生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_ハロゲン含有排ガス処理装置 |
| 出願番号： | 2001092109 |
| 年次： | 2010 |
| IPC分類： | B01D 53/70,B01D 53/68,B01J 19/08,C07B 35/06,C07B 37/06,C07C 19/08 |
特許情報キャッシュ
土井 雅史 和田 昇 葛本 昌樹 後藤 豊一 JP 4558233 特許公報(B2) 20100730 2001092109 20010328 ハロゲン含有排ガス処理装置 三菱電機株式会社 000006013 大岩 増雄 100073759 児玉 俊英 100093562 竹中 岑生 100088199 村上 啓吾 100094916 土井 雅史 和田 昇 葛本 昌樹 後藤 豊一 20101006 B01D 53/70 20060101AFI20100916BHJP B01D 53/68 20060101ALI20100916BHJP B01J 19/08 20060101ALI20100916BHJP C07B 35/06 20060101ALI20100916BHJP C07B 37/06 20060101ALI20100916BHJP C07C 19/08 20060101ALI20100916BHJP JPB01D53/34 134EB01D53/34 134CB01J19/08 CC07B35/06C07B37/06C07C19/08 B01D 53/32-53/85 B01J 19/08 C07B 35/06 C07B 37/06 C07C 19/08 H01L 21/205 H01L 21/302 特開平１１−１５６１５６（ＪＰ，Ａ） 特開２０００−００９０３７（ＪＰ，Ａ） 特開平０７−２９９３２１（ＪＰ，Ａ） 4 2002282651 20021002 7 20061121 安積 高靖 【０００１】【発明の属する技術分野】この発明は、ハロゲン含有排ガス処理方法及び装置に関するもので、特に、半導体製造装置等から排出される排ガス中に含まれるハロゲン化合物を放電により分解処理するための排ガス処理装置に関するものである。【０００２】【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ドライエッチングやＣＶＤ装置のクリーニングにＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＮＦ３等のフッ素化合物ガスが用いられている。これらフッ素化合物ガスは半導体製造装置に導入され、エッチング工程等に使用された後に半導体製造装置から排出されるが、通常、これらフッ素化合物ガスはエッチング工程等にては完全に分解されることなく、排出ガス中に一部未分解のまま残留している。【０００３】これらフッ素化合物ガスは大気中では活性が低いため、従来はＮＦ３を除いては無処理で大気中に放出されていた。しかしながら、近年になってこれらフッ素化合物ガスはオゾン層の破壊に関連しているものと考えられるようになり、地球温暖化防止の観点よりこれらガスの排出量の削減が求められるようになってきている。【０００４】そのため、これらフッ素化合物ガスを何等かの方法で分解もしくは除去し、環境負荷を軽減したガスに変えることが必要となるが、水素や天然ガス等の燃焼を利用した熱的な分解処理方法においては高濃度のＮＯｘが生成するという欠点がある。また、吸着を利用した除去方法においては吸着剤の交換の問題や再生の問題があり、これらの方法に代わるフッ素化合物ガスの非熱的な処理方法として放電を利用した分解処理方法が提案されてきている。【０００５】図６は、特開平１０−２３５１３８号公報に開示された、従来の放電を用いたフッ素化合物ガスを含んだ排ガスの処理方法であり、４は放電分解装置、５は分解生成物除去装置を表わしている。