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JP5284873B2 - Gas processing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、フッ素含有化合物を含むガスの処理装置に関する。特に、本発明は、ガス中に含まれるパーフルオロ化合物(PFC)を分解・処理して、フッ素を回収するガス処理装置およびこの装置を備える半導体製造装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for treating a gas containing a fluorine-containing compound. In particular, the present invention relates to a gas processing apparatus for recovering fluorine by decomposing and processing a perfluoro compound (PFC) contained in a gas, and a semiconductor manufacturing apparatus including the apparatus.

半導体の製造過程で排出される排ガスには、CFを始めとするパーフルオロ化合物(PFC)が含まれる。このパーフルオロ化合物は、温室効果ガスとして社会的にその抑制・削減が求められている。 The exhaust gas discharged in the semiconductor manufacturing process contains perfluoro compounds (PFC) including CF 4 . This perfluoro compound is socially required to be suppressed and reduced as a greenhouse gas.

従来から、排ガス中に含まれるパーフルオロ化合物の処理方法には様々な方法が採られてきた。例えば、CF等またはフッ化硫黄を含むガスを、酸化アルミニウムとアルカリ土類金属の酸化物を混合した分解処理剤に接触させて分解処理する方法(特許文献1、特許文献2)である。また、PFC含有ガスを、アルミナとアルカリ土類金属の炭酸塩から生成される分解処理剤に接触させて分解処理する方法(特許文献3)である。さらに、PFC含有ガスを水酸化アルミニウムと水酸化カルシウムとの混合物を含む分解処理剤と接触させて分解処理する方法(特許文献4)である。 Conventionally, various methods have been adopted for treating perfluoro compounds contained in exhaust gas. For example, there is a method in which a gas containing CF 4 or sulfur fluoride or sulfur fluoride is brought into contact with a decomposition treatment agent in which aluminum oxide and an oxide of an alkaline earth metal are mixed (Patent Document 1, Patent Document 2). In addition, the PFC-containing gas is brought into contact with a decomposition treatment agent produced from alumina and an alkaline earth metal carbonate (Patent Document 3). Furthermore, the PFC-containing gas is brought into contact with a decomposition treatment agent containing a mixture of aluminum hydroxide and calcium hydroxide and decomposed (Patent Document 4).

こうした分解処理剤は、分解処理の耐用時間がより長いことが要求される。耐用時間が長いほど、実際の半導体等の製造現場において分解処理剤の交換回数を減らすことができ、その結果、作業効率が向上しかつランニングコストの削減が可能になる。   Such a decomposition treatment agent is required to have a longer decomposition treatment life. As the service life is longer, the number of replacements of the decomposition treatment agent can be reduced at the actual manufacturing site of semiconductors and the like. As a result, the working efficiency is improved and the running cost can be reduced.

特開2002−224565号公報JP 2002-224565 A 特開2002−370013号公報JP 2002-370013 A 特開2001−190959号公報JP 2001-190959 A 特開2005−262128号公報JP-A-2005-262128

そこで本発明は、酸化アルミニウム(Al)と酸化カルシウム(CaO)の混合物よりも耐用時間が長い分解処理剤を用いたガス処理装置を提供し、さらに実際の使用においてこの分解処理剤の耐用時間をより長くすることのできる、前処理ユニットを備えたガス処理装置、およびこの装置を備えた半導体製造装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a gas treatment apparatus using a decomposition treatment agent having a longer service life than a mixture of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and calcium oxide (CaO), and further, in actual use, It is an object of the present invention to provide a gas processing apparatus including a preprocessing unit and a semiconductor manufacturing apparatus including the apparatus that can extend the service life.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様に係るガス処理装置は、例えば図1に示すように、PFC(パーフルオロ化合物)を含むガスを処理するガス処理装置1であって、PFCを含むガス中に含まれるHOを低減させる水分除去装置10と、水分除去装置10でHOが低減されたPFCを含むガスを導入し、PFCを分解処理するAlとCaOの複合酸化物を含む分解処理剤が充填されたPFC処理装置20を備える。 In order to solve the above problems, a gas processing apparatus according to a first aspect of the present invention is a gas processing apparatus 1 for processing a gas containing PFC (perfluoro compound), for example, as shown in FIG. A moisture removing device 10 for reducing H 2 O contained in a gas containing oxygen, and a gas containing PFC in which H 2 O is reduced by the moisture removing device 10 are introduced, and Al 2 O 3 and CaO that decompose PFC are introduced. The PFC processing apparatus 20 filled with the decomposition treatment agent containing the composite oxide of is provided.

このように構成すると、ガス処理装置のPFC処理装置には分解処理剤としてAlとCaOの複合酸化物が充填されるため、AlとCaOの混合物を用いた場合よりも分解処理剤の耐用時間を延ばすことができる。さらに、PFCを含むガスすなわちPFC含有ガス中に水分が含まれている場合、PFC処理装置の前段階においてPFC含有ガス中に含まれる水分量を低減させ、分解処理剤であるAlとCaOの複合酸化物の処理性能が水分により低下するのを抑制することができる。その結果、実際の使用における分解処理剤の耐用時間を延ばすことができる。なお、本願の「PFC」はパーフルオロ化合物を意味し、「パーフルオロ化合物」とはCFもしくはCなどのパーフルオロカーボン類、CHFもしくはCHなどのハイドロフルオロカーボン類、六弗化硫黄(SF)、または三弗化窒素(NF)のいずれかの化合物をいう。 According to this structure, since the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO as a decomposition treatment agent to the PFC processing apparatus of the gas treatment apparatus is filled, than with the mixture of Al 2 O 3 and CaO decomposition The service life of the treatment agent can be extended. Furthermore, when moisture is contained in the gas containing PFC, that is, the PFC-containing gas, the amount of moisture contained in the PFC-containing gas is reduced in the previous stage of the PFC treatment apparatus, and the decomposition treatment agent Al 2 O 3 and It can suppress that the processing performance of CaO complex oxide falls by moisture. As a result, the service life of the decomposition treatment agent in actual use can be extended. In the present application, “PFC” means a perfluoro compound, and “perfluoro compound” means perfluorocarbons such as CF 4 or C 2 F 6 , hydrofluorocarbons such as CHF 3 or CH 2 F 2 , hexafluorocarbons. It refers to any compound of sulfur fluoride (SF 6 ) or nitrogen trifluoride (NF 3 ).

本発明の第2の態様に係るガス処理装置は、例えば図2に示すように、PFCを含むガスと、酸性ガスおよび/または腐食性ガスを含むガスを処理するガス処理装置であって、酸性ガスおよび/または腐食性ガスを除去する第1の乾式除害装置160と、第1の乾式除害装置160の下流側に配置され、PFCを除去するために、PFCを分解処理するAlとCaOの複合酸化物を含む分解処理剤が充填されたPFC処理装置20を備える。すなわち、乾式除害装置160は酸性ガスおよび腐食性ガスのうち少なくとも1つを除去する装置である。 The gas treatment apparatus according to the second aspect of the present invention is a gas treatment apparatus for treating a gas containing PFC and a gas containing an acid gas and / or a corrosive gas, as shown in FIG. A first dry-type abatement device 160 that removes gas and / or corrosive gas, and Al 2 O that is disposed downstream of the first dry-type abatement device 160 and decomposes PFC in order to remove PFC 3 and a PFC treatment apparatus 20 filled with a decomposition treatment agent containing a complex oxide of CaO. That is, the dry-type abatement apparatus 160 is an apparatus that removes at least one of acid gas and corrosive gas.

このように構成すると、PFCを含むガス中にHBr等の酸性ガスや腐食性ガスが含まれている場合に、第1の乾式除害装置で酸性ガス等を予め除去してからPFC処理装置にPFC含有ガスを導入することができ、PFC処理装置内のAlとCaOの複合酸化物の負荷が減り、高価なAlとCaOの複合酸化物の寿命を延ばすことができる。さらに、PFC処理装置が酸性ガス等により腐食するのを防ぐことができる。 If comprised in this way, when acidic gas, such as HBr, and corrosive gas are contained in the gas containing PFC, after removing acidic gas etc. beforehand with a 1st dry-type abatement apparatus, it will be in a PFC processing apparatus. A PFC-containing gas can be introduced, the load of the Al 2 O 3 and CaO complex oxide in the PFC processing apparatus can be reduced, and the lifetime of the expensive Al 2 O 3 and CaO complex oxide can be extended. Furthermore, it is possible to prevent the PFC processing apparatus from being corroded by acid gas or the like.

本発明の第3の態様に係るガス処理装置は、例えば図6に示すように、上記本発明の第2の態様に係るガス処理装置において、加熱装置を有し、第1の乾式除害装置160よりも高い温度でPFCを除去する第2の乾式除害装置170を備え、第2の乾式除害装置170は、PFCを含むガスの流れに対して、第1の乾式除害装置160の下流側であって、PFC処理装置20の上流側に配置される。   For example, as shown in FIG. 6, the gas treatment device according to the third aspect of the present invention includes the heating device in the gas treatment device according to the second aspect of the present invention. The second dry-type abatement device 170 for removing PFC at a temperature higher than 160 is provided. The second dry-type abatement device 170 has a first dry-type abatement device 160 for a gas flow including PFC. It is located downstream and upstream of the PFC processing apparatus 20.

このように構成すると、PFC処理装置の前処理として、加熱装置を有する第2の乾式除害装置により予めPFCを分解除去できるため、PFC処理装置内のAlとCaOの複合酸化物の負荷を軽減することができる。 With this configuration, as a pretreatment of the PFC processing apparatus, it is possible to decompose and remove the pre-PFC by second dry scrubber having a heating device, a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO in the PFC processing apparatus The load can be reduced.

本発明の第4の態様に係るガス処理装置は、例えば図8に示すように、上記本発明の第3の態様に係るガス処理装置において、第2の乾式除害装置170が、PFC処理装置20と一体として形成される。   For example, as shown in FIG. 8, the gas processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention is the same as the gas processing apparatus according to the third aspect of the present invention, except that the second dry-type abatement apparatus 170 is a PFC processing apparatus. 20 and a single unit.

このように構成すると、第2の乾式除害装置の備える加熱装置で加熱されたPFCを含むガスをそのままPFC処理装置内に流入させることができる。そのため、ガスの有する熱のロスが少ない状態で、第2の乾式除害装置で加熱されたガスによりPFC処理装置内のAlとCaOの複合酸化物を加熱することができる。 If comprised in this way, the gas containing PFC heated with the heating apparatus with which a 2nd dry-type abatement apparatus is equipped can be made to flow in into a PFC processing apparatus as it is. Therefore, the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO in the PFC processing apparatus can be heated by the gas heated by the second dry-type abatement apparatus in a state where the heat loss of the gas is small.

本発明の第5の態様に係るガス処理装置は、上記本発明の第2の態様乃至第4の態様のいずれか一の態様に係るガス処理装置において、第1の乾式除害装置160の下流側であって、PFC処理装置20の上流側に、PFCを含むガス中に含まれるHOを低減させる水分除去装置10を備える。 A gas treatment device according to a fifth aspect of the present invention is the gas treatment device according to any one of the second to fourth aspects of the present invention, wherein the downstream of the first dry-type abatement device 160. The water removal apparatus 10 that reduces H 2 O contained in the gas containing PFC is provided on the upstream side of the PFC processing apparatus 20.

このように構成すると、PFC処理装置に充填された、分解処理剤であるAlとCaOの複合酸化物の処理性能が水分により低下するのを抑制することができる。 According to this structure, filled in the PFC processing apparatus, the processing performance of the composite oxide of a decomposition agent Al 2 O 3 and CaO it can be inhibited from reduction due to moisture.

本発明の第6の態様に係るガス処理装置は、上記本発明の第1または第5の態様に係るガス処理装置において、HOを低減させる水分除去装置10が、ミストトラップ、水分吸着剤、および熱交換器のうち少なくとも一つを有する装置である。 The gas treatment device according to the sixth aspect of the present invention is the gas treatment device according to the first or fifth aspect of the present invention, wherein the moisture removing device 10 for reducing H 2 O is a mist trap, a moisture adsorbent. , And a device having at least one of the heat exchangers.

このように構成すると、PFC含有ガス中に最大で飽和水蒸気量分が含まれる水分量を、PFC含有ガスをミストトラップまたは熱交換器で冷却し飽和水蒸気量を低減させることにより、減らすことができる。また、水分吸着剤を使用することにより、PFC含有ガス中に含まれる水分を水分吸着剤に吸着させ減らすことができる。
なお、ミストトラップ(または熱交換器)と、水分吸着剤を組合せて使用した場合は、ミストトラップ(または熱交換器)である程度水分量を低減させた後に水分吸着剤でさらに低減させることができるため、ミストトラップ(または熱交換器)の冷却温度を高目にとることで冷却水用の熱交換器容量を小さくすることができるとともに、水分吸着剤の使用可能時間を延ばすことができる。
If comprised in this way, the water | moisture content in which a saturated water vapor | steam content is contained in PFC containing gas at maximum can be reduced by cooling a PFC containing gas with a mist trap or a heat exchanger, and reducing a saturated water vapor | steam amount. . In addition, by using a moisture adsorbent, moisture contained in the PFC-containing gas can be adsorbed and reduced by the moisture adsorbent.
When a mist trap (or heat exchanger) and a moisture adsorbent are used in combination, the moisture amount can be reduced to some extent by the mist trap (or heat exchanger) and then further reduced by the moisture adsorbent. Therefore, by setting the cooling temperature of the mist trap (or heat exchanger) high, the capacity of the heat exchanger for cooling water can be reduced, and the usable time of the moisture adsorbent can be extended.

本発明の第7の態様に係るガス処理装置は、上記本発明の第1の態様乃至第6の態様のいずれか一の態様に係るガス処理装置において、AlとCaOの複合酸化物は、平均粒子(メディアン)55μm以上160μm以下のAl(OH)と、Ca(OH)とのモル比が3:7〜5:5である混合物を430℃以上890℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られる複合酸化物である。
A gas treatment device according to a seventh aspect of the present invention is the gas treatment device according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is used. Is a mixture having an average particle diameter (median diameter ) of 55 μm or more and 160 μm or less of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 of 3: 7 to 5: 5 at a temperature of 430 ° C. or more and 890 ° C. or less. In the range, it is a complex oxide obtained by calcination in a nitrogen flow or air flow.

このように構成すると、分解処理性能がより高いAlとCaOの複合酸化物を備えるガス処理装置を構成することができる。 According to this structure, it is possible to decompose performance constitutes a gas processing apparatus comprising a composite oxide of a higher Al 2 O 3 and CaO.

本発明の第8の態様に係る半導体製造装置は、例えば図2に示すように、半導体基板をエッチングするエッチング装置110、120、130と、エッチング装置110、120、130でエッチングされた半導体基板上の不要となったレジストを除去するアッシング装置140と、エッチング装置110、120、130および/またはアッシング装置140から排出されるPFCを含むガスを処理する、上記第1乃至第7のいずれか1の態様に係るガス処理装置を備える。すなわち、ガス処理装置はエッチング装置110、120、130およびアッシング装置140のうち少なくとも1つの装置から排出されるPFCを含むガスを処理するガス処理装置である。なお、アッシング装置は、業界によりレジスト除去装置と呼称されることがある。   For example, as shown in FIG. 2, the semiconductor manufacturing apparatus according to the eighth aspect of the present invention is an etching apparatus 110, 120, 130 for etching a semiconductor substrate, and a semiconductor substrate etched by the etching apparatus 110, 120, 130. The ashing device 140 for removing the unnecessary resist, and the etching device 110, 120, 130 and / or the gas containing the PFC discharged from the ashing device 140 are processed. The gas processing apparatus which concerns on an aspect is provided. In other words, the gas processing apparatus is a gas processing apparatus that processes a gas containing PFC discharged from at least one of the etching apparatuses 110, 120, and 130 and the ashing apparatus 140. The ashing apparatus may be called a resist removal apparatus by the industry.

このように構成すると、エッチング装置またはアッシング装置から排出されたPFCを含むガスを効率よく処理することができる。
実際、半導体製造工場における半導体の製造プロセスによっては、排ガス中に水分が多く含まれる場合があり、そのような場合は水分が邪魔をして、AlとCaOの複合酸化物の性能が十分に活かされないことがある。特に、アッシング系のプロセスでは、最大で飽和水蒸気量分の水分が排ガスの処理槽に流入する可能性がある。しかし、その場合でも水分除去装置を備える本発明の半導体製造装置では、効率よくPFCを含むガスを処理することができる。
If comprised in this way, the gas containing PFC discharged | emitted from the etching apparatus or the ashing apparatus can be processed efficiently.
In fact, depending on the semiconductor manufacturing process in the semiconductor manufacturing factory, the exhaust gas may contain a lot of moisture. In such a case, the moisture interferes with the performance of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO. It may not be fully utilized. In particular, in an ashing process, there is a possibility that water corresponding to the maximum amount of saturated water vapor flows into the exhaust gas treatment tank. However, even in that case, the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention provided with the moisture removing apparatus can efficiently process the gas containing PFC.

本発明によれば、ガス処理装置が備えるPFC処理装置において、分解処理剤としてAlとCaOの複合酸化物を用いているため、AlとCaOの混合物からなる分解処理剤を用いた場合よりも、分解処理剤の耐用時間を延ばすことができる。
さらに、PFC処理装置の前段階でPFC含有ガス中の水分量を低減させ、AlとCaOの複合酸化物の処理性能を向上させているため、実際の使用において分解処理剤の耐用時間がより長いガス処理装置を提供することができる。さらに、ガス処理装置が乾式除害装置を備えることにより、AlとCaOの複合酸化物の処理性能を向上させることができる。さらに、このようなガス処理装置を備えた半導体製造装置を提供することができる。その結果、本発明のガス処理装置および半導体製造装置では、AlとCaOの複合酸化物の交換頻度を低減し、作業効率を向上させ、装置のランニングコストを低減させることができる。
According to the present invention, the PFC processing apparatus including a gas treatment apparatus, due to the use of composite oxide of Al 2 O 3 and CaO as a decomposition treatment agent, a decomposition agent consisting of a mixture of Al 2 O 3 and CaO The service life of the decomposition treatment agent can be extended as compared with the case where it is used.
Furthermore, since the moisture content in the PFC-containing gas is reduced in the previous stage of the PFC treatment apparatus and the treatment performance of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is improved, the service life of the decomposition treatment agent in actual use Can provide a longer gas treatment device. Furthermore, the treatment performance of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO can be improved by providing the gas treatment device with the dry removal device. Furthermore, a semiconductor manufacturing apparatus including such a gas processing apparatus can be provided. As a result, in the gas processing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, the replacement frequency of the complex oxide of Al 2 O 3 and CaO can be reduced, the working efficiency can be improved, and the running cost of the apparatus can be reduced.

