JPH1076138A - ハロゲン系化合物を含有する排ガスの処理方法 - Google Patents

ハロゲン系化合物を含有する排ガスの処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハロゲンガス及び/又はハロゲン化水素ガス
(ハロゲン化酸性ガス)等のハロゲン系化合物を含有す
る排ガスを単体金属と接触させることを特徴とする、ハ
ロゲン系化合物を含有する排ガスの処理方法。 【効果】 排ガスから上記した如き酸性ガスやハロゲン
ガス等のハロゲン系化合物を効果的に除去することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハロゲン系化合物(例
えば、ハロゲンガス又はハロゲン化水素等のハロゲン化
酸性ガス)を含有する排ガスの処理方法に関し、特に半
導体工程におけるドライエッチング工程等から排出され
るハロゲン系化合物を含有する排ガスを除去して無害化
する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体工業においては、半導体製造工程
の中で多種類の腐蝕性ガスが使用されているが、これら
は毒性も高く、環境への汚染が懸念されている。具体的
には、ドライエッチング工程から排出される排ガス中に
はハロゲン系ガスが含まれるが、これらは人体に有害で
ある。また、これらは腐蝕性のガスで、特に、系内に存
在する水分と共に真空系の機器を腐蝕させるという問題
がある。従って、これらのガスの除去システムの確立が
急務とされている。
【0003】従来から、こうしたハロゲン系ガスの除去
方法として種々の方法が提案されてきている。例えば、
特開平6−198128号、特開平6−47233号、
特開平4−94723号等に示されている方法がある
が、これらの方法においてハロゲン系ガスの除去に次の
処理剤 (1)〜(5) を使用することが提案されている。
【0004】(1) 金属酸化物(各種金属の酸化物) (2) 活性炭、又は活性炭に薬剤を担持したもの(活性炭
にアルカリ金属の酸化物等を担持した吸着剤) (3) アルカリ(Ca(OH)2 、Mg(OH)2 、Ca
O、MgO等) (4) 酸化剤(KMnO4 等) (5) 以上の組み合わせ
【0005】ドライエッチング工程から排出されるハロ
ゲン系ガスはその性状から、 ハロゲンガス(F2 、Cl2 、Br2) ハロゲン化水素ガス(酸性ガス)(HF、HCl、H
Br) その他 に大別される。実際の排ガス中では、これらが単独で排
出されることは稀であり、複数のガスが混在している。
【0006】これらのハロゲン系ガスのうち、とが
特に問題である。これらは人体や環境に対して有害であ
るため、排ガスの完全処理が望まれることは当然である
が、それに加え、腐蝕性のガスであるため、系内に存在
する水分と共に真空系の機器(ドライポンプ、回転ポン
プの金属部分、金属配管等)を腐蝕させるという問題が
ある。
【0007】系内の腐蝕が生じれば、真空系の安定性が
損なわれ、半導体製造時の条件設定が困難となるし、腐
蝕した部分の交換にはかなりの費用がかかる。
【0008】従来から提案されてきた除害剤(処理剤)
として、例えば金属酸化物(一例として、Fe2 3
挙げる。)を用いた場合には、金属酸化物が酸性ガスと
反応し、 Fe2 3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3
2 O のように水を発生する。
【0009】上記した通り、水は系内を腐蝕させる要因
となるので好ましくない。また、金属酸化物と同様に、
アルカリや酸化剤も酸性ガスと反応して水を放出するの
で、これも好ましくない。一方、活性炭では、酸性ガス
を処理しきれない。
【0010】従って、酸性ガスやハロゲンと反応若しく
は吸着(物理吸着、反応吸着)しても水を放出しない除
去システムを真空系に付与する必要があるが、従来技術
にはそうした要求に応えるものが存在しない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、排ガ
スから上記した如き酸性ガスやハロゲンガス等のハロゲ
ン系化合物を効果的に除去する方法を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ハロゲ
ンガス及び/又はハロゲン化水素ガス(ハロゲン化酸性
ガス)等のハロゲン系化合物を含有する排ガスを単体金
属と接触させることを特徴とする、ハロゲン系化合物を
含有する排ガスの処理方法に係るものである。
【0013】本発明の処理方法によれば、排ガスの処理