かかる排ガスの処理方法は、上記のように構成され、放電分解装置４においてコロナ放電または無声放電によりＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３又はＳＦ６などの難分解性フッ素化合物を分解した後、分解生成物除去装置５を用いてこれら分解生成物を除去する工程を複数回繰り返す事により、放電による難分解性フッ素化合物の分解効率を低下させずに分解処理するものである。【０００６】【発明が解決しようとする課題】このような従来の排ガス処理方法においては、空気をキャリアガスとして用いており、この空気中に含まれる水素がフッ素化合物の分解促進剤として作用しているものと考えられるが、放電部と分解生成物除去装置を複数組み合わせ、放電により生成する分解生成物を除去した上で再度放電分解しないと、最終的に十分な分解効率が得られないという問題があった。また、この問題はフッ素化合物以外のハロゲン化合物においても同様の問題となっていた。本発明者の知見によれば、かかる原因は、空気中に含まれる窒素のような２原子分子が振動準位を持ち、この振動準位の存在により放電のエネルギーが吸収され、ハロゲン化合物ガスの分解に有効に利用されないためであると考えられる。【０００７】かかる状況下、本発明者らは、鋭意検討を行った結果、上記空気や窒素に変えてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスをキャリアガスとして用いると、フッ素化合物ガスを高効率で処理することができることを見出し、簡易かつランニングコストを抑制した高効率なハロゲン含有ガス処理方法及び装置を実現する本願発明に到達したものである。【０００８】【課題を解決するための手段】【００１３】 この発明に係るハロゲン含有排ガス処理装置は、ハロゲン含有ガス排気設備に接続可能な排ガス導入部と、排ガス導入部に導入されたハロゲン含有排ガスを、ハロゲン化合物の分解処理を行う放電部へ供給するガス供給経路と、ガス供給経路に接続され、ガス供給経路に真空ポンプを保護するための希ガスを、ハロゲン含有排ガスを希釈するキャリアガスとして導入するキャリアガス供給手段並びに水素供与物質を導入する水素供給手段と、ガス供給経路に接続され、ガス供給経路に導入されたハロゲン含有排ガス中のハロゲン化水素を除去するハロゲン化水素前処理部とを備えたものである。【００２０】【発明の実施の形態】実施の形態１本発明にかかるハロゲン含有排ガス処理装置の構成説明図の一例を図１に示す。かかるハロゲン含有排ガス処理装置は、ターボ分子ポンプ２とドライポンプ３と放電部４とハロゲン化水素除去手段５とポンプ保護ガスの発生源６と水素供給源９とガス排出口１１にて構成されている。【００２１】本発明にかかるハロゲン含有排ガス処理方法を図１に基づいて説明する。図１において、ＣＶＤ装置１より排出されたフッ素化合物ガスはターボ分子ポンプ２にて排気されドライポンプ３を経由して放電部４へと導入される。また、ＣＶＤ装置１から排出されるガス中にはフッ素化合物ガス以外にハロゲン化水素も存在するが、このハロゲン化水素は腐食性が強いため、ＣＶＤ装置１から排出されるフッ素化合物ガスに対してポンプ保護ガスの発生源６からキャリアガスとして例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどの希ガスが供給される。これらキャリアガスはフッ素化合物ガスを希釈することにより、ハロゲン化水素等に起因するポンプ摺動部や配管内面の腐食を防止する効果を有する。また、ＣＶＤ装置１から排出される固体有機物やＳｉＯ２等によるポンプのつまりを防止する効果も有する。本実施の形態においては、キャリアガスはＣＶＤ装置１への逆流防止を考慮してドライポンプ３に導入されているが、ポンプ保護の観点からは、キャリアガスのＣＶＤ装置１への逆流防止を考慮し適度なガス流量とすることで、これらキャリアガスをターボ分子ポンプに導入する事も可能である。次に、水素供給源９より水素もしくは水素化合物を含むガス、例えばＨ２Ｏガスが放電部４に供給される。すなわち、放電部４にはＣＶＤ装置１から排出されたフッ素化合物ガスとキャリアガスである希ガスとＨ２Ｏガスが導入されることになる。