JPH07275645A

JPH07275645A - 有害ガスの浄化剤

Info

Publication number: JPH07275645A
Application number: JP6090693A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kitahara; 宏一北原; Kenji Otsuka; 健二大塚; Toshiya Hatakeyama; 俊哉畠山; Hideki Fukuda; 秀樹福田
Original assignee: Japan Pionics Ltd
Current assignee: Japan Pionics Ltd
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体製造プロセスから排出される排ガスなど
に含まれる三塩化ほう素、塩素、塩化水素、臭化水素、
三ふっ化ほう素、六ふっ化タングステン、四ふっ化けい
素などの有害な酸性ガスを効率よく除去しうる浄化剤を
開発する。【構成】水酸化ストロンチウムを主成分とし、好ましく
はこれに水を含有させた組成物を用いた成型体を浄化剤
とする。成型の際、必要に応じ上記組成物にアルミナな
どの担体やバインダーとして水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムまたはけい酸ナトリウムを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有害ガスの浄化剤に関
し、さらに詳細には、三塩化ほう素、塩素、塩化水素、
臭化水素、三ふっ化ほう素など主として半導体製造工程
などで使用された後、排出される酸性の有害ガスの浄化
剤に関する。

【０００２】近年、半導体工業やオプトエレクトロニク
ス工業の発展とともに三塩化ほう素、塩素、塩化水素、
臭化水素、三ふっ化ほう素、六ふっ化タングステン、四
ふっ化けい素、三ふっ化塩素などハロゲン系の酸性ガス
の種類および使用量が増加している。

【０００３】これらのガスはシリコン半導体や化合物半
導体製造工業などにおいて、結晶性シリコン、アモルフ
ァスシリコンあるいは酸化シリコン膜の生成用、あるい
は、エッチングガスとして不可欠な物質であるが、いず
れも毒性が高く、人体および環境に悪影響を与えるの
で、これら酸性ガスを含む有害ガスは半導体製造工程な
どに使用後大気に放出するに先立って浄化する必要があ
る。

【０００４】また、四弗化炭素、パーフルオロプロパ
ン、六ふっ化硫黄など加水分解性や比較的毒性の小さい
ガスも半導体製造工程でシリコン膜や酸化シリコン膜な
どのドライエッチングに使用されているが、エッチング
工程を経て排出されるガス中にはこれらのガスと前述の
膜成分との反応やガスの分解によって四ふっ化けい素や
ふっ素などの有害成分を生成するため、工程から外部へ
の排出に際して浄化が必要である。

【０００５】

【従来の技術】従来、ガス中に含有される塩化水素、ふ
っ化水素、三塩化ほう素、三ふっ化ほう素、四ふっ化炭
素などの酸性ガスを除去する手段として、スクラバー、
スプレー塔、回転式微細気泡発生装置などを用い、これ
らのガスを水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液と接
触させて吸収分解させる湿式法（特開昭６１−２０４０
２２号公報、特開昭６２−１２５８２７号公報など）、
およびマグネシウム、ナトリウム、カリウムの酸化物、
炭酸塩などの吸着剤（特開昭６３−２３２８４４号公
報）、亜鉛化合物とアルカリ金属化合物などを活性炭に
含浸させた吸着剤（特開昭６０−６８０５１号公報）、
あるいはソーダライムなどを有効成分とする浄化剤など
固形状のものを充填した充填筒にこれらの有害ガスを流
して浄化する乾式方法が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湿式法
は一般的に後処理に困難性があり、装置が複雑で大型と
なるばりでなく、設備、保守ともに費用を要するという
問題点がある。一方、乾式法として、マグネシウム、ナ
トリウム、カリウムの酸化物、炭酸塩などの吸着剤では
吸着剤単位容積当たりの除去能力が小さい。また、亜鉛
化合物とアルカリ金属化合物などを活性炭に含浸させた
吸着剤やソーダライムを用いた浄化剤も除去容量が必ず
しも十分とはいえず、酸性ガス濃度が高かったり、量が
多い場合には、十分に処理できないという問題点がある
ばかりでなく、活性炭を用いた吸着剤は弗素など反応性
の極めて高いガスでは発火性の物質を生ずることがあ
り、火災の危険性もある。

