JP2006055806A - 排ガスの処理方法及び排ガス処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】還元剤の使用量を低減して、安価なランニングコストで塩素ガスを除害する。
【解決手段】塩素ガスを含むドライエッチング装置１０ａの第１の排ガスと、アルカリ剤及び還元剤が添加された洗浄液とを排ガス処理装置２０で接触させることにより、第１の排ガスを除害処理する排ガスの処理方法であって、排ガス処理装置２０内の洗浄液に対し、二酸化硫黄ガスを含むドライエッチング装置１０ｂの第２の排ガスを接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスの処理方法及び排ガス処理システムに関するものである。

近年、益々大型化された液晶表示装置用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造工程においては、パターンの微細化に対応した半導体装置の加工を行なうために、ドライエッチングが用いられている。

このドライエッチングは、反応ガスにプラズマを生じさせ、生成した反応ガスイオンによって加工を行うものであり、多結晶シリコン膜、アルミニウム膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の除去に適している。

上記反応ガスとしては、例えば、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃、Ｃｌ₂、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＢＣｌ₃等がよく用いられている。

ところで、ドライエッチングによって発生する排ガスには、エッチングされた膜の分解生成物の他に、エッチングされる膜に対して未反応の反応ガスも含まれる恐れがある。

上記のようなドライエッチングで使用される反応ガスは、有害性が高いので、その反応ガスを含む排ガスをそのまま大気に排出することができない。そこで、洗浄液を用いる湿式処理や固体吸着剤を用いる乾式処理等により、排ガス中の有害成分を除害する必要がある。ここで、湿式処理は、乾式処理と比較して、ランニングコストが安価であるので、液晶表示装置等の製造工場では、排ガスを湿式処理によって除害する除害装置がよく採用されている。

この排ガスを除害する除害装置として、例えば、塩素（Ｃｌ₂）ガスのような酸化性の排ガスを、アルカリ剤でｐＨを調整し、且つ、還元剤を添加した洗浄液に気液接触させて、有害成分を除害する除害装置が特許文献１に開示されている。
特開２０００−２７１４３７号公報

具体的に、塩素ガスを含有する排ガスを除害する際には、アルカリ剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、及び還元剤として亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が添加された水溶液（洗浄液）を用いて、塩素ガスを除害することになる。

図４は、塩素ガスの除害に一般的に用いられる排ガス処理システム５０’の一例の概略構成図である。

この排ガス処理システム５０’は、ＮａＯＨ及びＮａ₂ＳＯ₃が添加された洗浄液を貯留する排ガス処理装置２０を備えている。この排ガス処理装置２０は、ドライエッチング装置１０ａで発生した塩素ガスを含有する排ガスがドライポンプ１５及び排ガス導入配管１６を介して供給されると共に、除害化された排ガスが排ガス排出配管１７を介して大気に排出されるように構成されている。

そして、排ガス処理装置２０では、次式（１）及び（２）に示すような２段階の反応が起こって塩素ガスが除害されると考えられている。

Ｃｌ₂＋２ＮａＯＨ→ＮａＣｌ＋ＮａＣｌＯ＋Ｈ₂Ｏ・・・（１）
ＮａＣｌＯ＋Ｎａ₂ＳＯ₃→ＮａＣｌ＋Ｎａ₂ＳＯ₄ ・・・（２）
このように、塩素ガスは、アルカリ剤である水酸化ナトリウム、及び還元剤である亜硫酸ナトリウムと反応し、中性である塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）や硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）となって除害される。そして、塩素ガスが除害される毎に水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムが消費されるので、排ガス処理システム５０’は、処理中に洗浄液のｐＨ及び酸化還元電位を測定して、水酸化ナトリウム及び亜硫酸ナトリウムが添加されるように構成されている。

しかしながら、上記のような塩素ガスの除害方法では、還元剤の補充が必要であるため、その還元剤の使用量が増え、ランニングコストが高くなるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、還元剤の使用量を低減して、安価なランニングコストで塩素ガスを除害することにある。

本発明は、第２の排ガスに含まれる二酸化硫黄ガスの除害によって生成する還元剤を利用して、塩素ガスを含む第１の排ガスを除害するようにしたものである。

本発明に係る排ガスの処理方法は、塩素ガスを含む第１の排ガスと、アルカリ剤及び還元剤が添加された洗浄液とを接触させることにより、上記第１の排ガスを除害処理する排ガスの処理方法であって、上記第１の排ガス及び上記洗浄液の少なくとも一方に対し、二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを接触させることを特徴とする。

上記の方法によれば、例えば、塩素ガスを含む第１の排ガスを除害するのに必要なアルカリ剤である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と、同じく還元剤である亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）とがそれぞれ添加された洗浄液を用いて、その洗浄液に上記第１の排ガスを接触させ、上記の式（１）及び（２）の反応を起こさせると共に、その第１の排ガスを接触させた洗浄液に二酸化硫黄（ＳＯ₂）ガスを含む第２の排ガスを接触させることで、次式（３）のように反応させて、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）を同時に生成させる。

