JP2014079750A - ガスの処理装置、ガスの処理カートリッジ及びガスの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供する。
【解決手段】ガスの処理装置１は、第１の処理室１５と、第２の処理室１６と、ガスを処理する処理剤１７とを備える。第１の処理室１５には、被処理ガスが導入される。第２の処理室１６には、第１の処理室１５からガスが導入される。第２の処理室１６からは、処理済みのガスが排出される。処理剤１７は、第１及び第２の処理室１５，１６のそれぞれに配されている。第２の処理室１６の第１の処理室１５側端部が中空である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体、液晶製造プロセスにおいて排出されるドライエッチング排気ガスなどのガスの処理装置、ガスの処理カートリッジ及びガスの処理方法に関するものである。

近年、排気ガスによる環境負荷を低減するために、排気ガスに対する規制が厳しくなってきている。これに伴い、排気ガスの処理方法が種々提案されている（例えば、特許文献１等を参照。）。

特開平８−１８６０６６号公報

ガスの処理装置の処理能力を向上したいという要望がある。

本発明の主な課題は、優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供することにある。

本発明に係るガスの処理装置は、第１の処理室と、第２の処理室と、ガスを処理する処理剤とを備える。第１の処理室には、被処理ガスが導入される。第２の処理室には、第１の処理室からガスが導入される。第２の処理室からは、処理済みのガスが排出される。処理剤は、第１及び第２の処理室のそれぞれに配されている。第２の処理室の第１の処理室側端部が中空である。

本発明に係るガスの処理カートリッジは、第１の処理室と、第２の処理室と、ガスを処理する処理剤とを備える。第１の処理室には、被処理ガスが導入される。第２の処理室には、第１の処理室からガスが導入される。第２の処理室からは、処理済みのガスが排出される。処理剤は、第１及び第２の処理室のそれぞれに配されている。第２の処理室の第１の処理室側端部が中空である。

本発明に係るガスの処理方法では、上記ガスの処理装置を用いてガスを処理する。

本発明によれば、優れた処理能力を有するガスの処理装置を提供することができる。

第１の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第２の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第３の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第４の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第５の実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 第５の実施形態に係るガスの処理装置の模式図である。 比較例１に係るガスの処理装置の模式的断面図である。 比較例１に係るガスの処理装置の模式図である。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るガスの処理装置１ａの模式的断面図である。ガスの処理装置１ａは、例えば、人体や環境等に有毒な成分を含むガスを処理し、無害化するための装置である。処理装置１ａは、例えば、アルミニウム膜等のドライエッチング装置から排出される、三塩化ホウ素などのハロゲン化合物を含むガスを処理するために好適に用いられる。

ガスの処理装置１ａへの被処理ガスの供給量は、例えば、１Ｌ／分〜２０００Ｌ／分であることが好ましく、５Ｌ／分〜１０００Ｌ／分であることがより好ましい。ガスの処理装置１ａに供給される被処理ガスの温度は、１５０℃以下であることが好ましく、１００℃以下であることがより好ましい。

図１に示されるように、処理装置１ａは、第１の筐体１３と、第２の筐体１４とを有する。第１の筐体１３には、第１の処理室１５が設けられている。一方、第２の筐体１４には、第２の処理室１６が設けられている。

第１の処理室１５には、導入口１１から被処理ガスが導入される。第１の処理室１５は、配管１８により第２の処理室１６に接続されている。この配管１８を経由して第１の処理室１５を通過したガスが第２の処理室１６に導入される。第２の処理室１６の配管１８が接続された側とは反対側の端部には、排出口１２が接続されている。第２の処理室１６を通過したガスは、排出口１２から排出される。従って、第１の処理室１５と第２の処理室１６とは、導入口１１と排出口１２との間に直列に接続されている。

第１の処理室１５と第２の処理室１６とのそれぞれには、処理剤１７が配されている。処理剤１７は、被処理ガスを処理するための薬剤である。具体的には、処理剤１７は、被処理ガスに含まれる有害物質の濃度を低減させる。この処理剤１７により被処理ガスの処理が行われ、処理済みのガスが排出口１２から排出される。

