(57)【要約】【課題】半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知する方法において、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知することが可能な有害ガスの検知手段を提供する。【解決手段】検知剤の充填部、ガスを容器内に取入れ検知剤の充填部へ導入するガス導入部、及び検知剤の充填部を通過したガスを容器外へ排出するガス排出部からなる収納容器を用い、この容器に検知剤を充填した後、浄化剤層の所望の位置からガスを取入れることができるように設置して、導入されたガスを検知剤と接触させて分析する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知剤を充填して浄化筒の覗窓部に装着する収納容器であって、検知剤の充填部、ガスを容器内に取入れ該検知剤の充填部へ導入するガス導入部、及び該検知剤の充填部を通過したガスを容器外へ排出するガス排出部からなることを特徴とする検知剤の収納容器。
【請求項２】
容器の形状が、円柱、角柱、またはこれらに類似する形状である請求項１に記載の検知剤の収納容器。
【請求項３】
検知剤の充填部の形状が、円柱、角柱、またはこれらに類似する形状であり、ガス導入部及びガス排出部の形状が、前記形状を柱方向に二分割した形状である請求項２に記載の検知剤の収納容器。
【請求項４】
検知剤の充填部、ガス導入部、及びガス排出部が、互いに仕切によって仕切られている請求項１に記載の検知剤の収納容器。
【請求項５】
検知剤の充填部とガス導入部の仕切、及び検知剤の充填部とガス排出部の仕切がガス透過性材料で構成され、ガス導入部とガス排出部の仕切がガス非透過性材料で構成される請求項４に記載の検知剤の収納容器。
【請求項６】
ガス透過性材料が網状の材料である請求項５に記載の検知剤の収納容器。
【請求項７】
検知剤の充填部の先端が、浄化筒の覗窓部にワンタッチで嵌合される構造である請求項１に記載の検知剤の収納容器。
【請求項８】
有害ガスを浄化筒に導入し、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより有害ガスを浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過する有害ガス成分を検知剤によって検知する方法であって、浄化筒の覗窓部に検知剤が充填された請求項１に記載の収納容器を装着し、該収納容器に導入されたガスに含まれる有害ガス成分を検知剤により検知することを特徴とする有害ガスの検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は検知剤の収納容器及びそれを用いた有害ガスの検知方法に関する。さらに詳細には、半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知するために用いられる検知剤の収納容器及びそれを用いた有害ガスの検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工業においては各種のガスが使用されており、水素化物ガスとしては、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン、セレン化水素等が、酸性ガスとしては、フッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等が、塩基性ガスとしては、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等が多量に使用されている。これらのガスは毒性を有するため、半導体製造工程等で使用された後、これらの有害ガス成分を含む排ガスは大気中に放出するに先立って浄化する必要がある。
【０００３】
従来より、前記の有害ガスの浄化方法としては、浄化剤を浄化筒に充填し、有害ガスを浄化筒に導入して、有害ガス成分を浄化剤と接触させて捕捉することにより浄化する乾式浄化方法が多く実施されてきた。乾式浄化方法において、各種の浄化剤は、各々有害ガス成分に対する固有の浄化能力（浄化剤単位量当りの有害ガス成分処理量）を有しており、ある程度の量の有害ガス成分を捕捉できるが、それを超えると捕捉できなくなり、有害ガス成分を下流側へ流してしまう虞があった。そのため、例えば浄化剤の充填部のうち比較的下流側の位置に浄化筒の外側から浄化筒内を観察することができる覗窓を設け、これに有害ガス成分と接触して変色する検知剤を充填して、浄化剤層が破過する直前で有害ガス成分を検知することが行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
乾式浄化方法においては、有害ガスが浄化剤と接触する際に、有害ガス成分と浄化剤が化学反応を起こすか、あるいは有害ガス成分が浄化剤に吸着されて、有害ガス成分が浄化剤に捕捉される。このような有害ガス成分の反応部または吸着部は、浄化剤層の上流側から徐々に下流側に進行する。しかしながら、浄化剤層の中心部と周辺部の位置の違い、有害ガスに含まれる粉化物の浄化剤層における堆積状態等により、有害ガス成分の反応部または吸着部は、通常は浄化剤層を均一に進行しない。特に浄化筒の径が大きい場合はこの傾向が顕著になり、覗窓の検知剤が変色していないにもかかわらず有害ガス成分が浄化筒の下流側へ流れる虞があった。
【０００５】