本発明の実施の形態に係るガス処理装置1の備える、水分除去装置とPFC処理装置との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the water | moisture-content removal apparatus and PFC processing apparatus with which the gas processing apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention is provided. 本発明の実施の形態に係るガス処理装置1および2が実際の半導体工場において適用される場合の一例である。It is an example when the gas processing apparatuses 1 and 2 which concern on embodiment of this invention are applied in an actual semiconductor factory. 本発明の実施の形態に係るガス処理装置1および3が実際の半導体工場において適用される場合の他の例である。It is another example in case the gas processing apparatuses 1 and 3 which concern on embodiment of this invention are applied in an actual semiconductor factory. (a)(b)は、ガス処理装置が備える水分除去装置の例を示す図である。(A) and (b) are figures which show the example of the water | moisture-content removal apparatus with which a gas treatment apparatus is provided. PFC処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a PFC processing apparatus. 本発明の実施の形態に係るガス処理装置4の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas processing apparatus 4 which concerns on embodiment of this invention. (a)(b)は、第2の乾式除害装置が第1の乾式除害装置と一体として形成された装置の概略図である。(A) (b) is the schematic of the apparatus with which the 2nd dry-type abatement apparatus was integrally formed with the 1st dry-type abatement apparatus. (a)(b)は、第2の乾式除害装置がPFC処理装置と一体として形成された装置の概略図である。(A) (b) is the schematic of the apparatus with which the 2nd dry-type abatement apparatus was integrally formed with the PFC processing apparatus. 本発明の実施の形態に係るガス処理装置5の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gas processing apparatus 5 which concerns on embodiment of this invention. PFC分解処理剤を調製するために使用する焼成装置の概略図である。It is the schematic of the baking apparatus used in order to prepare a PFC decomposition processing agent. PFC分解処理剤を調製するために使用する別の態様での焼成装置の概略図である。It is the schematic of the baking apparatus in another aspect used in order to prepare a PFC decomposition processing agent. 比較例1で用いたガス処理装置における試料の採取箇所を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing sample collection points in the gas processing apparatus used in Comparative Example 1. CF処理システムを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a CF 4 processing system. FIG. PFC分解処理剤のXRD分析データである。It is an XRD analysis data of a PFC decomposition treatment agent. XRD分析による結晶性Alのライブラリーピークデータである。A library peak data of crystalline Al 2 O 3 by XRD analysis. PFC分解処理剤のフッ素固定を示すXRD分析データである。It is XRD analysis data which shows the fluorine fixation of a PFC decomposition processing agent. 比較例1で用いた対照系のXRD分析データである。3 is XRD analysis data of a control system used in Comparative Example 1. CF通ガス後の比較例1で用いた対照系のXRD分析データである。It is the XRD analysis data of the control system used in Comparative Example 1 after CF 4 gas was passed. CF通ガス後のAlとCaOの複合酸化物のXRD分析データである。It is an XRD analysis data of the complex oxide of the CF after 4 copies gas Al 2 O 3 and CaO. AlとCaOの複合酸化物の製造に使用するロータリーキルンの概略図である。It is a schematic view of a rotary kiln used for the production of a composite oxide of al 2 O 3 and CaO. 水分を含有させた、CF処理システムを示す概略図である。Moisture was contained, a schematic view showing a CF 4 treatment system. 水分量3.26mg/minを含むCF処理後のPFC分解処理剤のXRDチャートである。Is an XRD chart of the PFC decomposition treatment agent after CF 4 process including the moisture content 3.26mg / min. 表11の関係をグラフに表したものである。The relationship of Table 11 is represented in a graph.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the present invention is not limited to the following embodiments.

まず、図1を参照して本発明の第1の実施の形態に係るガス処理装置1の構成を説明する。ガス処理装置1は、PFCを含むガス中の水分量を低減させる水分除去装置10とガス中に含まれるPFCを分解処理するPFC処理装置20から構成される。また、図1に示すように、水分除去装置10はPFC処理装置20の前処理用の装置として配置される。これは、PFC処理装置20に導入されるPFC含有ガス中には水分が多く含まれる場合があり、こうした水分がPFC処理装置20に充填された分解処理剤(AlとCaOの複合酸化物)の処理性能を低下させるためである(なお、AlとCaOの複合酸化物の詳細については後述する)。そのため、PFC処理装置20の前処理用の装置として水分除去装置10を備えることにより、実際の運用時に生ずるPFC含有ガス中に含まれる水分の量を低減させる。なお、ガス処理装置1において、水分除去装置10とPFC処理装置20は一体として構成された1台の装置であっても、また、別々の装置であってもよい。さらに、水分除去装置10は、ガスの流れに対してPFC処理装置20の上流側に配置されればよく、PFC処理装置20の直前でなくてもよい。 First, with reference to FIG. 1, the structure of the gas processing apparatus 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The gas processing apparatus 1 includes a moisture removing apparatus 10 that reduces the amount of moisture in a gas containing PFC and a PFC processing apparatus 20 that decomposes the PFC contained in the gas. As shown in FIG. 1, the moisture removing device 10 is arranged as a pretreatment device for the PFC treatment device 20. This is because the PFC-containing gas introduced into the PFC treatment apparatus 20 may contain a large amount of moisture, and the decomposition treatment agent (Al 2 O 3 and CaO combined oxidation) in which such moisture is filled in the PFC treatment apparatus 20. (The details of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO will be described later). Therefore, by providing the water removal device 10 as a pretreatment device for the PFC processing device 20, the amount of water contained in the PFC-containing gas generated during actual operation is reduced. In the gas processing apparatus 1, the moisture removing apparatus 10 and the PFC processing apparatus 20 may be a single apparatus configured as an integral unit or may be separate apparatuses. Furthermore, the moisture removing apparatus 10 may be disposed upstream of the PFC processing apparatus 20 with respect to the gas flow, and may not be immediately before the PFC processing apparatus 20.

図2を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るガス処理装置1が実際の半導体製造工場において適用される場合の例を説明する。半導体製造装置である、酸化膜エッチング装置110、Polyシリコンエッチング装置120、メタルエッチング装置130からそれぞれ排出される排ガスは、真空ポンプ150により吸引されさらに下流に配置された第1の乾式除害装置160に送られる。第1の乾式除害装置160では、排ガス中に含まれる酸性ガスや腐食性ガス、有害性ガスが、第1の乾式除害装置160に充填された処理剤により分解処理される、または処理剤により吸着除去される。
図2では、水分除去装置10は、特に水分を多く排出することがあるアッシング装置140の下流に設置されている。アッシング装置140から排出され、水分除去装置10により水分量が低減された排ガスは、第1の乾式除害装置160から排出される排ガスと合流し、さらに下流のPFC処理装置20に送られる。PFC処理装置20では、排ガス中に含まれるPFCが分解処理される。なお、図2では、3台のPFC処理装置20が1台の水分除去装置10を共有し、ガス処理装置1を構成している。このように、ガス処理装置1は、水分除去装置10またはPFC処理装置20をそれぞれ複数台備え構成してもよい。
With reference to FIG. 2, an example in which the gas processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is applied in an actual semiconductor manufacturing factory will be described. Exhaust gases discharged from the oxide film etching apparatus 110, the poly silicon etching apparatus 120, and the metal etching apparatus 130, which are semiconductor manufacturing apparatuses, are sucked by the vacuum pump 150 and disposed further downstream. Sent to. In the first dry-type detoxifying device 160, the acidic gas, corrosive gas, and harmful gas contained in the exhaust gas are decomposed by the processing agent filled in the first dry-type detoxifying device 160, or the treating agent. Is removed by adsorption.
In FIG. 2, the moisture removing device 10 is installed downstream of the ashing device 140 that may discharge particularly a large amount of moisture. The exhaust gas discharged from the ashing device 140 and whose moisture content has been reduced by the moisture removing device 10 merges with the exhaust gas discharged from the first dry-type detoxifying device 160 and further sent to the downstream PFC processing device 20. In the PFC processing apparatus 20, the PFC contained in the exhaust gas is decomposed. In FIG. 2, three PFC treatment apparatuses 20 share one moisture removal apparatus 10 to constitute the gas treatment apparatus 1. As described above, the gas processing apparatus 1 may include a plurality of water removal apparatuses 10 or PFC processing apparatuses 20.

なお、酸化膜エッチング装置110は、半導体ウェハ上に酸化膜の薄膜を形成しフォトレジストでパターンを形成した後にエッチングにより不要な薄膜を除去する装置であり、Polyシリコンエッチング装置120ではポリシリコン(多結晶珪素)の薄膜が用いられ、メタルエッチング装置130では金属薄膜が用いられる。アッシング装置140は、エッチング工程後半導体ウェハ上の不要となったレジストを除去する。   The oxide film etching apparatus 110 is an apparatus that forms an oxide film thin film on a semiconductor wafer and forms a pattern with a photoresist, and then removes an unnecessary thin film by etching. A thin film of crystalline silicon) is used, and a metal thin film is used in the metal etching apparatus 130. The ashing device 140 removes unnecessary resist on the semiconductor wafer after the etching process.

酸化膜エッチング装置110から排出されるガスとしてはCF、CHF、Cなどの他、副生成ガスとしてのSiF、CO、COF、HF等がある。Polyシリコンエッチング装置120から排出されるガスとしてはHBr、Cl、CFなどの他、副生成ガスとしてのSiF、Br、HCl、HF等がある。メタルエッチング装置130から排出されるガスとしてはBCl、Cl、CFなどの他、副生成ガスとしてのAlCl等がある。アッシング装置140から排出されるガスとしてはCF、O、HOなどの他、副生成ガスとしてのSiF、HF、CO等がある。 Gases discharged from the oxide film etching apparatus 110 include CF 4 , CHF 3 , C 4 F 8, and the like, as well as SiF 4 , CO, COF 2 , HF, and the like as by-product gases. Examples of gases discharged from the poly silicon etching apparatus 120 include HBr, Cl 2 , and CF 4, and SiF 4 , Br 2 , HCl, and HF as by-product gases. Examples of the gas discharged from the metal etching apparatus 130 include BCl 3 , Cl 2 , and CF 4, and AlCl 3 as a by-product gas. Examples of gases discharged from the ashing device 140 include CF 4 , O 2 , and H 2 O, and SiF 4 , HF, and CO as by-product gases.

図3を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るガス処理装置1が実際の半導体製造工場において適用される場合の他の例を説明する。図3では、第1の乾式除害装置160とアッシング装置140から排出される排ガスを一旦集合配管にまとめ、この集合配管途中に水分除去装置10を設置する。さらにその下流に1台以上のPFC処理装置20を設ける。図3の場合も、3台のPFC処理装置20が1台の水分除去装置10を共有し、ガス処理装置1を構成している。   With reference to FIG. 3, another example in which the gas processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is applied in an actual semiconductor manufacturing factory will be described. In FIG. 3, the exhaust gas discharged from the first dry-type abatement device 160 and the ashing device 140 is once collected in a collecting pipe, and the moisture removing device 10 is installed in the middle of the collecting pipe. Further, one or more PFC processing apparatuses 20 are provided downstream thereof. In the case of FIG. 3 as well, the three PFC processing apparatuses 20 share one moisture removing apparatus 10 to constitute the gas processing apparatus 1.

以下に、本発明の第1の実施の形態に係るガス処理装置1が備える、水分除去装置10、PFC処理装置20、およびPFC処理装置20に充填されるPFC分解処理剤としてのAlとCaOの複合酸化物について説明する。 Hereinafter, the moisture removal device 10, the PFC processing device 20, and the Al 2 O 3 as a PFC decomposition treatment agent filled in the PFC processing device 20 included in the gas processing device 1 according to the first embodiment of the present invention. A composite oxide of CaO and CaO will be described.

まず、図4(a)を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るガス処理装置1を構成する水分除去装置10を説明する。水分除去装置10としては、PFC処理装置20にPFC含有ガスを導入する配管途中に冷却手段としてのミストトラップ10aを設ける。PFC含有ガス中に含まれる水分量は、最大で飽和水蒸気量となる。したがって、ミストトラップに少なくともPFC含有ガスよりも低温の水を供給しPFC含有ガスの温度を下げ飽和水蒸気量を減らすことにより、PFC含有ガス中に含まれる水分量を低減させる。   First, with reference to FIG. 4 (a), a water removal apparatus 10 constituting the gas processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. As the moisture removing device 10, a mist trap 10 a as a cooling means is provided in the middle of a pipe for introducing the PFC-containing gas into the PFC processing device 20. The amount of water contained in the PFC-containing gas is the maximum amount of saturated water vapor. Therefore, the amount of water contained in the PFC-containing gas is reduced by supplying water at a temperature lower than that of the PFC-containing gas to the mist trap to lower the temperature of the PFC-containing gas and reduce the saturated water vapor amount.

図4(a)に示すように、ミストトラップ10aの内部にはスプレー11が配置されている。スプレー11により冷却水12が配管内を流れるPFC含有ガスに直接噴出される。その結果、PFC含有ガスの温度が下がり、同時にPFC含有ガスの飽和水蒸気量も低減する。よって、PFC含有ガス中に含まれていた水分量は、冷却後の温度の飽和水蒸気量まで下がり、冷却前と冷却後のPFC含有ガス中に含まれる水分量の差分を液体の水として除去することができる。また、冷却水12を直接PFC含有ガスに噴出しているため、PFC含有ガスを洗浄することも可能となる。
なお、図4(b)に示すように、ミストトラップ10aの代わりに、熱交換器14を用いた冷却装置10cを用いてもよい。この場合は、冷却水の循環使用が可能になり、また、冷却水はPFC含有ガスと直接接触することはなく、PFC含有ガスから除去した水分を含む排水の処理負担を減らすことができる。
As shown to Fig.4 (a), the spray 11 is arrange | positioned inside the mist trap 10a. The cooling water 12 is directly jetted into the PFC-containing gas flowing in the pipe by the spray 11. As a result, the temperature of the PFC-containing gas is lowered, and at the same time, the saturated water vapor amount of the PFC-containing gas is reduced. Therefore, the amount of water contained in the PFC-containing gas falls to the saturated water vapor amount at the temperature after cooling, and the difference between the amount of water contained in the PFC-containing gas before and after cooling is removed as liquid water. be able to. Moreover, since the cooling water 12 is directly jetted to the PFC-containing gas, it is possible to clean the PFC-containing gas.
In addition, as shown in FIG.4 (b), you may use the cooling device 10c using the heat exchanger 14 instead of the mist trap 10a. In this case, the cooling water can be circulated and used, and the cooling water does not come into direct contact with the PFC-containing gas, and the processing load of the waste water containing moisture removed from the PFC-containing gas can be reduced.

AlとCaOの複合酸化物をPFC処理装置20の分解処理剤として用いた場合には、後述の[試験例6]で示すように、PFC含有ガス中に含まれる水分の平均水分濃度は、12.4mg/L(1.29mg/min)以下であることが望ましいことが解っている。よって、PFC含有ガスを冷却する場合は、飽和水蒸気量が所定の濃度、例えば1.2mg/min以下になる温度、すなわち飽和水蒸気量が11.54mg/L以下になる13℃以下に冷却することが好ましい。 When a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is used as the decomposition treatment agent of the PFC treatment apparatus 20, as shown in [Test Example 6] described later, the average moisture concentration of moisture contained in the PFC-containing gas Has been found to be desirably 12.4 mg / L (1.29 mg / min) or less. Therefore, when cooling the PFC-containing gas, cool it to a temperature at which the saturated water vapor amount becomes a predetermined concentration, for example, 1.2 mg / min or less, that is, 13 ° C. or less at which the saturated water vapor amount is 11.54 mg / L or less. Is preferred.

または、工場のレイアウト上、冷却用の水が使えないような場合には、シリカゲルやゼオライト等の水分吸着剤13を備える水分吸着装置10bを、PFC処理装置20にPFC含有ガスを導入する配管の途中に設ける。この水分吸着装置10b内にPFC含有ガスを通過させることにより、PFC含有ガス中に含まれる水分を水分吸着剤13と接触・吸着させ、PFC含有ガス中の水分量を低減させることができる。さらに、ミストトラップ10aまたは冷却装置10cと、水分吸着装置10bを組合せることにより、より効果的にPFC含有ガス中の水分量を低減させることができる。例えば、PFC含有ガスをミストトラップ10aまたは冷却装置10cで20〜25℃まで一旦冷却し、その後水分吸着剤13を備えた水分吸着装置10bで水分量を低減させることで、冷却水用の熱交換器容量を小さくすることができる。   Alternatively, if the cooling water cannot be used due to the layout of the factory, the water adsorption device 10b including the water adsorbent 13 such as silica gel or zeolite is connected to the PFC treatment device 20 with a pipe for introducing the PFC-containing gas. Provided on the way. By allowing the PFC-containing gas to pass through the moisture adsorbing device 10b, the moisture contained in the PFC-containing gas can be brought into contact with and adsorbed with the moisture adsorbent 13, and the amount of moisture in the PFC-containing gas can be reduced. Furthermore, the amount of water in the PFC-containing gas can be more effectively reduced by combining the mist trap 10a or the cooling device 10c with the moisture adsorption device 10b. For example, the PFC-containing gas is once cooled to 20 to 25 ° C. with the mist trap 10a or the cooling device 10c, and then the moisture content is reduced with the moisture adsorption device 10b equipped with the moisture adsorbent 13, whereby heat exchange for cooling water is performed. The capacity of the vessel can be reduced.

なお、オプションとして、配管途中に異常検知手段としての湿度計を設置してもよい。また、半導体製造装置等から排出される排ガス(PFC含有ガス)に含まれる水溶性ガスを、湿式除害装置(水スクラバー等)で処理した場合など、PFC含有ガス中に大量の水分が合流することがある。そのような場合には、PFC処理装置20に充填されたAlとCaOの複合酸化物の耐用時間が極端に短くなるおそれがあるため(後述の[試験例6]参照)、配管途中に湿度計等を設置し水分の流入を検知したら、警報または異常信号を発信するようにしてもよい。この場合、HBr、Cl等の腐食性の高いガスも含まれている場合には、表面に耐腐食性の高い材質のコーティングを施すなどの耐腐食性を有する湿度計を用いるとよい。 As an option, a hygrometer as an abnormality detection means may be installed in the middle of the piping. In addition, when water-soluble gas contained in exhaust gas (PFC-containing gas) discharged from a semiconductor manufacturing device or the like is treated with a wet detoxification device (water scrubber or the like), a large amount of water merges in the PFC-containing gas. Sometimes. In such a case, the service life of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO filled in the PFC processing apparatus 20 may be extremely shortened (see [Test Example 6] described later), so that the pipe is in the middle. If a hygrometer or the like is installed in the apparatus and moisture inflow is detected, an alarm or an abnormal signal may be transmitted. In this case, when a highly corrosive gas such as HBr or Cl 2 is also contained, a hygrometer having corrosion resistance such as coating the surface with a highly corrosion resistant material may be used.

図5を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るガス処理装置1を構成するPFC処理装置20を説明する。図5は、PFC処理装置20の縦断面図であり、PFC処理装置20は、ガス中に含まれるPFCを分解処理する。PFC処理装置20は、棒状の内部ヒーター31と、内部ヒーター31から所定間隔をおいて、筒状に配された外部ヒーター32とを具備する装置本体30からなり、内部ヒーター31及び外部ヒーター32との間にPFC分解処理剤を充填する処理剤配置部33が形成されている。   With reference to FIG. 5, the PFC processing apparatus 20 which comprises the gas processing apparatus 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the PFC processing apparatus 20, and the PFC processing apparatus 20 decomposes the PFC contained in the gas. The PFC processing apparatus 20 includes an apparatus main body 30 including a rod-shaped internal heater 31 and an external heater 32 arranged in a cylindrical shape at a predetermined interval from the internal heater 31, and includes the internal heater 31 and the external heater 32. Between these, the processing agent arrangement | positioning part 33 which fills with a PFC decomposition processing agent is formed.

