專利名稱：廢氣處理劑、廢氣處理方法以及廢氣處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于除去由半導(dǎo)體制造裝置等排出的廢氣中含有的氧化物為固體的氫化物、氟化物、氯化物等鹵化物(以下，將這些統(tǒng)稱為有害氣體成分)的廢氣處理劑以及使用該廢氣處理劑的處理方法及處理裝置。
本申請，對于2004年1月29日申請的特愿2004-020976號主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在由半導(dǎo)體制造裝置排出的廢氣中，含有CF4、C2F6、SiF4、SF6等氟化物氣體或者BCl3、AsCl5等氯化物等鹵化物氣體或者PH3、SiH4、GeH4、AsH3等金屬氫化物氣體。
由于這些的氟化物、氯化物等鹵化物以及金屬氫化物氣體是有害的，從而將廢氣向外部排出時，需要將這些有害氣體成分除去。因此，以往提出了利用各種吸附劑，除去這樣的有害氣體成分的方法。
然而，在利用吸附劑的除去中，由于以吸附劑的表面部上的物理、化學(xué)吸附反應(yīng)為主，因此吸附劑單位量對應(yīng)的處理量少，需要大量的吸附劑。此外，對處理后的吸附劑進行廢棄處理的情況下，也存在必須實施特別的廢棄處理，以防止吸附的有害氣體成分脫離而發(fā)生再污染等不妥善情況。另一方面，也提出了利用反應(yīng)劑的除去的技術(shù)，但在反應(yīng)除去中，由于以表面多原子層上的反應(yīng)為主，因此反應(yīng)劑單位量對應(yīng)的處理量少，需要大量的反應(yīng)劑。
為了解決該問題，在特開平10-15349號公報中，公開了由煤、活性炭等碳質(zhì)固體材料與鈣、鍶等堿土族金屬化合物構(gòu)成的反應(yīng)劑。
然而，在該反應(yīng)劑中，由于碳質(zhì)固體材料與堿土族金屬以大致相等量來混合，因此，例如，即使堿土族金屬的反應(yīng)效率成為90％左右，但反應(yīng)劑整體上的反應(yīng)效率不足50％，其結(jié)果，存在所謂的反應(yīng)劑的更換頻率增加的問題。
專利文獻特開平10-15349號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于此，其目的在于提供一種作為除去由半導(dǎo)體制造裝置等排出的廢氣中含有的有害氣體成分的廢氣處理劑，處理劑單位量對應(yīng)的處理量多，能夠以少量的處理劑進行大量的廢氣處理，并且在對處理后的處理劑進行廢棄處理時，也不需要實施特別的廢棄處理的廢氣處理劑。
為了達到相關(guān)目的，本發(fā)明的第一方式是一種廢氣處理劑，呈粒狀，且具備多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，該廢氣處理劑的特征在于，包括占據(jù)其表面的至少一部分的氫氧化鈣、以及占據(jù)剩余部分的氧化鈣。
在上述廢氣處理劑中，作為優(yōu)選，上述氫氧化鈣占據(jù)上述廢氣處理劑的20～70重量％。
上述廢氣處理劑，優(yōu)選具有1m2/g以上的比表面積。
上述廢氣處理劑，優(yōu)選具有10～50體積％的空隙率。
上述廢氣處理劑，也可以將粒狀的碳酸鈣燒成而得到。
上述廢氣處理劑，也可以將成型為粒狀的氫氧化鈣而得到。
上述廢氣處理劑，也可以將氧化鈣通過水合反應(yīng)，轉(zhuǎn)換成氫氧化鈣之后，對該氫氧化鈣進行燒成而得到。
本發(fā)明的第二方式是，一種廢氣處理方法，其特征在于，使廢氣以氣態(tài)與上述第一方式的廢氣處理劑接觸，上述廢氣含有屬于元素周期表的IIIb族、IVb族、或者Vb族的元素的氫化物及/或鹵化物。
本發(fā)明的第三方式是一種廢氣處理裝置，其特征在于，具備填充有上述第一方式的廢氣處理劑而成的反應(yīng)除去部。
優(yōu)選在上述廢氣處理裝置中，以30～70體積％的空隙率填充有所述廢氣處理劑。
