JP2004354194A

JP2004354194A - 有害ガスの検知方法

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Publication number: JP2004354194A
Application number: JP2003152146A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimada; 孝島田; Tsunekatsu Yoneyama; 常勝米山; Kohei Sasaki; 幸平佐々木
Original assignee: Japan Pionics Ltd
Current assignee: Japan Pionics Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP4195831B2

Abstract

【課題】半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知する方法において、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知することが可能な有害ガスの検知方法を提供する。
【解決手段】浄化剤の充填部の少なくとも一部に有害ガス成分の検知部と連通する空隙部を設け、前記空隙部から流通するガスに含まれる有害ガス成分を検知部により検知する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有害ガスの検知方法に関する。さらに詳細には、半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工業においては各種のガスが使用されており、水素化物ガスとしては、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン、セレン化水素等が、酸性ガスとしては、フッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等が、塩基性ガスとしては、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等が多量に使用されている。これらのガスは毒性を有するため、半導体製造工程等で使用された後、これらの有害ガス成分を含む排ガスは大気中に放出するに先立って浄化する必要がある。
【０００３】
従来より、前記の有害ガスの浄化方法としては、浄化剤を浄化筒に充填し、有害ガスを浄化筒に導入して、有害ガス成分を浄化剤と接触させて捕捉することにより浄化する乾式浄化方法が多く実施されてきた。乾式浄化方法において、各種の浄化剤は、各々有害ガス成分に対する固有の浄化能力（浄化剤単位量当りの有害ガス成分処理量）を有しており、ある程度の量の有害ガス成分を捕捉できるが、それを超えると捕捉できなくなり、有害ガス成分を下流側へ流してしまう虞があった。そのため、例えば浄化剤の充填部のうち比較的下流側の位置に浄化筒の外側から浄化筒内を観察することができる覗窓を設け、これに有害ガス成分と接触して変色する検知剤を充填して、浄化剤層が破過する直前で有害ガス成分を検知することが行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
乾式浄化方法においては、有害ガスが浄化剤と接触する際に、有害ガス成分と浄化剤が化学反応を起こすか、あるいは有害ガス成分が浄化剤に吸着されて、有害ガス成分が浄化剤に捕捉される。このような有害ガス成分の反応部または吸着部は、浄化剤層の上流側から徐々に下流側に進行する。しかしながら、浄化剤層の中心部と周辺部の位置の違い、有害ガスに含まれる粉化物の浄化剤層における堆積状態等により、有害ガス成分の反応部または吸着部は、通常は浄化剤層を均一に進行しない。特に浄化筒の径が大きい場合はこの傾向が顕著になり、覗窓の検知剤が変色していないにもかかわらず有害ガス成分が浄化筒の下流側へ流れる虞があった。
【０００５】
このため、有害ガス成分の反応部または吸着部の進行状態を正確に検知する方法として、例えば検知剤が充填された覗窓を複数個所に設置することが検討された。しかしながら、この方法では浄化剤の有害ガスとの反応、あるいは浄化剤による有害ガスの吸着が浄化筒の中心部で早く進行した場合は浄化筒の破過を見逃す虞があった。また、浄化剤の充填部を二分割し、浄化剤の充填部間に空間を設け、その空間部に検知剤が充填された覗窓を設けることも考えられたが、空間内における浄化筒半径方向のガスの拡散では、有害ガス成分の濃度が数ｐｐｍと低い場合は検知剤の変色が遅くなり、前記の方法と同様に有害ガス成分の捕捉部が浄化筒の中心部で早く進行した場合は浄化筒の破過を見逃す虞があった。