ＳＯ₂＋２ＮａＯＨ→Ｎａ₂ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏ・・・（３）
また、上記第１の排ガスと上記第２の排ガスとを配管中で合流させた後に、その第１及び第２の排ガスにより構成された混合ガスを、上記水酸化ナトリウム及び亜硫酸ナトリウムがそれぞれ添加された洗浄液に接触させてもよい。この場合にも、上記の式（１）、（２）及び（３）のような反応が同時に進行する。

ここで、上記の式（３）で生成した亜硫酸ナトリウムは、塩素ガスを除害するために必要な上記の式（２）の還元剤として利用されるため、塩素ガスを除害する際の亜硫酸ナトリウムの量が少なくてすむ。そのため、還元剤（Ｎａ₂ＳＯ₃）の使用量が低減され、安価なランニングコストで塩素ガスが除害される。

上記第１の排ガス及び上記第２の排ガスの双方を除害してもよい。

上記の方法によれば、洗浄液に接触させる第１の排ガス中の塩素の量（モル量）と第２の排ガス中の二酸化硫黄の量（モル量）とのバランスが取れているので、還元剤の補充を実施することなく、アルカリ剤を適宜補充を実施するだけで、第１の排ガス及び第２の排ガスの両方の排ガスが除害される。

また、本発明に係る排ガスの処理方法は、塩素ガスを含む第１の排ガス及び二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを除害する排ガスの処理方法であって、アルカリ剤が添加された第１の洗浄液に、上記第１の排ガスを接触させる第１工程と、アルカリ剤が添加された第２の洗浄液に、上記第２の排ガスを接触させる第２工程と、上記第１工程で生成した廃液と、上記第２工程で生成した廃液とを混合処理する廃液処理工程とを備えることを特徴とする。

上記の方法によれば、例えば、アルカリ剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いる場合には、第１工程において、塩素ガスを含む第１の排ガスを洗浄液に接触させることにより、上記の式（１）のように反応して、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が生成する。

また、第２工程において、二酸化硫黄（ＳＯ₂）ガスを含む第２の排ガスを洗浄液に接触させることにより、上記の式（３）のように反応して、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が生成する。

以上のようにして、水酸化ナトリウムを添加した洗浄液に、塩素ガス及び二酸化硫黄ガスを接触させることにより、酸化剤となる次亜塩素酸ナトリウムを含んだ廃液、及び還元剤となる亜硫酸ナトリウムを含んだ廃液がそれぞれ独立して生成する。そして、廃液処理工程において、これら生成した廃液同士を所定の比率で混合処理することにより、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）と亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）とが上記の式（２）のように反応して、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）が生成する。

このように、亜硫酸ナトリウムは、水酸化ナトリウムを添加した洗浄液に二酸化硫黄ガスを接触させることによって生成するので、その亜硫酸ナトリウムを塩素ガスの除害のために必要な還元剤として利用される。そのため、還元剤（Ｎａ₂ＳＯ₃）の使用量が低減され、安価なランニングコストで塩素ガスが除害される。

また、第１工程及び第２工程では中和反応が進行するので、洗浄液をｐＨで管理すればよく、一方、廃液処理工程では、酸化還元反応が進行するので廃液を酸化還元電位で管理すればよい。これにより、処理液（洗浄液及び廃液）の管理が分散することになり、塩素ガスを除害する排ガスの処理方法のバリエーションが増える。

上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含み、上記第２の排ガスの六フッ化硫黄ガスを分解して、二酸化硫黄ガスを生成する二酸化硫黄生成工程を備えてもよい。

一般に、六フッ化硫黄ガスは、化学的に安定であるので、中和や還元等の処理では除害されず、また、地球の温暖化に影響を与えるガスであるので、大気中にそのまま排出しない方がよいガスである。

上記の方法によれば、排ガス中に含まれている六フッ化硫黄ガスが、大気中に排出されることなく分解されるため、大気への放出が抑止される。それと同時に、二酸化硫黄生成工程を備えない場合の二酸化硫黄ガスの量と比較して、排ガス中の二酸化硫黄ガスの量が増えるため、二酸化硫黄ガスがより有効に利用される。

上記第１の排ガスは、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであってもよい。

上記の方法によれば、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置では、排ガスとして塩素ガスが発生するので、ドライエッチング装置からの排ガスが有効に利用される。

上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであってもよい。

上記の方法によれば、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置では、排ガスとして二酸化硫黄ガスが発生するので、ドライエッチング装置からの排ガスが有効に利用される。

本発明に係る排ガス処理システムは、塩素ガスを含む第１の排ガスと、アルカリ剤及び還元剤が添加された洗浄液とを接触させる排ガス処理装置を備え、該排ガス処理装置の内部で上記第１の排ガスを除害処理する排ガス処理システムであって、上記排ガス処理装置に二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを供給する排ガス供給手段を備えていることを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、塩素ガスを含む第１の排ガスを除害するのに必要なアルカリ剤である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と、同じく還元剤である亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）とがそれぞれ添加された洗浄液を用いる場合には、排ガス処理装置の内部では、洗浄液中の水酸化ナトリウムと、排ガス供給手段から供給された第２の排ガス中の二酸化硫黄ガスとが上記の式（３）のように反応して、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が生成する。