(發(fā)明的效果)本發(fā)明的廢氣處理劑由于為多孔質(zhì)，因此，在其微細(xì)孔內(nèi)部，有害氣體成分也能夠通過化學(xué)反應(yīng)進行反應(yīng)被除去。因此，能夠用少量的處理劑處理大量的廢氣。另外，由于利用化學(xué)反應(yīng)，因此，處理后的處理劑為穩(wěn)定且無害的鈣化合物，將此進行廢棄處理時，不需要特別的處理，從而，能夠作為有用的化學(xué)原料再利用。進而，由于除去反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，因此，在處理時，不需要從外部加熱，能量成本低廉。另外，處理裝置的結(jié)構(gòu)簡單，且設(shè)備費用也廉價。


圖1是表示本發(fā)明的廢氣處理裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是含有不足20重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)前的Ca2p光譜。
圖2B是含有不足20重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)后的Ca2p光譜。
圖3A是含有不足20重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)前的CaO1s光譜。
圖3B是含有不足20重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)后的CaO1s光譜。
圖4A是含有不足20重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)前的F1s光譜。
圖4B是含有不足20重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)后的F1s光譜。
圖5A是含有大約22重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)前的Ca2p光譜。
圖5B是含有大約22重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)后的Ca2p光譜。
圖6A是含有大約22重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)前的CaO1s光譜。
圖6B是含有大約22重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)后的CaO1s光譜。
圖7A是含有大約22重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)前的F1s光譜。
圖7B是含有大約22重量％的氫氧化鈣的氧化鈣劑的、與COF2的反應(yīng)后的F1s光譜。
圖8A是以各成分的深度方向的分布來表示圖2A～圖4B的數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖。
圖8B是以各成分的深度方向的分布來表示圖5A～圖7B的數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖。
圖9是表示鈣劑出口部中的雜質(zhì)計測結(jié)果的坐標(biāo)圖。
圖中1-反應(yīng)除去部；2-廢氣處理劑。
具體實施例方式
本發(fā)明的廢氣處理劑，是鈣含量為98重量％的氧化鈣與氫氧化鈣的混合物，由20重量％以上且不足70重量％的氫氧化鈣、小于80重量％且為30重量％以上的％％氧化鈣、以及2重量％以下的不可避免雜質(zhì)來構(gòu)成，其形狀為球狀、顆粒(pellet)狀的粒狀。還有，構(gòu)成球狀或者顆粒狀處理劑的二次粒子的優(yōu)選粒徑為200～500μm。二次粒子的粒徑若小于上述范圍的下限，則產(chǎn)生難以除去為了使二次粒子相結(jié)合而添加的增粘劑的可能性，若超過上述范圍的上限，則二次粒子之間的鍵變?nèi)酰a(chǎn)生處理劑容易粉化的可能性。但是，粒徑并不限定于該范圍。
另外，構(gòu)成二次粒子的一次粒子的優(yōu)選直徑為5～20μm左右。若一次粒子的粒徑小于上述范圍的下限，則存在大幅度增加工業(yè)生產(chǎn)成本的可能性，若大于上述范圍的上限，則存在難以制作致密的二次粒子的可能性。