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知する方法において、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知することが可能な有害ガスの検知方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、前記のような有害ガス成分の検知において、浄化剤の充填部の少なくとも一部に空隙部を設け、この空隙部を有害ガス成分の検知部と連通させて空隙部から流通するガスを分析することにより、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知できることを見い出し、本発明の有害ガスの検知方法に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、有害ガスを浄化筒に導入し、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより有害ガスを浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過する有害ガス成分を検知する方法であって、浄化剤の充填部の少なくとも一部に有害ガス成分の検知部と連通する空隙部を設け、該空隙部から流通するガスに含まれる有害ガス成分を該検知部により検知することを特徴とする有害ガスの検知方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、半導体製造工程等から排出される有害ガスを浄化筒に導入し、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより有害ガスを浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過する有害ガス成分を検知する方法に適用される。
本発明の有害ガスの検知方法は、浄化剤の充填部の少なくとも一部に有害ガス成分の検知部と連通する空隙部を設け、前記空隙部から流通するガスに含まれる有害ガス成分を検知部により検知する方法である。
【００１０】
本発明における有害ガス成分は、半導体製造工程等から排出され、乾式浄化方法により浄化され得るものであれば特に制限されることがない。これらの有害ガス成分としては、例えば、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン、セレン化水素等の水素化物ガス、フッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等の酸性ガス、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等の塩基性ガスを挙げることができる。これらは、通常は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム等のベースガスに含有された状態で排出される。
【００１１】
本発明における浄化剤は、前記有害ガス成分を含有する有害ガスを、乾式浄化方法により浄化できるものであれば特に制限されることがない。これらの浄化剤としては、例えば、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする水素化物ガスの浄化剤、活性炭に蟻酸のアルカリ金属塩及び／または蟻酸のアルカリ土類金属塩を添着させたハロゲン系ガスの浄化剤、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする組成物に銅塩を添着させた塩基性ガスの浄化剤等を挙げることができる。また、前記有害ガス成分との組み合せで、粉化物を生成するものであってもよい。
【００１２】
本発明における検知剤は、前記有害ガス成分を検知できるものであれば特に制限されることがない。これらの検知剤としては、例えば、無機質担体に変色成分としてモリブデン酸塩を担持させた水素化物ガスの検知剤、塩基性炭酸銅を変色成分とする水素化物ガスの検知剤、遷移金属の水酸化物とコンゴーレッドを変色成分とする酸性ガスの検知剤等を挙げることができる。また、本発明における検知部としては、浄化筒の外側から浄化筒内を観察することができる覗窓を設け、これに前記の検知剤を充填した検知部のほか、浄化筒に設けられたガス取入口と浄化筒の外部に設けられた有害ガス成分の検知手段からなる検知部も用いることが可能である。
【００１３】
以下、本発明の有害ガスの検知方法を図１〜図６に基いて説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
図１、図２は、本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の鉛直方向の構成例を示す断面図である。図３、図４は、本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の浄化剤層中に設けられる空隙部、連通部、及び検知部の鉛直方向の構成例を示す断面図である。図５は、本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の空隙部、連通部、及び検知部における水平方向の構成例を示す断面図である。図６は、本発明の検知方法において、浄化剤の充填部に空隙部及び連通部を設けるための手段（内部が空洞である容器）の例を示す斜視図である。
