JP2016221428A

JP2016221428A - ガスの処理装置及びガスの処理カートリッジ

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Publication number: JP2016221428A
Application number: JP2015108178A
Authority: JP
Inventors: 静雄徳浦; Shizuo Tokuura; 吉田　隆; Takashi Yoshida; 吉田　　隆; 和彦堀田; Kazuhiko Hotta; 英嗣百合園; Hidetsugu Yurizono
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】ハロゲン系ガスを含むガスの処理装置の小型化を図る。
【解決手段】処理装置１は、容器２１を備える。容器２１は、導入口２２と、排出口２３と、処理室２４とを有する。処理室２４は、導入口２２と排出口２３とに接続されている。処理室２４は、第１の処理部２４ａと、第２の処理部２４ｂとを有する。第２の処理部２４ｂは、第１の処理部２４ａよりも排出口２３側に位置している。第１の処理部２４ａには、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きく、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有するフォージャサイト型ゼオライトを含む第１の処理剤が配されている。第２の処理部２４ｂには、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物を含む第２の処理剤が配されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスの処理装置及びガスの処理カートリッジに関する。

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では、半導体装置においてエッチングが行われたときに排出される排気ガスを処理する方法が提案されている。具体的には、排気ガスを、充填塔内に充填された除害剤及び吸着剤としての活性炭を通過させることにより処理する方法が提案されている。

具体的には、特許文献１に記載の処理装置では、充填塔の上流側に、鉄化合物とマンガン化合物とを含む除害剤が配されており、下流側に、活性炭が配されている。

また、特許文献２には、ハロゲン系ガスの処理剤として、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．０〜２．３のフォージャサイト型ゼオライトが記載されている。

特開平６−３１９９４７号公報特開２００８−２２９６１０号公報

ハロゲン系ガスを含むガスの処理装置を軽量化したいという要望がある。

本発明の主な目的は、ハロゲン系ガスを含むガスの処理装置の小型化を図ることにある。

本発明に係るガスの処理装置は、容器を備える。容器は、導入口と、排出口と、処理室とを有する。導入口からは、被処理ガスが導入される。排出口からは、処理済みのガスが排出される。処理室は、導入口と排出口とに接続されている。処理室は、第１の処理部と、第２の処理部とを有する。第２の処理部は、第１の処理部よりも排出口側に位置している。第１の処理部には、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きく、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有するフォージャサイト型ゼオライトを含む第１の処理剤が配されている。第２の処理部には、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物を含む第２の処理剤が配されている。

本発明に係るガスの処理カートリッジは、容器を備える。容器は、導入口と、排出口と、処理室とを有する。導入口からは、被処理ガスが導入される。排出口からは、処理済みのガスが排出される。処理室は、導入口と排出口とに接続されている。処理室は、第１の処理部と、第２の処理部とを有する。第２の処理部は、第１の処理部よりも排出口側に位置している。第１の処理部には、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きく、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有するフォージャサイト型ゼオライトを含む第１の処理剤が配されている。第２の処理部には、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物を含む第２の処理剤が配されている。

本発明によれば、ハロゲン系ガスを含むガスの処理装置の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係るガスの処理装置の模式的断面図である。

図１に示される処理装置１は、より具体的には、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と、塩素ガスなどのハロゲンガスとの両方を含むガスを処理するために好適に用いられる。

図１に示されるように、処理装置１は、筐体１０を備えている。筐体１０内には、処理カートリッジ２０が配されている。この処理カートリッジ２０によりガスの処理が行われる。

処理カートリッジ２０は、容器２１を有する。容器２１は、導入口２２と、排出口２３と、処理室２４とを有する。導入口２２及び排出口２３は、それぞれ、処理室２４に接続されている。処理対象である被処理ガスは、導入口２２から処理室２４に導入される。被処理ガスは、処理室２４において処理される。処理済みのガスは、排出口２３から排出される。本実施形態では、導入口２２は、容器２１の下部に設けられている。排出口２３は、容器２１の上部に設けられている。もっとも、本発明は、この構成に限定されない。容器の上部に導入口が設けられており、下部に排出口が設けられていてもよい。

