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公開番号2025097346
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213481
出願日2023-12-19
発明の名称除害装置、除害方法及び半導体製造方法
出願人東レ株式会社
代理人
主分類B01D 53/22 20060101AFI20250624BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】
本発明は、ガス分離膜の膜面積に対して混合ガスの減容効果が高く、ガス分離膜の導入効率が高い除害装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
少なくとも1種の除害対象ガスとキャリアガスを含む混合ガスの除害装置であって、前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率を以下の式1を満たすまで濃縮するガス分離膜による濃縮機構と、濃縮された除害ガスを除害する除害機構を有する除害装置。
1.1×X_混合ガス ≦ X_除害ガス ≦ 0.6×(X_MAX―X_混合ガス) ・・・式1
[式中、X_混合ガスは前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率(vol%)を表し、X_除害ガスは前記除害ガス中の除害対象ガスの体積分率(vol%)を表し、X_MAXは除害ガス流量0における除害ガス中の除害対象ガスの体積分率(vol%)を表す。]
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１種の除害対象ガスとキャリアガスを含む混合ガスの除害装置であって、
前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率を以下の式１を満たすまで濃縮するガス分離膜による濃縮機構と、
濃縮された除害ガスを除害する除害機構を有する除害装置。
１．１×Ｘ
混合ガス
≦ Ｘ
除害ガス
≦ ０．６×（Ｘ
ＭＡＸ
―Ｘ
混合ガス
）・・・式１
［式中、Ｘ
混合ガス
は前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表し、Ｘ
除害ガス
は前記除害ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表し、Ｘ
ＭＡＸ
は除害ガス流量０における除害ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表す。］
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記濃縮機構が混合ガスの経路、透過ガスの経路および除害ガスの経路の少なくとも１つに流量制御部を有する、請求項１記載の除害装置。
【請求項３】
前記ガス分離膜の理想分離係数が１００以上１００００以下である、請求項１記載の除害装置。
【請求項４】
前記ガス分離膜は無機膜である、請求項３記載の除害装置。
【請求項５】
前記混合ガスは、前記除害対象ガスを１ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下含む、請求項１～４のいずれかに記載の除害装置。
【請求項６】
前記除害対象ガスは、ホウ素化合物ガス、フッ素化合物ガス、ケイ素化合物ガス、塩素化合物ガス及びＨＣＮからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項５記載の除害装置。
【請求項７】
少なくとも１種の除害対象ガスとキャリアガスを含む混合ガスの除害方法であって、
ガス分離膜で前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率を以下の式１を満たすまで濃縮する工程と、
前記除害ガスを除害機構へ供給し前記除害対象ガスを除害する工程を有する除害方法。
１．１×Ｘ
混合ガス
≦ Ｘ
除害ガス
≦ ０．６×（Ｘ
ＭＡＸ
―Ｘ
混合ガス
）・・・式１
［式中、Ｘ
混合ガス
は前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表し、Ｘ
除害ガス
は前記除害ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表し、Ｘ
ＭＡＸ
は除害ガス流量０における除害対象ガスの体積分率を表す。］
【請求項８】
請求項７に記載の除害方法を含む、半導体製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離膜による濃縮機構と除害機構を有する除害装置、除害方法及びそれを用いた半導体製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
製造工程や化学プロセスからの排気ガスに含まれる有害成分を除去する方法として、有害成分を有害性の低い成分へ熱分解したり、有害成分を吸着除去したりする除害装置が知られている。有害成分としては、地球温暖化ガス、有害ガス、可燃性ガス、及び臭気ガス等が挙げられ、除害装置で熱分解あるいは吸着除去して排出量を抑制することで、環境負荷を低減することができる。
【０００３】
一例として、半導体製造プロセス等で利用されるフッ素化合物ガス（ＰＦＣｓ）はＣＯ
２
対比の温室効果係数が非常に大きいため、除害装置を用いて排出量を抑制する検討がなされてきた。半導体プロセス排ガス中のＰＦＣｓの除害方法としては、ＰＦＣｓを含む排ガスを濃縮装置で処理し、ＰＦＣｓ濃度を高めた後に、除害装置で熱分解・無害化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１１－２１８３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、１種以上のフッ素化合物ガスと１種以上のキャリアガスを含む排ガスを処理する設備であって、排ガス中のキャリアガスを膜分離し除去することにより排ガス中のフッ素化合物ガスの濃度を高める膜分離方式の濃縮装置と、前記濃縮装置によりフッ素化合物ガスの濃度が高められた排ガスを受け入れ、空気を用いて前記排ガス中のフッ素化合物ガスを燃焼し分解処理する燃焼装置とを備えることを特徴とする排ガス処理設備が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法は、フッ素化合物ガスを高濃度まで濃縮すると、膜面積当たりに処理できる濃縮前の排ガス量が減少するため濃縮装置の必要膜面積が大きくなり、装置が巨大化する課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、ガス分離膜の膜面積当たりの混合ガス減容効果が大きく、ガス分離膜の導入効率が高い除害装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。すなわち本発明は、少なくとも１種の除害対象ガスとキャリアガスを含む混合ガスの除害装置であって、前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率を以下の式１を満たすまで濃縮するガス分離膜による濃縮機構と、濃縮された除害ガスを除害する除害機構を有する除害装置。
【０００８】
１．１×Ｘ
混合ガス
≦ Ｘ
除害ガス
≦ ０．６×（Ｘ
ＭＡＸ
―Ｘ
混合ガス
）・・・式１
［式中、Ｘ
混合ガス
は前記混合ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表し、Ｘ
除害ガス
は前記除害ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表し、Ｘ
ＭＡＸ
は除害ガス流量０における除害ガス中の除害対象ガスの体積分率（ｖｏｌ％）を表す。］
【発明の効果】
【０００９】
本発明の除害装置は、除害対象ガスが濃縮されやすい濃度範囲でガス分離膜が使用されることでガス分離膜の膜面積当たりに処理できる混合ガスの体積を大きくできるため、ガス分離膜の導入量を抑制しつつ除害対象ガスを省エネルギーに除害することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の除害装置の一態様を示す模式図である。
実施例１の除害装置において、除害ガスの流量が変化した際に処理できる除害ガスの体積と減容効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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