JP2014082460A - Gas processing device, gas processing cartridge, and gas processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体、液晶製造プロセスにおいて排出されるドライエッチング排気ガスなどのガスの処理装置、ガスの処理カートリッジ及びガスの処理方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor, a gas processing apparatus such as dry etching exhaust gas discharged in a liquid crystal manufacturing process, a gas processing cartridge, and a gas processing method.
近年、排気ガスによる環境負荷を低減するために、排気ガスに対する規制が厳しくなってきている。これに伴い、排気ガスの処理方法が種々提案されている(例えば、特許文献1等を参照。)。 In recent years, regulations on exhaust gas have become stricter in order to reduce the environmental load caused by exhaust gas. Along with this, various exhaust gas treatment methods have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ガスの処理装置の処理能力を向上したいという要望がある。 There is a desire to improve the processing capacity of gas processing equipment.
本発明の主な課題は、優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供することにある。 The main subject of this invention is providing the gas processing apparatus which has the outstanding processing capacity.
本発明に係るガスの処理装置は、導入口と、排出口と、処理室とを備える。導入口から、被処理ガスが導入される。排出口から、処理済みのガスが排出される。処理室は、導入口と排出口とに接続されている。処理室には、被処理ガスを処理する処理剤が配されている。処理室は、上流側部分と、下流側部分と、中間部とを有する。下流側部分は、上流側部分よりも排出口側に位置している。下流側部分には、処理剤が配されている。中間部は、上流側部分と下流側部分とを接続している。中間部における流路面積が上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい。 The gas processing apparatus according to the present invention includes an introduction port, a discharge port, and a processing chamber. A gas to be treated is introduced from the introduction port. The treated gas is discharged from the outlet. The processing chamber is connected to the inlet and the outlet. A processing agent for processing the gas to be processed is disposed in the processing chamber. The processing chamber has an upstream part, a downstream part, and an intermediate part. The downstream portion is located closer to the discharge port than the upstream portion. A processing agent is disposed in the downstream portion. The intermediate part connects the upstream part and the downstream part. The channel area in the intermediate part is larger than the channel areas in the upstream part and the downstream part.
本発明に係るガスの処理カートリッジは、導入口と、排出口と、処理室とを備える。導入口から、被処理ガスが導入される。排出口から、処理済みのガスが排出される。処理室は、導入口と排出口とに接続されている。処理室には、被処理ガスを処理する処理剤が配されている。処理室は、上流側部分と、下流側部分と、中間部とを有する。下流側部分は、上流側部分よりも排出口側に位置している。下流側部分には、処理剤が配されている。中間部は、上流側部分と下流側部分とを接続している。中間部における流路面積が上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい。 The gas processing cartridge according to the present invention includes an inlet, an outlet, and a processing chamber. A gas to be treated is introduced from the introduction port. The treated gas is discharged from the outlet. The processing chamber is connected to the inlet and the outlet. A processing agent for processing the gas to be processed is disposed in the processing chamber. The processing chamber has an upstream part, a downstream part, and an intermediate part. The downstream portion is located closer to the discharge port than the upstream portion. A processing agent is disposed in the downstream portion. The intermediate part connects the upstream part and the downstream part. The channel area in the intermediate part is larger than the channel areas in the upstream part and the downstream part.
本発明に係るガスの処理方法では、上記ガスの処理装置を用いてガスを処理する。 In the gas processing method according to the present invention, the gas is processed using the gas processing apparatus.
本発明によれば、優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供する。 According to the present invention, a gas processing apparatus having an excellent processing capability is provided.
(第1の実施形態)
図1及び図2に示されるガスの処理装置1は、例えば、人体や環境等に有毒な成分を含むガスを処理し、無害化するための装置である。処理装置1は、粉体を含まない被処理ガスに加え、粉体を含む被処理ガスも好適に処理し得る。従って、処理装置1は、例えば、アルミニウム膜等のドライエッチング装置から排出される、三塩化ホウ素などのハロゲン化合物を含むガスを処理するために好適に用いられる。
(First embodiment)
The gas processing apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is an apparatus for processing and detoxifying a gas containing a component toxic to the human body, the environment, or the like. The processing apparatus 1 can suitably process a gas to be processed that includes powder in addition to a gas to be processed that does not include powder. Therefore, the processing apparatus 1 is preferably used for processing a gas containing a halogen compound such as boron trichloride discharged from a dry etching apparatus such as an aluminum film.