ここで、生成した亜硫酸ナトリウムは、塩素ガスを除害するために必要な還元剤として利用されるため、塩素ガスを除害する際の亜硫酸ナトリウムの量が少なくてすむ。そのため、還元剤（Ｎａ₂ＳＯ₃）の使用量が低減され、安価なランニングコストで塩素ガスが除害される。

上記排ガス処理装置の内部で、上記第１の排ガス及び上記第２の排ガスの双方を除害するように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、洗浄液に接触させる第１の排ガス中の塩素の量（モル量）と第２の排ガス中の二酸化硫黄の量（モル量）とのバランスが取れているので、還元剤の補充を実施することなく、アルカリ剤を適宜補充を実施するだけで、第１の排ガス及び第２の排ガスの両方の排ガスが除害される。

また、本発明に係る排ガス処理システムは、塩素ガスを含む第１の排ガスと、二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスとを除害する排ガス処理システムであって、上記第１の排ガスと、アルカリ剤が添加された第１の洗浄液とを接触させる第１の排ガス処理装置と、上記第２の排ガスと、アルカリ剤が添加された第２の洗浄液とを接触させる第２の排ガス処理装置と、上記第１の排ガス処理装置で生成された廃液と、上記第２の排ガス処理装置で生成された廃液とを混合処理する廃液処理装置とを備えていることを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、アルカリ剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いる場合には、塩素ガスを含む第１の排ガスを洗浄液に接触させることにより、第１の排ガス処理装置では、上記の式（１）のように反応して、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が生成する。

また、二酸化硫黄（ＳＯ₂）ガスを含む第２の排ガスを洗浄液に接触させることにより、第２の排ガス処理装置では、上記の式（３）のように反応して、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が生成する。

以上のようにして、水酸化ナトリウムを添加した洗浄液に、塩素ガス及び二酸化硫黄ガスを接触させることにより、酸化剤となる次亜塩素酸ナトリウムを含んだ廃液、及び還元剤となる亜硫酸ナトリウムを含んだ廃液がそれぞれ生成する。そして、廃液処理装置でこれら生成した廃液同士を混合することにより、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）と亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）とが上記の式（２）のように反応して、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）が生成する。ここで、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）に対して亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が不足している場合は、廃液処理装置で必要量を適宜添加してもよい。

このように、亜硫酸ナトリウムは、水酸化ナトリウムを添加した洗浄液に二酸化硫黄ガスを接触させることによって生成するので、その亜硫酸ナトリウムを塩素ガスの除害のために必要な還元剤として利用される。そのため、還元剤（Ｎａ₂ＳＯ₃）の使用量が低減され、安価なランニングコストで塩素ガスが除害される。

また、第１及び第２の排ガス処理装置では中和反応が進行するので、洗浄液をｐＨで管理すればよく、廃液処理装置では、酸化還元反応が進行するので廃液を酸化還元電位で管理すればよい。これにより、処理液（洗浄液及び廃液）の管理が分散することになり、塩素ガスを除害する排ガス処理システムのバリエーションが増える。

上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含み、上記第２の排ガスの六フッ化硫黄ガスを分解して、二酸化硫黄ガスを生成する二酸化硫黄生成装置を備えていてもよい。

一般に、六フッ化硫黄ガスは、化学的に安定であるので、中和や還元等の処理では除害されず、また、地球の温暖化に影響を与えるガスであるので、大気中にそのまま排出しない方がよいガスである。

上記の構成によれば、排ガス中に含まれている六フッ化硫黄ガスが、大気中に排出されることなく分解されるため、大気への放出が抑止される。それと同時に、二酸化硫黄生成装置を備えない場合の二酸化硫黄ガスの量と比較して、排ガス中の二酸化硫黄ガスの量が増えるため、二酸化硫黄ガスがより有効に利用される。

上記第１の排ガスは、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであってもよい。

上記の構成によれば、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置では、排ガスとして塩素ガスが発生するので、ドライエッチング装置からの排ガスが有効に利用される。

上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであってもよい。

上記の構成によれば、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置では、排ガスとして二酸化硫黄ガスが発生するので、ドライエッチング装置からの排ガスが有効に利用される。

本発明の排ガスの処理方法は、第２の排ガスに含まれる二酸化硫黄ガスの除害によって生成する還元剤を利用して、塩素ガスを含む第１の排ガスを除害する。そのため、塩素ガスを除害する際の還元剤の量が少なくてすむ。これにより、還元剤の使用量を低減することができ、安価なランニングコストで塩素ガスを除害することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。

《発明の実施形態１》
以下に、本発明の実施形態１に係る排ガスの処理方法及び排ガス処理システムについて説明する。

まず、排ガスの処理に用いられる排ガス処理システムについて説明する。

図１は、本実施形態１における排ガス処理システム５０ａの概略構成図である。

排ガス処理システム５０ａは、排ガス処理装置２０と、第１ドライエッチング装置１０ａと、第２ドライエッチング装置１０ｂとを備えている。

排ガス処理装置２０は、その内部に洗浄液が貯留される通気撹拌槽等の液中分散型の洗浄槽である。また、排ガス処理装置２０には、ｐＨ測定器（不図示）及び酸化還元電位測定器（不図示）が設けられている。さらに、排ガス処理装置２０からは、排ガス排出配管１７が延びている。なお、排ガス処理装置２０は、洗浄液を貯留する上記洗浄槽の構成の他に、充填塔スクラバー、ジェットスクラバー等の構成であってもよい。

