含有无机卤化气体的废气的处理方法技术

本发明专利技术提供使用合适的阴离子交换树脂处理含有无机卤素化气体的废气的方法。该处理方法的特征为将来自废气产生源的含有无机卤素化气体的废气首先与Fe2O3或合成沸石接触，然后与水分量在5w/w%以下且卤素含量在10mg/g以下的阴离子交换树脂接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有无机卤化气体的废气处理方法及装置。像这样的废气，例如会在干洗半导体制造装置的内部等的时候排出。
技术介绍
半导体制造装置(干法蚀刻或清洗工序)中排出的气体中，含有作为无机卤化气体的 ClF3' SiF4' SiCl4' SiBr4' BF3、BC13、PF3、PCl3' HF、HCl、HBr、F2、Cl2、Br2 等有害气体。作为含有这些有害气体的无机卤化气体的处理方法，本【专利技术者】们提出了使用固体药剂的干式处理方法(专利文献I)。该干式处理方法是，将含有无机卤化气体的废气首先与Fe2O3或者是合成沸石接触后，与水分量为5%以下的阴离子交换树脂接触，无机卤化气体就被吸附于阴离子交换树脂上而除去。[现有技术文献][专利文献][专利文献I]日本专利第3981206号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]阴离子交换树脂的吸附性能用离子交换容量来评价。离子交换容量是根据离子交换树脂中含有的宫能团的数量来决定的，通过再生处理能使它回复到与新品同等程度的离子交换容量。但是，在含有无机卤化气体的废气处理时，即使离子交换容量充分，也有无机卤化气体吸附除去性能不足的事例，可以判定仅用离子交换容量作为评价是不充分的。本专利技术的目的是提供用合适的离子交换树脂来处理含有无机卤化气体的废气的方法。[解决课题的手段]本【专利技术者】们，通过对能够合适地用于处理含有无机卤化气体的废气的离子交换树脂的认真研究之后得出结果，阴离子交换树脂的吸附性能不仅受离子交换容量和水分量的影响，还会受到卤素含量的强烈影响，这一新的认识使本专利技术得以完成。也就是说，根据本专利技术，提供了，其特征在于，使用水分量在5%以下且卤素含量在10mg/g以下的阴离子交换树脂。具体地，使来自废气产生源的含有无机卤化气体的废气最初先与Fe2O3或者合成沸石接触后，再与水分量在5w/w%以下且卤素含量在10mg/g以下的阴离子交换树脂接触，无机卤化气体就被吸附于阴离子交换树脂上除去。所述无机卤化气体为三氟化氯(ClF3)、四卤化硅(SiX4)、三卤化硼(BX3)、三卤化磷(PX3)、卤化氢(HX)或卤素气体(X2)(这里X是卤素原子)都适当。具体地，优选含有C1F3、SiF4, SiCl4, BF4, BC13、PF5, PCl5, HF、HC1、HBr、Cl2, F2, Br2,更优选含有 C1F3。所述阴离子交换树脂，优选弱碱性阴离子交换树脂，更优选具有由苯乙烯-二乙烯苯的共聚体构成的骨架和与苯乙烯部分及二乙烯苯部分的苯环键合的阴离子交换基团的阴离子交换树脂。作为阴离子交换基团，举例如下式表示的氨基。[化学式I]-N(R1) (R2)(式中，R1及R2，可以相同也可以不同，分别为氢原子、可被氨基或者羟基取代的烧基。R1及R2可以相同也可以不同，优选C1?C3烧基,更优选甲基。)阴离子交换树脂可以用通常的市卖品，将水分量及卤素含量调节到本专利技术规定的范围内使用。卤素含量的调节，可以用含氯量在20mg/L以下的洗涤水，洗涤阴离子交换树脂使卤素含量至10mg/g以下。通常，对于阴离子交换树脂可以用20?40倍的容积的洗涤水洗净。另一方面，水分的调节可以通过阴离子交换树脂在不会发生热降解的100°C的温度下经过8?12小时的干燥来进行。阴离子交换树脂可以是新品，也可以是再生品，其再生可以通过用碱水溶液及含氯量在20mg/L以下的洗涤水来完成。特别是弱碱性阴离子交换树脂，比强碱性阴离子交换树脂更容易再生，可以在少量的碱水溶液中再生。[专利技术的效果]根据本专利技术，无机卤化气体例如ClF3及作为其副生成物被排出的气体能够有效地被除去。而且，本专利技术提供无机卤化气体的处理容量大的阴离子交换树脂。进一步地，本专利技术的处理方法可以便阴离子交换树脂的使用寿命延长。【附图说明】图1是本专利技术装置的一实施方式的截面图。图2是本专利技术装置的其他实施方式的截面图。图3是表示阴离子交换树脂中残留氯元素量和Cl2处理量的关系的图表。