該一次粒子具有連續(xù)的柱狀結(jié)構(gòu)，其空隙部成為連通的結(jié)構(gòu)，即、成為篩網(wǎng)過濾器(mesh filter)狀。此外，是在其表面上形成有開口的無數(shù)微細(xì)孔的多孔質(zhì)，這些微細(xì)孔形成為相互連通的結(jié)構(gòu)。由于具有該一次粒子的結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明的廢氣處理劑具有不容易粉化的特征。
另外，該處理劑，其實質(zhì)性的表面積非常大，用BET法測定的比表面積為1m2/g以上。另外，其空隙率為10～50體積％。在此的空隙率，是指與所有微細(xì)孔的體積相對于整個粒子的外觀的體積的比例。
另外，在該廢氣處理劑中，包括微細(xì)孔的內(nèi)表面的表面的一部分，例如在面積比上10％～80％的部分，通過空氣中的水分，發(fā)生水合反應(yīng)而變成氫氧化鈣，剩余部分90％～20％為氧化鈣，實際上，上述氫氧化鈣與有害氣體成分發(fā)生反應(yīng)而除去該有害氣體成分。因此，隨著處理操作的進行，氫氧化鈣被消耗，但是由于與有害氣體成分發(fā)生反應(yīng)，而生成水，通過該反應(yīng)生成水，由氧化鈣重新生成氫氧化鈣，因此所有的氧化鈣變?yōu)闅溲趸}之前，不失去處理能力。
成為這樣的處理劑的氧化鈣，通過對粒狀碳酸鈣進行燒成而得到，并在二氧化碳脫離時，在其內(nèi)部形成無數(shù)微細(xì)孔的氧化鈣。另外，在燒成時，作為優(yōu)選，在氧化氣氛下，在1000℃左右的溫度下進行適當(dāng)處理。
另外，成為這樣的處理劑的氧化鈣，可以通過將成型為粒狀的氫氧化鈣為了脫水而燒成而得到。在這種情況下，適當(dāng)選擇燒成溫度或者時間，由此還可以在一次粒子內(nèi)部殘留氫氧化鈣。
進而，成為這樣的處理劑的氧化鈣，可以通過將氧化鈣利用水合反應(yīng)而轉(zhuǎn)換成氫氧化鈣之后，對該氫氧化鈣進行再燒成而得到。這是因為，反復(fù)進行鈣的氧化與氫氧化，使得在維持一次粒子結(jié)構(gòu)的情況下，利用摩爾體積的不同而在一次粒子的表面有效地形成微細(xì)孔。
在本發(fā)明的廢氣的處理方法中，使由半導(dǎo)體制造裝置所排出廢氣，在氣態(tài)下，直接與上述的廢氣處理劑以氣相方式接觸。由此，廢氣中的有害氣體成分與廢氣處理劑表面的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)而被除去。廢氣中的毒性氣體成分為，例如，可以列舉B、Al、Ga、In、Si、Ge、P、As等，屬于元素周期表中的IIIb族、IVb族、或者Vb族的元素的氫氧化物及/或鹵化物等。
此時的化學(xué)反應(yīng)例如，如下所示。
…(1)…(2)…(3)在廢氣中不含氧的情況下，在反應(yīng)式(2)、(3)中的氧，另由外部來供氧。此時維持的優(yōu)選溫度(處理溫度)為400℃以下。因為若鈣溫度超過400℃，則處理劑分解而導(dǎo)致羥基消失。
這樣，由于這些的化學(xué)反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)，因此作為優(yōu)選控制如下在處理時不需要加熱，反而進行冷卻而在規(guī)定的溫度下進行。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置，是用于制造半導(dǎo)體裝置、平板顯示器、太陽能電池、磁性體薄膜等的裝置，是指利用化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)制造這些的裝置。
本發(fā)明的廢氣處理裝置，例如，如圖1所示，由以下部分構(gòu)成反應(yīng)除去部1；廢氣處理劑2，其填充在該反應(yīng)除去部1內(nèi)，且由氧化鈣構(gòu)成；導(dǎo)入管3，其將需要處理的廢氣導(dǎo)入到反應(yīng)除去部1內(nèi)；導(dǎo)出管4，其由反應(yīng)除去部1排出已除去有害氣體成分的廢氣；以及供氧管5，其與導(dǎo)入管3連接，向反應(yīng)除去部1供氧。