ガスの処理装置1への被処理ガスの供給量は、例えば、1L/分〜2000L/分であることが好ましく、5L/分〜1000L/分であることがより好ましい。ガスの処理装置1に供給される被処理ガスの温度は、150℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましい。 The supply amount of the gas to be processed to the gas processing apparatus 1 is, for example, preferably 1 L / min to 2000 L / min, and more preferably 5 L / min to 1000 L / min. The temperature of the gas to be processed supplied to the gas processing apparatus 1 is preferably 150 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or lower.
処理装置1は、筐体と、筐体内に収容されたガスの処理カートリッジ10を備えている。この処理カートリッジ10によりガスの処理が行われる。処理カートリッジ10は、導入口11と、排出口12と、処理室13とを有する。導入口11及び排出口12は、それぞれ、処理室13に接続されている。処理対象である被処理ガスは、導入口11から処理室13に導入される。被処理ガスは、処理室13において処理される。処理済みのガスは、排出口12を経由して処理室13から排出される。本実施形態では、導入口11が処理室13の下方に設けられている。排出口12は、処理室13の上方に設けられている。もっとも、本発明は、この構成に限定されない。処理室の上方に導入口を設け、下方に排出口を設けてもよい。
The processing apparatus 1 includes a housing and a
処理室13には、処理剤が配されている。具体的には、処理室13には、処理剤を含む処理粒子14が配されている。処理剤は、被処理ガスを処理するための薬剤である。具体的には、処理剤は、被処理ガスに含まれる有害物質の濃度を低減させる。
A processing agent is disposed in the
処理室13に流入した被処理ガスは、処理粒子14に含まれる処理剤によって処理される。その結果、有害物質などの特定の物質の濃度が低減された処理済みガスが生成される。処理済みガスは、排出口12を経由して処理カートリッジ10の外部に排出される。
The gas to be processed that has flowed into the
処理剤は、例えば、被処理ガス中に含まれる、濃度を低減させようとする物質を吸着する吸着剤であってもよいし、濃度を低減させようとする物質と反応する反応剤、濃度を限定させようとする物質を反応させる触媒等であってもよい。処理剤は、吸着剤、反応剤及び触媒のうちの少なくとも2つを含んでいてもよい。処理剤は、被処理ガスの種類に応じて適宜選択することができる。吸着剤の具体例としては、例えば、ゼオライト、活性炭、活性白土、酸化鉄、水酸化カルシウム活性炭、添着活性炭(酸化銅及び酸化亜鉛の少なくとも一方が担持された活性炭)等が挙げられる。反応剤の具体例としては、例えば、酸化鉄、酸化マンガン等が挙げられる。好ましく用いられる酸化鉄の具体例としては、例えば、酸化鉄(II)(FeO)、酸化鉄(III)(Fe2O3)等が挙げられる。好ましく用いられる酸化マンガンの具体例としては、例えば、一酸化マンガン(MnO)、二酸化マンガン(MnO2)、四酸化三マンガン(Mn3O4)、七酸化二マンガン(Mn2O7)等が挙げられる。触媒の具体例として、例えば、酸化銅(CuO)、酸化マンガン(MnO)等が挙げられる。 The treatment agent may be, for example, an adsorbent that adsorbs a substance that is to be reduced in concentration, contained in the gas to be treated, or a reactant that reacts with a substance that is to be reduced in concentration, and a concentration. It may be a catalyst or the like for reacting a substance to be limited. The treatment agent may include at least two of an adsorbent, a reactant, and a catalyst. The treatment agent can be appropriately selected according to the type of gas to be treated. Specific examples of the adsorbent include zeolite, activated carbon, activated clay, iron oxide, calcium hydroxide activated carbon, impregnated activated carbon (activated carbon supporting at least one of copper oxide and zinc oxide), and the like. Specific examples of the reactant include iron oxide and manganese oxide. Specific examples of iron oxides preferably used include iron (II) oxide (FeO) and iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ). Specific examples of manganese oxide preferably used include manganese monoxide (MnO), manganese dioxide (MnO 2 ), trimanganese tetroxide (Mn 3 O 4 ), dimanganese heptaoxide (Mn 2 O 7 ), and the like. Can be mentioned. Specific examples of the catalyst include copper oxide (CuO) and manganese oxide (MnO).