更に詳述すると、PFC処理装置20は、装置本体30と、装置本体30にPFC含有ガスを導入するガス導入管40、及び装置本体30から反応後の生成ガスを排出する排気管50を具備する。装置本体30は、円柱状の形状であり、その両端にはそれぞれガス導入管40や排気管50と連結するための開口であるガス導入部38及びガス排出部39がそれぞれ中央部に形成された蓋体30a,30bが設けられている。また、装置本体30内の処理剤配置部33には、AlとCaOの複合酸化物が充填される。 More specifically, the PFC processing apparatus 20 includes an apparatus main body 30, a gas introduction pipe 40 for introducing a PFC-containing gas into the apparatus main body 30, and an exhaust pipe 50 for discharging the product gas after reaction from the apparatus main body 30. . The apparatus main body 30 has a cylindrical shape, and a gas introduction portion 38 and a gas discharge portion 39 that are openings for connecting to the gas introduction pipe 40 and the exhaust pipe 50 are formed at both ends of the apparatus main body 30, respectively. Lids 30a and 30b are provided. Further, the treatment agent arrangement portion 33 in the apparatus main body 30 is filled with a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO.

蓋体の形成材料は特に制限されず、ステンレスなどこの種のガス処理装置に通常用いられる材料を適宜用いることができる。   The material for forming the lid is not particularly limited, and materials usually used for this type of gas processing apparatus such as stainless steel can be appropriately used.

外部ヒーター32の外周に空気層35が形成されるように外部ヒーター32を覆って保温材34が配されている。保温材34は、蓋体30a,30bの周囲にも配されている。このように、装置本体30の外周全体に亘って保温材34を配することで、外部ヒーター32と保温材34との所定の間隔(空気層35)を開けることができるように構成されている。   A heat insulating material 34 is disposed so as to cover the external heater 32 so that an air layer 35 is formed on the outer periphery of the external heater 32. The heat insulating material 34 is also arranged around the lid bodies 30a and 30b. Thus, by arranging the heat insulating material 34 over the entire outer periphery of the apparatus main body 30, a predetermined interval (air layer 35) between the external heater 32 and the heat insulating material 34 can be opened. .

保温材34の形成材料としては、無機質ファイバ−(SiO55%、Al15%、CaO17%、B8%、その他酸化物5%)で補強したセラミック粉末(SiO60〜65%、TiO30〜35%、Al2〜3%、その他酸化物<1%)等を挙げることができる。 As a material for forming the heat insulating material 34, ceramic powder (SiO 2 60) reinforced with inorganic fibers (SiO 2 55%, Al 2 O 3 15%, CaO 17%, B 2 O 3 8%, and other oxides 5%). ~65%, TiO 2 30~35%, Al 2 O 3 2~3%, other oxides <1%), and the like.

空気層35の厚さは、0.6〜1cmとするのが好ましい。   The thickness of the air layer 35 is preferably 0.6 to 1 cm.

PFC処理装置20において、内部ヒーター31はその長手方向に2分割されて第1の内部ヒーター31aおよび第2の内部ヒーター31bが形成されている。また、外部ヒーター32はその長手方向に2分割されて第1の外部ヒーター32a及び第2の外部ヒーター32bが形成されている。そして、第1及び第2の内部ヒーター31a、31b並びに第1及び第2の外部ヒーター32a、32bは、それぞれ独立して温度制御することができる。   In the PFC processing apparatus 20, the internal heater 31 is divided into two in the longitudinal direction to form a first internal heater 31a and a second internal heater 31b. The external heater 32 is divided into two in the longitudinal direction to form a first external heater 32a and a second external heater 32b. The first and second internal heaters 31a and 31b and the first and second external heaters 32a and 32b can be independently temperature controlled.

具体的には、第1の内部ヒーター31a、第2の内部ヒーター31b、第1の外部ヒーター32aおよび第2の外部ヒーター32bは、それぞれ電源に接続されており(不図示)、各電源から供給する電流量を制御することにより各ヒーターの温度をそれぞれ独立して制御することができる。このように処理剤配置部33の内部と外周にヒーターを分割して配置し、装置本体30内部の温度を場所により微調節して、内部の温度をより容易に均一にすることができる。   Specifically, the first internal heater 31a, the second internal heater 31b, the first external heater 32a, and the second external heater 32b are each connected to a power source (not shown) and supplied from each power source. By controlling the amount of current to be performed, the temperature of each heater can be controlled independently. As described above, the heaters are divided and arranged in the inside and the outer periphery of the treatment agent arranging unit 33, and the temperature inside the apparatus main body 30 can be finely adjusted depending on the place, so that the inside temperature can be made uniform more easily.

さらに、PFC処理装置20内にはPFC含有ガスを導入するガス導入部38側に整流板37が配されている。整流板37は、好ましくは耐化学薬品性および耐熱性を有する円盤状の板状体であり、ニッケル合金または多孔質材料により形成されている。   Further, a rectifying plate 37 is disposed in the PFC processing apparatus 20 on the gas introduction part 38 side for introducing the PFC-containing gas. The rectifying plate 37 is preferably a disc-shaped plate having chemical resistance and heat resistance, and is formed of a nickel alloy or a porous material.

次に、PFC処理装置20を用いた場合のPFCの処理方法について説明する。PFC処理装置20に充填される分解処理剤には、後述のAlとCaOの複合酸化物が用いられる。 Next, a PFC processing method when the PFC processing apparatus 20 is used will be described. As the decomposition treatment agent filled in the PFC treatment apparatus 20, a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO described later is used.

まず、AlとCaOの複合酸化物をPFC処理装置20の処理剤配置部33に充填する。本実施の形態は、特許文献4に記載された方法のように装置本体内にAl(OH)とCa(OH)を充填して、Al(OH)とCa(OH)とPFC含有ガスを高温下で接触させてPFC含有ガスの除去処理を行うのではなく、予めAl(OH)とCa(OH)の混合物を焼成して調製したAlとCaOの複合酸化物を処理剤配置部33に充填する。その上で、内部ヒーター31および外部ヒーター32によりPFC分解処理剤全体に均一な熱エネルギーを与えることによって、従来の処理方法に比して、PFCガスの分解処理が効率よく進行する。 First, the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is filled in the treatment agent placement unit 33 of the PFC treatment apparatus 20. In the present embodiment, Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 are filled in the apparatus body as in the method described in Patent Document 4, and Al (OH) 3 , Ca (OH) 2 and PFC are filled. Relative oxidation of Al 2 O 3 and CaO prepared by calcining a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 in advance, instead of contacting the contained gas at a high temperature to remove the PFC-containing gas The processing agent placement unit 33 is filled with the product. In addition, by applying uniform thermal energy to the entire PFC decomposition treatment agent by the internal heater 31 and the external heater 32, the decomposition treatment of the PFC gas proceeds efficiently as compared with the conventional treatment method.

水分除去装置10により含有水分量を低減させたPFC含有ガスは、ガス導入管40を通ってガス導入部38から装置本体30内に導入される。   The PFC-containing gas in which the moisture content is reduced by the moisture removing device 10 is introduced into the device main body 30 from the gas introducing portion 38 through the gas introducing pipe 40.

次いで、PFC含有ガスは整流板37と接触することにより、装置内部に均一に拡散される。次に、PFC含有ガス中のPFCは、処理剤配置部33に配置されたAlとCaOの複合酸化物に接触して、最終的に分解処理される。この際、別に設けたセンサー(不図示)により内部の温度を複数個所モニタリングしながら、各内部ヒーター31a,31b、外部ヒーター32a,32bへの電流量を調節して各ヒーターの温度を制御し、その結果として装置本体30の内部の温度を微調節して均一な温度に保持する。 Next, the PFC-containing gas is uniformly diffused inside the apparatus by contacting the rectifying plate 37. Next, the PFC in the PFC-containing gas comes into contact with the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO arranged in the treatment agent arrangement unit 33 and is finally decomposed. At this time, while monitoring a plurality of internal temperatures by separately provided sensors (not shown), the amount of current to each of the internal heaters 31a and 31b and the external heaters 32a and 32b is adjusted to control the temperature of each heater. As a result, the temperature inside the apparatus main body 30 is finely adjusted to maintain a uniform temperature.

この際の処理温度は、約550〜約850℃であり、好ましくは約600〜約850℃であり、約650℃〜約750℃が最も好ましい。約550℃未満であると、PFCのうちCFの分解率が低下し、約850℃を超えると、AlとCaOの複合酸化物の結晶化が徐々に進み、熱劣化してしまう。 The treatment temperature at this time is about 550 to about 850 ° C, preferably about 600 to about 850 ° C, and most preferably about 650 ° C to about 750 ° C. When the temperature is less than about 550 ° C., the decomposition rate of CF 4 in the PFC decreases, and when the temperature exceeds about 850 ° C., the crystallization of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO proceeds gradually, resulting in thermal degradation. .

また、装置本体30の大きさにもよるが、装置本体30の内部容量が99リットルであれば、ガスの導入量は、50〜250リットル/分とするのが、処理反応を効率よく行うために好ましい。   Further, although depending on the size of the apparatus main body 30, if the internal capacity of the apparatus main body 30 is 99 liters, the gas introduction rate is 50 to 250 liters / minute in order to perform the processing reaction efficiently. Is preferable.

AlとCaOの複合酸化物を用いた処理により、ガス中のPFCなどのフッ素含有化合物、酸性ガス、酸化性ガスが分解される。PFC含有ガス中にCOが含まれる場合や、処理反応によってCOが発生することが考えられる場合には、酸素供給管(不図示)より酸素をPFC含有ガスに加えて、装置本体30内でCOのCOへの酸化を同時に行うことができる。反応によって発生したCO、HOなどは、排気管50を通って排出される。 By the treatment using the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO, fluorine-containing compounds such as PFC, acid gas, and oxidizing gas in the gas are decomposed. When CO is contained in the PFC-containing gas, or when it is considered that CO is generated by the treatment reaction, oxygen is added to the PFC-containing gas from an oxygen supply pipe (not shown), and the CO in the apparatus main body 30 is Can be simultaneously oxidized to CO 2 . CO 2 , H 2 O and the like generated by the reaction are exhausted through the exhaust pipe 50.

処理後、反応後の残留物が装置本体30内に残留する。これを取出して、含まれるフッ化カルシウムを分離回収し、酸などで処理することによって、フッ化カルシウムからフッ素を生成させることができる。   After the treatment, the residue after the reaction remains in the apparatus main body 30. Fluorine can be produced from calcium fluoride by taking out this, separating and recovering the contained calcium fluoride and treating it with an acid or the like.

次に、図2および図3を参照して本発明の第2の実施の形態に係るガス処理装置2および第3の実施の形態に係るガス処理装置3の構成を説明する。半導体製造装置等から排出される排ガスに、フッ素以外の原子からなる有害成分(例えばHBr、Cl、BCl等)が含まれている場合は、図2および図3に示すように、第1の乾式除害装置160を別途設置するとよい。このように、ガス処理装置2(図2参照)は、酸性ガスおよび腐食性ガスの少なくとも一方を除去する第1の乾式除害装置160と、第1の乾式除害装置160の下流側に配置され、ガス中に含まれるPFCを分解処理するPFC処理装置20から構成される。また、ガス処理装置3(図3参照)は、ガス処理装置2において、第1の乾式除害装置160の下流側でありPFC処理装置20の上流側に水分除去装置10を備える。
ガス処理装置2は、PFC処理装置20および第1の乾式除害装置160を1台ずつ備えてもよく、ガス処理装置3は、PFC処理装置20、第1の乾式除害装置160および水分除去装置10を1台ずつ備えてもよく、または、図2および図3に示すようにそれぞれの装置を複数台ずつ備えても良い。
Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the structure of the gas processing apparatus 2 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and the gas processing apparatus 3 which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated. When the exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus or the like contains harmful components composed of atoms other than fluorine (for example, HBr, Cl 2 , BCl 3, etc.), as shown in FIG. 2 and FIG. The dry-type abatement device 160 may be installed separately. As described above, the gas treatment device 2 (see FIG. 2) is disposed on the downstream side of the first dry-type detoxifying device 160 that removes at least one of the acid gas and the corrosive gas, and the first dry-type detoxifying device 160. The PFC processing apparatus 20 decomposes the PFC contained in the gas. Further, the gas treatment device 3 (see FIG. 3) includes the moisture removal device 10 in the gas treatment device 2 on the downstream side of the first dry removal device 160 and on the upstream side of the PFC treatment device 20.
The gas treatment device 2 may include one PFC treatment device 20 and a first dry removal device 160, and the gas treatment device 3 includes the PFC treatment device 20, the first dry removal device 160, and moisture removal. One device 10 may be provided, or a plurality of each device may be provided as shown in FIGS.

なお、本実施の形態の第1の乾式除害装置160とは、処理のために水を使わない装置であり、火炎もヒーターも使わず、処理剤を充填したカラムにガスを流すことにより処理するものをいう。ヒーターを使わない第1の乾式除害装置160で酸性ガス等を予め除去したPFC含有ガスをPFC処理装置20に導入することにより、PFC処理装置20内のAlとCaOの複合酸化物の負荷が減り、高価なAlとCaOの複合酸化物の寿命を延ばすことができる。 The first dry-type abatement apparatus 160 of the present embodiment is an apparatus that does not use water for processing, and does not use a flame or a heater, and it is processed by flowing a gas through a column filled with a processing agent. Say what you do. By introducing a PFC-containing gas from which acid gas or the like has been removed in advance by the first dry-type abatement apparatus 160 that does not use a heater into the PFC processing apparatus 20, a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO in the PFC processing apparatus 20 Thus, the life of the expensive Al 2 O 3 and CaO composite oxide can be extended.

第1の乾式除害装置160では、HBr等の酸性ガスまたは腐食性ガスの除去には合成ゼオライトが用いられる。合成ゼオライトで除去できないBClとClには、イオン交換樹脂、鉄・マンガン系の金属酸化物、Ca(OH)等からなるアルカリ剤、または活性炭が用いられる。また、PFC含有ガス中に上記の複数の組成が含まれる場合は、上記の合成ゼオライト、イオン交換樹脂、金属酸化物、アルカリ剤、活性炭を適宜組合せた第1の乾式除害装置160を設置するとよい。なお、COに関しては、PFC処理装置20に充填されたAlとCaOの複合酸化物でも処理することができる。 In the first dry-type abatement apparatus 160, synthetic zeolite is used for removing acidic gas such as HBr or corrosive gas. For BCl 3 and Cl 2 that cannot be removed by synthetic zeolite, an ion exchange resin, an iron / manganese metal oxide, an alkali agent made of Ca (OH) 2 , or activated carbon is used. In addition, when the PFC-containing gas includes a plurality of the above-described compositions, when the first dry-type abatement apparatus 160 in which the above-described synthetic zeolite, ion exchange resin, metal oxide, alkali agent, and activated carbon are appropriately combined is installed. Good. Regarding the CO, it can be also treated with a complex oxide of Al 2 O 3 and CaO filled in PFC processing apparatus 20.

なお、第1の乾式除害装置160をPFC処理装置20の上流側に配置すると、BClから発生するホウ素粒子を、PFC処理装置20の手前で除去することができる。そのため、PFC処理装置20内にホウ素粒子等の固形物が混入し、固形物により分解処理剤の活性点がおおわれ、性能が低下するのを防ぐことができる。さらに、粒子による目詰まりによりPFC処理装置20内をガスが流れにくくなることを防ぐことができる。 If the first dry-type abatement apparatus 160 is arranged on the upstream side of the PFC processing apparatus 20, boron particles generated from BCl 3 can be removed before the PFC processing apparatus 20. Therefore, it is possible to prevent solids such as boron particles from being mixed in the PFC treatment apparatus 20 and the active points of the decomposition treatment agent being covered by the solids, thereby reducing the performance. Furthermore, it is possible to prevent gas from becoming difficult to flow through the PFC processing apparatus 20 due to clogging by particles.

図2および図3では、各半導体製造装置110〜130に個別に第1の乾式除害装置160を接続しているが、各装置110〜140からの排ガス(PFC含有ガス)を集合配管にまとめ、その下流に共有の第1の乾式除害装置160を設けてもよい。また、第1の乾式除害装置160と水分除去装置10の順序を入れ替えてもよい。なお、シリカゲル等の吸着剤で水分をとる場合は、第1の乾式除害装置160の下流に水分除去装置10を設置すると、酸性ガスで水分吸着剤が破過することを防ぐことができる。   2 and 3, the first dry-type abatement device 160 is individually connected to each of the semiconductor manufacturing apparatuses 110 to 130, but the exhaust gas (PFC-containing gas) from each of the apparatuses 110 to 140 is collected into a collective pipe. A common first dry-type abatement device 160 may be provided downstream thereof. Further, the order of the first dry-type abatement device 160 and the water removal device 10 may be switched. In addition, when water | moisture content is taken with adsorption agents, such as a silica gel, if the water removal apparatus 10 is installed in the downstream of the 1st dry-type abatement apparatus 160, it can prevent that a water | moisture-content adsorption agent breaks through with acidic gas.

次に、図6を参照して、本発明の第4の実施の形態に係るガス処理装置4の構成を説明する。図6に示すように、ガス処理装置4は、ガス処理装置2(図2参照)の構成にさらに第2の乾式除害装置170を備える。第2の乾式除害装置170は、PFC処理装置20での処理温度よりも低い温度で処理可能な一部のPFC(例えば、CHF、C等)を前処理として分解処理し、PFC含有ガス中のPFC量を減らすことで、PFC処理装置20に充填されたAlとCaOの複合酸化物の負荷を低減する。その結果、AlとCaOの複合酸化物の分解処理剤としての耐用時間をより長くすることができる。 Next, with reference to FIG. 6, the structure of the gas processing apparatus 4 which concerns on the 4th Embodiment of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 6, the gas processing apparatus 4 further includes a second dry-type abatement apparatus 170 in addition to the configuration of the gas processing apparatus 2 (see FIG. 2). The second dry-type abatement apparatus 170 decomposes a part of PFC (for example, CH 3 F, C 2 F 4, etc.) that can be processed at a temperature lower than the processing temperature in the PFC processing apparatus 20 as a preprocessing. By reducing the amount of PFC in the PFC-containing gas, the load of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO filled in the PFC processing apparatus 20 is reduced. As a result, the service life as a decomposition treatment agent for the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO can be further extended.

例えば、第2の乾式除害装置170に、処理剤としてFe−Mn系金属酸化物を充填する。Fe−Mn系金属酸化物を用いることにより、PFCのうち、CHFを200〜300℃の温度範囲で分解処理することができる。また、Cを100℃前後で分解処理することができる。
このように、第2の乾式除害装置170は、PFC処理装置20の処理温度(約550〜約750℃)よりも低い温度で分解処理可能なPFCを、前処理としてPFC含有ガスから除去する。
For example, the second dry-type abatement apparatus 170 is filled with an Fe—Mn metal oxide as a treatment agent. By using the Fe—Mn-based metal oxide, CH 3 F can be decomposed in a temperature range of 200 to 300 ° C. in the PFC. Moreover, C 2 F 4 can be decomposed at around 100 ° C.
As described above, the second dry-type abatement apparatus 170 removes PFC that can be decomposed at a temperature lower than the processing temperature (about 550 to about 750 ° C.) of the PFC processing apparatus 20 from the PFC-containing gas as a pretreatment. .