反應(yīng)除去部1，由容器11、以及堵塞該容器11的開口部的蓋12來構(gòu)成。容器11，是由氧化鋁(alumina)、石英等耐蝕性材料構(gòu)成的有底圓筒狀的部件，在其底部上形成有導(dǎo)出管5的開口部，另外設(shè)有多孔板13，以防填充在內(nèi)部的廢氣處理劑2漏出。
蓋12，是由氧化鋁、石英等耐蝕性材料來構(gòu)成的板狀的部件，相對于容器11以自由裝卸的方式安裝，根據(jù)需要能夠更換填充在內(nèi)部的廢氣處理劑2。另外，在蓋12上形成有導(dǎo)入管3的開口部。
并且，在容器11內(nèi)，填充有上述的粒狀的處理劑2，但此時以使處理劑的填充率成為30～70體積％的方式被填充，使得不阻礙廢氣的順暢的流動。
來自半導(dǎo)體制造裝置21的廢氣，經(jīng)過導(dǎo)入管3，導(dǎo)入到反應(yīng)除去部1內(nèi)，在此，由上述的化學(xué)反應(yīng)除去有害氣體成分，被凈化的廢氣由泵22吸引而從導(dǎo)出管4排出到系統(tǒng)外部。
另外，在來自半導(dǎo)體制造裝置21的廢氣中，在含有SiH4或者PH3等的除去反應(yīng)中需要氧的有害氣體成分的情況下，從供氧管5將適量的氧和廢氣共同送入反應(yīng)除去部1內(nèi)。
對于這樣的廢氣處理劑而言，由于多孔質(zhì)且實質(zhì)的表面積極其大，因此與有害氣體成分之間的接觸面積增加，可以增大處理劑單位量對應(yīng)的廢氣處理量，能夠以少量的處理劑量來處理大量廢氣。
另外，處理后的廢氣處理劑，變成CaF2(氟化鈣、螢石)、CaSiO3(硅酸鈣)或者Ca2(PO4)3(磷酸鈣)，這些鈣化合物，穩(wěn)定且無害，不需要任何后續(xù)處理，進而能夠在氟原料、玻璃原料、磷原料等中再利用。
進而，由于處理裝置的結(jié)構(gòu)簡單，不需要特別的設(shè)備，因此設(shè)備成本廉價。
接著，說明使用氫氧化鈣的存在比為20重量％以上且不足70重量％的處理劑的廢氣處理的優(yōu)越性。
CaO以及Ca(OH)2的密度，分別為，3.25g/cm3以及2.24g/cm3。另外，Ca劑發(fā)生反應(yīng)而生成的、例如CaF2的密度為3.18g/cm3。在此，若Ca(OH)2不足20重量％，則由于Ca劑(CaO與Ca(OH)2的混合物)的密度與生成的CaF2的密度大致相同，因此反應(yīng)效率降低。另外，在以Ca化合物除去F成分的情況下，生成物與Ca化合物的摩爾體積也重要。即，在Ca化合物的摩爾體積大于CaF2的摩爾體積的情況下，由于由在表面上發(fā)生的反應(yīng)在表面上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，而產(chǎn)生細(xì)微裂縫，新鮮的Ca化合物出現(xiàn)在表面上，因此進行與F的反應(yīng)，但是在摩爾體積偏小的情況下，由于在表面上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，因此難以產(chǎn)生細(xì)微裂縫。例如，CaF2的摩爾體積為24.6cm3/mol，CaO以及Ca(OH)2的摩爾體積，分別為，17.3cm3/mol以及31.7cm3/mol。在此，若Ca(OH)2的比例不足20重量％，則由于Ca化合物的摩爾體積與CaF2的摩爾體積大致相同，因此反應(yīng)效率降低。
另外，在生成物為氯化物的情況下，由于因其潮解性，OH基與CaCl2相結(jié)合而導(dǎo)致Ca(OH)2的比例極端減小，因此反應(yīng)效率下降。另一方面，若超過70重量％，則不僅氧化鈣劑粉化而導(dǎo)致反應(yīng)效率明顯下降，還產(chǎn)生大量的水分。因此需要水分除去筒。另外，由于Ca(OH)2不足20％的氧化鈣劑為在消防法中的“危險品”，因此，優(yōu)選為20重量％以上。
利用XPS(X射線光電子光譜分析裝置)，分別對于氫氧化鈣的存在比為20重量％以上、不足20重量％、超過70重量％、不足70重量％的氧化鈣劑與COF2氣體的反應(yīng)前后，進行表面分析。圖2A～圖7B表示其結(jié)果的一例。