これらガスが導入されると、放電部４で放電によりフッ素化合物ガスが分解されると同時にＨ２Ｏガスと反応してハロゲン化水素を生成する。この時、例えば、フッ素化合物ガスがＣＦ４の場合には次のような反応を生ずる。ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４ＨＦ放電部４にて分解処理されたフッ素化合物ガスはキャリアガスやＨ２Ｏガスと一緒にハロゲン化水素除去手段５に導かれ、ハロゲン化水素（例えばＨＦ）の除去後、一部のガスはガス排出口１１より大気中に放出される。このハロゲン化水素除去手段５としては、水スクラバーや、バブリングタンクを通した後ドライヤで水分を除去するものや、ハロゲン化水素を除去するフィルター等が挙げられる。【００２２】ハロゲン化水素除去後のガスには、キャリアガスである希ガスの他二酸化炭素等の不純物が含まれているが、ポンプの腐食対策やポンプが詰まらないために流すキャリアガスとして使用することには問題がないため、ハロゲン化水素除去手段５から大気中に放出されなかったガスはドライポンプ３に導入され、排気ガスのキャリアガスとして利用されることになる。このような構成にすることにより、ポンプの保護ガスの消費量が低減されるという効果がある。【００２３】また、キャリアガスとして用いるＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスは高価であるため、従来のように無毒化したガスとともに大気中に放出する装置においてはランニングコストが大幅に上昇するため、半導体製造装置の排ガスのキャリアガスとして実際の製造ラインに用いられることはなかった。しかしながら、これら希ガスを用いると、キャリアガスによる放電のエネルギー損失がなく、放電部と分解生成物の除去装置を複数組み合わせたような複雑な装置構成を用いる事なく、フッ素化合物ガスを高効率で処理することができるという効果があることが判明した。【００２４】図４はキャリアガスとしてＮ２ガスを用いた場合とＡｒガスを用いた場合において、放電部４における電力投入量を変化させ、フッ素化合物ガスの一種であるＣＦ４の分解率の変化を調べたものである。縦軸にＣＦ４の分解率（％）、横軸に投入電力量（Ｗ）を示している。図４よりＡｒガスをキャリアガスとして用いた場合には５００Ｗ以下の比較的少ない電力投入量においてもＣＦ４が効率的に分解されることが分かる。なお、Ａｒガスをキャリアガスに用いた場合の方がＮ２ガスをキャリアガスに用いた場合よりもＣＦ４の分解効率が高い理由は、上述した振動準位の違いによるものと考えられている。【００２５】また、本発明にかかるハロゲン含有排ガス処理装置においては、窒素ガスを使用しないため放電部４におけるフッ素化合物ガスの分解に伴う副生成物として毒性が高くかつ地球温暖化に対しても悪影響を及ぼす窒素酸化物が発生しないという利点も併せもつ。【００２６】実施の形態２本発明にかかるハロゲン含有排ガス処理装置の構成説明図の他の例を図２に示す。かかるハロゲン含有排ガス処理装置においては、ＣＶＤ装置１から排気されたハロゲン化合物とキャリアガスを含む混合ガスを放電部４の前段で２つに分け一部のみを放電部４に導入し、残りはハロゲン化水素除去手段５にてハロゲン化水素を除去した後、ポンプもしくはガス配管等の保護ガスとして利用する。また、ターボ分子ポンプ２もしくはドライポンプ３の前段にハロゲン化水素除去手段５を設けておいてもよい。【００２７】図２のような構成とし、放電部４に流入する処理ガス量を抑制することにより、放電部４における単位時間あたりのガス流量が減少するのでキャリアガスによる放電部における投入電力の吸収が抑制されるため、結果としてフッ素化合物ガスの処理効率が向上する効果が認められた。【００２８】図５は放電部４において、ガス流量を変化させた場合のＣＦ４の分解率を示したものである。横軸はガス流量（単位はＳＬＭ：standard liter per min.）、縦軸はＣＦ４の分解率（％）を表している。キャリアガスとしてＡｒ、Ｎ２を用いた場合を比較したが、処理ガスのガス流量が１０ＳＬＭ以下の場合はどちらのガスを用いても高いＣＦ４の分解効率が得られていることが分かる。