第１ドライエッチング装置１０ａは、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いて、種々の薄膜をドライエッチングして、排ガスとして塩素ガスが排出されるように構成されている。

第２ドライエッチング装置１０ｂは、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いて、種々の薄膜をドライエッチングして、排ガスとして二酸化硫黄ガスが排出されるように構成されている。

第１ドライエッチング装置１０ａと排ガス処理装置２０とは、排ガス供給手段となる排ガス導入配管（第１の排ガス用）１６ａ及び排ガス導入配管（第１及び第２の排ガス用）１６ｃにより接続されている。

また、第２ドライエッチング装置１０ｂと排ガス処理装置２０とは、排ガス供給手段となる排ガス導入配管（第２の排ガス用）１６ｂ及び排ガス導入配管（第１及び第２の排ガス用）１６ｃにより接続されている。

次に、上述の排ガス処理システム５０ａを用いた場合の排ガス処理方法の例を工程に沿って、説明する。

＜準備工程＞
排ガス処理装置２０にアルカリ剤及び還元剤が所定量添加された洗浄液（水溶液）を貯留する。

ここで、アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用い、また、還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）を用いる。なお、アルカリ剤としては、水酸化ナトリウムの他に、水酸化カリウム、アンモニア、アミン等であってもよく、還元剤としては、亜硫酸ナトリウムの他に、チオ硫酸ナトリウム等であってもよい。

＜第１工程＞
ドライポンプ１５ａを作動させて、第１ドライエッチング装置１０ａで発生した塩素（Ｃｌ₂）ガスを含む第１の排ガスを、排ガス導入配管１６ａ及び１６ｃを介して、排ガス処理装置２０の内部に供給する。

＜第２工程＞
ドライポンプ１５ｂを作動させて、第２ドライエッチング装置１０ｂで発生した二酸化硫黄（ＳＯ₂）ガスを含む第２の排ガスを、排ガス導入配管１６ｂ及び１６ｃを介して、排ガス処理装置２０の内部に供給する。

これによって、排ガス処理装置２０内の洗浄液中に、排ガス導入配管１６ａから供給された塩素ガス（第１の排ガス）と、排ガス導入配管１６ｂから供給された二酸化硫黄ガス（第２の排ガス）とが投入され、各排ガスが洗浄液に気液接触する。そして、塩素ガスと洗浄液中の水酸化ナトリウムとが次式（４）に示すように中和反応して、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が生成する。また、二酸化硫黄ガスと洗浄液中の水酸化ナトリウムとが次式（５）に示すように中和反応して、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が生成する。

Ｃｌ₂＋２ＮａＯＨ→ＮａＣｌ＋ＮａＣｌＯ＋Ｈ₂Ｏ・・・（４）
ＳＯ₂＋２ＮａＯＨ→Ｎａ₂ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏ・・・（５）
そして、このとき生成した次亜塩素酸ナトリウムと亜硫酸ナトリウムとが次式（６）に示すように酸化還元反応することにより、次亜塩素酸ナトリウム（塩素ガス）が除害される。

ＮａＣｌＯ＋Ｎａ₂ＳＯ₃→ＮａＣｌ＋Ｎａ₂ＳＯ₄ ・・・（６）
このようにして、塩素ガス（及び二酸化硫黄ガス）が除害され、除害化された排ガスが排ガス排出配管１７の出口より大気中に排出される。

また、第１工程及び第２工程では、上記洗浄液のｐＨ及び酸化還元電位を、上記ｐＨ測定器及び酸化還元電位測定器によって測定して、洗浄液を管理する。そして、その測定結果に応じて、水酸化ナトリウム及び亜硫酸ナトリウムを適宜補充する。

以上のような本発明の実施形態１に係る排ガスの処理方法では、第２のガスに含まれる二酸化硫黄ガスを除害する際に、二酸化硫黄ガスと水酸化ナトリウムとを気液接触させることにより、洗浄液中に還元剤となる亜硫酸ナトリウムが生成する。そして、その生成した亜硫酸ナトリウムを利用して、塩素ガスを含む第１の排ガスの除害の際に生成した次亜塩素酸ナトリウムを除害することができる。

ここで、生成した亜硫酸ナトリウムは、塩素ガス（次亜塩素酸ナトリウム）を除害するために必要な還元剤として利用されるため、塩素ガスを除害する際の亜硫酸ナトリウムの量が少なくてすむ。そのため、還元剤（亜硫酸ナトリウム）の使用量を低減することができ、安価なランニングコストで塩素ガスを除害することができる。

また、第１の排ガス及び第２の排ガスの双方を還元剤の補充を実施することなく除害してもよい。これによれば、洗浄液に接触させる第１の排ガス中の塩素の量（モル量）と第２の排ガス中の二酸化硫黄の量（モル量）とのバランスが取れているので、アルカリ剤を適宜補充を実施するだけで、第１の排ガス及び第２の排ガスの両方の排ガスを除害することができる。