【００１４】
本発明の検知方法を実施するために用いられる浄化筒は、図１、図２に示すように、有害ガスの導入口１、浄化剤の充填部２、浄化されたガスの排出口３、及び検知部４のほか、浄化剤の充填部の少なくとも一部に空隙部５、及びこれと検知部を連通する連通部６が設けられる。これらの空隙部と連通部は、空隙部に導入されたガスが、容易に連通部を流通し、検知部に到達するような構成とされる。本発明の検知方法においては、浄化剤の充填部に、空隙部及び連通部を設けるために、通常は図６に示すような内部が空洞である容器が使用される。このような容器を用いた場合を含めて、浄化剤の充填部に設けられる空隙部及び連通部は次のような構成とされる。
【００１５】
即ち、空隙部５は、図３、図４に示すように、ガス流７の上流面８（ダウンフローの場合は上面、アップフローの場合は下面）がガス透過性材料で構成され、ガス流７の下流面９（ダウンフローの場合は下面、アップフローの場合は上面）及び側面１０は、好ましくはガス非透過性材料で構成される。（図３、図４に示す空隙部及び連通部において、点線はガス透過性材料の面、実線はガス非透過性材料の面であることを示すものである。）このような構成とすることにより、浄化剤層を通過したガスが、空隙部に導入されやすくなるとともに、一旦導入されたガスが下流面から逃げにくくなる。
【００１６】
連通部６は、ガス流７の上流面８’については、図３（１）（３）（４）（５）（６）、または図４（１）（３）（４）（５）（６）に示すようにガス透過性材料であってもよいし、図３（２）、図４（２）に示すようにガス非透過性材料であってもよいが、検知部と隣接する端部面１１はガス透過性材料で構成される。また、連通部の下流面のうち検知部と隣接しない面、及び側面のうち検知部と隣接しない面は、好ましくはガス非透過性材料で構成される。このような構成とすることにより、空隙部または連通部の上流面から導入されたガスが、検知部に流通されやすくなる。
【００１７】
空隙部及び連通部に使用されるガス透過性材料としては、有害ガス成分に対する耐腐食性を備え、浄化剤の侵入を防止することができるものであれば特に制限されることがないが、例えば網状の炭素鋼、マンガン鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、ステンレス鋼等を使用することができる。また、ガス非透過性材料としては、有害ガス成分に対する耐腐食性を備えたものであれば特に制限されることがないが、通常は板状の炭素鋼、マンガン鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、ステンレス鋼等を使用することができる。
【００１８】
本発明において、前述のような連通部は、例えば、その検知部と隣接する端部面１１が、図３（１）〜（３）、図４（１）〜（３）に示すように、検知剤のガス流の上流面に隣接するように設定されるか、または図３（４）、図４（４）に示すように検知剤の側面に隣接するように設定される。また、検知部と隣接する端部面１１は、図３（５）（６）、図４（５）（６）に示すように、必ずしも検知剤１２と接触していなくてもよいが、検知部と隣接する端部面と検知剤の距離は、５ｃｍ以内に設定することが好ましい。
【００１９】
本発明において、空隙部及び連通部は、その大きさ、形状に特に制限されることがない。しかし、空隙部及び連通部の内部を合せた容積は、通常は浄化剤の充填部の０．１〜１０％、好ましくは０．２〜５％の容積である。空隙部、連通部の外形は、立方体、直方体、球、楕球、円錐、円錐台、角錐、角錐台、環、これらに類似する形状、これらを組合せた形状等とすることができる。また、これらの水平方向の配置については、図５に示すようなものを例示することができる。空隙部及び連通部の上流面に設定されるガス透過性材料の構成部（ガス導入部）は、水平方向の合計の断面積で、通常は浄化剤の充填部の１〜４０％、好ましくは５〜３０％の断面積である。
【００２０】
本発明の検知方法を実施するに際しては、浄化筒は以上のような構成にセットされる。尚、本発明において、浄化筒に充填される浄化剤の充填長は、実用上通常は１０〜２００ｃｍとされる。浄化筒を流通する有害ガスの流通速度は、特に制限はないが、通常は空筒線速度で０．１〜５０ｃｍ／ｓｅｃ程度である。また、温度、圧力にも特に制限はなく、温度は通常は−２０〜３００℃、圧力は通常は常圧であるが、１ｋＰａ（ａｂｓ）の減圧から１ＭＰａ（ａｂｓ）の加圧下においても実施可能である。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
（浄化筒の設定）
空隙部及び連通部として、ガス流の上流面側となる面及び検知部と隣接する端部となる面が網状のステンレス鋼、その他の面が板状のステンレス鋼からなる図６に示すような容器を製作した。この容器は浄化筒に図５（２）のような配置で設置されるものである。空隙部及び連通部を合せた長辺は３５０ｍｍ、検知部と隣接する端部面は、横３０ｍｍ、高さ１０ｍｍである。