【０００７】さらに、ソーダライムは上記の吸着剤より
も能力は大きいものの塩化水素、塩素、三塩化ほう素な
どの塩素系のガスを流通させた場合には潮解性の著しい
塩化カルシウムが生成するので浄化に適するガスの種類
が制限される問題がある。従って、有害ガスの処理速度
および処理容量が大きく、通常、半導体製造プロセスな
どから排出されるような種々の酸性ガスに対して除去性
能が優れ、浄化の際に火災などの危険性がなく、かつ、
潮解による浄化筒の閉塞などが生ずる虞のない有害ガス
用の浄化剤の出現が望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、主成分に
水酸化ストロンチウムを用いた成型体を浄化剤とするこ
とにより、半導体製造工程などから排出される酸性ガス
の除去に対して除去能力が極めて大きく、しかも、除去
操作時に高い安全性を有することを見い出し、本発明を
完成した。すなわち本発明は、有害成分として酸性ガス
を含むガスから、該酸性ガスを除去するための有害ガス
の浄化剤であって、水酸化ストロンチウムを主成分とす
る組成物を用いた成型体であることを特徴とする有害ガ
スの浄化剤である。

【０００９】本発明の浄化剤は、半導体プロセスから排
出される排ガスなどに含まれる酸性ガス、主にハロゲン
系の酸性ガスを含む有害ガスの浄化に適用される。浄化
の対象となる有害ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリ
ウム、水素および空気中などに、通常はハロゲン系の酸
性ガス、例えば、三塩化ほう素、塩素、塩化水素、臭化
水素、三ふっ化ほう素、六ふっ化タングステンまたは四
ふっ化けい素などの１種または２種以上を含むガスであ
る。

【００１０】本発明において、浄化剤は水酸化ストロン
チウムを主成分とする組成物が成型体とされたものであ
る。水酸化ストロンチウム〔Ｓｒ（ＯＨ）₂〕は、例え
ば、塩化ストロンチウムと苛性ソーダとの反応によって
製造することができるが、８水和物などの形で純度が９
８％以上のものが市販もされているので、通常はこれら
の市販品を用いることができる。なお、水酸化ストロン
チウムが８水和物の場合には、そのまま用いてもよいが
８０℃程度で加熱すると比較的容易に安定な１水和物が
えられるので、この１水和物相当とした形で用いてもよ
く、また結晶水のない無水物であってもよい。

【００１１】本発明において、浄化能力をより高めるな
どの目的で、浄化剤に適量の水を含ませることが好まし
い。この場合の水の含有量としては、水酸化ストロンチ
ウムの水和物を構成する水分などを含め、成型、調製後
の浄化剤中の含有量として、通常は６０重量％以下、好
ましくは、５〜４０重量％程度とされる。

【００１２】これらの組成物はそのまま成型して浄化剤
としてもよく、組成物にアルミナ、シリカ、アルミナシ
リカ、けいそう土などの担体物質を混合したものを成型
して浄化剤としてもよく、また、あらかじめ成型された
担体物質上に組成物を担持させて浄化剤としてもよい
が、組成物をそのまま、または、担体物質と混合してか
ら押し出し成型、打錠成型などによって成型体としたも
のが好ましく、中でも担体は用いずに組成物をそのまま
成型体としたものが取り分け好ましい。

【００１３】成型に際しては成型性および成型強度を高
めるなどの目的で、組成物にバインダーとして水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、けい酸ナトリウム（ＪＩＳ
Ｋ１４０８）またはこれらを併用で添加、混合するこ
とが好ましい。添加量は組成物の成分の割合、成型条件
などによって定められるが、組成物１００重量部に対
し、固形分で、通常は０．１〜２０重量部、好ましくは
０．５〜１０重量部である。

【００１４】浄化剤を調製するには種々な方法がある
が、例えば水酸化ストロンチウムに水酸化ナトリウムな
どのバインダーを溶解した水溶液を加えてかき混ぜてえ
られたスラリーまたはケーキをを押し出し成型し、適当
な長さに切断して得られたペレットを乾燥機中で所定の
水分になるように乾燥して浄化剤とする方法、または、
上記のようなスラリーまたはケーキを乾燥した後粉砕
し、必要に応じてグラファイトなどの滑剤を添加、混合
したものを打錠成型する方法、あるいはスラリーまたは
ケーキを造粒機などを用いて、粒状に成型する方法など
がある。これらのうち加工性および形状、大きさの選択
の容易さなどから押し出し成型によりペレット状とする
のが一般的に好ましい。

【００１５】成型体の大きさおよび形状には特に制限は
ないが、球形、円柱状、円筒形および粒状などが代表例
として挙げられる。その大きさは球状であれば直径０．
５〜１０ｍｍ、ペレット、タブレットなど円柱状であれ
ば直径０．５〜１０ｍｍ、高さ２〜２０ｍｍ程度とさ
れ、粒状など不定形のものであれば、ふるいの目の開き
で０．８４〜５．６６ｍｍ程度のものである。成形体を
浄化筒に充填した場合の充填密度は通常は０．６〜２．
０ｇ／ｍｌ、程度のものである。