さらに、上記実施形態１では、第１ドライエッチング装置１０ａで発生した第１の排ガスと第２ドライエッチング装置１０ｂで発生した第２の排ガスとを、排ガス処理装置２０外の配管中で混合させたが、第１の排ガスと第２の排ガスとを別々に排ガス処理装置２０中に供給して、排ガス処理装置２０内の洗浄液中で混合させてもよい。

また、上記実施形態１では、排ガス処理システム５０ａが２台のドライエッチング装置（１０ａ及び１０ｂ）に対して、１台の排ガス処理装置２０が組み合わて構成されているが、第３のドライエッチング装置を含めた３台のドライエッチング装置が、１台の排ガス処理装置２０に接続されるように構成されていてもよい。同様に、第４、第５のドライエッチング装置というように、３台以上の複数台のドライエッチング装置が接続されていてもよい。さらに、上記第３、第４、第５のドライエッチング装置の排ガスは、塩素ガスや二酸化硫黄を含む排ガスであってもよいし、その他、例えばフツ化水素のような酸性ガスを含む排ガスであってもよい。

《発明の実施形態２》
以下に、本発明の実施形態２に係る排ガスの処理方法及び排ガス処理システムについて説明する。

まず、排ガスの処理に用いられる排ガス処理システムについて説明する。

図２は、本実施形態２における排ガス処理システム５０ｂの概略構成図である。

排ガス処理システム５０ｂは、第１ドライエッチング装置１０ａと、第２ドライエッチング装置１０ｂと、第１排ガス処理装置２０ａと、第２排ガス処理装置２０ｂと、廃液処理装置３０とを備えている。

第１ドライエッチング装置１０ａ及び第２ドライエッチング装置１０ｂは、実施形態１で説明したものと実質的に同じであるので、その説明は省略する。

第１排ガス処理装置２０ａ及び第２排ガス処理装置２０ｂは、その内部に洗浄液を貯留される通気撹拌槽等の液中分散型の洗浄槽である。また、第１排ガス処理装置２０ａ及び第２排ガス処理装置２０ｂには、ｐＨ測定器（不図示）が設けられている。さらに、第１排ガス処理装置２０ａ及び第２排ガス処理装置２０ｂからは、排ガス排出配管１７ａ及び１７ｂがそれぞれ延びている。なお、第１排ガス処理装置２０ａ及び第２排ガス処理装置２０ｂは、洗浄液を貯留する上記洗浄槽の構成の他に、充填塔スクラバー、ジェットスクラバー等の構成であってもよい。

第１ドライエッチング装置１０ａと第１排ガス処理装置２０ａとは、排ガス導入配管（第１の排ガス用）１６ａにより接続されている。

また、第２ドライエッチング装置１０ｂと第２排ガス処理装置２０ｂとは、排ガス導入配管（第２の排ガス用）１６ｂにより接続されている。

廃液処理装置３０は、その内部に第１排ガス処理装置２０ａ及び第２排ガス処理装置２０ｂからの各廃液を貯留するように構成されている。また、廃液処理装置３０には、酸化還元電位測定器（不図示）が設けられている。

第１排ガス処理装置２０ａと廃液処理装置３０とは、廃液排出配管（第１の廃液用）１８ａ及び廃液導入配管１８ｃにより接続されている。

第２排ガス処理装置２０ｂと廃液処理装置３０とは、廃液排出配管（第２の廃液用）１８ｂ及び廃液導入配管１８ｃにより接続されている。

次に、上述の排ガス処理システム５０ｂを用いた場合の排ガスの処理方法の例を工程に沿って、説明する。

＜準備工程＞
第１排ガス処理装置２０ａ及び第２排ガス処理装置２０ｂにアルカリ剤が所定量添加された洗浄液（水溶液）を貯留する。アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いる。なお、アルカリ剤としては、水酸化ナトリウムの他に、水酸化カリウム、アンモニア、アミン等であってもよい。

＜第１工程＞
ドライポンプ１５ａを作動させて、第１ドライエッチング装置１０ａで発生した塩素ガスを含む第１の排ガスを、排ガス導入配管１６ａを介して、第１排ガス処理装置２０ａの内部に供給する。

具体的には、第１排ガス処理装置２０ａ内の洗浄液中に、排ガス導入配管１６ａから供給された第１の排ガスを投入して、その第１の排ガスを洗浄液に気液接触させる。そして、第１の排ガスに含まれる塩素ガスと洗浄液中の水酸化ナトリウムとが上記の式（４）に示すように中和反応することにより、塩化ナトリウム及び次亜塩素酸ナトリウムが生成する。これにより、塩素ガスが除害され、その除害化された排ガスが排ガス排出配管１７ａの出口より大気中に排出されると共に、次亜塩素酸ナトリウムを含んだ第１の廃液が生成する。

＜第２工程＞
ドライポンプ１５ｂを作動させて、第２ドライエッチング装置１０ｂで発生した二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを、排ガス導入配管１６ｂを介して、第２排ガス処理装置２０ｂの内部に供給する。