したがって、図6に示すように、第2の乾式除害装置170は、PFC含有ガスの流れに対して、第1の乾式除害装置160の下流側であって、PFC処理装置20の上流側に配置される。このように配置すると、PFC含有ガス中に、酸性ガスおよび腐食性ガスの少なくとも一方が含まれている場合に、これらの有害性ガスを除去した後、PFC処理装置20の前処理として、一部のPFCを除去できるため好ましい。   Therefore, as shown in FIG. 6, the second dry abatement apparatus 170 is downstream of the first dry abatement apparatus 160 and upstream of the PFC treatment apparatus 20 with respect to the flow of the PFC-containing gas. Placed in. With this arrangement, when at least one of acid gas and corrosive gas is contained in the PFC-containing gas, after removing these harmful gases, a part of the PFC treatment apparatus 20 is pretreated. It is preferable because PFC can be removed.

なお、本実施の形態の第2の乾式除害装置170とは、処理のために水を使わない装置であるが、第1の乾式除害装置160とは異なり、加熱装置を有し、処理剤を充填したカラムにPFC含有ガスを流すことにより処理するものをいう。   Note that the second dry-type abatement apparatus 170 of the present embodiment is an apparatus that does not use water for the treatment, but unlike the first dry-type abatement apparatus 160, it has a heating device, and is treated. This means that the PFC-containing gas is flowed through the column filled with the agent.

以下に、第2の乾式除害装置170の構造について説明する。第2の乾式除害装置170は、図6に示すように、第1の乾式除害装置160と分離した装置であってもよく、または、図7(a)に示すように、第1の乾式除害装置160と一体となった装置であってもよい。または、図8(a)に示すように、第2の乾式除害装置170は、PFC処理装置20と一体となった装置であってもよい。   Below, the structure of the 2nd dry-type abatement apparatus 170 is demonstrated. The second dry-type abatement device 170 may be a device separated from the first dry-type abatement device 160 as shown in FIG. 6, or the first dry-type abatement device 170 as shown in FIG. An apparatus integrated with the dry-type abatement apparatus 160 may be used. Alternatively, as shown in FIG. 8A, the second dry-type abatement apparatus 170 may be an apparatus integrated with the PFC processing apparatus 20.

図7(a)を参照して、第2の乾式除害装置170が第1の乾式除害装置160と一体として形成された場合について説明する。第1の乾式除害装置160は、円筒状のカラム161を有する。第2の乾式除害装置170は、2重構造の円筒状のカラムを有し、内側のカラム171はカラム161と連結している。カラム171は、カラム171よりも大きい径を有するカラム172でその外表面を覆われており、カラム171とカラム172により空間aが形成されている。カラム161とカラム171は、それぞれ内部に充填する処理剤で2層を形成することにより、区別することができる。または、カラム161とカラム171の境界に、ガス通過孔が形成された多孔性のメッシュ部材200を配置させてもよい。なお、多孔性のメッシュ部材200が処理剤に含まれる粉状物により目詰まりを起こすことを防止するため、メッシュ部材200近傍には処理剤よりも大径のアルミナボール(例えば3/8インチアルミナボール)やアルミナシリンダーリングを充填してもよい。   With reference to Fig.7 (a), the case where the 2nd dry-type abatement apparatus 170 is formed integrally with the 1st dry-type abatement apparatus 160 is demonstrated. The first dry-type abatement apparatus 160 has a cylindrical column 161. The second dry-type abatement apparatus 170 has a double-structured cylindrical column, and the inner column 171 is connected to the column 161. The outer surface of the column 171 is covered with a column 172 having a larger diameter than the column 171, and a space a is formed by the column 171 and the column 172. The column 161 and the column 171 can be distinguished from each other by forming two layers with the processing agent filled therein. Alternatively, a porous mesh member 200 in which gas passage holes are formed may be disposed at the boundary between the column 161 and the column 171. In order to prevent the porous mesh member 200 from being clogged with powdery substances contained in the treatment agent, an alumina ball (for example, 3/8 inch alumina) having a diameter larger than that of the treatment agent is provided in the vicinity of the mesh member 200. Ball) or an alumina cylinder ring.

図7(a)に示すように、PFC含有ガスは、まず第1の乾式除害装置160に接続された配管(不図示)から第1の乾式除害装置160に導入される。PFC含有ガス中に含まれる酸性ガス等は、カラム161に充填された処理剤166(例えば合成ゼオライト)により常温で除去される。次に、酸性ガス等が除去されたPFC含有ガスは、第2の乾式除害装置170のカラム171内に流入する。PFC含有ガス中のCHF等は、カラム171に充填された処理剤176(Fe−Mn系金属酸化物)により300℃以下の(ただし常温よりも高い)温度で分解除去される。さらに、CHF等が除去されたPFC含有ガスは、PFC処理装置20内に導入される。PFC含有ガス中のPFCは、PFC処理装置20内に充填された処理剤36(AlとCaOの複合酸化物)により550〜750℃の温度で分解除去される。さらに、PFC処理装置20から排出されるガスは、第2の乾式除害装置のカラム171とカラム172で形成された空間aに導入される。そのため、550〜750℃に加熱されたガスの廃熱により、カラム171に充填された処理剤176を加熱することができる。このように、PFC処理装置20から排出されたガスが導入された空間aが加熱装置として機能する。なお、空間aの内部に熱伝導を高めるための伝熱フィン175を設けてもよい。 As shown in FIG. 7A, the PFC-containing gas is first introduced into the first dry removal apparatus 160 from a pipe (not shown) connected to the first dry removal apparatus 160. Acidic gas or the like contained in the PFC-containing gas is removed at room temperature by the processing agent 166 (for example, synthetic zeolite) packed in the column 161. Next, the PFC-containing gas from which the acid gas or the like has been removed flows into the column 171 of the second dry-type abatement apparatus 170. CH 3 F or the like in the PFC-containing gas is decomposed and removed at a temperature of 300 ° C. or lower (but higher than normal temperature) by the treatment agent 176 (Fe—Mn-based metal oxide) packed in the column 171. Further, the PFC-containing gas from which CH 3 F and the like have been removed is introduced into the PFC processing apparatus 20. PFC in the PFC-containing gas is decomposed and removed at a temperature of 550 to 750 ° C. by the treatment agent 36 (a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO) filled in the PFC treatment apparatus 20. Further, the gas discharged from the PFC processing apparatus 20 is introduced into the space a formed by the column 171 and the column 172 of the second dry-type abatement apparatus. Therefore, the treatment agent 176 packed in the column 171 can be heated by the waste heat of the gas heated to 550 to 750 ° C. Thus, the space a into which the gas discharged from the PFC processing apparatus 20 is introduced functions as a heating apparatus. In addition, you may provide the heat-transfer fin 175 for improving heat conduction inside the space a.

なお、一体として形成された第1の乾式除害装置160と第2の乾式除害装置170を、PFC処理装置20と1つのボックス内に構成すると、PFC処理装置20から排出されたガスの熱が失われるのを抑えることができ好ましい。また、第2の乾式除害装置170では、カラム171の中央部に図5に示すような内部ヒーター31(図7(a)では不図示)を設置してもよい。
さらに、図7(a)では、半導体製造装置等から、真空ポンプ150によりガスが吸引され、ガスの流れが、第1の乾式除害装置160→第2の乾式除害装置170(カラム171)→PFC処理装置20→第2の乾式除害装置170(空間a)となるように、構成されている。
In addition, if the 1st dry-type abatement apparatus 160 and the 2nd dry-type abatement apparatus 170 which were formed integrally are comprised in the PFC processing apparatus 20 and one box, the heat of the gas discharged | emitted from the PFC processing apparatus 20 Is preferable because it is possible to suppress the loss of water. In the second dry-type abatement apparatus 170, an internal heater 31 (not shown in FIG. 7A) as shown in FIG.
Further, in FIG. 7A, gas is sucked from the semiconductor manufacturing apparatus or the like by the vacuum pump 150, and the flow of the gas is changed from the first dry removal apparatus 160 to the second dry removal apparatus 170 (column 171). → PFC treatment device 20 → second dry abatement device 170 (space a).

または、図7(b)に示すように、第2の乾式除害装置170は、カラム171の内側にカラム171よりも小さい径を有する、二重管構造のカラム173を形成してもよい。この場合は、カラム171とカラム173から形成される空間に処理剤176が充填される。また、PFC処理装置20から排出されるガスを、カラム173の内側の空間bに導入することにより、PFC処理装置20から排出されるガスの廃熱で処理剤176を加熱する。すなわち、空間bが加熱装置として機能する。なお、カラム173を二重管構造にし、空間b内の中央部に内管174を設置し、ガスが空間bから内管174を通過後排出されるようにすると、空間bの内部まで十分にガスを導入できるため好ましい。さらに、カラム171の外表面に別の加熱装置としての外部ヒーター32を備え、処理剤176を加熱してもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 7B, the second dry-type abatement apparatus 170 may form a double-pipe column 173 having a smaller diameter than the column 171 inside the column 171. In this case, the treatment agent 176 is filled in the space formed by the columns 171 and 173. Further, by introducing the gas discharged from the PFC processing apparatus 20 into the space b inside the column 173, the processing agent 176 is heated by the waste heat of the gas discharged from the PFC processing apparatus 20. That is, the space b functions as a heating device. If the column 173 has a double-pipe structure and an inner tube 174 is installed at the center of the space b so that the gas is discharged from the space b after passing through the inner tube 174, the interior of the space b can be sufficiently obtained. Since gas can be introduced, it is preferable. Furthermore, the processing agent 176 may be heated by providing an external heater 32 as another heating device on the outer surface of the column 171.

図8(a)を参照して、第2の乾式除害装置170がPFC処理装置20と一体として形成された構造について説明する。図5に示すPFC処理装置20では、外部ヒーター32は長手方向に2分割されているが、図8(a)では、外部ヒーター32を3分割し、PFC含有ガスの導入側に加熱装置としての第3の外部ヒーター32cを形成する。同様に図5に示す内部ヒーター31(図8(a)では不図示)も長手方向に3分割してもよい。
さらに、第2の乾式除害装置170とPFC処理装置20は、1台の装置本体30を分割した態様でそれぞれ構成される。装置本体30の外部ヒーター32cで加熱される領域には、処理剤176(Fe−Mn系金属酸化物)が充填される。装置本体30の外部ヒーター32a、32bで加熱される領域には、処理剤36(AlとCaOの複合酸化物)が充填される。このように、第2の乾式除害装置170は装置本体30の一部と外部ヒーター32cを備え、PFC処理装置20は装置本体30の他部と外部ヒーター32a、32bを備える。
With reference to Fig.8 (a), the structure in which the 2nd dry-type abatement apparatus 170 was integrally formed with the PFC processing apparatus 20 is demonstrated. In the PFC processing apparatus 20 shown in FIG. 5, the external heater 32 is divided into two in the longitudinal direction. However, in FIG. 8A, the external heater 32 is divided into three, and the PFC-containing gas introduction side serves as a heating apparatus. A third external heater 32c is formed. Similarly, the internal heater 31 shown in FIG. 5 (not shown in FIG. 8A) may be divided into three in the longitudinal direction.
Furthermore, the second dry-type abatement apparatus 170 and the PFC processing apparatus 20 are each configured in a manner in which one apparatus main body 30 is divided. A region heated by the external heater 32 c of the apparatus main body 30 is filled with a processing agent 176 (Fe—Mn metal oxide). A region heated by the external heaters 32 a and 32 b of the apparatus main body 30 is filled with a processing agent 36 (a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO). As described above, the second dry-type abatement apparatus 170 includes a part of the apparatus main body 30 and the external heater 32c, and the PFC processing apparatus 20 includes the other part of the apparatus main body 30 and the external heaters 32a and 32b.

なお、装置本体30の処理剤配置部33内は、処理剤176と処理剤36を2層に充填することにより、第2の乾式除害装置170とPFC処理装置20に区別することができる。または、処理剤176と処理剤36の境界に、ガス通過孔が形成された多孔性のメッシュ部材200を設置してもよい。
このように構成すると、第2の乾式除害装置170とPFC処理装置20でヒーター構造を共通化できるため、装置の小形化が可能となる。さらに、第2の乾式除害装置170で加熱されたPFC含有ガスをそのままPFC処理装置20内に導入できるため、熱のロスが少なく効率良く処理剤36を加熱することができる。
In addition, the inside of the processing agent arrangement | positioning part 33 of the apparatus main body 30 can be distinguished into the 2nd dry-type abatement apparatus 170 and the PFC processing apparatus 20 by filling the processing agent 176 and the processing agent 36 into two layers. Or you may install the porous mesh member 200 in which the gas passage hole was formed in the boundary of the processing agent 176 and the processing agent 36. FIG.
If comprised in this way, since the heater structure can be shared by the 2nd dry-type abatement apparatus 170 and the PFC processing apparatus 20, the apparatus can be miniaturized. Furthermore, since the PFC-containing gas heated by the second dry-type abatement apparatus 170 can be introduced into the PFC processing apparatus 20 as it is, the processing agent 36 can be efficiently heated with little heat loss.

図8(a)に示すように、PFC含有ガスは、まず第1の乾式除害装置160に接続された配管(不図示)から第1の乾式除害層装置160に導入される。PFC含有ガス中に含まれる酸性ガス等は、第1の乾式除害層装置160に充填された処理剤166(例えば合成ゼオライト)により常温で除去される。次に、酸性ガス等が除去されたPFC含有ガスは、第2の乾式除害装置170内に流入する。PFC含有ガス中のCHF等は、第2の乾式除害装置170に充填された処理剤176(Fe−Mn系金属酸化物)により300℃以下の(ただし常温よりも高い)温度で分解除去される。さらに、CHF等が除去されたPFC含有ガスは、PFC処理装置20内に導入される。PFC含有ガス中のPFCは、PFC処理装置20内に充填された処理剤36(AlとCaOの複合酸化物)により550〜750℃の温度で分解除去される。 As shown in FIG. 8A, the PFC-containing gas is first introduced into the first dry removal layer apparatus 160 from a pipe (not shown) connected to the first dry removal apparatus 160. Acidic gas or the like contained in the PFC-containing gas is removed at normal temperature by the treatment agent 166 (for example, synthetic zeolite) filled in the first dry-type detoxifying layer device 160. Next, the PFC-containing gas from which the acid gas or the like has been removed flows into the second dry-type abatement apparatus 170. CH 3 F and the like in the PFC-containing gas are decomposed at a temperature of 300 ° C. or lower (higher than normal temperature) by the treatment agent 176 (Fe—Mn-based metal oxide) filled in the second dry-type detoxifying device 170. Removed. Further, the PFC-containing gas from which CH 3 F and the like have been removed is introduced into the PFC processing apparatus 20. PFC in the PFC-containing gas is decomposed and removed at a temperature of 550 to 750 ° C. by the treatment agent 36 (a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO) filled in the PFC treatment apparatus 20.

または、図8(b)に示すように、第2の乾式除害装置170が2重管構造となるように、装置本体30内に円筒状の内管21を形成してもよい。この場合は、内管21の内側に処理剤176を充填し、内管21と装置本体30により空間cが形成される。このように、第2の乾式除害装置170は、装置本体30の一部と内管21を備える。
さらに、PFC処理装置20が2重管構造となるように、装置本体30内に、内管21よりも径の小さい円筒状の内管22を形成する。この場合、内管22の外側に処理剤36が充填される。このように、PFC処理装置20は、装置本体30の他部、内管22、およびヒーター32a、32bを備える。なお、内管22は内管21と連結しており、内管21から排出されたガスを、PFC処理装置20の装置本体30の内部まで導く。
また、内管21の内側空間と内管22の内側空間との境界、および、処理剤36が充填された処理剤配置部33と空間cとの境界は、ガス通過孔が形成された多孔性のメッシュ部材200で仕切られている。
Alternatively, as shown in FIG. 8B, a cylindrical inner tube 21 may be formed in the device main body 30 so that the second dry-type abatement device 170 has a double tube structure. In this case, the processing agent 176 is filled inside the inner tube 21, and a space c is formed by the inner tube 21 and the apparatus main body 30. As described above, the second dry-type abatement apparatus 170 includes a part of the apparatus main body 30 and the inner tube 21.
Further, a cylindrical inner tube 22 having a diameter smaller than that of the inner tube 21 is formed in the apparatus main body 30 so that the PFC processing apparatus 20 has a double tube structure. In this case, the processing agent 36 is filled outside the inner tube 22. As described above, the PFC processing apparatus 20 includes the other part of the apparatus main body 30, the inner tube 22, and the heaters 32a and 32b. The inner pipe 22 is connected to the inner pipe 21 and guides the gas discharged from the inner pipe 21 to the inside of the apparatus main body 30 of the PFC processing apparatus 20.
Further, the boundary between the inner space of the inner tube 21 and the inner space of the inner tube 22 and the boundary between the processing agent placement portion 33 filled with the processing agent 36 and the space c are porous in which gas passage holes are formed. The mesh member 200 is partitioned.

図8(b)に示すように、PFC含有ガスは、まず第1の乾式除害装置160に接続された配管(不図示)から第1の乾式除害層装置160に導入される。PFC含有ガス中に含まれる酸性ガス等は、第1の乾式除害層装置160に充填された処理剤166(例えば合成ゼオライト)により常温で除去される。次に、酸性ガス等が除去されたPFC含有ガスは、第2の乾式除害装置170の内管21内に流入する。PFC含有ガス中のCHF等は、内管21内に充填された処理剤176(Fe−Mn系金属酸化物)により300℃以下の(ただし常温よりも高い)温度で分解除去される。さらに、CHF等が除去されたPFC含有ガスは、内管22を通りPFC処理装置20の処理剤配置部33内に流入する。PFC含有ガス中のPFCは、PFC処理装置20の処理剤配置部33内に充填された処理剤36(AlとCaOの複合酸化物)により550〜750℃の温度で分解除去される。その後、550〜750℃の温度でPFCが分解除去されたガスは、第2の乾式除害装置170に形成された空間cに流入する。このように、PFC処理装置20から排出されるガスの廃熱により、処理剤176を加熱する。すなわち、空間cが加熱装置として機能する。このように、PFC処理装置20で加熱されたガスをそのまま第2の乾式除害装置170内に導入できるため、熱のロスが少なく効率良く処理剤176を加熱することができる。なお、第2の乾式除害装置170では、内管21の中央部に図5に示すような内部ヒーター31(図8(b)では不図示)を設置してもよい。 As shown in FIG. 8B, the PFC-containing gas is first introduced into the first dry-type detoxifying layer apparatus 160 from a pipe (not shown) connected to the first dry-type detoxifying apparatus 160. Acidic gas or the like contained in the PFC-containing gas is removed at normal temperature by the treatment agent 166 (for example, synthetic zeolite) filled in the first dry-type detoxifying layer device 160. Next, the PFC-containing gas from which the acid gas or the like has been removed flows into the inner pipe 21 of the second dry-type abatement apparatus 170. CH 3 F or the like in the PFC-containing gas is decomposed and removed at a temperature of 300 ° C. or lower (but higher than normal temperature) by the treatment agent 176 (Fe—Mn metal oxide) filled in the inner tube 21. Further, the PFC-containing gas from which CH 3 F and the like have been removed flows through the inner pipe 22 and into the processing agent placement unit 33 of the PFC processing apparatus 20. The PFC in the PFC-containing gas is decomposed and removed at a temperature of 550 to 750 ° C. by the processing agent 36 (a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO) filled in the processing agent arrangement portion 33 of the PFC processing apparatus 20. . Thereafter, the gas from which the PFC is decomposed and removed at a temperature of 550 to 750 ° C. flows into the space c formed in the second dry-type abatement apparatus 170. Thus, the processing agent 176 is heated by the waste heat of the gas discharged from the PFC processing apparatus 20. That is, the space c functions as a heating device. Thus, since the gas heated by the PFC processing apparatus 20 can be introduced into the second dry-type detoxifying apparatus 170 as it is, the processing agent 176 can be efficiently heated with little heat loss. In the second dry-type abatement apparatus 170, an internal heater 31 (not shown in FIG. 8B) as shown in FIG.