圖2A是含有不足20重量％的Ca(OH)2的CaO劑的與COF2反應(yīng)前的Ca2p光譜，圖2B是反應(yīng)后的Ca2p光譜。另外，在圖2A～7B中，各圖表的縱軸表示蝕刻(etching)時間，這對應(yīng)于CaO劑的深度。反應(yīng)前的Ca2p通過與氧(O)成分結(jié)合而大約在350.4eV上具有峰值(peak)?？芍诜磻?yīng)后的Ca2p中最表面的峰值位置轉(zhuǎn)移到高能量側(cè)(352.4與358eV)，在該部分，Ca與F相結(jié)合。
但是，可知，檢測出在內(nèi)部與O結(jié)合的Ca的峰值，在內(nèi)部未進展Ca與F的反應(yīng)。圖3A表示相同樣品的反應(yīng)前的O1s光譜，圖3B表示相同樣品的反應(yīng)后O1s光譜。與圖2B相同，由于在內(nèi)部中，檢測出O1s的峰值，因此可知存在Ca與O的鍵。另外，圖4A表示相同樣品的反應(yīng)前的F1s光譜，圖4B表示相同樣品的反應(yīng)后的F1s光譜。在反應(yīng)前，不存在由F引起的峰值。
反應(yīng)后，觀測出與Ca結(jié)合的F1s的峰值在690eV位置上，但該位置在比通常的CaF2的峰值位置低大約1eV的能量側(cè)被觀測到，而被推測為，作為Ca與F的鍵而言比較弱。另外，峰值的最大強度是3800cps左右，因此峰值強度也比較弱。
圖5A表示含有20重量％以上的Ca(OH)2、更具體而言含有22重量％左右的Ca(OH)2的CaO劑的與COF2反應(yīng)前的Ca2p光譜，圖5B表示含有22重量％左右的CaO劑的與COF2反應(yīng)后的Ca2p光譜。反應(yīng)前的Ca2p的峰值位置與圖2A相同，但反應(yīng)后，由于與F的結(jié)合，Ca2p的峰值位置轉(zhuǎn)移到高能量側(cè)。
另外，通過20分鐘的Ar濺射的蝕刻之后，也未觀測出由Ca與O的結(jié)合產(chǎn)生的峰值。圖6A表示與圖5A相同的樣品的O1s光譜，圖6B表示與圖5B相同的樣品的O1s光譜。在反應(yīng)后的樣品中，幾乎觀測不到表面附近的O1s光譜，通過大約7分鐘的蝕刻而出現(xiàn)的O1s峰值也轉(zhuǎn)移到高能量側(cè)。
被推測為，這是因為受到陰電性高于O的F的影響。另外，圖7A表示與圖5A相同的樣品的F1s光譜，圖7B表示與圖5B相同的樣品的F1s光譜。在反應(yīng)后的樣品中，在690.8eV的位置上觀測到最大峰值強度為13500cps左右的F1s峰值，該位置不依賴于蝕刻時間而是大致一定的。如上所述，可知，在Cao中含有20體積％的Ca(OH)2，以使與鹵化物，例如COF2等的反應(yīng)進行到內(nèi)部。
圖8A以各成分的劑深度方向的分布來表示圖2A～圖4B的數(shù)據(jù)，圖8B以各成分的劑深度方向的分布來表示圖5A～圖7B的數(shù)據(jù)。各坐標(biāo)圖的橫軸表示蝕刻時間，這個與劑的深度對應(yīng)?？芍?，圖8A所示的、Ca(OH)2不足20重量％的情況下，在表面上觀測F，其比率大致與深度正比減小。另一方面，表示，圖8B所示的、Ca(OH)2為20重量％以上的情況下，F(xiàn)成分的比率大約為50重量％，在劑內(nèi)部的CaF2以及CaO(含有Ca(OH)2)各自的比例大約為24重量％以及18重量％。
圖9表示Ca劑出口部中的雜質(zhì)測量結(jié)果。將COF2氣體導(dǎo)入到Ca劑的入口，在雜質(zhì)的測量中使用FT-IR(單元(cell)長度1cm)。CaO與Ca(OH)2的比例為1∶1的情況下，觀測到的雜質(zhì)只有CO2。另一方面，將Ca(OH)2的比例設(shè)為70重量％的情況下，在波數(shù)(Wavenumber)大約為1640cm-1以及大約為3700cm-1的部分上觀測到吸收峰值。可知，該峰值是由于水分，即含有70重量％的Ca(OH)2的Ca劑與鹵素系氣體之間的反應(yīng)而產(chǎn)生了水分。
接著，對空隙率的優(yōu)選范圍為10～50體積％的情況進行說明。