【００１６】本発明の浄化剤は固定床の他、移動床、流
動床として用いることも可能であるが、通常は固定床と
して用いられる。浄化剤は浄化筒内に充填され、酸性ガ
スを含有する有害ガスはこの浄化筒内に流され、浄化剤
と接触させることにより、有害成分である酸性ガスが除
去される。本発明の浄化剤が適用される有害ガス中に含
まれる酸性ガスの濃度およびガスの流速には特に制限は
ないが、一般に濃度が高いほど流速を小さくすることが
望ましい。除去可能な酸性ガスの濃度には特に制限はな
いが、流量が小さい場合には１０％以上のような高濃度
の酸性ガスの処理も可能である。

【００１７】浄化筒は酸性ガス濃度、浄化対象となる有
害ガスの量、許容できる圧力損失などに応じて設計され
る。浄化筒内の浄化剤の充填長はガスの流量および有害
ガスの濃度などによって異なり一概に特定はできない
が、実用上通常は、５０〜１５００ｍｍ程度とされ、浄
化筒の内径は筒内を流れるガスの空筒線速度（ＬＶ）が
０．０１〜１５０ｃｍ／ｓｅｃ程度となる大きさに設計
される。一般的にはこれらは充填層の圧力損失、ガスの
接触効率および酸性ガスの濃度などによって定められ
る。

【００１８】接触温度は通常は０〜９０℃、好ましくは
常温（０〜４０℃）で操作され、特に加熱や冷却を必要
としない。なお、接触開始後は反応熱により、酸性ガス
の種類、濃度などによっては温度が若干上昇することも
あるが、活性炭など可燃物を使用していないため発火な
どの危険性はない。接触時の圧力は通常は常圧である
が、減圧乃至１ｋｇ／ｃｍ²Ｇのような加圧下で操作す
ることも可能である。

【００１９】本発明に適用される有害ガスの湿度には特
に制限なく、乾燥状態または湿潤状態であっても結露を
生じない程度であればよい。なお、乾燥状態のガスでは
温度、流量、浄化剤との反応による発熱など条件によっ
ては浄化能力が低下することもあるので、このような場
合には、浄化筒の入口側に別途に加湿したガスを供給す
ることなどにより、処理対象ガスに湿分を付与すること
が好ましい。

【００２０】

【実施例】実施例１水酸化ストロンチウム８水和物〔Ｓｒ（ＯＨ）₂・８Ｈ
₂Ｏ）〕（純度９９％以上）２４８ｇを乾燥機中８０℃
で１８時間乾燥することによって、乾燥水酸化ストロン
チウム１３０ｇを得た。このものは１水和物に相当する
重量であった。この乾燥水酸化ストロンチウム１００ｇ
に水酸化ナトリウム（関東化学（株）製、鹿１級、純度
９５％）２ｇを１００ｇの水に溶かした溶液を加えてか
き混ぜた。このときに水酸化ストロンチウムの水和によ
る発熱で温度は約８０℃まで上昇した。得られたケーキ
を押し出し成型機（フジパウダル社製）によって１．６
ｍｍφのノズル板より押し出した成型物を切断して長さ
３〜５ｍｍ程度のペレットとし、乾燥機中８０℃で約１
時間乾燥することによって７０ｇの浄化剤が得られた。
このものの水分の含有量は２５重量％、また、充填密度
は０．９２ｇ／ｍｌであった。

【００２１】実施例２実施例１におけると同様にして得られた乾燥水酸化スト
ロンチウム１００ｇに水酸化カリウム（関東化学（株）
製、鹿１級、純度８５．５％）２ｇを１００ｇの水に溶
かした溶液を加えてかき混ぜた。実施例１と同様に発熱
による温度上昇が見られた。得られたケーキを押し出し
成型機によって１．６ｍｍφのノズル板より押し出した
成型物を切断して長さ３〜５ｍｍ程度のペレットとし、
乾燥機中８０℃で約１時間乾燥することによって７３ｇ
の浄化剤が得られた。このものの水分の含有量は２５重
量％、また、充填密度は０．９０ｇ／ｍｌであった。

【００２２】実施例３実施例１におけると同様にして得られた乾燥水酸化スト
ロンチウム１００ｇに水１００ｇを加えてかき混ぜた。
実施例１と同様に発熱による温度上昇が見られた。得ら
れたケーキを押し出し成型機によって１．６ｍｍφのノ
ズル板より押し出した成型物を切断して長さ３〜５ｍｍ
程度のペレットとし、乾燥機中８０℃で約１時間乾燥す
ることによって６５ｇの浄化剤が得られた。このものの
水分の含有量は２５重量％、また、充填密度は０．８３
ｇ／ｍｌであった。