処理室13は、上流側部分13aと、下流側部分13bと、中間部13cとを有する。上流側部分13aと下流側部分13bとのそれぞれには、処理剤を含む処理粒子14が配されている。具体的には、上流側部分13aには処理粒子14aが充填されている。下流側部分13bには、処理粒子14bが充填されている。中間部13cには、処理剤が実質的に配されていない。中間部13cは、中空である。
The
下流側部分13bは、上流側部分13aよりも排出口12側に配されている。中間部13cは、上流側部分13aと下流側部分13bとを接続している。上流側部分13aと導入口11との間には、中空の導入室18が設けられている。導入室18と上流側部分13aとは、第1の仕切り板15により仕切られている。第1の仕切り板15には、複数の貫通孔15aが設けられている。具体的には、第1の仕切り板15は、パンチングメタルにより構成されている。貫通孔15aによって導入室18と上流側部分13aとが接続されている。貫通孔15aの直径は、上流側部分13aに配された処理粒子14aの粒子径よりも小さい。このため、貫通孔15aを経由して処理粒子14aが導入室18に移動することが抑制されている。
The
中空の中間部13cと、処理粒子14aが充填された上流側部分13aとは、第2の仕切り板16によって仕切られている。第2の仕切り板16には、複数の貫通孔16aが設けられている。具体的には、第2の仕切り板16は、パンチングメタルにより構成されている。貫通孔16aによって上流側部分13aと中間部13cとが接続されている。貫通孔16aの直径は、上流側部分13aに配された処理粒子14aの粒子径よりも小さい。このため、貫通孔16aを経由して処理粒子14aが中間部13cに移動することが抑制されている。
The hollow
中間部13cと下流側部分13bとは、第3の仕切り板17によって仕切られている。第3の仕切り板17には、複数の貫通孔17aが設けられている。具体的には、第3の仕切り板17は、パンチングメタルにより構成されている。貫通孔17aによって中間部13cと下流側部分13bとが接続されている。貫通孔17aの直径は、下流側部分13bに配された処理粒子14bの粒子径よりも小さい。このため、貫通孔17aを経由して処理粒子14bが中間部13cに移動することが抑制されている。
The
なお、貫通孔15a、16a、17aの直径は、それぞれ、例えば、1mm〜5mm程度とすることができる。
The diameters of the through
ところで、処理装置の被処理ガスの処理可能量は、設けられた処理剤の量が多いほど多くなる。このため、通常は、処理室の全体に処理剤を充填することが好ましいと考えられる。しかしながら、本発明者らは、鋭意研究の結果、処理室の全体に処理剤を充填した場合、被処理ガスは、処理剤が充填された処理室全体を均一に流れず、処理室の一部のみを流れる傾向にあることを見出した。被処理ガスが処理室の一部のみを通過した場合、被処理ガスが通過した部分に位置していた処理剤のみがガスの処理に貢献し、それ以外の部分に位置していた処理剤は、ガスの処理に貢献しない。 By the way, the processable amount of the gas to be processed in the processing apparatus increases as the amount of the processing agent provided increases. For this reason, it is usually considered preferable to fill the processing chamber with the processing agent. However, as a result of intensive studies, the present inventors have found that when the processing agent is filled in the entire processing chamber, the gas to be processed does not flow uniformly throughout the processing chamber filled with the processing agent. Found that it tends to flow only. When the gas to be processed passes through only a part of the processing chamber, only the processing agent located in the part through which the gas to be processed passes contributes to the gas processing, and the processing agent located in the other part is Does not contribute to gas processing.
