JP3269565B2 - 三弗化窒素含有排ガスの処理方法 - Google Patents

三弗化窒素含有排ガスの処理方法

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JP3269565B2 JP17224391A JP17224391A JP3269565B2 JP 3269565 B2 JP3269565 B2 JP 3269565B2 JP 17224391 A JP17224391 A JP 17224391A JP 17224391 A JP17224391 A JP 17224391A JP 3269565 B2 JP3269565 B2 JP 3269565B2
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gas
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逸雄 折原
守之 福島
四郎 佐藤
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Kanto Denka Kyogyo Co.,Ltd.
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Kanto Denka Kyogyo Co.,Ltd.
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング等に
使用した三弗化窒素(NF3)含有排ガスを分解除去す
る方法に関する。
【0002】NF3は、従来高エネルギー燃料の酸化剤
として、又化学レーザーの弗素源として賞用されてきた
が、近年処理後残渣の残らない超LSI用ドライエッチ
ングガスとして又CVD(化学気相成長法)装置用のク
リーニングガスとして注目を集めている有用なガスであ
る。
【0003】一方NF3は、常温では非常に安定で水や
酸、アルカリ水溶液とも反応しない不燃性のガスである
が、許容濃度10ppmの毒性ガスである。
【0004】このため使用後のNF3含有排ガスをその
まま大気中に放出する事はできず、空気で10ppm以
下に希釈して排出するか、あるいは何らかの分解処理を
した上で排出しているのが現状である。
【0005】しかしながら、空気希釈の上排出されるN
3は大気中では分解されないため、今後のNF3の使用
量増加見込とあいまって自然環境特に生物体系への悪影
響が懸念されている。
【0006】
【従来の技術】従来NF3またはNF3含有ガスを分解処
理する方法として次の方法が知られている。
【0007】(1)加熱した金属と反応させる方法 この方法では、生成した金属フッ化物が固体の場合に
は、金属フッ化物が金属表面に皮膜を形成するために反
応が阻害され短時間のうちにNF3分解能力が低下す
る。
【0008】又金属フッ化物が粉体のために反応器或い
は配管の閉塞を起し易い。
【0009】生成フッ化物がガス状である場合、二次処
理としてこれを物理吸着或いはアルカリ洗浄せねばなら
ず装置が大型化し、又装置の腐食も著しいという欠点を
有する。
【0010】(2)高温の活性炭と反応させる方法 この方法では400℃以上の反応温度で比較的効果率良
くNF3を分解できるが、同時にNF3よりも毒性が強く
かつ爆発性を有する二弗化二窒素(N22)が大量に副
生する。N22の副生を抑えるためにはNF3と活性炭
との接触時間を極めて長くしかつ反応温度を500℃以
上の高温にせねばならない。この場合生成するCF4
26等のフロロカーボンとNF3とがN22の爆発に
より誘爆を起す危険がある。又処理対象ガス中にO2
混在すると活性炭の燃焼が起きる事があり、いずれにし
ても工業的に有効な方法とは言い難い。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにNF3
有排ガスの分解処理法については、いくつかの方法が提
案されているが、装置上及び反応面で問題点が多く、又
効率面で決め手となる方法が確立されていないのが現状
である。
【0012】そこで、本発明は従来提案されて来たこれ
らNF3含有排ガス処理法の欠点を改良し簡便かつ効率
的にNF3含有排ガスを処理し、大気汚染又は作業環境
上問題のない濃度迄無害化する方法を提供するものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した従来
法の問題点を一挙に解決した工業的に極めて有効なNF
3の除害方法を提供するものであり、具体的には、NF3
を含む排ガスを活性炭とMgO,BaO,Al23,T
iO2,ZnO,CaO等の金属酸化物の少なくとも1
種との混合物と200〜600℃の温度範囲で接触反応
させ無害化するものである。
【0014】本発明による処理後のガス組成はN2,C
4,CO2から成り、毒性及び爆発性を有するN22
全く副生しないため、生成ガスの二次処理の必要が無
く、そのまま大気中に排出する事ができる。
【0015】本発明で処理できるNF3ガス濃度は10
0%は勿論のこと、He,Ar,N2や空気で希釈した
ガスについても適用できる。
【0016】又、反応温度は、活性炭と併用する金属酸
化物の種類により異なるが一般に200〜600℃、よ
り好ましくは300〜500℃の温度が選択される。2
00℃以下ではNF3 分解が不十分であり、又600