剤として単体金属を使用しているので、この単体金属と
ハロゲン系化合物が例えば次式のように反応し、腐蝕性
のある有害なハロゲン系化合物を除去できるのみなら
ず、反応によって水を生成することもなく、系内の腐蝕
を有効に防止することができる。
【0014】 2Fe + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
【0015】本発明の処理方法において、上記単体金属
としては、スズ、鉛、亜鉛、ジルコニウム、鉄、ニッケ
ル、モリブデン、マンガン、タンタル及びコバルトから
なる群より選択される少なくとも1種を使用することが
望ましい。
【0016】また、ハロゲン系化合物を含有する排ガス
を単体金属と20〜300 ℃(望ましくは 100〜300 ℃)で
接触させることが反応の促進にとって有利である。
【0017】なお、使用可能な上記単体金属の形状は、
粒状、棒状、板状等であって操作性が良ければ特に限定
されない。これらの金属の粒度は排ガス通過時に通気抵
抗が上昇しない範囲であれば、接触面積をできるだけ大
きくとれる形状が望ましい。また、これらの金属は1種
類単独で使用しても2種類以上を併用してもよい。
【0018】実際に排ガスと接触せしめる手段として
は、充填塔にガスの負荷量に応じて上記単体金属を充填
し、ガスを導入して接触させればよい。
【0019】半導体製造のドライエッチング時において
排ガスを除去するための具体的な位置については、 a)真空ポンプとリアクターの間 b)真空ポンプと排ガスの放出口の間 c)油回転ポンプを使用する場合は、真空ポンプ油中の
溶存ガスを除去するためにポンプ油を循環して上記の如
き充填塔を経由させる。 等が考えられる。a)、c)は真空ポンプを腐蝕から守
り、b)は排ガスの環境への放出を防ぐ観点で設けるも
のである。
【0020】また、排ガスの除去剤(処理剤)として、
上記した単体金属と活性炭との併用も可能である。
【0021】
【発明の作用効果】本発明の処理方法によれば、排ガス
の処理剤として単体金属を使用しているので、この単体
金属とハロゲン系化合物が例えば上記式のように反応
し、腐蝕性のある有害なハロゲン系化合物を除去できる
のみならず、反応によって水を生成することもなく、系
内の腐蝕を有効に防止することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0023】実施例1 外側から加熱が可能な50mmφのSUS製充填塔に、層高
10cmとなるようにスズ(粒状、2〜3mmφ)を充填し
た。20℃の温度の下、充填塔へ、窒素で希釈したハロゲ
ン系ガスを1L/分の流速で2時間流入した(ハロゲン
系ガス濃度はいずれも1%とした)。そして、充填塔か
らの出口ガスを以下のように分析した。
【0024】ハロゲン系ガスとしてハロゲン(F2 、C
2 、Br2 )を使用した時は、出口ガス全量をKIの
水溶液中にバブリングし、発生したI2 をハイポで滴定
することにより、処理しきれなかったハロゲン量(未処
理率)を下記式によって計算した。結果を下記の表1に
示す(表中の数字は未処理率(%)を示す:以下、同
様)。
【0025】ハロゲン系ガスとして酸(HF、HCl、
HBr)を使用した時は、出口ガス全量をアンモニアの
水溶液中にバブリングし、中和後にイオンクロマトグラ
フィーで分析することにより、処理しきれなかった酸量
(未処理率)を下記式によって計算した。結果を下記の
表1に示す。
【0026】未処理率(%)={(処理しきれなかった
ハロゲン系ガス量)÷(流入したハロゲン系ガス量)}
×100
【0027】また、同様な実験を、充填塔を 100℃、 2
00℃、 300℃に加熱して行った。その結果も下記の表1
に示す。
【0028】 (表中の数値は未処理率:%)
【0029】この結果から、本発明に基づけば、ハロゲ
ン系ガスを効果的に除去できることが分かる。特に、フ
ッ素系では反応温度を高めることが有利である。
【0030】実施例2 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
にジルコニウム(スポンジ、2〜5mmφ)を充填した。
それ以外は実施例1と同様の反応を行った。その結果を
下記の表2に示す。
【0031】 (表中の数値は未処理率:%)
【0032】この結果も、本発明に基づく方法によっ
て、フッ素系ガスを昇温状態で有効に除去できることを
示している。
【0033】実施例3 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
に鉛(粒状、2〜5mmφ)を充填した。それ以外は実施
