other than the provision of the catalyst reaction tank 3 is the same as the configuration of the exhaust gas treatment apparatus shown in FIG.
[0023]
The catalytic reaction tank 3 is filled with a PFC decomposition catalyst, and the exhaust gas flows from the upper layer of the catalyst layer toward the lower layer. Moreover, the ceramic reaction tubular furnace 10 is attached to the catalyst reaction tank 3 as a heating means, and the temperature of the catalyst reaction tank 3 is heated to 600 to 900 ° C. Thus the catalytic reaction section occurs following reactions by contacting the PFC and SF ₆ and the catalyst of 3 or less carbon atoms, decomposition treatment of PFC and SF ₆ are performed. Note that O ₂ and water (H ₂ O) contributing to the decomposition reaction are introduced in the upstream heat oxidation decomposition treatment tank 2. As the catalyst, a fluorine-containing compound decomposition catalyst such as a catalyst in which tungsten oxide is supported on γ-alumina or alumina-zirconium composite oxide is used. Thereby, the decomposition process of the hardly decomposable PFC and SF ₆ which could not be processed in the heating oxidative decomposition treatment tank 2 can be performed. Therefore, by adding the decomposition treatment by the catalytic reaction, it is considered that there is no direct influence on the human body, but exhaust gas components that are considered to have an adverse effect on global warming and the like can be completely removed.
[0024]
CF ₄ + 2H ₂ O → CO ₂ + 4HF
2C ₂ F ₆ + 6H ₂ O + O ₂ → 4CO ₂ + 12HF
C ₃ F ₈ + 4H ₂ O + O ₂ → 3CO ₂ + 8HF
2SF ₆ + 3H ₂ O + O ₂ → SO ₂ + SO ₃ + 6HF
[0025]
FIG. 3 shows an exhaust gas treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention. This exhaust gas treatment apparatus includes a gas treatment tank 13 in which a heat oxidative decomposition treatment unit, a catalyst reaction unit, and a post-treatment unit are integrated. In addition, a fan scrubber 14 is installed in the pretreatment unit. The cleaning water is supplied to the fan scrubber 14 from the water pump 15, and the cleaning water and the exhaust gas come into contact with the rotation of the fan in the fan scrubber 14 to remove the powder component, water-soluble component, and hydrolysis component in the exhaust gas. .
[0026]
A gas treatment tank 13 corresponds to a heat oxidative decomposition treatment section, a catalyst reaction section, and a post-treatment section, and is provided with a heat oxidative decomposition section 16, a catalyst reaction section 17, and a post-treatment section 18 in the order in which exhaust gas passes. By making the heating oxidative decomposition unit 16, the catalytic reaction unit 17, and the post-processing unit 18 into an integral structure, the apparatus is downsized. Further, by integrating, the exhaust gas heated to 700 to 900 ° C. by the ceramic electric tubular furnace 19 in the heating oxidative decomposition unit 16 can be introduced into the catalyst reaction unit 17 without lowering the temperature. Therefore, it is not necessary to provide heating means such as a heater in the catalyst reaction unit 17, and it is only necessary to install the heat insulating material 20 on the outer periphery of the catalyst reaction unit 17.
[0027]
O ₂ required for the heat oxidative decomposition process and the catalytic reaction process is supplied from an air pipe 21 connected to the upper part of the gas processing tank 13. Further, water (H ₂ O) is purified to be equivalent to distilled water by the water purifier 23 and then introduced into the gas treatment tank 13. After that, when passing through the water vaporization pipe 25 installed on the outer wall of the ceramic electric tubular furnace 19 inside the gas treatment tank 13, the gas treatment tank is heated and vaporized by heat exchange with the exhaust heat of the ceramic electric tubular furnace 19. 13 is introduced into the heat oxidative decomposition processing unit 16 provided at the upper part of 13. A lower portion of the gas treatment tank 13 is provided with a post-treatment unit having a water spray 18, and cleaning water is supplied to the water spray 18 from a water supply pump 15.
[0028]
The exhaust gas to be treated passes through the pretreatment fan scrubber 14, then passes through the mist separator 26, and is introduced into the gas treatment tank 13. Further, the exhaust gas from which HF has been removed by the post-processing unit 18 passes through the mist separator 27 and is then exhausted as a harmless treated gas.
[0029]
Water (H ₂ O) is required for the CO oxidation reaction and PFC decomposition, and this water (H ₂ O) is vaporized and introduced into the exhaust gas treatment system. If Si or Ca is contained in the water, Si or Ca is deposited (scale is generated) when water (H ₂ O) is vaporized, and there is a possibility that clogging occurs in the apparatus. Further, Cl and the like may cause deterioration of the catalyst. Therefore, the supplied water (H ₂ O) needs to be clean water such as pure water or distilled water. In order to supply pure water or distilled water to the equipment, it is necessary to construct an independent dedicated pipe. Furthermore, a separate pure water production equipment or distilled water production equipment is required, which increases the cost burden on the equipment. . By providing the apparatus with a water purifier that purifies water, the water supplied to the apparatus may be tap water or industrial water, and the costs related to equipment such as piping can be reduced.
[0030]
Next, the exhaust gas treatment method of the present invention will be described.
The powder component, water-soluble component, or hydrolyzable component contained in the exhaust gas containing the fluorine-containing compound and CO is removed by pretreatment. As a pretreatment part that removes the powder component, water-soluble component or hydrolyzable component contained in the exhaust gas, any of an adsorption treatment tank, a fan scrubber, a water spray tower, an aeration stirring tank, etc. that performs an adsorption treatment with an adsorbent Is used.
[0031]
The exhaust gas containing the fluorine-containing compound and CO after removing the powder component, water-soluble component or hydrolyzable component by the pretreatment is brought into contact with O ₂ and water (H ₂ O) at a temperature of 700 to 900 ° C. In this way, CO is oxidized to CO ₂ and a fluorine-containing compound having 4 or more carbon atoms is decomposed. The heat oxidative decomposition treatment includes a hollow interior in which the exhaust gas can be vented, a heating means capable of heating the gas temperature in the hollow to 700 to 900 ° C., a gas inlet, an O ₂ inlet, and water (H _2). O) It is carried out in a heat oxidative decomposition treatment section provided with an inlet.
It is preferable to provide a contact assisting means for increasing the contact efficiency between the exhaust gas, O ₂ and water (H ₂ O) and increasing the heating efficiency. The exhaust gas is turbulent by the contact assisting means to increase the contact efficiency between the exhaust gas and O ₂ , water (H ₂ O), and the contact assisting means itself receives heat generated from the heater by radiation and becomes a high temperature. The heat transfer area becomes larger and the heating efficiency can be increased. As a result, the heat oxidative decomposition treatment unit can be miniaturized and the heater capacity can be kept low.
[0032]
Finally, the acidic gas (HF) generated when the fluorine-containing compound is decomposed in the heating oxidative decomposition processing section is removed. The removal of HF is performed using an adsorption treatment tank, a fan scrubber, a water spray, an aeration stirring tank, or the like that performs an adsorption treatment with an adsorbent as a post-processing section. This completes the processing of all gas components that are harmful to the human body in the exhaust gas.
[0033]
Furthermore, in order to remove a gas component which is a problem from the viewpoint of global warming, a decomposition treatment with a catalyst is performed after the heat oxidative decomposition treatment. That is, the fluorine-containing compound decomposition catalyst, O ₂ and water (H ₂ O) are brought into contact with each other at a temperature of 600 to 900 ° C. in the catalytic reaction section to decompose the fluorine-containing compound having 3 or less carbon atoms and SF _6. Can do. In the catalytic reaction section, the decomposition catalyst for the fluorine-containing compound can be filled, and the heating means for heating the catalyst layer temperature to 600 to 900 ° C. or the gas heated to 700 to 900 ° C. in the heating oxidative decomposition processing section in the previous stage is 600. A heat retaining means for maintaining the temperature at ˜900 ° C. is provided.
[0034]
It is also provided with a pure water generator or distillation apparatus or filter arrangement for water used for the exhaust gas treatment (H 2 _O) clean. It is preferable to provide a mechanism for vaporizing water (H ₂ O) supplied as a liquid by exchanging heat with exhaust heat from the heat oxidation decomposition treatment unit or the catalytic reaction unit. Thus, without requiring a special heat source for vaporizing water (H 2 _O) to utilize the exhaust heat.
[0035]
Moreover, it is preferable to provide a ceramic filler on the downstream side of the catalyst layer. When a water spray is used for the post-processing unit and the catalyst reaction unit and the post-processing unit are integrated, the provision of a filler prevents water from the water spray from reaching the catalyst layer and causes catalyst deterioration. Can be prevented. In addition, since water is retained in the gap between the packings, the contact efficiency between HF and water generated during PFC decomposition is increased, the HF removal efficiency is increased, and the exhaust gas cooling effect is also improved.
[0036]
Next, the test result of the exhaust gas treatment performed by a test device equivalent to the exhaust gas treatment device shown in FIG. 3 will be described. N ₂ gas mixed with various kinds of gas to be treated is introduced into the test apparatus, and the gas component concentration (ppm) of each part is measured.
[Table 1]