具体的には、第２排ガス処理装置２０ｂ内の洗浄液中に、排ガス導入配管１６ｂから供給された第２の排ガスを投入して、その第２の排ガスを洗浄液に気液接触させる。そして、第２の排ガスに含まれる二酸化硫黄ガスと洗浄液中の水酸化ナトリウムとが上記の式（５）に示すように中和反応することにより、亜硫酸ナトリウムが生成する。これにより、二酸化硫黄ガスが除害され、その除害化された排ガスが排ガス排出配管１７ｂの出口より大気中に排出されると共に、亜硫酸ナトリウムを含んだ第２の廃液が生成する。

また、上記第１工程及び第２工程では、洗浄液のｐＨを、上記ｐＨ測定器によって測定して洗浄液を管理する。そして、その測定結果に応じて、水酸化ナトリウムを適宜補充する。

＜廃液処理工程＞
第１工程（第１排ガス処理装置２０ａ）で生成された廃液を、排液排出配管１８ａ及び廃液導入配管１８ｃを介して廃液処理装置３０に供給すると共に、第２工程（第２排ガス処理装置２０ｂ）で生成された廃液を、排液排出配管１８ｂ及び廃液導入配管１８ｃを介して廃液処理装置３０に供給することにより、各廃液を混合する。このとき、廃液処理装置３０内では、廃液中の次亜塩素酸ナトリウムと亜硫酸ナトリウムとが上記の式（８）に示すように酸化還元反応することにより、次亜塩素酸ナトリウムが除害されることになる。

また、上記混合された廃液中の酸化還元電位を上記酸化還元電位測定器によって測定して、上記混合廃液を管理する。そして、その測定結果に応じて、廃液処理装置３０に供給される各廃液の量を調整する。なお、亜硫酸ナトリウムを含んだ第２の廃液が不足するときは、亜硫酸ナトリウムを適宜補充してもよい。

以上のような本発明の実施形態２に係る排ガスの処理方法では、水酸化ナトリウムを添加した各洗浄液に、塩素ガスを含む第１の排ガス、及び二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを接触させることにより、酸化剤となる次亜塩素酸ナトリウムを含んだ第１の廃液、及び還元剤となる亜硫酸ナトリウムを含んだ第２の廃液がそれぞれ生成する。そして、これら生成した廃液同士を所定の比率で混合することにより、次亜塩素酸ナトリウムと亜硫酸ナトリウムとが酸化還元反応して、次亜塩素酸ナトリウム（塩素ガス）を除害することができる。

このように、亜硫酸ナトリウムは、水酸化ナトリウムを添加した洗浄液に二酸化硫黄ガスを接触させることによって生成するので、その亜硫酸ナトリウムを塩素ガス（次亜塩素酸ナトリウム）の除害のために必要な還元剤として利用することができる。そのため、還元剤（亜硫酸ナトリウム）の使用量を低減することができ、安価なランニングコストで塩素ガスを除害することができる。

また、第１工程及び第２工程では中和反応が進行するので、洗浄液をｐＨで管理すればよく、廃液処理工程では、酸化還元反応が進行するので混合廃液を酸化還元電位で管理すればよい。これにより、処理液（洗浄液及び廃液）の管理が分散することになり、塩素ガスを除害する排ガスの処理方法のバリエーションを増やすことができる。

例えば、ドライエッチング装置１０ａ及び１０ｂの近くに、排ガス処理装置２０ａ及び２０ｂをそれぞれ設けると共に、工場の敷地の外れに廃液処理装置３０を設けるような処理システムが考えられる。

また、第１の排ガス及び第２の排ガスの双方を還元剤の補充を実施することなく除害してもよい。これによれば、洗浄液に接触させる第１の排ガス中の塩素の量（モル量）と第２の排ガス中の二酸化硫黄の量（モル量）とのバランスが取れているので、アルカリ剤を適宜補充を実施するだけで、第１の排ガス及び第２の排ガスの両方の排ガスを除害することができる。

さらに、上記実施形態２では、第１排ガス処理装置２０ａで生成された第１の廃液と第２排ガス処理装置２０ｂで生成された第２の廃液とを、廃液処理装置３０外の配管中で混合させたが、第１の廃液と第２の排液とを別々に廃液処理装置３０中に供給してもよい。

また、上記実施形態２では、第１排ガス処理装置２０ａには第１ドライエッチング装置１０ａだけが排ガス導入配管１６ａを介して接続されているが、第３のドライエッチング装置を含む２台のエッチング装置が実施形態１と同様に接続されていてもよい。同様に、第４、第５のドライエッチング装置というように、３台以上の複数のドライエッチング装置が第１排ガス処理装置２０ａに接続されていてもよい。さらに、第３、第４、第５のドライエッチング装置の排ガスは、塩素ガスを含むものであってもよいし、その他、例えばフツ化水素のような酸性ガスを含む排ガスであってもよい。

上記と同様に、第２排ガス処理装置２０ｂについても、複数のドライエッチング装置が接続されていてもよく、また、そのドライエッチング装置の排ガスは二酸化硫黄を含むものであってもよいし、その他、例えばフツ化水素のような酸性ガスを含む排ガスであってもよい。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１について、以下のような構成としてもよい。

図３は、本実施形態における排ガス処理システム５０ｃの概略構成図である。

排ガス処理システム５０ｃでは、実施形態１の排ガス処理システム５０ａの排ガス導入配管１６ｂの中間部分に二酸化硫黄生成装置４０が設けられており、その他の構成は、排ガス処理装置５０ａと実質的に同じである。