処理室２４は、第１の処理部２４ａと、第２の処理部２４ｂとを有する。第１の処理部２４ａは、導入口２２に接続されている。第２の処理部２４ｂは、第１の処理部２４ａよりも排出口２３側に配されている。このため、導入口２２から導入されたガスは、第１の処理部２４ａと、第２の処理部２４ｂとをこの順番で経由して排出口２３に到る。

第１の処理部２４ａには、第１の処理剤３１が配されている。第１の処理剤３１は、第１の処理部２４ａに充填されている。第１の処理剤３１は、ハロゲン系ガスを吸着する機能を有する。

第１の処理剤３１は、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きく、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有するフォージャサイト型ゼオライトを含む。第１の処理剤３１に含まれるゼオライトのＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きいため、第１の処理剤３１の比重が小さい。従って、処理カートリッジ２０及び処理装置１は、軽量である。第１の処理剤３１の比重をより小さくする観点からは、第１の処理剤３１に含まれるゼオライトのＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３５以上であることが好ましい。第１の処理剤３１に含まれるゼオライトのＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比は、３．０以下であることが好ましく、２．５以下であることがより好ましい。第１の処理剤３１に含まれるゼオライトのＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が大きすぎると、疎水性が高くなりすぎる場合がある。

また、第１の処理剤３１が、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有する場合、表面の塩基性度が高まるためハロゲン成分に含まれるハロゲン化水素を十分に処理しうる可能性がある。

ゼオライトにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量が３４質量％以下であることが好ましい。ゼオライトにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ゼオライトの重量が大きくなりすぎる場合がある。ゼオライトにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量は、より好ましくは、３３質量％以下である。ゼオライトにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは、２５質量％以上であり、より好ましくは、３０質量％以上である。ゼオライトにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、相対的にＳｉＯ_２の含有量が多くなってしまいゼオライトがもろくなる場合がある。

ゼオライトにおけるＳｉＯ_２の含有量が４３質量％以上であることが好ましい。ゼオライトにおけるＳｉＯ_２の含有量は、より好ましくは、４４質量％以上である。ゼオライトにおけるＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは、４６質量％以下であり、より好ましくは、４５質量％以下である。ゼオライトにおけるＳｉＯ_２の含有量が多すぎると、ゼオライトがもろくなってしまう場合がある。

ゼオライトにおけるアルカリ金属酸化物の含有量は、好ましくは、２１質量％以下であり、より好ましくは、２０質量％以下であり、さらに好ましくは、１９質量％以下である。ゼオライトにおけるアルカリ金属酸化物の含有量が多すぎると、表面で金属酸化物の凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるアルカリ金属酸化物の含有量は、好ましくは、１７質量％以上であり、より好ましくは、１８質量％以上である。ゼオライトにおけるアルカリ金属酸化物の含有量が少なすぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＮａ_２Ｏの含有量は、好ましくは、１９質量％以下であり、より好ましくは、１８．５質量％以下である。ゼオライトにおけるＮａ_２Ｏの含有量が多すぎると、表面でＮａ_２Ｏの凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるＮａ_２Ｏの含有量は、好ましくは、８質量％以上であり、より好ましくは、１８質量％以上である。ゼオライトにおけるＮａ_２Ｏの含有量が少なすぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＫ_２Ｏの含有量は、好ましくは、２質量％以下であり、より好ましくは、１質量％以下であり、さらに好ましくは、０．５質量％以下である。ゼオライトにおけるＫ_２Ｏの含有量が多すぎると、Ｋ_２Ｏの凝集が起こり、ゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるＫ_２Ｏの含有量は、好ましくは、０．１質量％以上であり、より好ましくは、０．３質量％以上である。ゼオライトにおけるＫ_２Ｏの含有量が少なすぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＲｂ_２Ｏの含有量は、好ましくは、０．００５質量％以下であり、より好ましくは、０．００４質量％以下であり、さらに好ましくは、０．００３質量％以下である。ゼオライトにおけるＲｂ_２Ｏの含有量が多すぎると、凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるＲｂ_２Ｏの含有量は、好ましくは、０．００２質量％以上である。ゼオライトにおけるＲｂ_２Ｏの含有量が少なすぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるアルカリ土類金属酸化物の含有量は、好ましくは、０．５質量％以上であり、より好ましくは、１．０質量％以上であり、さらに好ましくは、１．５質量％以上であり、なお好ましくは、２．０質量％以上である。ゼオライトにおけるアルカリ土類金属酸化物の含有量が少なすぎると、凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるアルカリ土類金属酸化物の含有量は、好ましくは、４．０質量％以下であり、より好ましくは、３．５質量％以下であり、さらに好ましくは、３．０質量％以下である。ゼオライトにおけるアルカリ土類金属酸化物の含有量が多すぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＭｇＯの含有量は、好ましくは、０．５質量％以上であり、より好ましくは、１．０質量％以上であり、さらに好ましくは、１．５質量％以上である。ゼオライトにおけるＭｇＯの含有量が少なすぎると、凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるＭｇＯの含有量は、好ましくは、４．０質量％以下であり、より好ましくは、３．５質量％以下であり、さらに好ましくは、３．０質量％以下である。ゼオライトにおけるＭｇＯの含有量が多すぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＣａＯの含有量は、好ましくは、０．２質量％以上であり、より好ましくは、０．３質量％以上であり、さらに好ましくは、０．４質量％以上である。ゼオライトにおけるＣａＯの含有量が少なすぎると、凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるＣａＯの含有量は、好ましくは、１．０質量％以下であり、より好ましくは、０．８質量％以下であり、さらに好ましくは、０．５質量％以下である。ゼオライトにおけるＣａＯの含有量が多すぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＳｒＯの含有量は、好ましくは、０．００３質量％以下である。ゼオライトにおけるＳｒＯの含有量が多すぎると、凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。ゼオライトにおけるＳｒＯの含有量は、好ましくは、０．００２質量％以上であり、より好ましくは、０．００１質量％以上である。ゼオライトにおけるＳｒＯの含有量が少なすぎると、ゼオライトの酸性度が高くなり装置内壁が腐食される場合がある。