[0037]
As inflow conditions, SiF ₄ : 60 mL / min, CHF ₃ : 180 mL / min, C ₄ F ₈ : 60 mL / min, C ₄ F ₆ : 10 mL / min, CO: 1200 mL / min, C ₅ F ₈ : 10 mL / min , NF ₃ : 120 mL / min, SF ₆ : 120 mL / min, CF ₄ : 450 mL / min, a gas to be treated is mixed and introduced into N ₂ gas: 120 L / min. Then, 3.0 L / min of air as an O ₂ source for oxidation is introduced into the heating oxidation section, and similarly 5 mL / min of pure water is introduced into the heating oxidation section for oxidation and decomposition. Table 1 shows the concentration of each gas component at the inlet, the pretreatment section outlet, the heating oxidation section outlet, and the posttreatment section outlet.
[0038]
From the test results shown in Table 1, it can be seen that SiF ₄ and HF are not detected by the pretreatment unit, and that the acid gas is well treated in the pretreatment unit. Then, _CO in thermal oxidation _{_{_{_{unit, C 4 F 8, C 5}}}} F 8, C 4 F 6, CHF 3, NF 3 is not detected, that these gas components are well treated with thermal oxidation unit I understand. Further, it can be seen that CF ₄ and SF ₆ present at the heating oxidation section outlet are not detected at the post-processing section outlet, and are well processed at the catalytic reaction section and the post-processing section. In addition, it can be seen that HF is not detected at the outlet of the post-processing section, and even if HF is generated in the catalytic reaction section, the post-processing section is well processed.
[0039]
FIG. 4 shows the external appearance of the exhaust gas treatment apparatus of the present invention. This apparatus can be equipped with a pretreatment part, a heat oxidation decomposition treatment part, a catalytic reaction part, and a posttreatment part. It is possible to remove water-soluble components such as NH ₃ , hydrolysis components and powder components with low cost and high efficiency. Therefore, this apparatus has a high removal capability of reactive components and harmful components discharged from a semiconductor manufacturing apparatus or the like. In addition, this apparatus has a compact structure, requires a small installation area, and can reduce a maintenance space. Furthermore, for example, the safety is established as a basic concept without discharging thermal NOx or the like, and has excellent safety as a device.
In this embodiment, the pre-processing unit pre-processing unit, the thermal oxidative decomposition processing unit, the catalytic reaction unit, and the post-processing unit are all mounted, but the pre-processing unit and the post-processing unit are separately installed outside the apparatus. You may do it. Furthermore, a system including a post-processing unit that collectively processes acidic gas in exhaust gas from a plurality of exhaust gas processing apparatuses in a factory may be used.
[0040]
It should be noted that the exhaust gas treatment method and apparatus of the present invention are not limited to the illustrated examples described above, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently and economically detoxify the exhaust gas containing a fluorine-containing compound and CO discharged from a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an exhaust gas treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an exhaust gas treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an exhaust gas treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention.
4 is an external view of the exhaust gas treatment apparatus of FIGS. 1 to 3. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Pretreatment section (Pretreatment water spray tower)
2 Heating oxidative decomposition treatment section (heated oxidative decomposition treatment tank)
3 Catalytic reaction decomposition treatment section (catalytic reaction tank)
4 Post-processing section (post-treatment water spray tower)
5, 21 Air piping 6 Water piping 7, 23 Water purifier 8