【００２３】
次に、二酸化マンガン、酸化銅を主成分とする市販のホプカライト（日産ガードラー（株）製、直径１．５ｍｍ、長さ３〜１０ｍｍの押し出し成型品）１００重量部に対して、水酸化カリウムを３０重量部担持させて浄化剤を調製した。また、比表面積３００ｍ^２／ｇの粒状シリカゲル（富士シリシア化学（株）製、キャリアクト−１０）１００ｇに、変色成分として燐モリブデン酸水和物１．０ｇ及び硫酸第二銅５水和物０．２ｇを水２７０ｍＬに溶解した溶液を含浸させた後、７５℃で乾燥させて検知剤を調製した。
【００２４】
内径４００ｍｍのステンレス鋼製の浄化筒に、厚さ８０ｍｍとなるように前記の浄化剤を充填するとともに、浄化筒の周辺部４箇所に互いの距離が均等となるように設けられた覗窓部に前記の検知剤を充填した。検知剤はその上面が浄化剤の上面と同一の高さになるように設定した。
次に前記の容器を、４箇所の端部面が各々４箇所の検知部に隣接するように浄化剤の上面に配置し、さらに全体の充填長が４００ｍｍとなるように前記の浄化剤を追加充填した。
【００２５】
（検知試験）
乾燥窒素中にＳｉＨ_４を５０００ｐｐｍ含む有害ガスを、常圧、２５℃、流量２００Ｌ／ｍｉｎの条件下、ダウンフローで前述の浄化筒に導入し、検知剤が変色し始めるまでの時間を測定した。また、浄化筒の出口ガスの一部をサンプリングして、ＳｉＨ_４が検知されるまでの時間（浄化剤の破過時間）を測定した。これらの結果を表１に示す。また、浄化剤の充填長と検知剤の位置を考慮して、浄化剤の破過時間から計算した検知剤の変色開始時間を併せて示す。
【００２６】
比較例１
空隙部及び連通部を配置しなかった以外は実施例１と同様の浄化剤及び検知剤を用いて、実施例１と同様にして浄化筒の設定を行なった。
実施例１と同様の条件下でＳｉＨ_４を浄化筒に導入し、検知剤が変色し始めるまでの時間、浄化剤の破過時間を測定した。これらの結果を表１に示す。また、浄化剤の充填長と検知剤の位置を考慮して、浄化剤の破過時間から計算した検知剤の変色開始時間を併せて示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
本発明の有害ガスの検知方法により、半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化する際に、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の鉛直方向の構成例を示す断面図
【図２】本発明の検知方法が実施可能な図１以外の浄化筒の鉛直方向の構成例を示す断面図
【図３】本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の浄化剤層中に設けられる空隙部、連通部、及び検知部の鉛直方向の構成例を示す断面図（ダウンフローの場合）
【図４】本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の浄化剤層中に設けられる空隙部、連通部、及び検知部の鉛直方向の構成例を示す断面図（アップフローの場合）
【図５】本発明の検知方法が実施可能な浄化筒の空隙部、連通部、及び検知部における水平方向の構成例を示す断面図
【図６】浄化剤の充填部に空隙部及び連通部を設けるための手段の例を示す斜視図
【符号の説明】
１有害ガスの導入口
２浄化剤の充填部
３浄化されたガスの排出口
４検知部（検知剤と覗窓を含む構成）
５空隙部
６連通部
７ガス流
８空隙部の上流面
８’ 連通部の上流面
９空隙部の下流面
９’ 連通部の下流面
１０空隙部または連通部の側面
１１連通部の検知部と隣接する端部面
１２検知剤

Claims

有害ガスを浄化筒に導入し、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより有害ガスを浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過する有害ガス成分を検知する方法であって、浄化剤の充填部の少なくとも一部に有害ガス成分の検知部と連通する空隙部を設け、該空隙部から流通するガスに含まれる有害ガス成分を該検知部により検知することを特徴とする有害ガスの検知方法。
有害ガス成分の検知部が、有害ガス成分の検知剤と覗窓を含む構成からなる請求項１に記載の有害ガスの検知方法。
空隙部及び連通部として、ガス流の上流面側となる面の少なくとも一部及び検知部と隣接する端部となる面の少なくとも一部がガス透過性材料で構成される容器を用いる請求項１に記載の有害ガスの検知方法。
ガス透過性材料が、網状の材料である請求項３に記載の有害ガスの検知方法。
連通部の検知部と隣接する端部が、検知部のガス流の上流面または側面に隣接するように設定される請求項１に記載の有害ガスの検知方法。
空隙部を介して、互いに連通する複数の有害ガス成分の検知部が、浄化筒の筒壁部に設置される請求項１に記載の有害ガスの検知方法。