ゼオライトにおけるＦｅ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは、０．５質量％以上であり、より好ましくは、１．０質量％以上である。ゼオライトにおけるＦｅ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、塩素との反応により完全に消費されてしまう場合がある。ゼオライトにおけるＦｅ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは、３質量％以下であり、より好ましくは、２質量％以下である。ゼオライトにおけるＦｅ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、凝集が起こりゼオライト表面の比表面積が小さくなる、またはゼオライトが細穴が塞がれてしまうという蓋然性がある場合がある。

ゼオライトは、上記成分の他に、例えば、Ｐ，Ｓ，Ｃｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ等をさらに含んでいてもよい。

ゼオライトにおけるＰ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは、０．０１質量％〜０．０３質量％であり、より好ましくは、０．０１５質量％〜０．０２５質量％である。

ゼオライトにおけるＳＯ_３の含有量は、好ましくは、０．０５質量％〜０．２５質量％であり、より好ましくは、０．１質量％〜０．２質量％である。

ゼオライトにおけるＣｌの含有量は、好ましくは、０．００５質量％〜０．０５質量％であり、より好ましくは、０．００８質量％〜０．０２質量％である。

ゼオライトにおけるＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは、０．０５質量％〜０．３０質量％であり、より好ましくは、０．１０質量％〜０．２５質量％である。

ゼオライトにおけるＣｒ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは、０．０００１質量％〜０．０１質量％であり、より好ましくは、０．００５質量％〜０．００８質量％である。

ゼオライトにおけるＭｎＯの含有量は、好ましくは、０．０１質量％〜０．０５質量％であり、より好ましくは、０．０２質量％〜０．０４質量％である。

ゼオライトにおけるＮｉＯの含有量は、好ましくは、０．００１質量％〜０．０１質量％であり、より好ましくは、０．００５質量％〜０．００８質量％である。

ゼオライトにおけるＣｕＯの含有量は、好ましくは、０．００１質量％〜０．０１質量％であり、より好ましくは、０．００２質量％〜０．００５質量％である。

ゼオライトにおけるＺｎＯの含有量は、好ましくは、０．００１質量％〜０．０１質量％であり、より好ましくは、０．００３質量％〜０．００８質量％である。

ゼオライトにおけるＹ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは、０．０００５質量％〜０．００２質量％であり、より好ましくは、０．０００８質量％〜０．００１５質量％である。