Water vaporizer

9, 10, 19 Ceramic electric tubular passage 13 Gas treatment tank 14 Pretreatment section (fan scrubber for pretreatment)
15 Water Pump 15a Circulation Tank 16 Heating Oxidation Unit 17 Catalytic Reaction Unit 18 Post-Processing Unit 20 Heat Insulating Material 25

Water Vaporization Pipe

26, 27 Mist Separator

Claims

Removing at least one of the powder component, the water-soluble component and the hydrolyzable component contained in the exhaust gas containing at least one of the fluorine-containing compound and CO, and then adding O ₂ and water (H ₂ O) Heating decomposes or oxidizes at least one of the fluorine-containing compound and CO, and then removes the acidic gas generated when the fluorine-containing compound is decomposed from the decomposed or oxidized exhaust gas. An exhaust gas treatment method.

The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein in addition to the treatment, a decomposition treatment is further performed by a catalytic reaction.

The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein at least one of the powder component, the water-soluble component, and the hydrolyzable component is removed by adsorption treatment with an adsorbent or gas-liquid contact treatment.

The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein the acid gas is removed by adsorption treatment with an adsorbent or gas-liquid contact treatment.

The exhaust gas treatment method according to claim 1, wherein the heating is performed at a temperature of 700 to 900 ° C.

By adding O ₂ and water (H ₂ O) to an exhaust gas containing at least one of a fluorine-containing compound and CO and heating to 700 to 900 ° C., CO, a fluorine-containing compound having 4 or more carbon atoms, fluoride An exhaust gas treatment method comprising detoxifying at least one of hydrocarbon and NF ₃ .

A processing section for removing at least one of a powder component, a water-soluble component, and a hydrolyzable component contained in an exhaust gas containing at least one of a fluorine-containing compound and CO, and heating of at least one of the fluorine-containing compound and CO A heat oxidative decomposition treatment unit that performs oxidative decomposition treatment to render it harmless, a supply unit that supplies O ₂ and water (H ₂ O) to the heat oxidative decomposition treatment unit, and an acidic gas in the exhaust gas after the oxidative decomposition treatment An exhaust gas treatment apparatus comprising a removal unit for removal.

8. The exhaust gas processing apparatus according to claim 7, further comprising a catalytic reaction decomposition processing section for performing a decomposition process by a catalytic reaction.