空隙率，由所有微細(xì)孔的體積相對整個二次粒子的外觀的體積的比例來表示，若空隙率不足10體積％，則比表面積明顯減小并且阻礙有害氣體分子進入粒子空隙部，其結(jié)果，劑的反應(yīng)效率下降。另一方面，若空隙率超過50體積％，則二次粒子之間的相互結(jié)合變?nèi)?，其結(jié)果，產(chǎn)生容易粉化的問題。
在CaO表面上形成Ca(OH)2，將Ca(OH)2的比例作為20重量％的情況下，外觀的體積，與形成前體積相比大約增加17體積％，而空隙率增加。在此，由Ca的金屬鍵半徑以及點陣常數(shù)計算出的空隙率大約為15體積％。其結(jié)果，有害氣體分子通過形成的空隙容易進入到內(nèi)部，從而，反應(yīng)效率增大。
另外，在70重量％的Ca(OH)2的情況下，外觀的體積與CaO相比增加67體積％左右，但空隙率成為48體積％左右。另一方面，若Ca(OH)2的比例超過70重量％，則容易粉化。使用振動篩的粉化率的測量中，在含有50重量％左右的Ca(OH)2的Ca劑中，認(rèn)為施加5分鐘的振動就導(dǎo)致了0.1體積％左右的粉化，若超過70重量％，則在相同條件下的粉化率增加為1體積％。即，劑的強度明顯降低。
接著，對于空隙率的優(yōu)選范圍為30～70體積％的情況進行說明。
Ca劑的填充密度根據(jù)劑的形狀而在1.3～1.9g/cm3范圍內(nèi)。若填充密度偏高，則廢氣的有效通過速度變快，其結(jié)果，存在穿過帶長度變長而導(dǎo)致劑的利用效率下降，并且存在壓力損失增加的問題。因此，用劑填充的反應(yīng)容器的優(yōu)選SV值為1000～5000Hr-1。為了得到上述SV值，需要將空隙率定為30～70體積％。
另外，劑的反應(yīng)效率依賴于經(jīng)過反應(yīng)容器的氣體流速，若氣體流速超過10m/分鐘，則反應(yīng)效率下降并且壓力損失增加。另一方面，若使氣體流速作為2m/分鐘以下，則可以減少壓力損失，且減少穿過帶長度來提高劑的利用效率，但由于需要增加容器的口徑，而裝置的設(shè)置面積增加，進而成為裝置價格提高的一個原因，因此不能優(yōu)選采用。
接著，說明劑的優(yōu)選比面積為1m2/g以上的理由。
SiF4與Ca劑之間進行反應(yīng)的情況下，在表面上形成CaSiO3，該CaSiO3不能以F化合物來除去。因此，本發(fā)明的鈣劑(Ca劑)在深度方向上反應(yīng)到大約1nm左右的深度，即3分子層。從而，Ca劑的優(yōu)選比表面積為1m2/g以上。尤其，在對含有SiF4的廢氣進行處理的情況下，優(yōu)選比表面積為20m2/g以上。
以下，表示具體例。
(實施例1)使用圖1所示的廢氣的處理裝置，除去由半導(dǎo)體制造裝置排出的廢氣中的有害成分。
作為廢氣處理劑2，由98％以上純度的鈣化合物構(gòu)成，其主成分為CaO50重量％、Ca(OH)250重量％。該廢氣處理劑2，粒徑大約為3mm、由BET法測量的比表面積大約為20m2/g、空隙率為10體積％。在反應(yīng)除去部1的容器11內(nèi)以空隙率為40體積％來填充20Kg的該廢氣處理劑2。
在上述廢氣中，含有COF22％、SiF40.7％、CF40.2％、C2F6之外高級氟碳化物1％，該廢氣以流量1000SCCM來流動。另外，與此同時，從供氧管5以流量200SCCM來向反應(yīng)除去部1供給純氧。另外，在此使用的容器11的筒徑以及長度來計算出的SV值以及LV值，分別大約為，1750Hr-1以及6.5m/min。
由FT-IR測量從反應(yīng)除去部1排出的廢氣中的各成分，其結(jié)果，除了檢測出8ppm的CF4之外，未檢測到其他有害成分。另外，同樣，水分也在測量下限值以下，可知，在后級上不需要設(shè)置水分除去裝置。另外，在此導(dǎo)入到反應(yīng)除去部1中的有害成分總量以F2換算則大約為85SCCM，在出口部檢測到的CF4以F2換算則大約為0.01SCCM。由此可知，在反應(yīng)除去部1中，能夠除去有害成分的約99.99％。