なお、Ａｒガスを用いた場合にガス流量が大きくなってもＣＦ４の分解効率が比較的高く保たれているのは、上述した振動準位の違いによるものと考えられている。【００２９】実施の形態３本発明にかかるハロゲン含有排ガス処理装置の構成説明図の他の例を図３に示す。かかるハロゲン含有排ガス処理装置においては、放電部４の前段にハロゲン化合物ガスとポンプの保護ガスとを分離するガス分離装置８を設置する。ガス分離装置８により分離されたハロゲン化合物ガスを放電部４に導入することにより、放電部５におけるハロゲン化合物ガスの濃度が高くなるとともに放電部４におけるガス量が減少するので処理効率が向上する。【００３０】ガス分離装置８としては、分子の大きさの差を利用するフィルターや、質量の差を利用する遠心分離法、ノズル法、沸点の差を利用する蒸留等を利用した装置を用いることが可能である。【００３１】【発明の効果】【００３３】 本発明にかかるハロゲン含有排ガス処理装置によれば、ハロゲン含有ガス排気設備に接続可能な排ガス導入部と、排ガス導入部に導入されたハロゲン含有排ガスを、ハロゲン化合物の分解処理を行う放電部へ供給するガス供給経路と、ガス供給経路に接続され、ガス供給経路に真空ポンプを保護するための希ガスを、ハロゲン含有排ガスを希釈するキャリアガスとして導入するキャリアガス供給手段並びに水素供与物質を導入する水素供給手段と、前記ガス供給経路に接続され、前記ガス供給経路に導入された前記ハロゲン含有排ガス中のハロゲン化水素を除去するハロゲン化水素前処理部とを備えており、特に、ＣＶＤ装置やエッチング装置などの半導体製造装置から排出されるハロゲン化合物に対して、キャリアガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどの希ガスを用いて放電処理を行うことにより、効率的にハロゲン化合物を放電分解することができ、またハロゲン化水素が除去されたガスをキャリアガスとして利用することで、低ランニングコストでのシステムの運転が可能となるという効果がある。【図面の簡単な説明】【図１】 本発明にかかるハロゲン排含有ガス処理装置の構成の一例を示す図である。【図２】 本発明にかかるハロゲン排含有ガス処理装置の構成の一例を示す図である。【図３】 本発明にかかるハロゲン排含有ガス処理装置の構成の一例を示す図である。【図４】 放電部における投入電力量を変化させた場合のＣＦ４の分解率の変化を示す図である。【図５】 処理ガスの流量を変化させた場合のＣＦ４の分解率の変化を示す図である。【図６】 従来のハロゲン含有排ガス処理装置の構成の一例を示す図である。【符号の説明】１ ＣＶＤ装置、２ ターボ分子ポンプ、３ ドライポンプ、４ 放電部、５ ハロゲン化水素除去設備、６ ポンプ保護ガスの発生源、８ ガス分離装置、９ 水素供給源、１１ ガス排出口。 ハロゲン含有ガスを排気するハロゲン含有ガス排気設備に接続可能な排ガス導入部と、当該排ガス導入部に導入されたハロゲン含有排ガスをハロゲン化合物の分解処理を行う放電部へ供給するガス供給経路と、当該ガス供給経路に接続され、前記ガス供給経路に、真空ポンプを保護するための希ガスを、ハロゲン含有排ガスを希釈するキャリアガスとして導入するキャリアガス供給手段並びに水素供与物質を導入する水素供給手段と、前記ガス供給経路に接続され、前記ガス供給経路に導入された前記ハロゲン含有排ガス中のハロゲン化水素を除去するハロゲン化水素前処理部とを備えてなるハロゲン含有排ガス処理装置。 前記ハロゲン化水素前処理部が、前記ハロゲン化水素前処理部にて処理されたガスが前記ガス供給経路を循環するように前記ガス供給経路もしくは前記ハロゲン含有ガス排気設備に接続されてなる請求項１に記載のハロゲン含有排ガス処理装置。 前記放電部の後段に接続され、前記ハロゲン化合物の分解処理による分解生成物を除去する除去部を備えてなる請求項１に記載のハロゲン含有排ガス処理装置。 前記除去部が前記ガス供給経路もしくは前記ハロゲン含有ガス排気設備に接続されてなる請求項３に記載のハロゲン含有排ガス処理装置。