ここで、第２ドライエッチング装置１０ｂと排ガス処理装置２０との間の構成は、上流側から排ガス導入配管１６ｂ、二酸化硫黄生成装置４０、排ガス導入配管１６ｄ及び排ガス導入配管１６ｃという順になる。

二酸化硫黄生成装置４０は、一般にはＰＦＣ除害装置、ＰＦＣ分解装置、或いは、単に燃焼除害や熱分解装置として市販されている装置のことである。例えば、プロパンガスや水素ガスによる燃焼方式やヒーター加熱方式による装置は、六フッ化硫黄ガスを１０００〜１２００℃の高温室で熱分解して二酸化硫黄等のＳＯｘガスを発生する装置である。また、触媒作用とヒーター方式を複合したタイプの装置は、やや低温の６００〜８００℃で熱分解し二酸化硫黄ガス等のＳＯｘガスを発生する装置である。さらに、プラズマ方式の分解装置もあり、この場合、二酸化硫黄生成装置４０は第２ドライエッチング装置１０ｂとドライポンプ１５ｂとの間に設置されることもある。

次に、上述の排ガス処理装置５０ｃを用いた場合の排ガスの処理方法の例を工程に沿って、説明する。

＜準備工程＞
実施形態１と実質的に同じであるため、その説明は省略する。

＜第１工程＞
実施形態１と実質的に同じであるため、その説明は省略する。

＜第２工程（二酸化硫黄生成工程）＞
第２ドライエッチング装置１０ｂで発生した二酸化硫黄（ＳＯ₂）ガスを含む第２の排ガスを、排ガス導入配管１６ｂを介して、二酸化硫黄生成装置４０に供給する。

ここで、第２の排ガスは、反応ガスとして六フッ化硫黄ガスを用いる第２ドライエッチング装置１０ｂで発生した排ガスなので、未反応の六フッ化硫黄ガスを含んでいると考えられる。

そして、二酸化硫黄生成装置４０を作動させることにより、二酸化硫黄ガスを生成する。

このように、大気中に排出される未反応の六フッ化硫黄ガスを、二酸化硫黄生成装置４０によって分解することにより、六フッ化硫黄ガスの所定の投入量に対して、二酸化硫黄ガスが不足することなく生成するので、第２の排ガス中の二酸化硫黄ガスの量が実質的に増えることになる。

＜第２工程（除害工程）＞
二酸化硫黄生成工程で生成した二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを、排ガス導入配管１６ｄ及び１６ｃを介して、排ガス処理装置２０の内部に供給する。

これにより、二酸化硫黄ガスと洗浄液中の水酸化ナトリウムとが気液接触して上記の式（５）に示すように中和反応することにより、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₃）が生成される。

ここで、排ガス導入配管１６ｃを通る二酸化硫黄ガスの量は、実施形態１の排ガス処理システム５０ａの排ガス導入配管１６ｃを通る二酸化硫黄ガスの量よりも実質的に多くなるので、生成する亜硫酸ナトリウムの量も多くなる。

そして、このとき生成した次亜塩素酸ナトリウムと亜硫酸ナトリウムとが上記の式（６）に示すように酸化還元反応することにより、次亜塩素酸ナトリウム（塩素ガス）が除害されることになる。

これにより、塩素ガス（及び二酸化硫黄ガス）が除害され、除害化された排ガスが排ガス排出配管１７の出口より大気中に排出される。

一般に、六フッ化硫黄ガスは、化学的に安定であるので、中和や還元等の処理では除害されず、また、地球の温暖化に影響を与えるガスであるので、大気中にそのまま排出しない方がよいガスである。

以上のような排ガスの処理方法では、実施形態１に記載の効果の他に、排ガス中に含まれている六フッ化硫黄ガスが、大気中に排出されることなく分解されるため、大気への放出が抑止される。それと同時に、二酸化硫黄生成工程がなかった場合の二酸化硫黄ガスの量と比較して、排ガス中の二酸化硫黄ガスの量が増えるため、二酸化硫黄ガスがより有効に利用することができる。

上記実施形態では、実施形態１に記載の排ガス処理システム５０ａの排ガス導入配管１６ｂに二酸化硫黄生成装置４０を追加した構成を例示したが、本発明は、実施形態２に記載の排ガス処理システム５０ｂの排ガス導入配管１６ｂに二酸化硫黄生成装置４０を追加した構成であってもよい。

また、上記実施形態では、排ガス処理装置２０に、塩素ガスを含む第１の排ガスの供給源として、第１ドライエッチング装置１０ａだけが、二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスの供給源として、第２ドライエッチング装置１０ｂだけが、それぞれ接続されているが、実施形態１及び２と同様に、第３、第４及び第５のドライエッチング装置というように、３台以上の複数のドライエッチング装置が排ガス処理装置２０に接続されていてもよい。

さらに、第３、第４、第５のドライエッチング装置の排ガスは、塩素ガスを含む排ガスでも、二酸化硫黄ガスを含む排ガスでもよく、その他、例えばフツ化水素のような酸性ガスを含む排ガスであってもよい。