処理装置1では、中間部13cが中空である。このため、中間部13cにおける流路面積が、上流側部分13a及び下流側部分13bのそれぞれにおける流路面積よりも大きい。よって、上流側部分13aを通過したガスは、中間部13cで一旦滞留する。従って、下流側部分13b全体に被処理ガスが高い均一性で供給される。よって、処理剤の利用効率が高い。従って、優れた処理能力を実現することができる。
In the processing apparatus 1, the
より優れた処理能力を実現する観点からは、中間部13cにおける流路面積が、上流側部分13a及び下流側部分13bのそれぞれにおける流路面積の0.02倍以上であることが好ましく、0.04倍以上であることがより好ましい。中間部13cにおける流路面積は、上流側部分13a及び下流側部分13bのそれぞれにおける流路面積の0.2倍以下であることが好ましい。
From the viewpoint of realizing better processing capability, the flow path area in the
より優れた処理能力を実現する観点からは、ガスの流れる方向において(図2における上向き方向において)、上流側部分13aの寸法(厚み)が、下流側部分13bの寸法(厚み)よりも小さいことが好ましく、下流側部分13bの寸法の0.5倍以下であることがより好ましく、0.1倍以下であることがさらに好ましい。
From the viewpoint of realizing better processing capability, the dimension (thickness) of the
さらに優れた処理能力を実現する観点からは、貫通孔16aを有する仕切り板16を設けることが好ましい。仕切り板16を設けることにより、仕切り板16が設けられた領域と中間部13cとの境界において被処理ガスの流速の低下率がより大きくなる。従って、被処理ガスが中間部13cにおいてさらに滞留しやすくなるためである。
Further, from the viewpoint of realizing excellent processing capability, it is preferable to provide a
なお、中間部13cは、被処理ガスを一旦滞留できるものであればよい。このため、中間部13cが中空である必要は必ずしもない。中間部13cにおける流路面積が、上流側部分13a及び下流側部分13bのそれぞれにおける流路面積よりも大きい限りにおいて、中間部13cに部材が配されていてもよい。例えば、中間部13cに処理粒子14が配されていてもよい。その場合、中間部13cに配された処理粒子14の平均粒子径は、上流側部分13aに配された処理粒子14aの平均粒子径よりも大きいことが好ましく、上流側部分13aに配された処理粒子14aの平均粒子径の2倍以上であることがより好ましく、10倍以上であることがさらに好ましい。また、中間部13cに、発泡材のような連続気泡を有する多孔質体が設けられていてもよい。
In addition, the
上流側部分13aは、中間部13cに被処理ガスを一旦滞留させる機能を有していればよく、被処理ガスの処理能力を有している必要は必ずしもない。従って、上流側部分13aには、処理剤を含まない粒子が充填されていてもよい。もっとも、処理装置1に含まれる処理剤の量を多くすることにより処理能力を高める観点からは、上流側部分13aに処理剤が含まれていることが好ましい。
The
ところで、被処理ガスが粉体を含む場合、被処理ガスに含まれる粉体によって処理室13において目詰まりが生じる虞がある。処理装置1では、上流側部分13aが設けられているため、下流側部分13bに粉体が到達することが抑制されている。このため、被処理ガスが主として処理される下流側部分13bにおいて目詰まりが生じることが抑制されている。目詰まりの発生をより効果的に抑制する観点からは、上流側部分13aに充填された処理粒子14aの平均粒子径が、下流側部分13bに充填された処理粒子14bの平均粒子径よりも大きいことが好ましく、下流側部分13bに充填された処理粒子14bの平均粒子径の2倍〜40倍であることがより好ましく、4倍〜20倍であることがさらに好ましい。
By the way, when the gas to be processed contains powder, the powder contained in the gas to be processed may cause clogging in the
具体的には、処理粒子14aの平均粒子径は、1mm〜20mmであることが好ましく、2mm〜10mmであることがより好ましい。処理粒子14bの平均粒子径は、0.5mm〜10mmであることが好ましく、1mm〜5mmであることがより好ましい。
Specifically, the average particle diameter of the treated
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。 Other examples of preferred embodiments of the present invention will be described below. In the following description, members having substantially the same functions as those of the first embodiment are referred to by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係るガスの処理装置1aの模式的側面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic side view of the
上記第1の実施形態に係るガスの処理装置1では、処理室13が直線状に設けられている。具体的には、上流側部分13aと中間部13cと下流側部分13bとが直線状に配列されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図3に示されるガスの処理装置1aのように、上流側部分13a、中間部13c及び下流側部分13bが非直線状に設けられていてもよい。処理装置1aでは、上流側部分13aにおけるガスの流れる方向と、下流側部分13bにおけるガスの流れる方向とが相互に異なっている。具体的には、処理装置1aでは、上流側部分13aにおけるガスの流れる方向と、下流側部分13bにおけるガスの流れる方向とが逆となっている(180°異なっている。)。このような場合であっても、下流側部分13bに高い均一性で被処理ガスを供給することができる。従って、優れた処理能力を実現することができる。
In the gas processing apparatus 1 according to the first embodiment, the