次に、図9を参照して、本発明の第5の実施の形態に係るガス処理装置5の構成を説明する。ガス処理装置5は、ガス処理装置4にさらに水分除去装置10を備える。図9に示すように、第2の乾式除害装置170からの各PFC含有ガスを集合配管にまとめ、その下流に共有の水分除去装置を設置してもよい。または、水分除去装置10は、第1の乾式除害装置160の下流であって、第2の乾式除害装置170の上流に設置してもよい。すなわち、水分除去装置10は、PFC含有ガスの流れに対して、PFC処理装置20の前処理としてガス中の水分を除去できる位置に配置されることが好ましい。また、図9には1台の水分除去装置10が配置されているが、複数台の水分除去装置10を備えても良い。   Next, with reference to FIG. 9, the structure of the gas processing apparatus 5 which concerns on the 5th Embodiment of this invention is demonstrated. The gas processing device 5 further includes a moisture removing device 10 in addition to the gas processing device 4. As shown in FIG. 9, the PFC-containing gases from the second dry-type detoxifying device 170 may be combined into a collecting pipe, and a shared moisture removing device may be installed downstream thereof. Alternatively, the water removal device 10 may be installed downstream of the first dry removal device 160 and upstream of the second dry removal device 170. That is, it is preferable that the moisture removing apparatus 10 is disposed at a position where moisture in the gas can be removed as a pretreatment of the PFC processing apparatus 20 with respect to the flow of the PFC-containing gas. Further, although one water removing device 10 is arranged in FIG. 9, a plurality of water removing devices 10 may be provided.

なお、半導体製造装置等から排出される排ガスに、フッ素以外の原子からなる有害成分(例えばHBr、Cl、BCl等)が含まれていない、または微量である場合は、ガス処理装置4(図6参照)およびガス処理装置5(図9参照)において、第1の乾式除害装置160を含めない構成としてもよい。この場合は、第2の乾式除害装置170の処理温度を比較的低温(350℃以下)に維持し、易分解性のPFCを分解除去する。続いて、PFC処理装置20の処理温度を比較的高温(550〜750℃)に維持し、難分解性のPFCを分解除去する。 In addition, when the exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus or the like does not contain harmful components composed of atoms other than fluorine (for example, HBr, Cl 2 , BCl 3, etc.) or is in a trace amount, the gas processing apparatus 4 ( In the gas processing apparatus 5 (see FIG. 6) and the gas processing apparatus 5 (see FIG. 9), the first dry-type abatement apparatus 160 may not be included. In this case, the processing temperature of the second dry-type abatement apparatus 170 is maintained at a relatively low temperature (350 ° C. or lower), and the easily decomposable PFC is decomposed and removed. Subsequently, the processing temperature of the PFC processing apparatus 20 is maintained at a relatively high temperature (550 to 750 ° C.), and the hardly decomposable PFC is decomposed and removed.

以下に、PFC処理装置20に充填されるPFC分解処理剤としてのAlとCaOの複合酸化物について詳細に説明する。
PFC処理装置20の処理剤配置部33(図5参照)に充填されるPFC分解処理剤には、平均粒子径(メディアン径)55μm以上160μm以下のAl(OH)と、Ca(OH)とのモル比が3:7〜5:5である混合物を430℃以上890℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られるAlとCaOの複合酸化物が用いられる。
または、平均粒子径(メディアン径)60μm以上160μm以下のAl(OH)と、Ca(OH)とのモル比が3:7〜5:5である混合物を430℃以上890℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成することにより得られるAlとCaOの複合酸化物が用いられる。なお、焼成温度は、AlとCaOの複合酸化物でPFC含有ガスを処理する処理温度と同程度かそれより低くすることが好ましい。
Hereinafter, a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO as a PFC decomposition treatment agent filled in the PFC treatment apparatus 20 will be described in detail.
The PFC decomposition treatment agent filled in the treatment agent placement unit 33 (see FIG. 5) of the PFC treatment apparatus 20 includes Al (OH) 3 having an average particle diameter (median diameter) of 55 μm or more and 160 μm or less, and Ca (OH) 2. A composite oxide of Al 2 O 3 and CaO obtained by baking a mixture having a molar ratio of from 3: 7 to 5: 5 in a nitrogen flow or an air flow in a temperature range of 430 ° C. to 890 ° C. Used.
Alternatively, a mixture in which the molar ratio of Al (OH) 3 having an average particle diameter (median diameter) of 60 μm to 160 μm and Ca (OH) 2 is 3: 7 to 5: 5 is a temperature of 430 ° C. to 890 ° C. In range, a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO obtained by firing in a nitrogen flow or air flow is used. In addition, it is preferable that a calcination temperature is the same as or lower than the treatment temperature at which the PFC-containing gas is treated with a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO.

なお、AlとCaOの複合酸化物は、本願において「PFC分解剤」および「フッ素固定剤」として機能する。以下では、前者はPFCの分解までを行うことを意味し、後者がさらにフッ素をCaFなどの固形物として回収することまでを包含する概念として使い分ける。ただし、「PFC分解剤」と「フッ素固定剤」の構成成分は同一であり、両者を包含する場合、つまりPFCを分解しさらにフッ素で固定することを意図する場合には、「PFC分解処理」および「PFC分解処理剤」と表現する。 The composite oxide of Al 2 O 3 and CaO functions as a “PFC decomposing agent” and a “fluorine fixing agent” in the present application. In the following, the former means that the PFC is decomposed, and the latter is further used as a concept including the further recovery of fluorine as a solid such as CaF 2 . However, the constituent components of the “PFC decomposition agent” and the “fluorine fixing agent” are the same. When both are included, that is, when it is intended to decompose the PFC and fix it with fluorine, the “PFC decomposition treatment” And “PFC decomposition treatment agent”.

[AlとCaOの複合酸化物の原材料]
AlとCaOの複合酸化物の原材料であるAl(OH)は、その平均粒子径が55μm以上、好ましくは60μm以上160μm以下、より好ましくは90μm以上120μm以下である。ここで、平均粒子径とは、メディアン径を意味し、粒子径ごとに頻度(含有量)を積算し、含有量の累積が最小粒子径からはじめて50%になる点での粒子径である。なお、メディアン径の測定では、レーザ回折・散乱法を使用し、体積基準でD50を測定する。その他の測定方法として、ガス吸着法による比表面積/細孔分布測定、水銀圧入法による細孔分布測定、定容積膨張法による乾式密度測定を用いても良い。
[Raw material of composite oxide of Al 2 O 3 and CaO]
Al (OH) 3 which is a raw material of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO has an average particle size of 55 μm or more, preferably 60 μm or more and 160 μm or less, more preferably 90 μm or more and 120 μm or less. Here, the average particle diameter means the median diameter, and is the particle diameter at which the frequency (content) is integrated for each particle diameter, and the accumulation of the content reaches 50% from the minimum particle diameter. In measuring the median diameter, laser diffraction / scattering method is used and D50 is measured on a volume basis. As other measurement methods, specific surface area / pore distribution measurement by gas adsorption method, pore distribution measurement by mercury intrusion method, and dry density measurement by constant volume expansion method may be used.

平均粒子径が上記範囲外であると、PFC分解処理剤としての所望の処理性能が得られず、試験例により後述するように、短時間でCF除去率が95%以下に劣化してしまい、実用に耐えない。 If the average particle size is outside the above range, the desired treatment performance as a PFC decomposition treatment agent cannot be obtained, and the CF 4 removal rate deteriorates to 95% or less in a short time as will be described later in the test examples. Unbearable for practical use.

AlとCaOの複合酸化物の原材料であるCa(OH)の平均粒子径はAl(OH)の平均粒径によって変動するが、Al(OH)よりもCa(OH)の平均粒子径(メディアン径)は小さい方が好ましい。Ca(OH)の平均粒子径(メディアン径)としては、好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは3μm以上8μm以下、最も好ましくは4μm以上6μm以下である。 Al 2 O 3 and although the raw material Ca (OH) 2 having an average particle diameter which is a composite oxide of CaO varies depending on the average particle size of Al (OH) 3, Al ( OH) 3 than Ca (OH) 2 The average particle diameter (median diameter) is preferably smaller. The average particle diameter (median diameter) of Ca (OH) 2 is preferably 1 μm to 10 μm, more preferably 3 μm to 8 μm, and most preferably 4 μm to 6 μm.

Al(OH)とCa(OH)とは、平均粒子径の大きいAl(OH)を核にして、その表層にCa(OH)が効率よく配置されることで活性が維持されると考えられる。よって、Ca(OH)の粒径がAl(OH)の平均粒径に比べて小さすぎるとAl(OH)の表面全体を隙間なく覆い、PFCとの接触を阻止して結果的にPFCの分解を阻害し、逆にCa(OH)の粒径がAl(OH)の平均粒径に比べて大きすぎるとPFC分解時のFとの接触効率が低下し結果的に分解が不充分となり、何れの場合もPFCの分解効率を下げると考えられる。 Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 have Al (OH) 3 having a large average particle diameter as a nucleus, and the activity is maintained by efficiently arranging Ca (OH) 2 on the surface layer. it is conceivable that. Thus, Ca (OH) 2 of the particle size is too small compared to the average particle size of Al (OH) 3 Al a (OH) the entire surface of the 3 cover without gaps, consequently by preventing contact between the PFC Inhibiting the decomposition of PFC, conversely, if the Ca (OH) 2 particle size is too large compared to the average particle size of Al (OH) 3 , the contact efficiency with F during PFC decomposition is reduced, resulting in decomposition. In any case, it is considered that the PFC decomposition efficiency is lowered.

上記混合物におけるAl(OH)とCa(OH)とのモル比は、3:7〜5:5、好ましくは3:7〜4:6である。Al(OH)とCa(OH)とのモル比が上記範囲外であると、PFC分解処理剤としての所望の処理性能が得られず、試験例により後述するように、短時間でCF除去率が95%以下に劣化してしまい、実用に耐えない。 The molar ratio of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 in the above mixture is 3: 7 to 5: 5, preferably 3: 7 to 4: 6. If the molar ratio of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 is outside the above range, the desired processing performance as a PFC decomposition treatment agent cannot be obtained, and as will be described later in the test examples, the CF can be obtained in a short time. 4 The removal rate deteriorates to 95% or less, and cannot be practically used.

[AlとCaOの複合酸化物の調製方法]
AlとCaOの複合酸化物は、上記混合物を430℃以上890℃以下の温度範囲、好ましくは580℃〜850℃、より好ましくは650℃〜780℃の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成することにより得られる。
[Method for preparing composite oxide of Al 2 O 3 and CaO]
The composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is a mixture of the above mixture in a temperature range of 430 ° C. to 890 ° C., preferably 580 ° C. to 850 ° C., more preferably 650 ° C. to 780 ° C. Obtained by firing in a stream.

Al(OH)とCa(OH)との混合物の焼成温度は、脱水可能な温度であってかつ失活しない温度範囲であることが必要になる。Al(OH)の脱水温度は約270℃であり、Ca(OH)の脱水温度は約430℃であるから、少なくとも430℃以上であることが好ましい。温度範囲が890℃を超えると、試験例により後述するように、CF除去率が低下する。これは、高熱処理により酸化アルミニウムが結晶化してしまい、活性が劣化することによると考えられる。なお、焼成温度は、AlとCaOの複合酸化物でPFC含有ガスを処理する処理温度と同程度かそれより低くすることが好ましい。 The firing temperature of the mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 needs to be a temperature that allows dehydration and does not deactivate. Since the dehydration temperature of Al (OH) 3 is about 270 ° C. and the dehydration temperature of Ca (OH) 2 is about 430 ° C., it is preferably at least 430 ° C. or higher. When the temperature range exceeds 890 ° C., the CF 4 removal rate decreases as will be described later with reference to test examples. This is considered to be due to the fact that the aluminum oxide crystallizes due to the high heat treatment and the activity deteriorates. In addition, it is preferable that a calcination temperature is the same as or lower than the treatment temperature at which the PFC-containing gas is treated with a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO.

Al(OH)とCa(OH)との混合物は、窒素流又は空気流中で焼成する。窒素流又は空気流は一定時間で流入方向を逆転させることが好ましい。焼成により進行する脱水反応の結果、発生する水分を混合物周囲に滞留させず、速やかに蒸発・退去させるためである。高熱高湿雰囲気でAl(OH)とCa(OH)との混合物を焼成し続けると、水分の存在により酸化アルミニウムが結晶化(活性点における微細構造レベルでの結晶化を意味する)してしまい、活性が劣化すると考えられる。よって、Al(OH)や焼成により得られる酸化アルミニウムなどの周囲に不活性ガスを流すことによって、発生する水分を速やかに除去することが必要である。窒素流又は空気流の向流気流は、例えば、Al(OH)とCa(OH)との混合物をカラムに充填して、カラムの上下から窒素流又は空気流を送るなどして与えることができる。 A mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 is calcined in a stream of nitrogen or air. The flow of nitrogen or air preferably reverses the inflow direction for a certain time. This is because moisture generated as a result of the dehydration reaction that proceeds by firing does not stay around the mixture, but quickly evaporates and leaves. If the mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 is continuously fired in a hot and humid atmosphere, the presence of moisture causes the aluminum oxide to crystallize (meaning crystallization at the fine structure level at the active site). It is thought that the activity deteriorates. Therefore, it is necessary to quickly remove the generated moisture by flowing an inert gas around Al (OH) 3 or aluminum oxide obtained by firing. The countercurrent airflow of nitrogen flow or air flow is given by, for example, filling a column with a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 and sending nitrogen flow or air flow from above and below the column. Can do.

焼成時間は特に限定されず、使用するAl(OH)とCa(OH)との量によっても変動するが、一般的に6〜12時間とするのが脱水効果やエネルギー消費効率の点で好ましく、8〜10時間とするのがさらに好ましい。技術的にはCa(OH)が脱水する温度(約430℃)まで昇温した後、さらに1〜2時間焼成することで充分であると考えられる。焼成温度に達するまでの昇温速度が速すぎると脱水が不充分な場合が生じ、遅すぎると経済的理由(エネルギーや時間を消費する)から好ましくない。通常は、100℃/hrの昇温速度が最適である。また、焼成時間が長すぎると、PFC分解処理剤が焼成中に燃料から発生するCOを過吸着してしまい、フッ素吸着性能が低下するので好ましくない。 The firing time is not particularly limited, and varies depending on the amount of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 used, but generally 6 to 12 hours is the point of dehydration effect and energy consumption efficiency. Preferably, the time is 8 to 10 hours. Technically, it is considered sufficient to raise the temperature to a temperature at which Ca (OH) 2 is dehydrated (about 430 ° C.) and then calcinate for 1-2 hours. If the rate of temperature rise until reaching the firing temperature is too fast, dehydration may be insufficient, and if it is too slow, it is not preferred for economic reasons (consuming energy and time). Usually, a temperature increase rate of 100 ° C./hr is optimum. Also, if the firing time is too long, the PFC decomposition treatment agent is excessively adsorbed with CO 2 generated from the fuel during firing, and the fluorine adsorption performance is lowered, which is not preferable.

上記の調製方法により得られるAlとCaOの複合酸化物は、後述するXRD(X線回折)分析により示されるように非晶質AlとCaOとの複合酸化物である。上記複合酸化物における非晶質AlとCaOとの含有比は、モル比でAl:CaO=1:10.5〜1:12.5であるのが、PFC分解処理剤としての活性維持の点で好ましく、1:10.5〜1:12であるのが更に好ましい。 The composite oxide of Al 2 O 3 and CaO obtained by the above preparation method is a composite oxide of amorphous Al 2 O 3 and CaO as shown by XRD (X-ray diffraction) analysis described later. The content ratio of amorphous Al 2 O 3 and CaO in the composite oxide is a molar ratio of Al 2 O 3 : CaO = 1: 10.5 to 1: 12.5. From the viewpoint of maintaining the activity, it is more preferably 1: 10.5 to 1:12.

[AlとCaOの複合酸化物の特性]
また上記の製法により得られるAlとCaOの複合酸化物は、その水分含量が5wt%よりも低いことが好ましく、0.8wt%以上5wt%以下であることがより好ましく、1.5wt%以上3.5wt%以下であるとさらに好ましい。なお、最も好ましくは、2.7wt%以下である。水分含量が高くなると、後述するようにCF除去率が低下する。従来、水分含量が高いほどCF除去率は高くなると考えられており、フッ素含有被処理物の処理時には水分を添加していたことを考え合わせると、このPFC分解処理剤において水分含量が少ないほどCF除去率が高くなるという知見は特異的である。
[Characteristics of composite oxide of Al 2 O 3 and CaO]
Further, the Al 2 O 3 and CaO composite oxide obtained by the above production method preferably has a moisture content lower than 5 wt%, more preferably 0.8 wt% or more and 5 wt% or less, and 1.5 wt%. % To 3.5 wt% is more preferable. Most preferably, it is 2.7 wt% or less. As the water content increases, the CF 4 removal rate decreases as will be described later. Conventionally, it is thought that the higher the moisture content, the higher the CF 4 removal rate. Considering that moisture was added during the treatment of fluorine-containing workpieces, the lower the moisture content in this PFC decomposition treatment agent, The finding that the CF 4 removal rate is high is specific.

本願のPFC分解処理剤には、さらに耐熱性向上剤を混合することもできる。耐熱性向上剤としては、ZrO、Laを好ましく挙げることができる。耐熱性向上剤の配合比率は、好ましくはAl(OH)1モルに対して0.01〜0.5モルであり、より好ましくはAl(OH)1モルに対して0.05〜0.4モルであり、最も好ましくはAl(OH)1モルに対して0.08〜0.35モルである。耐熱性向上剤の配合比率が上記範囲外であると、その使用温度においてPFC分解処理剤の結晶化が徐々に進んで、長期に渡る活性の維持が困難となる。 A heat resistance improver can be further mixed with the PFC decomposition treatment agent of the present application. Preferable examples of the heat resistance improver include ZrO 2 and La. The blending ratio of the heat resistance improver is preferably 0.01 to 0.5 mol with respect to 1 mol of Al (OH) 3 , more preferably 0.05 to 0 with respect to 1 mol of Al (OH) 3. .4 mole, and most preferably 0.08 to 0.35 mole relative to 1 mole of Al (OH) 3 . When the blending ratio of the heat resistance improver is out of the above range, the crystallization of the PFC decomposition treatment agent gradually proceeds at the use temperature, and it becomes difficult to maintain the activity over a long period of time.