このため、有害ガス成分の反応部または吸着部の進行状態を正確に検知する方法として、例えば検知剤が充填された覗窓を複数個所に設置することが検討された。しかしながら、この方法では浄化剤の有害ガスとの反応、あるいは浄化剤による有害ガスの吸着が浄化筒の中心部で早く進行した場合は浄化筒の破過を見逃す虞があった。また、浄化剤の充填部を二分割し、浄化剤の充填部間に空間を設け、その空間部に検知剤が充填された覗窓を設けることも考えられたが、空間内における浄化筒半径方向のガスの拡散では、有害ガス成分の濃度が数ｐｐｍと低い場合は検知剤の変色が遅くなり、前記の方法と同様に有害ガス成分の捕捉部が浄化筒の中心部で早く進行した場合は浄化筒の破過を見逃す虞があった。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知剤によって検知する方法において、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知することが可能な有害ガスの検知手段を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、前記のような有害ガス成分の検知において、浄化剤の充填部のうち、所望の位置からガスを取入れることができる形状及び大きさを有する容器を使用し、この容器の先端部に検知剤を充填して検知剤の充填部が覗窓に隣接するように浄化筒に装着し、前記取入部から流通するガスを検知剤と接触させて分析することにより、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知できることを見い出し、本発明の検知剤の収納容器及びそれを用いた有害ガスの検知方法に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、検知剤を充填して浄化筒の覗窓部に装着する収納容器であって、検知剤の充填部、ガスを容器内に取入れ該検知剤の充填部へ導入するガス導入部、及び該検知剤の充填部を通過したガスを容器外へ排出するガス排出部からなることを特徴とする検知剤の収納容器である。
また、本発明は、有害ガスを浄化筒に導入し、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより有害ガスを浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過する有害ガス成分を検知剤によって検知する方法であって、浄化筒の覗窓部に検知剤が充填された前記の収納容器を装着し、該収納容器に導入されたガスに含まれる有害ガス成分を検知剤により検知することを特徴とする有害ガスの検知方法でもある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、半導体製造工程等から排出される有害ガスを浄化筒に導入し、浄化筒に充填された浄化剤と接触させることにより有害ガスを浄化するとともに、浄化剤の充填部を通過するガスに含まれる有害ガス成分を検知するために用いられる検知剤の収納容器及びそれを用いた有害ガスの検知方法に適用される。
【００１０】
本発明の検知剤の収納容器は、検知剤の充填部、ガスを容器内に取入れ検知剤の充填部へ導入するガス導入部、及び検知剤の充填部を通過したガスを容器外へ排出するガス排出部からなる収納容器である。
また、本発明の有害ガスの検知方法は、浄化筒の覗窓部に検知剤が充填された前記の収納容器を装着し、収納容器に導入されたガスに含まれる有害ガス成分を検知剤により検知する方法である。
【００１１】
本発明における有害ガス成分は、半導体製造工程等から排出され、乾式浄化方法により浄化され得るものであれば特に制限されることがない。これらの有害ガス成分としては、例えば、アルシン、ホスフィン、シラン、ジボラン、セレン化水素等の水素化物ガス、フッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化珪素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウム、六フッ化タングステン等の酸性ガス、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ヒドラジン等の塩基性ガスを挙げることができる。これらは、通常は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム等のベースガスに含有された状態で排出される。
【００１２】
本発明における浄化剤は、前記有害ガス成分を含有する有害ガスを、乾式浄化方法により浄化できるものであれば特に制限されることがない。これらの浄化剤としては、例えば、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする水素化物ガスの浄化剤、活性炭に蟻酸のアルカリ金属塩及び／または蟻酸のアルカリ土類金属塩を添着させたハロゲン系ガスの浄化剤、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする組成物に銅塩を添着させた塩基性ガスの浄化剤等を挙げることができる。また、前記有害ガス成分との組み合せで、粉化物を生成するものであってもよい。
【００１３】
本発明における検知剤は、前記有害ガス成分を検知できるものであれば特に制限されることがない。これらの検知剤としては、例えば、無機質担体に変色成分としてモリブデン酸塩を担持させた水素化物ガスの検知剤、塩基性炭酸銅を変色成分とする水素化物ガスの検知剤、遷移金属の水酸化物とコンゴーレッドを変色成分とする酸性ガスの検知剤等を挙げることができる。
【００１４】
以下、本発明の検知剤の収納容器及びそれを用いた有害ガスの検知方法を、図１〜図６に基いて説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
図１は、本発明の検知剤の収納容器の例を示す斜視図であり、図２は、図１の収納容器に検知剤を充填したときの鉛直方向の構成例を示す断面図である。図３、図４は、本発明の図１以外の検知剤の収納容器の例を示す斜視図である。図５は、検知剤が充填された本発明の収納容器を浄化筒の覗窓部に装着したときの鉛直方向の構成例を示す断面図であり、図６は、図５における収納容器近辺の構成を示す拡大図である。
【００１５】