(その他の変形例)
ガスの処理装置において、処理室は、処理剤が配された部分を3つ以上有していてもよい。その場合、最も被処理ガスの導入側に位置する部分における処理粒子の平均粒子径が、その部分の下流側に隣接して設けられた部分における処理粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。
(Other variations)
In the gas processing apparatus, the processing chamber may have three or more portions where processing agents are arranged. In that case, it is preferable that the average particle diameter of the processing particles in the portion located closest to the introduction side of the gas to be processed is larger than the average particle diameter of the processing particles in a portion provided adjacent to the downstream side of the portion.
1:処理装置
10:処理カートリッジ
11:導入口
12:排出口
13:処理室
13a:上流側部分
13b:下流側部分
13c:中間部
14、14a、14b:処理粒子
15:第1の仕切り板
16:第2の仕切り板
17:第3の仕切り板
15a、16a、17a:貫通孔
18:導入室
1: Processing device 10: Processing cartridge 11: Inlet 12: Discharge port 13:
Claims (10)
前記処理室は、
上流側部分と、
前記上流側部分よりも前記排出口側に位置しており、前記処理剤が配された下流側部分と、
前記上流側部分と前記下流側部分とを接続している中間部と、
を有し、
前記中間部における流路面積が前記上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい、ガスの処理装置。 Connected to the inlet for introducing the gas to be processed, the outlet for discharging the processed gas, the inlet and the outlet, and the processing agent for processing the gas to be processed is arranged A processing chamber,
The processing chamber is
An upstream part,
It is located on the outlet side of the upstream portion, and the downstream portion on which the treatment agent is disposed,
An intermediate portion connecting the upstream portion and the downstream portion;
Have
The gas processing apparatus, wherein a flow path area in the intermediate portion is larger than flow path areas in the upstream portion and the downstream portion.
前記上流側部分における前記処理粒子の平均粒子径が、前記下流側部分における処理粒子の平均粒子径よりも大きい、請求項3または4に記載のガスの処理装置。 Each of the upstream portion and the downstream portion is filled with processing particles containing the processing agent,
The gas processing apparatus according to claim 3 or 4, wherein an average particle diameter of the processing particles in the upstream portion is larger than an average particle diameter of the processing particles in the downstream portion.
前記処理室は、
上流側部分と、
前記上流側部分よりも前記排出口側に位置しており、前記処理剤が配された下流側部分と、
前記上流側部分と前記下流側部分とを接続している中間部と、
を有し、
前記中間部における流路面積が前記上流側部分及び下流側部分のそれぞれにおける流路面積よりも大きい、ガスの処理カートリッジ。 Connected to the inlet for introducing the gas to be processed, the outlet for discharging the processed gas, the inlet and the outlet, and the processing agent for processing the gas to be processed is arranged A processing chamber,
The processing chamber is
An upstream part,
It is located on the outlet side of the upstream portion, and the downstream portion on which the treatment agent is disposed,
An intermediate portion connecting the upstream portion and the downstream portion;
Have
A gas processing cartridge, wherein a flow path area in the intermediate portion is larger than a flow path area in each of the upstream portion and the downstream portion.
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