例1と同様の反応を行った。その結果を下記の表3に示
す。
【0034】 (表中の数値は未処理率:%)
【0035】この結果から、フッ素は20℃以上でも十分
に除去でき、HFは高温下で、Cl2 は更に高温にする
と十分に除去できることが分かる。
【0036】実施例4 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
に亜鉛(粒状、3〜7mmφ)を充填した。それ以外は実
施例1と同様の反応を行った。その結果を下記の表4に
示す。
【0037】 (表中の数値は未処理率:%)
【0038】この結果では、ハロゲンガスは高温で除去
可能であるが、HFはそれより低温でも十分に除去でき
る。
【0039】実施例5 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
に鉄(粒状、2〜3mmφ)を充填した。それ以外は実施
例1と同様の反応を行った。その結果を下記の表5に示
す。
【0040】 (表中の数値は未処理率:%)
【0041】この結果も、実施例4と同様の傾向を示し
ていることが分かる。
【0042】実施例6 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
にモリブデン(粒状)を充填した。それ以外は実施例1
と同様の反応を行った。その結果を下記の表6に示す。
【0043】 (表中の数値は未処理率:%)
【0044】この結果から、フッ素の除去は昇温下で十
分に行えることが分かる。
【0045】実施例7 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
にニッケル(粒状、2〜5mmφ)を充填した。それ以外
は実施例1と同様の反応を行った。その結果を下記の表
7に示す。
【0046】 (表中の数値は未処理率:%)
【0047】この結果から、HFの除去は昇温下で十分
に行えることが分かる。
【0048】実施例8 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
にマンガン(粒状、2〜5mmφ)を充填した。それ以外
は実施例1と同様の反応を行った。その結果を下記の表
8に示す。
【0049】 (表中の数値は未処理率:%)
【0050】この例でも、HFの除去を昇温下で十分に
行うことができる。
【0051】実施例9 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
にタンタル(粒状、2〜5mmφ)を充填した。それ以外
は実施例1と同様の反応を行った。その結果を下記の表
9に示す。
【0052】 (表中の数値は未処理率:%)
【0053】この例では、ハロゲン系ガスはいずれも高
温で十分に除去できる。
【0054】実施例10 実施例1と同じSUS製充填塔に、層高10cmとなるよう
にコバルト(粒状、小粒10mmφ以下)を充填した。それ
以外は実施例1と同様の反応を行った。その結果を下記
の表10に示す。
【0055】 (表中の数値は未処理率:%)
【0056】この例の場合、HFよりもCl2 の方がよ
り高温で除去されることが分かる。
【0057】以上の実施例1〜10においては、いずれ
も、処理ガス出口部分には腐蝕はみられなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 良隆 大阪府摂津市西一津屋1の1 ダイキン工 業株式会社淀川製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハロゲン系化合物を含有する排ガスを単
    体金属と接触させることを特徴とする、ハロゲン系化合
    物を含有する排ガスの処理方法。
  2. 【請求項2】 単体金属として、スズ、鉛、亜鉛、ジル
    コニウム、鉄、ニッケル、モリブデン、マンガン、タン
    タル及びコバルトからなる群より選択される少なくとも
    1種を使用する、請求項1に記載した処理方法。
  3. 【請求項3】 ハロゲン系化合物を含有する排ガスを単
    体金属と20〜300 ℃で接触させる、請求項1に記載した
    処理方法。
  4. 【請求項4】 ハロゲンガス及び/又はハロゲン化酸性
    ガスを除去する、請求項1に記載した処理方法。
JP25383696A 1996-04-09 1996-09-04 ハロゲン系化合物を含有する排ガスの処理方法 Expired - Lifetime JP4037475B2 (ja)

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