本願のPFC分解処理剤は、Al(OH)とCa(OH)の混合物の焼成品のNa含有量が0.03wt%以下であることが好ましい。Naが多量に存在すると、PFCの分解作用を起こす活性点にNa+が選択的に吸着してしまい、PFCの分解反応を阻害するので好ましくない。 In the PFC decomposition treatment agent of the present application, the Na content in the baked product of a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 is preferably 0.03 wt% or less. If Na is present in a large amount, Na + is selectively adsorbed on the active sites that cause the PFC decomposition action, which is not preferable because the PFC decomposition reaction is inhibited.

本願のPFC分解処理剤には、さらに酸化力向上助剤を混合することもできる。酸化力向上助剤としては、Pd、Pt、Rh、Ruなどを好ましく挙げることができる。酸化力向上助剤の配合割合は、好ましくはAl(OH)1モルに対して0.005〜0.1モルであり、より好ましくはAl(OH)1モルに対して0.01〜0.07モルであり、最も好ましくはAl(OH)1モルに対して0.02〜0.05モルである。酸化力向上助剤の配合比率が上記範囲外であると、PFCのうち炭素数の多いCやC等の分解が進まず、比較的早期に除去性能の低下が始まる。 The PFC decomposition treatment agent of the present application can be further mixed with an oxidizing power improvement aid. Preferable examples of the oxidizing power improving aid include Pd, Pt, Rh, Ru. The blending ratio of the oxidizing power improving aid is preferably 0.005 to 0.1 mol with respect to 1 mol of Al (OH) 3 , and more preferably 0.01 to 0.1 mol with respect to 1 mol of Al (OH) 3. The amount is 0.07 mol, and most preferably 0.02 to 0.05 mol with respect to 1 mol of Al (OH) 3 . When the blending ratio of the oxidizing power enhancing aid is outside the above range, decomposition of C 2 F 6 or C 4 F 8 having a large number of carbon atoms in the PFC does not proceed, and the removal performance starts to decrease relatively early.

本願のPFC分解処理剤により処理することのできるフッ素含有化合物としては,CHF、CF、C、C、SF、NFなどのパーフルオロ化合物等を挙げることができる。このようなパーフルオロ化合物(PFC)を含むガスとしては、半導体工業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、各種成膜をエッチングする工程で排出される排ガスなどを挙げることができる。 Examples of the fluorine-containing compound that can be treated with the PFC decomposition treatment agent of the present application include perfluoro compounds such as CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SF 6 , and NF 3. . Examples of such a gas containing a perfluoro compound (PFC) include exhaust gas discharged in a process of dry-cleaning the inner surface of a semiconductor manufacturing apparatus or a process of etching various film formations in the semiconductor industry.

また、本願のPFC分解処理剤は、PFCなどに加えて、酸化性ガス、酸性ガスなども分解処理することができる。半導体製造工程から排出される排ガス中には、PFCばかりでなく、他にF、Cl、Br等の酸化性ガス、HF、SiF、COF、HCl、HBr、SiCl、SiBr等の酸性ガスなどが含まれる場合がある。従来、F、Cl、Br等の酸化性ガスを湿式処理する方法があるが、水だけでは完全に処理することができず、アルカリ剤や還元剤を併用するため管理や装置が複雑になる上にコストがかかる等の問題点があった。PFC分解処理剤によれば、これらの酸化性ガスや酸性ガスも、PFC等のフッ素含有化合物と共に分解処理することができる。 Further, the PFC decomposition treatment agent of the present application can also decompose oxidizing gas, acidic gas, etc. in addition to PFC and the like. In the exhaust gas discharged from the semiconductor manufacturing process, not only PFC but also oxidizing gases such as F 2 , Cl 2 , Br 2 , HF, SiF 4 , COF 2 , HCl, HBr, SiCl 4 , SiBr 4 are used. And so on. Conventionally, there are wet processing methods for oxidizing gases such as F 2 , Cl 2 , and Br 2 , but they cannot be processed completely with water alone, and management and equipment are complicated because an alkali agent and a reducing agent are used in combination. In addition, there are problems such as cost. According to the PFC decomposition treatment agent, these oxidizing gas and acidic gas can also be decomposed together with a fluorine-containing compound such as PFC.

[AlとCaOの複合酸化物の構造と反応]
AlとCaOの複合酸化物は、以下のように酸素を介して緩やかに結合していると考えられる。
[Structure and reaction of composite oxide of Al 2 O 3 and CaO]
The composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is considered to be loosely bonded through oxygen as follows.

Figure 0005284873
Figure 0005284873

AlとCaOの複合酸化物をフッ素化合物と接触させると、(Al_O)部分の触媒作用により
CF→C+4F
の分解反応が進み、(O_Ca)部分からの酸素(O)とカルシウム(Ca)とにより
C+2O→CO
4F+2Ca→2CaF
の酸化還元反応が進むと考えられる。
When a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is brought into contact with a fluorine compound, CF 4 → C + 4F is caused by the catalytic action of the (Al_O) portion.
As the decomposition reaction proceeds, oxygen (O) and calcium (Ca) from the (O_Ca) portion cause C + 2O → CO 2
4F + 2Ca → 2CaF 2
It is thought that the redox reaction proceeds.

このように、AlとCaOの複合酸化物を用いてフッ素含有化合物を含む排ガスを処理すると、PFCが分解されて、反応途中にHF等の中間生成物が生成されることなく、フッ化カルシウム(CaF)が生成される。フッ化カルシウムは、フッ素製造の原料として知られる蛍石の主成分であり、酸で処理することによってフッ素ガスを発生させることができる。したがって、AlとCaOの複合酸化物を用いると、極めて効率的にフッ素含有化合物を含むガスからフッ素を再利用可能な形態で回収することができる。 Thus, when an exhaust gas containing a fluorine-containing compound is treated using a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO, PFC is decomposed and an intermediate product such as HF is not generated in the course of the reaction. Calcium hydride (CaF 2 ) is produced. Calcium fluoride is a main component of fluorite known as a raw material for producing fluorine, and fluorine gas can be generated by treatment with acid. Therefore, when a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO is used, fluorine can be recovered in a reusable form from a gas containing a fluorine-containing compound very efficiently.

また、AlとCaOの複合酸化物と、フッ素含有化合物を含む被処理ガスとを接触させることを特徴とする、フッ素含有化合物を含む被処理ガスからのフッ素回収方法が提供される。このとき、AlとCaOの複合酸化物と、フッ素含有化合物を含む被処理ガスとを550℃〜850℃の温度で接触させることが好ましく、より好ましくは600〜800℃の範囲であり、約650℃〜750℃が最も好ましい。 In addition, a method for recovering fluorine from a gas to be treated containing a fluorine-containing compound is provided, which comprises contacting a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO with a gas to be treated containing a fluorine-containing compound. At this time, it is preferable to contact the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO and the gas to be treated containing the fluorine-containing compound at a temperature of 550 ° C. to 850 ° C., more preferably in the range of 600 to 800 ° C. About 650 ° C. to 750 ° C. is most preferred.

以下に、AlとCaOの複合酸化物を更に具体的に説明する。
[試験例1]
Hereinafter, the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO will be described more specifically.
[Test Example 1]

[PFC分解処理剤A]
以下の調製例は、いずれも発生する水分を焼成容器内から速やかに排出させ、Al(OH)とCa(OH)との混合物と水分との接触を回避する調製方法を採用した。
[PFC decomposition treatment agent A]
Each of the following preparation examples adopted a preparation method in which the generated moisture was quickly discharged from the baking vessel and the contact between the mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 and moisture was avoided.

図10に示すように、均一に加熱できるように外部ヒーターを全周に具備する小型のカラム(寸法:径150mm×高さ850mm)に、Al(OH)とCa(OH)との混合物(Al(OH)の平均粒子径90μm、Ca(OH)の平均粒子径5μm、Al(OH)とCa(OH)との配合割合3:7)14Lを充填して、カラム内部に多量の水蒸気が滞留しないようにN流量:50L/minを上向流と下向流とで与えた。外部ヒーターの温度を調整して、最初にN上向流を5〜6時間流してAl(OH)とCa(OH)との混合物層のうち上層の半分を420℃以上で焼成し、次にN下向流を2〜3時間流してAl(OH)とCa(OH)との混合物層のうち下層の半分を420℃以上に焼成した。 なお、上記調整方法において、Al(OH)とCa(OH)のモル比は3:7であり、焼成により得られた試料は、表1の試料No.1−1である。 As shown in FIG. 10, a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 in a small column (dimension: diameter 150 mm × height 850 mm) equipped with an external heater around the circumference so that it can be heated uniformly. (Al (OH) 3 average particle diameter 90 μm, Ca (OH) 2 average particle diameter 5 μm, Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 mixing ratio 3: 7) a large amount of N 2 so as steam does not stay flow rate: received 50L / min in the upflow and downflow. By adjusting the temperature of the external heater, and fired at first by flowing N 2 upflow 5-6 hours Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 and half the upper of the mixture layer of 420 ° C. or higher Next, N 2 downward flow was allowed to flow for 2 to 3 hours, and the lower half of the mixture layer of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 was fired to 420 ° C. or higher. In the above adjustment method, the molar ratio of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 is 3: 7. 1-1.

各焼成温度で得られたPFC分解処理剤Aについて、水分含有量とCF除去率を測定した結果を表1に示す。CF除去率は、PFC分解処理剤49mlを図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは第1筒目だけとした)のミニカラム(径22mm×高さ300mm)に充填して、CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/min、処理温度:750℃で3時間、通ガスした後の除去率を求めた。なお、試料No.1−0は焼成前のAl(OH)とCa(OH)との混合物を意味する。また、濃度1.0%とは体積パーセントを意味する。 Table 1 shows the results of measuring the water content and the CF 4 removal rate for the PFC decomposition treatment agent A obtained at each firing temperature. CF 4 removal rate, gas processing system shown in FIG. 13 the PFC decomposition agent 49 ml (where minicolumns were only first cylinder th) was charged into a mini-column (diameter 22 mm × height 300 mm) of, CF 4 flow into The removal rate after passing gas at a concentration of 1.0%, a gas flow rate of 410 ml / min, and a processing temperature of 750 ° C. for 3 hours was determined. Sample No. 1-0 means a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 before firing. A concentration of 1.0% means volume percent.

表1は、焼成温度と水分含有量およびCF除去率との関係を示す。

Figure 0005284873
焼成温度は、充填されたAl(OH)とCa(OH)との混合物層の温度を内部に挿入した熱電対により実測した値である。また、表中の記号「>」は、例えば99.9%を超えることを示す(以下同様)。 Table 1 shows the relationship between the firing temperature, the water content, and the CF 4 removal rate.
Figure 0005284873
The firing temperature is a value obtained by actually measuring the temperature of the filled mixture layer of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 with a thermocouple inserted therein. Moreover, the symbol “>” in the table indicates, for example, that it exceeds 99.9% (the same applies hereinafter).

表1より、420℃でも水分含有量が12wt%と低下しているが、Ca(OH)の脱水温度は約430℃であるから、少なくとも430℃以上であることが好ましく、500℃以上がより好ましいことがわかる。また、910℃の焼成温度では、水分含有量が1.6wt%でCF除去率が96.8%と低下していることがわかる。これは、熱劣化の影響と思われる。 From Table 1, the moisture content is reduced to 12 wt% even at 420 ° C., but since the dehydration temperature of Ca (OH) 2 is about 430 ° C., it is preferably at least 430 ° C. or more, and 500 ° C. or more. It turns out that it is more preferable. Further, it can be seen that at a firing temperature of 910 ° C., the CF 4 removal rate decreases to 96.8% when the water content is 1.6 wt%. This seems to be the effect of thermal degradation.

表1より焼成温度は580℃〜780℃が好適であることがわかる。焼成処理コストを考慮して600℃の焼成温度で焼成したPFC分解処理剤について、水分含有量とCF除去率との関係をさらに検討した。 From Table 1, it can be seen that the firing temperature is preferably 580 ° C to 780 ° C. The PFC decomposition treatment agent fired at a firing temperature of 600 ° C. in consideration of the firing treatment cost was further examined for the relationship between the water content and the CF 4 removal rate.

Al(OH)とCa(OH)との混合物(Al(OH)の平均粒子径90μm、Ca(OH)の平均粒子径5μm、Al(OH)とCa(OH)とのモル比での混合割合3:7)をミニカラム(径22mm×高さ300mm)に充填し、これをセラミックス製管状炉に装着させ、窒素を410ml/minで送り込みながら600℃に昇温した。水分調整は、焼成時間を調整することによって行った。具体的には、焼成時間5時間で水分含有量2.7wt%、焼成時間11時間で水分含有量1.6wt%、焼成時間24時間で水分含有量0.8wt%のPFC分解処理剤が得られた。 A mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 (average particle diameter of Al (OH) 3 of 90 μm, average particle diameter of Ca (OH) 2 of 5 μm, Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 A mixing ratio (3: 7) in a molar ratio was filled into a minicolumn (diameter 22 mm × height 300 mm), and this was attached to a ceramic tube furnace, and the temperature was raised to 600 ° C. while feeding nitrogen at 410 ml / min. The moisture adjustment was performed by adjusting the firing time. Specifically, a PFC decomposition treatment agent having a moisture content of 2.7 wt% at a firing time of 5 hours, a moisture content of 1.6 wt% at a firing time of 11 hours, and a moisture content of 0.8 wt% at a firing time of 24 hours is obtained. It was.

こうして得たPFC分解処理剤1−8〜1−10を各49ml、図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは第1筒目だけとした)のミニカラムに充填し、CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/min、処理温度:750℃で5時間通ガスした後(CFガス出し3時間後にCFの供給を一旦止め、窒素昇温(窒素のみで410ml/min、750℃加熱)を12時間行い、その後、CFガス出し(CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/min、処理温度:750℃)を2時間再開した。この通ガス方法によれば、初期性能と寿命の両方を評価することができる。)のCF除去率を求めた。結果を表2に示す。 49 ml each of the PFC decomposition treatment agents 1-8 to 1-10 thus obtained were packed in a minicolumn of the gas treatment system shown in FIG. 13 (however, the minicolumn was only the first cylinder), and the CF 4 inflow concentration: 1 0.0%, gas flow rate: 410 ml / min, treatment temperature: 750 ° C., gas was passed for 5 hours (after CF 4 gas was discharged 3 hours later, the supply of CF 4 was stopped, and the temperature of nitrogen was raised (410 ml / min with nitrogen alone, 750 ° C.) was performed for 12 hours, and then CF 4 gas out (CF 4 inflow concentration: 1.0%, gas flow rate: 410 ml / min, treatment temperature: 750 ° C.) was resumed for 2 hours. According to this, both the initial performance and the lifetime can be evaluated.) The CF 4 removal rate was obtained. The results are shown in Table 2.

Figure 0005284873
Figure 0005284873

表2から、水分含有量が0.8wt%〜2.7wt%の間で有意差がなく、水分含有量1wt%以下でも高いCF除去率が達成されることがわかる。
得られたPFC分解処理剤(表1の試料No.1−3)のXRD分析チャートを図14に示す。上段のピークデータは得られたPFC分解処理剤(試料No.1−3)の生データからの解析ピークであり、下段のカードピークはライブラリーデータからのCaOの特性ピークである。得られたPFC分解処理剤(試料No.1−3)のピークはCaOのライブラリーデータピークと完全に一致する。参考として図15に結晶性アルミナの標準X線回折スペクトルを示すが、上記で得られたPFC分解処理剤(試料No.1−3)にはAlの特性ピークが見られない。また、後述する比較例のXRDチャートではCa(OH)のピークが観察されることとの対比から、Ca(OH)は全量が焼成によりCaOに変化しているといえる。これらのことから、本願のPFC分解処理剤には、焼成により発生する水分がすべて除かれ、水熱反応が進まないため、結晶性Alが生じていないと考えられる。
[PFC分解処理剤B]
図11に示すように、箱体の内部に収納棚を有する直接燃焼炉を用いて、各収納棚にAl(OH)とCa(OH)との混合物を厚さ10mmに広げて20kgとなるように充填し、空気を20m/minで流し、100℃/hrの昇温速度で6時間かけて600℃まで昇温させ、さらに600℃で6時間焼成し、PFC分解処理剤Bを得た。得られたPFC分解処理剤Bの水分含有率は2.8wt%であった。
From Table 2, it can be seen that there is no significant difference between the water content of 0.8 wt% and 2.7 wt%, and a high CF 4 removal rate is achieved even when the water content is 1 wt% or less.
FIG. 14 shows an XRD analysis chart of the obtained PFC decomposition treatment agent (sample No. 1-3 in Table 1). The upper peak data is an analysis peak from raw data of the obtained PFC decomposition treatment agent (sample No. 1-3), and the lower card peak is a characteristic peak of CaO from library data. The peak of the obtained PFC decomposition treatment agent (sample No. 1-3) completely coincides with the library data peak of CaO. As a reference, FIG. 15 shows a standard X-ray diffraction spectrum of crystalline alumina, but no characteristic peak of Al 2 O 3 is observed in the PFC decomposition treatment agent (sample No. 1-3) obtained above. Further, in contrast to the observation of the peak of Ca (OH) 2 in the XRD chart of the comparative example described later, it can be said that the entire amount of Ca (OH) 2 is changed to CaO by firing. From these facts, it is considered that the PFC decomposition treatment agent of the present application does not generate crystalline Al 2 O 3 because all the water generated by firing is removed and the hydrothermal reaction does not proceed.
[PFC decomposition treatment agent B]
As shown in FIG. 11, by using a direct combustion furnace having a storage shelf inside the box, a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 is spread on each storage shelf to a thickness of 10 mm and 20 kg. Then, air is flowed at 20 m 3 / min, the temperature is increased to 600 ° C. over 6 hours at a temperature increase rate of 100 ° C./hr, and further calcined at 600 ° C. for 6 hours. Obtained. The obtained PFC decomposition treatment agent B had a water content of 2.8 wt%.