ゼオライトにおけるＺｒＯ_２の含有量は、好ましくは、０．００１質量％〜０．０２質量％であり、より好ましくは、０．００５質量％〜０．０１質量％である。

第１の処理剤３１の形状寸法は、特に限定されない。第１の処理剤３１は、例えば、粒子状であってもよい。その場合、第１の処理剤３１の平均粒子径は、好ましくは、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、より好ましくは、１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

第１の処理剤３１は、上記ゼオライトに加え、バインダー（カオリン、アタパルジャイト、モンモリロナイトなど）をさらに含んでいてもよい。

第２の処理部２４ｂには、第２の処理剤３２が配されている。第２の処理部２４ｂには、第２の処理剤３２が充填されている。第２の処理剤３２は、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物を含む。第２の処理部２４ｂに含まれる、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物は、例えばハロゲン化合物等の、被処理ガスに含まれる処理しようとする成分、又は処理しようとする成分から生成した成分と反応する。

金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物の具体例としては、例えば、鉄、亜鉛、銅及びマンガンからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩等が挙げられる。これらのうちの１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。なかでも、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物としては、鉄及び亜鉛の少なくとも一方を含む酸化物が好ましく用いられる。

以下、本発明について、具体的な実験例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実験例１，２）
下記の表１に示す成分を含むゼオライトＡ及びゼオライトＢを用意した。上記実施形態に係る処理装置１と同様の構成を有する処理装置において、第１の処理剤としてゼオライトＡ（実験例１）またはゼオライトＢ（実験例２）を用いた。第２の処理剤は、実験例１と実験例２とにおいて共通の処理剤を用いた。処理装置に塩素ガスを含むガスを導入し、処理装置からの排気ガス中に含まれる塩素ガス濃度を測定した。その結果、ゼオライトＡを用いた実験例１と、ゼオライトＢを用いた実験例２とで、排気ガス中の塩素ガス濃度が同等であることを確認した。

なお、表１に示す含有量は、試料を炭酸ナトリウムとホウ酸で溶解分解した後に、塩酸で加熱溶解し、ＩＣＰ−ＡＥＳにより定量分析することにより得た値である。

表１において、「Ｎ．Ａ．」とは、検出量が検出装置の検出限界以下であったことを示している。

１，２：処理装置
１０：筐体
２０：処理カートリッジ
２１：容器
２２：導入口
２３：排出口
２４：処理室
２４ａ：第１の処理部
２４ｂ：第２の処理部
２４ｃ：第３の処理部
３１：第１の処理剤
３２：第２の処理剤

Claims

被処理ガスが導入される導入口と、処理済みのガスが排出される排出口と、前記導入口と前記排出口とに接続された処理室とを有する容器を備え、
前記処理室は、
第１の処理部と、
前記第１の処理部よりも前記排出口側に位置する第２の処理部と、
を有し、
前記第１の処理室には、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きく、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有するフォージャサイト型ゼオライトを含む第１の処理剤が配されており、
前記第２の処理部には、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物を含む第２の処理剤が配されている、ガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量が３４質量％以下である、請求項１に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＳｉＯ_２の含有量が４３質量％以上である、請求項１又は２に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＮａ_２Ｏの含有量が１９質量％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＫ_２Ｏの含有量が２質量％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＲｂ_２Ｏの含有量が０．００５質量％以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＭｇＯの含有量が０．５質量％以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＣａＯの含有量が０．２質量％以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＳｒＯの含有量が０．００３質量％以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記ゼオライトにおけるＦｅ_２Ｏ_３の含有量が０．５質量％以上である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
前記無機化合物が、鉄及び亜鉛の少なくとも一方を含む酸化物である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
ハロゲン化物と、ハロゲンガスとを含む被処理ガスが導入される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガスの処理装置。
被処理ガスが導入される導入口と、処理済みのガスが排出される排出口と、前記導入口と前記排出口とに接続された処理室とを有する容器を備え、
前記処理室は、
第１の処理部と、
前記第１の処理部よりも前記排出口側に位置する第２の処理部と、
を有し、
前記第１の処理室には、ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が２．３より大きく、Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有するフォージャサイト型ゼオライトを含む第１の処理剤が配されており、
前記第２の処理部には、金属の酸化物、金属の水酸化物及び金属の炭酸塩から選ばれた少なくとも一種の無機化合物を含む第２の処理剤が配されている、ガスの処理カートリッジ。