なお、本実施形態では、処理剤１７は、処理剤を含む処理粒子として第１及び第２の処理室１５，１６のそれぞれに配されている。

処理剤１７は、被処理ガスを処理し得る薬剤である限りにおいて特に限定されない。処理剤１７は、例えば、被処理ガス中に含まれる、濃度を低減させようとする物質を吸着する吸着剤であってもよいし、濃度を低減させようとする物質と反応する反応剤、濃度を低減させようとする物質を反応させる触媒等であってもよい。処理剤１７は、吸着剤、反応剤及び触媒のうちの少なくとも２つを含んでいてもよい。処理剤１７は、被処理ガスの種類に応じて適宜選択することができる。吸着剤の具体例としては、例えば、ゼオライト、活性炭、活性白土、酸化鉄、水酸化カルシウム活性炭、添着活性炭（酸化銅及び酸化亜鉛の少なくとも一方が担持された活性炭）等が挙げられる。反応剤の具体例としては、例えば、酸化鉄、酸化マンガン等が挙げられる。好ましく用いられる酸化鉄の具体例としては、例えば、酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）等が挙げられる。好ましく用いられる酸化マンガンの具体例としては、例えば、一酸化マンガン（ＭｎＯ）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）、七酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_７）等が挙げられる。触媒の具体例として、例えば、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）等が挙げられる。

処理剤１７は、第１の処理室１５の一部分に充填されている。具体的には、第１の処理室１５のうち、ガスの流れる方向における両端部を除いた部分に処理剤１７が充填されている。このため、第１の処理室１５の導入口１１側の端部（第１の処理室１５の上流側端部）は、中空である。第１の処理室１５の配管１８側の端部（第１の処理室１５の下流側端部）は、中空である。

同様に、処理剤１７は、第２の処理室１６の一部分に充填されている。具体的には、第２の処理室１６のうち、ガスの流れる方向における両端部を除いた部分に処理剤１７が充填されている。このため、第２の処理室１６の導入口１１側端部（第２の処理室１６の上流側端部）は、中空である。第２の処理室１６の排出口１２側端部（第２の処理室１６の下流側端部）は、中空である。

ところで、従来、ガスの処理装置の処理能力は、専ら処理装置に含まれる処理剤の量に依存するものと考えられてきた。本発明者らは、鋭意研究した結果、処理装置の処理能力は、処理装置に含まれる処理剤の量のみならず、処理室のうち処理剤が配された部分の長さ（Ｌ）を当該部分の平均等価直径（Ｄ）で除算して得られる値（Ｌ／Ｄ）にも依存することを見出した。具体的には、本発明者らは、Ｌ／Ｄが大きくなるほど処理装置の処理能力が高くなることを見出した。

しかしながら、実際上は、処理装置の配置スペースなどの制約によりＬ／Ｄを十分に大きくできないことが多い。これに鑑み、本発明者らは、Ｌ／Ｄを大きくするために、第１の処理室１５と第２の処理室１６とを配管１８により直列に接続することに想到した。しかしながら、驚くべきことに、複数の処理室を直列に接続した場合、同じＬ／Ｄを有する単一の処理室を設けた場合よりも処理能力が低くなった。この理由としては、定かではないが、第２の処理室において、被処理ガスの流れに偏りが生じ、被処理ガスが接触しにくい処理剤が存在することが考えられる。

そこで、本発明者らは、第２の処理室１６における処理剤１７の量が少なくなるにも関わらず、あえて、第２の処理室１６の第１の処理室１５側の端部１６ｂを中空にする構成に想到した。端部１６ｂを中空にすることにより、端部１６ｂにおける流路面積が、その上流部分の流路面積よりも大きくなる。このため、端部１６ｂにおいてガスが一旦滞留する。その結果、第２の処理室１６の処理剤１７が設けられた部分１６ａに高い均一性で被処理ガスが供給される。従って、第２の処理室１６における処理剤１７の利用効率が高まる。よって、優れた処理能力を実現することができる。

より優れた処理能力を実現する観点からは、Ｌ１／Ｄ１＋Ｌ２／Ｄ２が３以上であることが好ましく、４以上であることがより好ましく、５以上であることがさらに好ましい。

但し、
Ｌ１：第１の処理室１５のうち、処理剤１７が設けられている部分１５ａの長さ、
Ｄ１：第１の処理室１５の平均等価直径、
Ｌ２：第２の処理室１６のうち、処理剤１７が設けられている部分１６ａの長さ、
Ｄ２：第２の処理室１６の平均等価直径、
である。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態に係るガスの処理装置１ｂの模式的断面図である。

第１の実施形態に係るガスの処理装置１ａでは、第１の処理室１５におけるガスの流れる方向と、第２の処理室１６におけるガスの流れる方向とが等しくなるように、第１の処理室１５の一方側端部と、第２の処理室１６の一方側端部を配管１８により接続する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。

例えば、ガスの処理装置１ｂのように、第１の処理室１５の一方側端部と第２の処理室１６の一方側端部とが配管１８により接続されており、第１の処理室１５におけるガスの流れる方向と、第２の処理室１６におけるガスの流れる方向とが逆向きになっていてもよい。