このPFC分解処理剤Bの49mlを図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは第1筒目だけとした)のミニカラム(径22mm×高さ300mm)に充填し、CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/min、処理温度:750℃で3時間、通ガスした後のCF除去率を求めたところ99.9%以上と高い除去率を示した。
[PFC分解処理剤C]
図20に示すようにロ−タリキルンは片側に投入口を設け、反対側に排出口を設けた円筒形の内筒(径約60cm×長さ4〜5m)を有し、これの下側の半周に内筒に接することなく、隙間を設けてヒ−タ−を設置している。内筒は投入口から排出口に向かって緩やかな下降傾斜があり、内筒を回転させることで、投入した剤を排出口に移動させている。移動する間に、剤はヒ−タで加熱された内筒の内側で、間接的に加熱される。内筒の中にはガスの強制送気は行わず、内部で発生したガスの上昇気流により、大気が排出口から自然吸引され、剤の流れとは逆方向に排気される構造となっている。このようなロ−タリ−キルンに、Al(OH)とCa(OH)との混合物(Al(OH)の平均粒子径90μm、Ca(OH)の平均粒子径5μm、Al(OH)とCa(OH)とのモル比での混合割合3:7)を20kg/minの量で投入し、620℃±20℃で約1時間焼成して、PFC分解処理剤Cを得た。ロータリーキルンを用いて間接的に加熱することによって燃料から発生するCOの過吸着を避けた。得られたPFC分解処理剤Cの水分含有率は2.6wt%であった。
The PFC decomposition agent gas treatment system shown in FIG. 13 to 49ml of B (where minicolumns were only first cylinder th) was charged into a mini-column (diameter 22 mm × height 300 mm) of, CF 4 concentration of inflow: 1. The CF 4 removal rate after gas was passed through for 3 hours at 0%, gas flow rate: 410 ml / min, treatment temperature: 750 ° C., showed a high removal rate of 99.9% or more.
[PFC decomposition treatment agent C]
As shown in FIG. 20, the rotary kiln has a cylindrical inner cylinder (diameter: about 60 cm × length: 4 to 5 m) having an inlet on one side and an outlet on the opposite side. A heater is installed with a gap provided on the half circumference without contacting the inner cylinder. The inner cylinder has a gentle downward slope from the inlet to the outlet, and the charged agent is moved to the outlet by rotating the inner cylinder. During the movement, the agent is indirectly heated inside the inner cylinder heated by the heater. Gas is not forcedly fed into the inner cylinder, and the air is naturally sucked from the discharge port by the rising gas flow generated inside, and is exhausted in the direction opposite to the flow of the agent. . In such a rotary kiln, a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 (average particle diameter of Al (OH) 3 is 90 μm, average particle diameter of Ca (OH) 2 is 5 μm, Al (OH ) 3 and Ca (OH) 2 in a molar ratio of 3: 7) was added in an amount of 20 kg / min, and calcined at 620 ° C. ± 20 ° C. for about 1 hour to obtain a PFC decomposition treatment agent C. It was. Over-adsorption of CO 2 generated from fuel was avoided by heating indirectly using a rotary kiln. The obtained PFC decomposition treatment agent C had a water content of 2.6 wt%.

このPFC分解処理剤Cの49mlを図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは第1筒目だけとした)のミニカラムに充填し、CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/min、処理温度:750℃で3時間通ガスした後のCF除去率を求めたところ99.9%以上と高い除去率を示した。
[PFC分解処理試験]
[PFC分解処理剤A]でミニカラムにより焼成したPFC分解処理剤(表1の試料No.1−3)を図12に示すガス処理装置に充填し、ここにCF、C、CHF、CO、COF、SiF、HF、Fを含む模擬ガスを通ガスした。図12に示すガス処理装置は、カラム外周と中心部にヒーターを具備し、焼成カラム内を均一な温度に昇温しやすく構成されている。PFC分解処理剤層の処理温度は750℃に制御し、排ガス流量は150L/minとした。
49 ml of this PFC decomposition treatment agent C is packed into a minicolumn of the gas treatment system shown in FIG. 13 (however, the minicolumn is only the first cylinder), CF 4 inflow concentration: 1.0%, gas flow rate: 410 ml / min, treatment temperature: CF 4 removal rate after passing through gas at 750 ° C. for 3 hours was found to be as high as 99.9% or higher.
[PFC decomposition test]
A PFC decomposition treatment agent (sample No. 1-3 in Table 1) calcined with a [PFC decomposition treatment agent A] by a mini-column is filled in a gas treatment device shown in FIG. 12, where CF 4 , C 4 F 8 , and CHF are filled. 3 , simulated gas containing CO, COF 2 , SiF 4 , HF, F 2 was passed. The gas processing apparatus shown in FIG. 12 includes a heater at the outer periphery and the center of the column, and is configured to easily raise the temperature inside the firing column to a uniform temperature. The treatment temperature of the PFC decomposition treatment agent layer was controlled at 750 ° C., and the exhaust gas flow rate was 150 L / min.

表3は、入口ガス組成および8時間処理後の出口ガス組成を示す。

Figure 0005284873
なお、表中の記号「<」は、例えば0.2ppm未満であることを示す(以下同様)。 Table 3 shows the inlet gas composition and the outlet gas composition after 8 hours of treatment.
Figure 0005284873
The symbol “<” in the table indicates, for example, less than 0.2 ppm (the same applies hereinafter).

表3より、8時間後のガス処理装置出口でPFC、CO、酸性ガスはすべて検出限界以下に良好に処理されていた。上記ガスを処理した後に、PFC分解処理剤(試料No.1−3)のXRD分析を行った。図16に示すXRDチャートから、CaOの特性ピークのほかにCaFのX線回折ピークが出現しており、PFC分解処理剤中のCaにFが固定されたことが確認された。
[比較例1]
From Table 3, PFC, CO, and acidic gas were all processed well below the detection limit at the gas processing apparatus outlet after 8 hours. After processing the gas, an XRD analysis of the PFC decomposition treatment agent (Sample No. 1-3) was performed. From the XRD chart shown in FIG. 16, in addition to the characteristic peak of CaO, an X-ray diffraction peak of CaF 2 appeared, and it was confirmed that F was fixed to Ca in the PFC decomposition treatment agent.
[Comparative Example 1]

比較例として、図12に示すガス処理装置(大型カラム。径350mm×高さ850mm)にAl(OH)とCa(OH)との混合物を94L充填して、N流量:60L/minを下向流に流し、300℃で8時間、500℃で9時間、次いで750℃で8時間かけて焼成した。図12の大型カラム内の混合物を縦方向に9等分し、上からNo.1〜No.9とし、焼成後、図12に示す各層ごとに一定量を採取して、熱分析により水分含有量を測定し、XRD分析により結晶性化合物を同定した。
図17に、試料No.5についてのXRD分析チャートの例を示す。CaOとCa(OH)のピークが観察された。
As a comparative example, 94 L of a mixture of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 was filled in the gas processing apparatus (large column, diameter 350 mm × height 850 mm) shown in FIG. 12, and N 2 flow rate: 60 L / min. Was allowed to flow downward and calcined at 300 ° C. for 8 hours, at 500 ° C. for 9 hours, and then at 750 ° C. for 8 hours. Divide the mixture in the large column of FIG. 1-No. After firing, a fixed amount was collected for each layer shown in FIG. 12, the water content was measured by thermal analysis, and the crystalline compound was identified by XRD analysis.
In FIG. An example of an XRD analysis chart for 5 is shown. CaO and Ca (OH) 2 peaks were observed.

また、得られた焼成体49mlを図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは第1筒目だけとした)のミニカラム(径22mm×高さ300mm)に充填して、CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/min、処理温度:750℃で3時間、通ガスした後の除去率を求めた。結果を表4に示す。なお、表中、試料No.とは図12に示す採取した層の位置を示す。また、試料No.0は、未焼成のAl(OH)とCa(OH)との混合物を意味する。 Further, 49 ml of the obtained fired body was filled in a mini column (diameter 22 mm × height 300 mm) of the gas processing system shown in FIG. 13 (however, the mini column was only the first cylinder), and CF 4 inflow concentration: 1 0.0%, gas flow rate: 410 ml / min, treatment temperature: 750 ° C., and the removal rate after passing gas for 3 hours was determined. The results are shown in Table 4. In the table, sample No. Indicates the position of the collected layer shown in FIG. Sample No. 0 means a mixture of green Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 .

表4は、対照系焼成条件および水分含有量、XRD分析結果、CF除去率を示す。

Figure 0005284873
Table 4 shows the control system firing conditions and water content, XRD analysis results, and CF 4 removal rate.
Figure 0005284873

表4より、採取位置によって水分含有量およびXRD分析結果に差異が見られ、均一な焼成が行われていないことがわかる。特に中段層〜下段層から採取した焼成体のCF除去率が非常に低くなっている。これは、750℃以上の高温条件下で焼成を行う際に発生する水分が混合物の周囲に滞留して高温多湿条件を創製し、水熱合成反応が生じ、結晶化を促進させ、活性を低下させたものと考えられる。 From Table 4, it can be seen that there is a difference in moisture content and XRD analysis results depending on the sampling position, and uniform baking is not performed. In particular, the CF 4 removal rate of the fired bodies collected from the middle layer to the lower layer is very low. This is because moisture generated when firing under a high temperature condition of 750 ° C. or more stays around the mixture to create a high temperature and high humidity condition, a hydrothermal synthesis reaction occurs, promotes crystallization, and decreases activity It is thought that it was made.

また、CF除去後の試料についてXRD分析を行った。例として、表4中の試料No.5のXRD分析チャートを図18に示す。図17のXRD分析チャートと比較すると、Ca(OH)が消失し、代わりにCaFのピークが観察される。
[試験例2]
Also, were XRD analyzed samples after CF 4 is removed. As an example, sample No. The XRD analysis chart of No. 5 is shown in FIG. Compared with the XRD analysis chart of FIG. 17, Ca (OH) 2 disappears, and a peak of CaF 2 is observed instead.
[Test Example 2]

図13に示す構成のガス処理システムを用いて、750℃で1.5時間焼成した本願のPFC分解処理剤の処理性能を調べた。外周にセラミックス製管状炉を取り付けたSUS製ミニカラム(径22mm×高さ300mm)2本を直列に接続させて、各ミニカラムに本発明のPFC分解処理剤49mlを充てんし、PFC分解処理剤層が750℃で安定したところでCF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/minでCFの通ガスを開始した。性能の比較は、ミニカラムの2筒目の出口でCF除去率が95%を下回るまでの処理時間を計測し、処理時間が長いほど性能が良好であると判断した。表5には、平均粒子径120μmのAl(OH)を用いた場合のAl(OH)対Ca(OH)のモル比を変数として性能を比較した結果を示す。 Using the gas treatment system having the configuration shown in FIG. 13, the treatment performance of the PFC decomposition treatment agent of the present application baked at 750 ° C. for 1.5 hours was examined. Two SUS mini columns (diameter 22 mm x height 300 mm) with a ceramic tube furnace attached to the outer periphery were connected in series, and each mini column was filled with 49 ml of the PFC decomposition treatment agent of the present invention. CF 4 concentration of inflow at a stable at 750 ° C.: 1.0%, flow rate: started 410 ml / min in a flow-through gas of CF 4. In the performance comparison, the processing time until the CF 4 removal rate fell below 95% was measured at the outlet of the second cylinder of the mini column, and it was determined that the longer the processing time, the better the performance. Table 5 shows the results of performance comparison using Al (OH) 3 to Ca (OH) 2 molar ratio as a variable when Al (OH) 3 having an average particle size of 120 μm is used.

表5は、Al(OH)対Ca(OH)のモル比とCF処理性能を示す。

Figure 0005284873
Table 5 shows the molar ratio of Al (OH) 3 to Ca (OH) 2 and the CF 4 treatment performance.
Figure 0005284873

表5より、同じ平均粒子径であれば、Al(OH):Ca(OH)のモル比が、3:7〜5:5の範囲で良好な処理性能を示し、3:7の時に処理性能が最大となることがわかる。次に、図13に示すガス処理システムを用いて、同じ処理条件にて、Al(OH):Ca(OH)のモル比を3:7として750℃で1.5時間焼成した場合のAl(OH)の平均粒子径とCF処理性能との関係を調べた。その際に、Ca(OH)は平均粒子径(メディアン径)5μmのもの用いた。 From Table 5, when the average particle diameter is the same, Al (OH) 3 : Ca (OH) 2 molar ratio is in the range of 3: 7 to 5: 5 and shows good processing performance. It can be seen that the processing performance is maximized. Next, using the gas treatment system shown in FIG. 13, under the same treatment conditions, the molar ratio of Al (OH) 3 : Ca (OH) 2 was set to 3: 7 and baked at 750 ° C. for 1.5 hours. The relationship between the average particle diameter of Al (OH) 3 and the CF 4 treatment performance was examined. At that time, Ca (OH) 2 having an average particle diameter (median diameter) of 5 μm was used.

表6は、Al(OH)の平均粒子径とCF処理性能を示す。

Figure 0005284873
Table 6 shows the average particle diameter of Al (OH) 3 and the CF 4 treatment performance.
Figure 0005284873

表6より、Al(OH)の平均粒子径が大きいほど、処理性能が向上する傾向が認められた。上述の各試験例の結果から、性能上はAl(OH):Ca(OH)のモル比が3:7でAl(OH)の平均粒子径が120μmである場合に最も高いCF処理性能が得られることがわかる。しかし、工業ベースでこの組成を用いて量産すると、粉末品の回収率が悪く、コスト高になるため、同じモル比で平均粒子径を90μmにして製品化を図った。この組成で同じ条件で性能評価したところ、CF除去率が95%時の処理時間は34.8時間となり、最適組成と比較して大きな差がないことを確認した。さらに、Al(OH)を篩いにかけずに使用した場合には、平均粒子径が55μmであったが、CF除去率が95%時の処理時間は31.2時間であることが確認できた。この処理時間は、Al(OH)を篩いにかけて得られる平均粒子径60μmの処理時間31.5時間と差がない。CF除去率が95%時の処理時間は30時間以上であれば実用に耐えることから、製造コスト(篩い分け)と性能とのバランスを考慮すれば、Al(OH)は平均粒子径55μm以上でよいことになる。 From Table 6, the tendency for processing performance to improve was recognized, so that the average particle diameter of Al (OH) 3 was large. From the results of the above test examples, the highest CF 4 in terms of performance when the molar ratio of Al (OH) 3 : Ca (OH) 2 is 3: 7 and the average particle diameter of Al (OH) 3 is 120 μm. It can be seen that processing performance is obtained. However, if mass production is performed using this composition on an industrial basis, the recovery rate of the powder product is poor and the cost is high. Therefore, commercialization was attempted with the same molar ratio and an average particle size of 90 μm. When the performance was evaluated under the same conditions with this composition, the treatment time when the CF 4 removal rate was 95% was 34.8 hours, and it was confirmed that there was no significant difference compared to the optimum composition. Furthermore, when Al (OH) 3 was used without sieving, the average particle size was 55 μm, but it was confirmed that the treatment time when the CF 4 removal rate was 95% was 31.2 hours. It was. This treatment time is not different from the treatment time of 31.5 hours with an average particle diameter of 60 μm obtained by sieving Al (OH) 3 . Since the treatment time when the CF 4 removal rate is 95% is 30 hours or more, it can be practically used. Therefore, considering the balance between production cost (sieving) and performance, Al (OH) 3 has an average particle diameter of 55 μm. That's all there is to it.

また、CF除去試験後のPFC分解処理剤についてXRD分析を行った。XRDチャートを図19に示す。CaOのピークの他に、CaFのピークが観察され、PFC分解処理剤中のCaにFが固定されたことがわかる。
[試験例3]
Further, XRD analysis was performed on the PFC decomposition treatment agent after the CF 4 removal test. An XRD chart is shown in FIG. In addition to the CaO peak, a CaF 2 peak was observed, indicating that F was fixed to Ca in the PFC decomposition treatment agent.
[Test Example 3]

本願のPFC分解処理剤は、非晶質AlとCaOとの複合酸化物であると考えられる。比較のため、市販のα型結晶質Al(粒径20μmの粉末)とCaO(粉末)とのモル比3:7の単純混合物を圧縮成型して1〜4mmの粉砕品を調製し、図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは第1筒目だけとした)でCF処理を行った。ガス処理システムのミニカラムに単純混合物49mlを充填し、650℃で安定したところでCF流入濃度:1.0%、ガス流量:410ml/minでCFの通ガスを開始し、処理時間によるCF除去率の変化をみた。本発明のPFC分解処理剤(表1の試料No.1−3)を用いて650℃の処理温度で行った場合のCF除去率と合わせて表7に示す。 The PFC decomposition treatment agent of the present application is considered to be a composite oxide of amorphous Al 2 O 3 and CaO. For comparison, a simple mixture of commercially available α-type crystalline Al 2 O 3 (powder with a particle size of 20 μm) and CaO (powder) in a molar ratio of 3: 7 is compression-molded to prepare a 1 to 4 mm pulverized product. , CF 4 treatment was performed with the gas treatment system shown in FIG. 13 (however, the mini-column was only the first cylinder). Filling the simple mixture 49ml to mini-column of a gas processing system, stable at by CF 4 concentration of inflow at 650 ° C.: 1.0%, flow rate: starts passing gas CF 4 at 410 ml / min, depending on the processing time CF 4 Change in removal rate was observed. Table 7 shows the CF 4 removal rate when the PFC decomposition treatment agent of the present invention (Sample No. 1-3 in Table 1) is used and treated at a treatment temperature of 650 ° C.

表7は、フッ素固定剤(PFC分解処理剤)とα型結晶質AlとCaO(粉末)との単純混合物との比較を示す。

Figure 0005284873
Table 7 shows a comparison between a fluorine fixing agent (PFC decomposition treatment agent), a simple mixture of α-type crystalline Al 2 O 3 and CaO (powder).
Figure 0005284873

表7に示す結果から明らかなように、α−AlとCaOの単純混合物では、PFC分解処理剤とくらべて、活性が低いだけでなく、処理開始後短時間で実用に耐えない程度に性能が劣化してしまう。
[試験例4]
As is clear from the results shown in Table 7, the simple mixture of α-Al 2 O 3 and CaO is not only less active than the PFC decomposition treatment agent, but also cannot withstand practical use in a short time after the treatment starts. The performance will deteriorate.
[Test Example 4]

[PFC分解処理剤A]で調製したPFC分解処理剤(試料No.1−3)100Lを実機反応槽(直径350mm×高さ850mm、外部ヒーターおよび内部ヒーター装備)に充填し、窒素ガス50L/minを流し込みながら750℃まで8時間かけて昇温し、フィールド評価を行った。実機反応槽で処理する実排ガスは、PFC(CF、C、C、C、C、C、CHF、CH、NF)と酸性ガス(COF、SiF、F、HF)とCO、CH、NO、Hを含んでいた。フィールド評価は、実排ガス流量150L/min、パージ用空気10L/minを導入し、反応槽内を750℃に制御して、PFC除去率が86〜88%になった時点で処理を終了し、処理終了時点でのPFC分解処理剤(フッ素固定剤)のF吸着量を測定して行った。対照として、実機反応槽にAl(OH)およびCa(OH)を焼成せずにそのまま充填し、窒素ガス50L/minを流し込みながら300℃で8時間、ついで500℃で8時間、さらに750℃で8時間かけて昇温し、同様にフィールド評価を行った。 100 L of PFC decomposition treatment agent (sample No. 1-3) prepared in [PFC decomposition treatment agent A] was charged into an actual reactor (diameter 350 mm × height 850 mm, equipped with external heater and internal heater), and nitrogen gas 50 L / The temperature was raised to 750 ° C. over 8 hours while pouring min, and field evaluation was performed. The actual exhaust gas treated in the actual reactor is PFC (CF 4 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CHF 3 , CH 2 F 2 , NF 3 ) and acid gases (COF 2, SiF 4, F 2, HF) and CO, contained CH 4, N 2 O, the H 2. In the field evaluation, an actual exhaust gas flow rate of 150 L / min, purge air of 10 L / min is introduced, the inside of the reaction vessel is controlled to 750 ° C., and the process is terminated when the PFC removal rate reaches 86 to 88%. The measurement was performed by measuring the F adsorption amount of the PFC decomposition treatment agent (fluorine fixing agent) at the end of the treatment. As a control, Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 were filled in an actual reactor without baking, and nitrogen gas was introduced at 50 L / min for 8 hours at 300 ° C., then at 500 ° C. for 8 hours, and further at 750 The temperature was raised at 8 ° C. over 8 hours, and field evaluation was performed in the same manner.