【００２３】実施例４実施例１におけると同様にして得られた乾燥水酸化スト
ロンチウム１００ｇに水酸化ナトリウム２ｇを１００ｇ
の水に溶かした溶液を加えてかき混ぜた。実施例１と同
様に発熱による温度上昇が見られた。得られたケーキを
押し出し成型機によって１．６ｍｍφのノズル板より押
し出した成型物を切断して長さ３〜５ｍｍ程度のペレッ
トとし、乾燥機中８０℃で約２時間乾燥することによっ
て５３ｇの浄化剤が得られた。このものの水分の含有量
は８重量％、また、充填密度は０．７５ｇ／ｍｌであっ
た。

【００２４】実施例５実施例１におけると同様にして得られた乾燥水酸化スト
ロンチウム１００ｇにけい酸ナトリウム（ＪＩＳＫ１
４０８、３号）２ｇを１００ｇの水に溶かした溶液を加
えてかき混ぜた。実施例１と同様に発熱による温度上昇
が見られた。得られたケーキを押し出し成型機によって
１．６ｍｍφのノズル板より押し出した成型物を切断し
て長さ３〜５ｍｍ程度のペレットとし、乾燥機中８０℃
で約１時間乾燥することによって７０ｇの浄化剤が得ら
れた。このものの水分の含有量は２５重量％、また、充
填密度は０．９０ｇ／ｍｌであった。

【００２５】実施例６実施例１と同様にして得られたペレットを乾燥機中１２
０℃で６時間乾燥し、５０ｇの浄化剤が得られた。この
ものには実質的に水分はなく、充填密度は０．７０ｇ／
ｍｌであった。

【００２６】実施例１〜６で調製した浄化剤のそれぞれ
について、酸性ガスを含むガスの浄化実験をおこなっ
た。浄化剤を内径１９ｍｍ、長さ２００ｍｍの石英ガラ
ス製の浄化筒に、浄化剤を２８．４ｍｌ充填（充填長１
００ｍｍ）し、これに各種のハロゲン系の酸性ガスを１
０ｖｏｌ％含有する窒素を２０℃、常圧下で１７０ｍＬ
／ｍｉｎ（空筒線速度ＬＶ＝１ｃｍ／ｓｅｃ）の流量で
流通させて破過までの時間を測定し、これより浄化剤１
Ｌ当たりに対する酸性ガスの除去量を求めた。酸性ガス
の破過の検知は浄化筒の出口ガスの一部をサンプリング
し、塩化物用または弗化物用の検知管（ガステック社）
を用いて測定した。それぞれの浄化剤についての結果を
表１に示す。

【００２７】

【表１】表１実験番号浄化剤の酸性ガスの破過までの酸性ガスの種類種類時間除去量（実施例番号）（濃度１０％）（ｍｉｎ）（Ｌ／Ｌ浄化剤）１実施例１三塩化ほう素６０３６２〃塩素６０３６３〃塩化水素１４１８４４〃四ふっ化珪素５９３５５〃六ふっ化タングステン３９２３６〃臭化水素５２３１７〃三ふっ化ほう素４７２８８実施例２三塩化ほう素５５３３９実施例３〃５９３５１０実施例４〃４７２８１１実施例５〃５４３２１２実施例６〃３０１８

【００２８】

【発明の効果】本発明の有害ガスの浄化剤は、ガス中に
含まれる三塩化ほう素、塩素、塩化水素、臭化水素、三
ふっ化ほう素、六ふっ化タングステン、四ふっ化けい素
などの酸性ガスを効率よく、しかも極めて迅速に除去す
ることができるので、半導体製造工程などから排出され
る種々の酸性ガスを含む有害ガスの浄化に優れた効果が
得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ａ１３４Ｃ (72)発明者福田秀樹神奈川県平塚市田村5181番地日本パイオニクス株式会社平塚研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有害成分として酸性ガスを含むガスから、
該酸性ガスを除去するための有害ガスの浄化剤であっ
て、水酸化ストロンチウムを主成分とする組成物を用い
た成型体であることを特徴とする有害ガスの浄化剤。
【請求項２】浄化剤全体に対し、６０重量％以下の水が
含有せしめられた請求項１に記載の浄化剤。
【請求項３】バインダーとして水酸化ナトリウム、水酸
化カリウムまたはけい酸ナトリウムの少なくとも１種
が、組成物１００重量部に対し、０．１〜２０重量部添
加、混合されて成型された請求項１に記載の浄化剤。
【請求項４】有害ガス中に含まれる酸性ガスが三塩化ほ
う素、塩素、塩化水素、臭化水素、三ふっ化ほう素、六
ふっ化タングステンおよび四ふっ化けい素の１種または
２種以上である請求項１に記載の浄化剤。
【請求項５】有害ガスが半導体製造工程から排出される
排ガスである請求項１に記載の浄化剤。