ここで、第３、第４、第５のドライエッチング装置の排ガスが、反応ガスとして六フッ化硫黄ガスを用いるドライエッチング装置で発生した排ガスである場合には、そのドライエッチング装置と排ガス処理装置２０との間に上記実施形態と同様な二酸化硫黄生成装置を設置するのが効果的である。

また、二酸化硫黄生成装置の処理能力に余裕がある場合には、１台の二酸化硫黄生成装置に対して２台以上の（反応ガスとして六フッ化硫黄ガスを用いる）ドライエッチング装置を接続してもよい。さらに、第２ドライエッチング装置１０ｂと排ガス処理装置２０との間に元々設けられている二酸化硫黄生成装置４０の上流側にそのドライエッチング装置を接続してもよい。

以上説明したように、本発明は、塩素ガスを含む排ガスの湿式除害装置のランニングコストを低減することができるので、塩素ガスを含むドライエッチング装置の排ガスの処理について有用である。

本発明の実施形態１に係る排ガス処理システム５０ａの概略構成図である。 本発明の実施形態２に係る排ガス処理システム５０ｂの概略構成図である。 本発明の実施形態３に係る排ガス処理システム５０ｃの概略構成図である。 従来の排ガス処理システム５０’の概略構成図である。

符号の説明

１０ａ 第１ドライエッチング装置
１０ｂ 第２ドライエッチング装置
１５，１６ａ，１６ｂ ドライポンプ
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 排ガス導入配管
１７，１７ａ，１７ｂ 排ガス排出配管
１８ａ，１８ｂ 廃液排出配管
１８ｃ 廃液導入配管
２０，２０ａ，２０ｂ 排ガス処理装置
３０ 廃液処理装置
４０ 二酸化硫黄生成装置
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０’ 排ガス処理システム

Claims (12)

1. 塩素ガスを含む第１の排ガスと、アルカリ剤及び還元剤が添加された洗浄液とを接触させることにより、上記第１の排ガスを除害処理する排ガスの処理方法であって、
   上記第１の排ガス及び上記洗浄液の少なくとも一方に対し、二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを接触させることを特徴とする排ガスの処理方法。
2. 請求項１に記載された排ガスの処理方法において、
   上記第１の排ガス及び上記第２の排ガスの双方を除害することを特徴とする排ガスの処理方法。
3. 塩素ガスを含む第１の排ガス及び二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを除害する排ガスの処理方法であって、
   アルカリ剤が添加された第１の洗浄液に、上記第１の排ガスを接触させる第１工程と、
   アルカリ剤が添加された第２の洗浄液に、上記第２の排ガスを接触させる第２工程と、
   上記第１工程で生成した廃液と、上記第２工程で生成した廃液とを混合処理する廃液処理工程とを備えることを特徴とする排ガスの処理方法。
4. 請求項１又は３に記載された排ガスの処理方法において、
   上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含み、
   上記第２の排ガスの六フッ化硫黄ガスを分解して、二酸化硫黄ガスを生成する二酸化硫黄生成工程を備えることを特徴とする排ガスの処理方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された排ガスの処理方法において、
   上記第１の排ガスは、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであることを特徴とする排ガスの処理方法。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載された排ガスの処理方法において、
   上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであることを特徴とする排ガスの処理方法。
7. 塩素ガスを含む第１の排ガスと、アルカリ剤及び還元剤が添加された洗浄液とを接触させる排ガス処理装置を備え、該排ガス処理装置の内部で上記第１の排ガスを除害処理する排ガス処理システムであって、
   上記排ガス処理装置に二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスを供給する排ガス供給手段を備えていることを特徴とする排ガス処理システム。
8. 請求項７に記載された排ガス処理システムにおいて、
   上記排ガス処理装置の内部で、上記第１の排ガス及び上記第２の排ガスの双方を除害するように構成されていることを特徴とする排ガス処理システム。
9. 塩素ガスを含む第１の排ガスと、二酸化硫黄ガスを含む第２の排ガスとを除害する排ガス処理システムであって、
   上記第１の排ガスと、アルカリ剤が添加された第１の洗浄液とを接触させる第１の排ガス処理装置と、
   上記第２の排ガスと、アルカリ剤が添加された第２の洗浄液とを接触させる第２の排ガス処理装置と、
   上記第１の排ガス処理装置で生成された廃液と、上記第２の排ガス処理装置で生成された廃液とを混合処理する廃液処理装置とを備えていることを特徴とする排ガス処理システム。
10. 請求項７又は９に記載された排ガス処理システムにおいて、
    上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含み、
    上記第２の排ガスの六フッ化硫黄ガスを分解して、二酸化硫黄ガスを生成する二酸化硫黄生成装置を備えていることを特徴とする排ガス処理システム。
11. 請求項７乃至１０のいずれかに記載された排ガス処理システムにおいて、
    上記第１の排ガスは、塩素ガス又は三塩化ホウ素ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであることを特徴とする排ガス処理システム。
12. 請求項７乃至１０のいずれかに記載された排ガス処理システムにおいて、
    上記第２の排ガスは、六フッ化硫黄ガスを含む反応ガスを用いるドライエッチング装置の排ガスであることを特徴とする排ガス処理システム。

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