（第３の実施形態）
図３は、本実施形態に係るガスの処理装置１ｃの模式的断面図である。

ガスの処理装置１ｃのように、第１の処理室１５と第２の処理室１６とが直線状に配列されていてもよい。その場合は、例えば、第１の処理室１５の長さと第２の処理室１６の長さとを異ならせてもよい。例えば、第１の処理室１５を相対的に短くし、第２の処理室１６を相対的に長くしてもよい。

（第４の実施形態）
図４は、本実施形態に係るガスの処理装置１ｄの模式的断面図である。図４に示されるように、ガスの処理装置１ｄは、ガスの処理カートリッジ２を有する。処理カートリッジ２は、内部空間を有する筐体２３を有する。筐体２３の内部空間の横断面は、矩形状である。

筐体２３内には、仕切り板２４が設けられている。筐体２３の内部空間は、この仕切り板２４によって、第１の処理室１５と第２の処理室１６とに仕切られている。なお、仕切り板２４は、筐体２３の下側部分には設けられていない。このため、第１の処理室１５と第２の処理室１６とは、筐体２３の下側部分において直接接続されている。処理装置１ｄにおいても、第２の処理室１６の第１の処理室１５側端部１６ｂが中空である。このため、部分１６ａに高い均一性で被処理ガスが供給される。従って、優れた処理能力を実現することができる。

（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態に係るガスの処理装置１ｅの模式的断面図である。図６は、第５の実施形態に係るガスの処理装置の模式図である。
第４の実施形態に係る処理装置１ｄでは、第１の処理室１５の下流側端部に処理剤１７が充填されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、処理装置１ｅのように、第１の処理室１５の下流側端部に処理剤１７が充填されていなくてもよい。
［実施例１］
第５の実施形態に係るガスの処理装置１ｅと実質的に同様の構成を有する処理装置を表１に示す条件で作製した。その処理装置に、窒素ガスにて希釈した塩素ガスを供給し、破過吸着率を測定した。結果を表１に示す。

なお、塩素ガスの流量は、０．３Ｌ／分とした。窒素ガスの流量は、６５Ｌ／分とした。
［比較例１］
図７及び図８に示されるように、仕切り板２４を設けず筐体の内部に一体の処理室を設けたこと以外は、ガスの処理装置１ｅと実質的に同様の構成を有するガスの処理装置１００を作製した。実施例１と同様に、その処理装置１００に、窒素ガスにて希釈した塩素ガスを供給し、ガス検知器の破過吸着率を測定した。結果を表１に示す。

なお、表１において、
容量：筐体の内部空間の容量、
横断面形状：筐体の内部空間の横断面形状、
断面積：各処理室の横断面積、
処理室寸法（Ｌ）：ガスの流れる方向に沿った処理室の総長さ、
Ｄ：処理室の平均等価直径、
塩素濃度：供給したガス（被処理ガス）における塩素濃度、
である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ：処理装置
２：処理カートリッジ
１１：導入口
１２：排出口
１３：第１の筐体
１４：第２の筐体
１５：第１の処理室
１６：第２の処理室
１６ａ：部分
１６ｂ：側端部
１６ｂ：端部
１７：処理剤
１８：配管
２３：筐体
２４：仕切り板

Claims (6)

1. 被処理ガスが導入される第１の処理室と、
   前記第１の処理室からガスが導入され、処理済みのガスが排出される第２の処理室と、
   前記第１及び第２の処理室のそれぞれに配されており、前記ガスを処理する処理剤と、
   を備え、
   第２の処理室の前記第１の処理室側端部が中空である、ガスの処理装置。
2. ガスの流れる方向において、前記第１の処理室のうち、前記処理剤が設けられている部分の長さをＬ１とし、前記第１の処理室の平均等価直径をＤ１とし、ガスの流れる方向において、前記第２の処理室のうち、前記処理剤が設けられている部分の長さをＬ２とし、前記第２の処理室の平均等価直径をＤ２としたときに、
   Ｌ１／Ｄ１＋Ｌ２／Ｄ２≧３
   が満たされる、請求項１に記載のガスの処理装置。
3. 前記第１の処理室を有する第１の筐体と、
   前記第２の処理室を有する第２の筐体と、
   前記第１の処理室と前記第２の処理室とを接続している配管と、
   を備える、請求項１または２に記載のガスの処理装置。
4. 内部空間を有する筐体と、
   前記内部空間を前記第１の処理室の前記第２の処理室とに仕切る仕切り板と、
   を備える、請求項１または２に記載のガスの処理装置。
5. 被処理ガスが導入される第１の処理室と、
   前記第１の処理室からガスが導入され、処理済みのガスが排出される第２の処理室と、
   前記第１及び第２の処理室のそれぞれに配されており、前記ガスを処理する処理剤と、
   を備え、
   第２の処理室の前記第１の処理室側端部が中空である、ガスの処理カートリッジ。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスの処理装置を用いてガスを処理する、ガスの処理方法。
   

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