图4是表示洗涤水中氯元素浓度和阴离子交换树脂中残留氯元素量的关系的图表【具体实施方式】以下，参照添附画面对本专利技术进行更详细地说明，但是本专利技术并不局限于这些。根据本专利技术的方法，首先将含有无机卤化气体的废气与铁的氧化物(Fe2O3)或者合成沸石这样的处理剂接触。由此，无机卤化气体在这些处理剂中例如作为氟化物或氯化物等被固定。无机卤化气体以ClF3为例，ClF3和铁的氧化物如Fe2O3如下式表示那样反应。[化学式2]3ClF3+2Fe203 — 3FeF3+FeC13+302同样，ClF3与合成沸石的Al2O3部分如下式表示那样反应。[化学式3]3C1F3+2A1203 — 3AlF3+AlCl3+302根据这些反应式，三氟化氯的氟原子，作为氟化铁(FeF3)或者氟化铝(AlCl3)被固定。但是，三氟化氯的氯原子，除了形成FeCl3、AlCl3以外，还会以气体状Cl2的形式游离存在。对于Cl2虽然也会和铁的氧化物或合成沸石反应而被吸附一部分，但是它们的Cl2处理性能均较低，大部分的Cl2比起ClF3或其他无机卤化气体，先从两种处理剂中泄漏出来。同样地，三卤化硼(BX3，在这里，X表示卤素原子，特别是氟原子、氯原子或溴原子。)用铁的氧化物或合成沸石除去。但是，作为它的副产物被生成的卤素气体(X2)几乎都从铁的氧化物或合成沸石中排出去了。本专利技术的方法，通过与能够去除卤素气体的离子交换树脂例如阴离子交换树脂接触反应，将用铁的氧化物或合成沸石没能除去而被排出的Cl2等卤素气体(X2)除去。这个反应如下例所示。[化学式4]X2+ (R1) (R2) (R3) N— [ (R1) (R2) (R3) N] +.X-(式中，RpR2及R3，可以相同或者不同，分别为氢原子或者可以用氨基或羟基取代的C1?C6烷基；或者是可以作为聚合物链的重复单元或重复单元的一部分的C6?C14的芳基。X是齒素原子。)根据本专利技术的处理方法，作为能够吸附除去的无机卤化气体，包括例如三氟化氯(ClF3)、四卤化硅(SiX4)、三卤化硼(BX3)，三卤化磷(PX3)，卤化氢(HX)和卤素气体(X2)(在这里，X为卤素原子)等。在这里，卤素原子是指氟原子、氯原子、溴原子及碘原子，优选氟原子、氯原子、溴原子。作为无机卤化气休，以SiX4为例，SiF3Cl、SiF2Cl2、SiFCl3、SiFClBr2、SiFClBrI这样2种以上的卤素原子混在一起也可以。例如，BX3也同样可以为BF2Cl、BFC12、BFClBr 等也可以。无机卤化气体优选含有 C1F3、SiF4, SiCl4, BF3> BC13、PF3> PC13、HF、HCl、HBr、Cl2, F2、Br2的气体，更优选含有C1F3。作为能够在本专利技术中使用的处理剂，使用铁的氧化物或沸石。铁的氧化物以3价的氧化铁(Fe2O3)为主体。作为沸石，优选含铝量高的合成沸石。优选对应I摩尔份的Al2O3,含有0，5?10摩尔份的SiO2,更优选对应I摩尔份的Al2O3,含有I?5摩尔份的SiO2,更优选对应I摩尔份的Al2O3,含有2.5摩尔份的SiO2。例如，使用具有Na20.Al2O3.2.5Si02的化学式的沸石。该沸石中的氧化钠可以被像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气处理方法，其特征在于，使来自废气产生源的含有无机卤化气体的废气首先与Fe2O，或合成沸石接触，之后，与水分量为5w/w%以下且卤素含量在10mg/g以下的阴离子交换树脂接触。

【技术特征摘要】
2012.08.24 JP 2012-185428;2013.02.26 JP 2013-03591.一种废气处理方法， 其特征在于，使来自废气产生源的含有无机卤化气体的废气首先与Fe2O,或合成沸石接触，之后，与水分量为5w/w%以下且卤素含量在10mg/g以下的阴离子交换树脂接触。2.如权利要求1记载的处理方法，所述无机卤化气体是三氟化氯ClF3、四卤化硅SiX4、三卤化硼BX3、三卤化磷PX3、卤化氢HX或者卤素气体X2，在这里，X是指卤素原子。3.如权利要求1记载的处理方法，所述阴离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：森洋一，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：