表8は、実機反応槽でのフィールド評価を示す。

Figure 0005284873
* F吸着量をすべてCFであると仮定して換算した値
**充填量71kgに換算した値 Table 8 shows the field evaluation in an actual reactor.
Figure 0005284873
* Value converted assuming that all F adsorption amounts are CF 4 * * Value converted to a charge of 71 kg

対照混合物の処理後のカラムからは、水がでてきた。
表8より、本願のPFC分解処理剤は、未焼成の対照混合物と異なり実排ガス処理中に水分を発生せず、F吸着量(CF処理量)で約2倍強の処理を行うことができたことがわかる。
[試験例5]
Water emerged from the column after treatment of the control mixture.
According to Table 8, the PFC decomposition treatment agent of the present application does not generate moisture during the actual exhaust gas treatment unlike the unfired control mixture, and the F adsorption amount (CF 4 treatment amount) can be treated about twice as much. You can see that it was made.
[Test Example 5]

PFCの分解作用に対するNaの影響を調べた。
Na含有量とCF処理性能の関係を求めるため、PFC分解処理剤を次の条件で焼成し、Na含有量の異なる処理剤を調製した。表9に、Na含有量の異なるPFC分解処理剤による処理能力の比較を示す。PFC分解処理剤は、Al(OH)の平均粒子径90μm、Ca(OH)の平均粒子径5μmを、Al(OH)とCa(OH)との配合比率3対7として混合し、ミニカラム(径22mm×高さ300mm)に充てんし、これをセラミックス製管状炉に装着し、N、410mL/minを送気しながら、600℃で5時間焼成した。これらPFC分解処理剤の各49mLを図13に示すガス処理システム(ただし、ミニカラムは1筒目だけとした)のミニカラムに充てんし、CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410mL/min、処理温度:750℃で3〜4時間通ガスした後に、窒素のみで410mL/min、750℃で加熱し、再度CF流入濃度:1.0%、ガス流量:410mL/min、処理温度:750℃で、CF除去率が95%に低下するまでの処理時間を求めた。Na含有量が少ないほど処理時間が長くなる傾向があり、Na含有量とCF処理性能の間に相関がみられた。
The influence of Na on the decomposition action of PFC was investigated.
In order to determine the relationship between the Na content and the CF 4 treatment performance, the PFC decomposition treatment agent was calcined under the following conditions to prepare treatment agents having different Na contents. Table 9 shows a comparison of treatment capacities with PFC decomposition treatment agents having different Na contents. PFC decomposition treatment agent, average particle diameter 90μm of Al (OH) 3, an average particle size 5μm of Ca (OH) 2, were mixed as a blending ratio of 3: 7 with Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 The sample was packed in a minicolumn (diameter 22 mm × height 300 mm), mounted in a ceramic tube furnace, and fired at 600 ° C. for 5 hours while supplying N 2 and 410 mL / min. Each 49 mL of these PFC decomposition treatment agents was filled into a minicolumn of the gas processing system shown in FIG. 13 (however, the minicolumn was only the first cylinder), CF 4 inflow concentration: 1.0%, gas flow rate: 410 mL / min. Process temperature: After passing gas at 750 ° C. for 3 to 4 hours, heated with nitrogen alone at 410 mL / min and 750 ° C., again CF 4 inflow concentration: 1.0%, gas flow rate: 410 mL / min, process temperature: The processing time until the CF 4 removal rate decreased to 95% at 750 ° C. was determined. There was a tendency for the treatment time to become longer as the Na content was smaller, and there was a correlation between the Na content and the CF 4 treatment performance.

表9は、Na含有量とCF処理性能との関係を示す。

Figure 0005284873
Table 9 shows the relationship between Na content and CF 4 processing performance.
Figure 0005284873

処理耐用時間は長い方が好ましいため、焼成品のNa含有量は、好ましくは0.03wt%以下、より好ましくは0.01wt%以下である。このような処理剤を得るために、原料として、0.03wt%以下、好ましくは0.01wt%以下のNaを含むAl(OH)と、0.03wt%以下、好ましくは0.01wt%以下のNaを含むCa(OH)を用いるとよい。
[試験例6]
Since it is preferable that the treatment lifetime is long, the Na content of the fired product is preferably 0.03 wt% or less, more preferably 0.01 wt% or less. In order to obtain such a treatment agent, as raw materials, Al (OH) 3 containing 0.03 wt% or less, preferably 0.01 wt% or less Na, and 0.03 wt% or less, preferably 0.01 wt% or less. It is preferable to use Ca (OH) 2 containing Na.
[Test Example 6]

排ガス中に含まれる水分の影響を調べた。
排ガス中に含まれる水分量とCFに対するPFC分解処理剤の処理性能との関係を求めるため、まず、次の条件でPFC分解処理剤を調整した。PFC分解処理剤は、Al(OH)の平均粒子径90μm、Ca(OH)の平均粒子径5μmを、Al(OH)とCa(OH)とのモル比での配合比率を3対7として混合し、ミニカラム(径22mm×高さ300mm)に充てんし、これをセラミックス製管状炉に装着し、N、410mL/minを送気しながら、600℃で5時間焼成した。
The influence of moisture contained in the exhaust gas was investigated.
In order to obtain the relationship between the amount of water contained in the exhaust gas and the treatment performance of the PFC decomposition treatment agent for CF 4 , first, the PFC decomposition treatment agent was adjusted under the following conditions. PFC decomposition treatment agent, Al (OH) 3 having an average particle diameter of 90 [mu] m, Ca (OH) 2 having an average particle diameter of 5μm, Al (OH) 3 and Ca (OH) a mixing ratio of a molar ratio of 2 3 The mixture was mixed as a pair 7, filled into a minicolumn (diameter 22 mm × height 300 mm), mounted in a ceramic tube furnace, and fired at 600 ° C. for 5 hours while feeding N 2 and 410 mL / min.

次に、このPFC分解処理剤49mLを図21に示すガス処理システムのミニカラムに充てんし、CF流入濃度:1420ppm(CF1%をNで希釈して1420ppmとしたもの)、ガス流量:104mL/min、SV:127hr−1、処理温度:750℃で通ガスし、CF除去率が95%に低下するまでの処理時間を求めた。なお、上記ガス流に含まれるガスとは、水分を同化させたNに所定量のCFを加えたものである。導入する水分量は、爆気ビンの加熱温度で調整した。
表10は、導入した水分量を示す。

Figure 0005284873
Next, 49 mL of this PFC decomposition treatment agent is packed into a mini-column of the gas treatment system shown in FIG. 21, and CF 4 inflow concentration: 1420 ppm (CF 4 1% diluted to 1420 ppm with N 2 ), gas flow rate: Gas was passed at 104 mL / min, SV: 127 hr-1, treatment temperature: 750 ° C., and the treatment time until the CF 4 removal rate decreased to 95% was determined. The gas contained in the gas flow is a gas obtained by adding a predetermined amount of CF 4 to N 2 that has been assimilated with water. The amount of moisture to be introduced was adjusted by the heating temperature of the explosion bottle.
Table 10 shows the amount of moisture introduced.
Figure 0005284873

表11に水分含有量の異なるCFガスに対するPFC分解処理剤の処理性能を示す。水分導入量に応じて、PFC分解処理剤の処理性能が低下するのが確認された。また、水分導入量0.95mg/minでは、水分添加なしの場合と処理性能は変わらないことが解った。 Table 11 shows the treatment performance of the PFC decomposition treatment agent for CF 4 gas having different moisture contents. It was confirmed that the treatment performance of the PFC decomposition treatment agent was lowered depending on the amount of moisture introduced. Further, it was found that when the water introduction amount was 0.95 mg / min, the processing performance was the same as when no water was added.

表11は、水分量と処理性能の関係を示す。

Figure 0005284873
Table 11 shows the relationship between the moisture content and the processing performance.
Figure 0005284873

さらに、排ガスに含まれる水分量は最大で飽和水蒸気量であり、30℃における飽和水蒸気量は30.3mg/Lである。よって、半導体製造装置、例えばHOを使用する可能性の高いアッシング装置から排出される排ガス中には、30℃で最大30.3mg/Lの水分が含まれる可能性がある。この水分量は、表11の平均水分量3.26mg/minに最も近い値であり、水分添加なしの場合と比べると、PFC分解処理剤の処理時間が約1/4に低下することがわかる。 Further, the maximum amount of water contained in the exhaust gas is the amount of saturated water vapor, and the amount of saturated water vapor at 30 ° C. is 30.3 mg / L. Therefore, the exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing apparatus, for example, an ashing apparatus that is highly likely to use H 2 O, may contain a maximum of 30.3 mg / L of moisture at 30 ° C. This water content is the closest value to the average water content of 3.26 mg / min in Table 11, and it can be seen that the processing time of the PFC decomposition treatment agent is reduced to about 1/4 compared to the case without water addition. .

この結果は、排ガス中に水分が含まれると、AlとCaOの複合酸化物においてAlの活性が遮られるとともに、酸化カルシウムが水酸化カルシウムに変わってしまい、フッ素成分が十分に処理されないためと考えられる。
CaO+HO→Ca(OH)
As a result, when moisture is contained in the exhaust gas, the activity of Al 2 O 3 is blocked in the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO, and the calcium oxide is changed to calcium hydroxide, so that the fluorine component is sufficient. It is thought that it is not processed.
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

図22は、水分量3.26mg/minを含むCFガスを処理後のPFC分解処理剤のXRDチャートである。CaF、CaOの他にCa(OH)が同定され、HO導入によりCa(OH)が生成していることが確認された。 FIG. 22 is an XRD chart of the PFC decomposition treatment agent after the treatment of CF 4 gas containing a moisture content of 3.26 mg / min. In addition to CaF 2 and CaO, Ca (OH) 2 was identified, and it was confirmed that Ca (OH) 2 was produced by introduction of H 2 O.

図23は、表11の関係をグラフに表したものである。図23より、被処理ガス中の水分量は、好ましくは1.2mg/min以下、より好ましくは1.0mg/min以下であることがわかる。こうすると、PFC分解処理剤の耐用時間を約300時間以上維持することができる。   FIG. 23 is a graph showing the relationship of Table 11. FIG. 23 shows that the amount of water in the gas to be treated is preferably 1.2 mg / min or less, more preferably 1.0 mg / min or less. In this way, the service life of the PFC decomposition treatment agent can be maintained for about 300 hours or more.

なお、本発明者らは、特許文献4に記載の方法をスケールアップした実機に適用した場合、加熱によって装置内に発生する水分が蒸発せず水分過剰の状態になって、酸化アルミニウムがα化(結晶化)してアルミニウムの活性が低下すること(活性点での微細構造の変化、例えば、OH基が活性点に吸着することによる変質や活性点での局所的なα化が進み、不活性化すること)を確認し、焼成時に水分過剰の状態を回避して結晶化を阻止することでアルミニウムの活性を高く維持したPFC分解処理剤を得ることができることを見出し、PFC分解処理剤(AlとCaOの複合酸化物)を完成するに至った。さらに、AlとCaOの複合酸化物では、AlとCaOの単純混合物よりも分解処理剤としての処理性能を向上させることができることを解明した。 In addition, when the present inventors apply the method described in Patent Document 4 to a scaled-up actual machine, the moisture generated in the apparatus does not evaporate due to heating, resulting in an excess of moisture, and the aluminum oxide is turned into α. (Crystallization) to decrease the activity of aluminum (change in microstructure at the active site, for example, deterioration due to adsorption of OH groups to the active site and local alpha conversion at the active site, It is found that a PFC decomposition treatment agent that maintains high activity of aluminum can be obtained by avoiding crystallization while preventing excessive water during firing, and the PFC decomposition treatment agent ( Al 2 O 3 and CaO composite oxide) have been completed. Further, the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO, was clarified that it is possible to improve the processing performance of the decomposition agent than a simple mixture of Al 2 O 3 and CaO.

このAlとCaOの複合酸化物を用いた本発明の実施の形態に係るガス処理装置では、分解処理剤の耐用時間を延ばすことができ、さらに、PFC分解処理の前段階で排ガス中の水分量を低減させることにより、AlとCaOの複合酸化物の耐用時間をより向上させることができる。したがって、処理剤の交換回数を減らすことができ、作業効率を向上させ、ランニングコストを削減できるガス処理装置およびこの装置を備えた半導体製造装置を提供することができる。 In the gas treatment apparatus according to the embodiment of the present invention using the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO, the service life of the decomposition treatment agent can be extended, and further, in the exhaust gas at the stage before the PFC decomposition treatment By reducing the amount of water, the service life of the composite oxide of Al 2 O 3 and CaO can be further improved. Therefore, it is possible to provide a gas processing apparatus that can reduce the number of times of replacement of the processing agent, improve working efficiency, and reduce running costs, and a semiconductor manufacturing apparatus including this apparatus.

1、2、3、4、5 ガス処理装置
10 水分除去装置
10a ミストトラップ
10b 水分吸着装置
10c 冷却装置
11 スプレー
12 冷却水
13 水分吸着剤
14 熱交換器
20 PFC処理装置
21、22、174 内管
30 装置本体
30a、30b 蓋体
31 内部ヒーター
31a 第1の内部ヒーター
31b 第2の内部ヒーター
32 外部ヒーター
32a 第1の外部ヒーター
32b 第2の外部ヒーター
32c 第3の外部ヒーター
33 処理剤配置部
34 保温材
35 空気層
36、166、176 処理剤
37 整流板
38 ガス導入部
39 ガス排出部
40 ガス導入管
50 排気管
110 酸化膜エッチング装置
120 Polyシリコンエッチング装置
130 メタルエッチング装置
140 アッシング装置
150 真空ポンプ
160 第1の乾式除害装置
170 第2の乾式除害装置
161、171、172、173 カラム
175 伝熱フィン
200 メッシュ部材
a、b、c 空間
1, 2, 3, 4, 5 Gas treatment device 10 Moisture removal device
10a Mist trap 10b Moisture adsorption device 10c Cooling device 11 Spray 12 Cooling water 13 Moisture adsorbent 14 Heat exchanger 20 PFC treatment device 21, 22, 174 Inner tube 30 Device body 30a, 30b Lid 31 Internal heater 31a First inside Heater 31b 2nd internal heater 32 External heater 32a 1st external heater 32b 2nd external heater 32c 3rd external heater 33 Treatment agent arrangement | positioning part 34 Insulation material 35 Air layer 36, 166, 176 Treatment agent 37 Current plate 38 Gas introduction part 39 Gas exhaust part 40 Gas introduction pipe 50 Exhaust pipe 110 Oxide film etching apparatus 120 Poly silicon etching apparatus 130 Metal etching apparatus
140 Ashing device 150 Vacuum pump 160 First dry-type abatement device 170 Second dry-type abatement device 161, 171, 172, 173 Column 175 Heat transfer fin 200 Mesh members a, b, c Space

Claims (8)

PFC(パーフルオロ化合物)を含むガスを処理するガス処理装置であって;
前記PFCを含むガス中に含まれるHOを低減させる水分除去装置と;
前記水分除去装置でHOが低減された前記PFCを含むガスを導入し、前記PFCを分解処理するAlとCaOの複合酸化物を含む分解処理剤が充填されたPFC処理装置を備える;
ガス処理装置。
A gas processing apparatus for processing a gas containing PFC (perfluoro compound);
A water removal device for reducing H 2 O contained in the gas containing PFC;
A PFC treatment apparatus filled with a decomposition treatment agent containing a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO that introduces a gas containing PFC with reduced H 2 O in the moisture removal apparatus and decomposes the PFC. Prepare;
Gas processing device.
PFCを含むガスと、酸性ガスおよび/または腐食性ガスを含むガスを処理するガス処理装置であって;
前記酸性ガスおよび/または前記腐食性ガスを除去する第1の乾式除害装置と;
前記第1の乾式除害装置の下流側に配置され、前記PFCを除去するために、前記PFCを分解処理するAlとCaOの複合酸化物を含む分解処理剤が充填されたPFC処理装置を備える;
ガス処理装置。
A gas processing apparatus for processing a gas containing PFC and a gas containing acid gas and / or corrosive gas;
A first dry abatement device for removing the acid gas and / or the corrosive gas;
A PFC treatment disposed downstream of the first dry-type abatement apparatus and filled with a decomposition treatment agent containing a composite oxide of Al 2 O 3 and CaO that decomposes the PFC in order to remove the PFC Comprising a device;
Gas processing device.
加熱装置を有し、前記第1の乾式除害装置よりも高い温度で前記PFCを除去する第2の乾式除害装置を備え;
前記第2の乾式除害装置は、前記PFCを含むガスの流れに対して、前記第1の乾式除害装置の下流側であって、前記PFC処理装置の上流側に配置される、
請求項2に記載のガス処理装置。
A second dry-type detoxifying device that has a heating device and removes the PFC at a temperature higher than that of the first dry-type detoxifying device;
The second dry-type abatement apparatus is disposed downstream of the first dry-type abatement apparatus and upstream of the PFC processing apparatus with respect to the gas flow including the PFC.
The gas processing apparatus according to claim 2.
前記第2の乾式除害装置は、前記PFC処理装置と一体として形成された;
請求項3に記載のガス処理装置。
The second dry abatement device was formed integrally with the PFC treatment device;
The gas processing apparatus according to claim 3.
前記第1の乾式除害装置の下流側であって、前記PFC処理装置の上流側に、前記PFCを含むガス中に含まれるHOを低減させる水分除去装置を備える;
請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載のガス処理装置。
A water removal device that reduces H 2 O contained in the gas containing the PFC downstream of the first dry-type abatement device and upstream of the PFC treatment device;
The gas processing apparatus of any one of Claim 2 thru | or 4.
Oを低減させる前記水分除去装置は、ミストトラップ、水分吸着剤、および熱交換器のうち少なくとも一つを有する装置である;
請求項1または請求項5に記載のガス処理装置。
The moisture removing device for reducing H 2 O is a device having at least one of a mist trap, a moisture adsorbent, and a heat exchanger;
The gas processing apparatus according to claim 1 or 5.
前記AlとCaOの複合酸化物は、平均粒子(メディアン)55μm以上160μm以下のAl(OH)と、Ca(OH)とのモル比が、3:7〜5:5である混合物を430℃以上890℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られる複合酸化物である;
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のガス処理装置。
The Al 2 O 3 and CaO composite oxide has an average particle diameter (median diameter ) of 55 μm or more and 160 μm or less of Al (OH) 3 and Ca (OH) 2 in a molar ratio of 3: 7 to 5: 5. A composite oxide obtained by calcining a mixture in the temperature range of 430 ° C. to 890 ° C. in a nitrogen flow or air flow;
The gas processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
半導体基板をエッチングするエッチング装置と;
前記エッチング装置でエッチングされた半導体基板上の不要となったレジストを除去するアッシング装置と;
前記エッチング装置および/または前記アッシング装置から排出されるPFCを含むガスを処理する、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のガス処理装置を備える;
半導体製造装置。
An etching apparatus for etching a semiconductor substrate;
An ashing device for removing unnecessary resist on the semiconductor substrate etched by the etching device;
The gas processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a gas including PFC discharged from the etching apparatus and / or the ashing apparatus is processed.
Semiconductor manufacturing equipment.
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