℃以上では反応器材質の劣化が起き易い。
【0017】反応時間は、用いる金属酸化物の種類や活
性炭との混合比率、処理すべきガス中のNF3濃度によ
り異なるが1秒〜10分間の間で適宜選択される。1秒
以下ではNF3の分解が不十分であり、又10分間以上
ではNOxが副生するため好ましくない。
【0018】活性炭は、成型炭でも破砕炭でも使用可能
であるが触媒層での圧力損失とガスとの接触面積双方を
考慮して4〜8メッシュの粒状もしくは破砕片である事
が望ましい。
【0019】活性炭と併用する金属酸化物は粉体のまま
使用しても良いが、反応器内の圧力損失あるいは閉塞を
防ぐため予め4〜8メッシュの粒状に成型して使用する
事が望ましい。
【0020】活性炭と金属酸化物との混合方法は、各々
を所定の比率で混合して使用しても良いし、各々を微粉
砕し、これにタールピッチ等を加えて良く混和した後、
造粒機にかけて所定の粒度に成型後加熱焼成した一体型
触媒として使用しても良い。
【0021】活性炭と金属酸化物との混合割合は、各々
10〜90wt%の範囲で任意に選択すれば良いが、触
媒ライフと効果を考慮して活性炭50〜90wt%金属
酸化物10〜50wt%の範囲で選択する事が望まし
い。
【0022】反応器は、気体と固体とを触媒できるもの
であれば特に型状の制限はないが、固定床流通式、流動
層式強制循環式などの接触効率が良好なものであれば更
に好適である。
【0023】又、その材質は、ニッケル、モネル等の耐
フッ素材料の使用が好ましい。
【0024】
【実施例】本発明の方法を以下実施例によりさらに説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【0025】
【実施例1】内径40mm長さ1000mmのニッケル
製反応管に6〜8メッシュの粒状活性炭160gと4〜
6メッシュに成型した粒状酸化マグネシウム80gを良
く混合して充填し外部ヒーターにより反応管を400℃
に保持した後100%NF3を0.5リットル/分で供
給した。2時間経過後の排出ガス組成をガスクロマトグ
ラフィーで分析した結果、NF3が3ppmで他はN2
CO2とCF4であった。
【0026】
【実施例2】供給ガスをNF3:10vol%及びH
e:90vol%の組成とした以外は実施例1と同様の
反応を行なった。排出ガス組成はHe以外にN2とCO2
のみでCF3は検出されなかった。
【0027】
【実施例3】実施例1と同様の反応器に6〜8メッシュ
粒状活性炭160gと4〜6メッシュの粒状酸化亜鉛8
0gの混合物を充填し、反応管を300℃に保持した後
NF3:10vol%及びHe:90vol%の混合ガ
スを1リットル/分で供給した。2時間後の排出ガス組
成はHe以外にN2とCO2のみでNF3は検出されなか
った。
【0028】
【実施例4】実施例1と同様の反応器に6〜8メッシュ
粒状活性炭200gと4〜6メッシュの粒状酸化アルミ
ニウム50gの混合物を充填し、反応管を300℃に保
持後NF3:5vol%、O2:5vol%及びHe:9
0vol%の混合ガスを1リットル/分で供給した。2
時間後の排出ガス組成はHe以外にN2とCO2のみでN
3は検出されなかった。又、供給ガスへのO2の添加に
よる、活性炭の燃焼等異常反応は認められなかった。
【0029】
【実施例5】実施例1と同様の反応器に活性炭粉末と酸
化鉄粉末を重量で3:1の割合で混合し、4〜6メッシ
ュの粒度に成型した触媒300g充填し、反応管を30
0℃に保持後NF3:10vol%及びHe:90vo
l%の混合ガスを1リットル/分で供給した。
【0030】2時間後の排出ガス組成はHe以外にN2
とCO2のみでNF3は検出されなかった。
【0031】
【比較例】実施例1と同様の反応器に6〜8メッシュ粒
状活性炭200gを充填し、反応管を300℃に保持
後、NF3:10vol%及びHe:90vol%の混
合ガスを1リットル/分で供給した。
【0032】2時間後の排出ガス組成はHe以外にNF
3:25ppm,N22:11.8vol%その他はN2
であった。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、NF3含有排ガス流
を、活性炭/金属酸化物混合物床を含む比較的簡易な装
置中で昇温において接触処理することにより、そのNF
3分を安全な生成物に効率的に分解し、かくして大気中
へそのまま放出できる無害化された排ガス流が得られ
る。従って本発明は、NF3ガスを工業的により安全に
使用する道を拓くと共に環境保護に寄与するところ大で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−303524(JP,A) 特開 平1−258746(JP,A) 特開 平1−261206(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86,53/94 C01B 21/083

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三弗化窒素を含有する排ガスを、活性炭
    と金属酸化物とからなる混合物と200〜600℃の範
    囲の温度で1秒〜10分間反応させることを特徴とする
    三弗化窒素含有排ガスの処理方法。
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