另外，在反應(yīng)除去部1的容器11內(nèi)的廢氣處理劑2的溫度，最高上升到65℃。求出了此時的鈣化合物的氟反應(yīng)效率。氟反應(yīng)效率由導(dǎo)入到該反應(yīng)除去部的廢氣中的氟的總量與從該反應(yīng)除去部排出的廢氣中的氟的總量來計算。其結(jié)果，該化合物的氟反應(yīng)效率大約為10％。
另外，從外部通過加熱器加熱容器11，并將該容器加熱到400℃，促進反應(yīng)，并且計算氟反應(yīng)效率的結(jié)果，該反應(yīng)效率成大約為40％。
(實施例2)使用上述的廢氣處理劑2，即，使用由98％以上的純度的鈣化合物來構(gòu)成，其主成分為CaO50％、Ca(OH)250％的劑，只調(diào)查SiF4的除去。該廢氣處理劑2，粒徑大約為3mm、由BET法測量的比表面積大約為20m2/g、空隙率為10體積％。在反應(yīng)除去部1的容器11內(nèi)以空隙率為40體積％來填充250g的該廢氣處理劑2。
在廢氣中，含有3％濃度的SiF4，該廢氣以流量360SCCM來流動。另外，在此由使用的容器11的筒徑以及長度來計算出的SV值以及LV值，分別大約為1350Hr-1以及大約為2.2m/min。
通過FT-IR測量由反應(yīng)除去部1排出的廢氣中的SiF4，算出了SiF4的除去量。其結(jié)果，可知，能夠除去大約8.5L的SiF4。若以氟反應(yīng)效率來表示該值，則大約為10％。
(比較例)除了將廢氣處理劑2的比表面積設(shè)為0.7m2/g之外，在與實施例2相同的劑條件、填充條件以及廢氣條件下，通過FT-IR測量計算出SiF4的除去量。其結(jié)果，可知，能夠除去大約300cc的SiF4。通常，在半導(dǎo)體制造工序中的SiF4的排出量大約為7SCCM，因此該結(jié)果表示，在0.7m2/g的比表面積的劑只能使用40分鐘，若假設(shè)實用水平，即將交換周期時間設(shè)定為兩個月(50天)而增大容器，則劑的總量達到450Kg。以反應(yīng)效率來表示該值，則大約為0.4％。即，上述結(jié)果表示，裝置的設(shè)置面積增加很多。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明的處理劑，并不限定于由半導(dǎo)體制造裝置排出的廢氣，也使用于含有同樣的有害氣體成分的廢氣的凈化。
權(quán)利要求
1.一種廢氣處理劑，呈粒狀，且具備多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，該廢氣處理劑的特征在于，包括占據(jù)其表面的至少一部分的氫氧化鈣、以及占據(jù)剩余部分的氧化鈣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣處理劑，其中，所述氫氧化鈣占據(jù)所述廢氣處理劑的20～70重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣處理劑，其中，具有1m2/g以上的比表面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣處理劑，其中，具有10～50體積％的空隙率。
5.一種廢氣處理方法，其特征在于，使廢氣在氣態(tài)下與權(quán)利要求1所述的廢氣處理劑接觸，所述廢氣含有屬于元素周期表的IIIb族、IVb族、或者Vb族的元素的氫化物及/或鹵化物。
6.一種廢氣處理裝置，其特征在于，具備填充有權(quán)利要求1所述的廢氣處理劑而成的反應(yīng)除去部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢氣處理裝置，其中，以30～70體積％的空隙率填充有所述廢氣處理劑。
全文摘要
本發(fā)明的廢氣處理劑，是粒狀、且多孔質(zhì)，并且是由其表面的一部分成為氫氧化鈣的氧化鈣來構(gòu)成的廢氣處理劑。優(yōu)選表面積為1m
文檔編號B01J20/04GK1913955SQ200580003360
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者長谷川英晴, 石原良夫, 鈴木克昌 申請人:大陽日酸株式會社