本発明の検知剤の収納容器は、図１及び図２に示すように、検知剤の充填部１、ガスを容器内に取入れ検知剤の充填部へ導入するガス導入部２、及び検知剤の充填部を通過したガスを容器外へ排出するガス排出部３からなる収納容器である。本発明の検知剤の収納容器は、その形状、大きさに特に制限されることがない。形状については、円柱、角柱、立方体、直方体、球、楕球、円錐、円錐台、角錐、角錐台、これらに類似する形状、あるいはこれらを組合せた形状等とすることもできるが、円柱、角柱、またはこれらに類似する形状等、柱状の形状であることが好ましい。また、収納容器の柱方向の長さについては、通常は装着する浄化筒の内径の５〜７０％、好ましくは１０〜５０％となるように設定され、収納容器の柱方向と垂直方向の面の大きさについては、円形に換算した場合の径で、通常は浄化剤の充填長の１〜３０％、好ましくは５〜２０％となるように設定される。
【００１６】
本発明の検知剤の収納容器は、浄化筒に装着して使用した際に、図６に示すように、ガス導入部に取入れられたガスが検知剤の充填部を通過し、排出部から容器外へ排出されるような構成とされる。そのため、収納容器の構成は、通常は検知剤の充填部の形状を、円柱、角柱、またはこれらに類似する形状とし、ガス導入部及びガス排出部の形状を、前記形状を柱方向に二分割した形状として、図２及び図６に示すような配置に設定されるとともに、検知剤の充填部とガス導入部の仕切５、及び検知剤の充填部とガス排出部の仕切６としてガス透過性材料を用い、ガス導入部とガス排出部の仕切７としてガス非透過性材料を用いた構成とされる。（図２、図６に示す収納容器において、点線はガス透過性材料の面、実線はガス非透過性材料の面であることを示すものである。）
【００１７】
また、本発明の検知剤の収納容器においては、ガス導入部の外周面及びガス排出部の外周面は、図１に示すように全部がガス透過性材料８及び９で構成されるか、または、図３、図４に示すように各々の一部がガス透過性材料８あるいは９、各々の他の一部がガス非透過性材料８’及び９’で構成される。（図４のガス排出部の底面はガス透過性材料で構成されている。）尚、一部がガス透過性材料で構成される場合は、通常は側面以外の面がガス透過性材料とされる。検知剤の充填部の外周面１０、検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面１１、及びガス導入部とガス排出部の検知剤の充填部と反対方向の側面１２は、ガス透過性材料であってもよいし、ガス非透過性材料であってもよい。さらに、検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面１１は、外側から検知剤の変色を検知できるように透明な材料が用いられる。
【００１８】
本発明に使用されるガス透過性材料としては、有害ガス成分に対する耐腐食性を備え、浄化筒に装着し浄化剤を投入する際に、浄化剤の侵入を防止することができるものであれば特に制限されることがないが、例えば網状の炭素鋼、マンガン鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、ステンレス鋼等を使用することができる。また、ガス非透過性材料としては、有害ガス成分に対する耐腐食性を備えたものであれば特に制限されることがないが、通常は板状の炭素鋼、マンガン鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、ステンレス鋼等を使用することができる。
【００１９】
尚、図１に示す検知剤の収納容器は、容器全体の形状及び検知剤の充填部の形状が円柱であり、ガス導入部及びガス排出部の形状が、円柱を柱方向に二分割した形状である。また、この収納容器は、検知剤の充填部とガス導入部の仕切、検知剤の充填部とガス排出部の仕切、ガス導入部の外周面、及びガス排出部の外周面の構成材料として網状の金属を用い、検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面の構成材料として透明アクリル板を用い、その他の構成材料として金属板を用いたものである。
また、本発明においては、検知剤が充填された収納容器を浄化筒の覗窓部に装着するための手段が設けられるが、装着しやすくするために、検知剤の充填部の先端１３を、図６に示すように、浄化筒の覗窓部にワンタッチで嵌合される構造とすることが好ましい。
【００２０】
本発明の有害ガスの検知方法を実施する際には、以上のような収納容器が使用される。本発明の有害ガスの検知方法においては、収納容器に検知剤が充填された後、図３に示すように、検知剤の充填部が浄化筒の覗窓１７に隣接するように収納容器が設置され、さらに浄化筒に浄化剤が充填される。このように収納容器が浄化筒に設置される際には、通常は収納容器のガス導入部及びガス排出部には、浄化剤が入らないようにされる。
【００２１】
次に、有害ガスが浄化筒の有害ガスの導入口から導入され浄化される。有害ガス成分の反応部または吸着部は、浄化剤層の上流側から徐々に下流側に進行するが、浄化剤層の中心部と周辺部の位置の違い等により、これらは通常は浄化剤層を均一に進行しない。しかし、本発明においては、図５に示すように、浄化剤層の中心部を流れるガスから周辺部を流れるガスまで取入れて有害ガス成分を検知できるので、有害ガス成分が検知されない状態で浄化筒下流側へ流出することを防止できる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
（検知剤の収納容器の製作）
検知剤の充填部の形状が、底面の径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍの円柱であり、ガス導入部及びガス排出部の形状が、底面の径４０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱を柱方向に二分割した形状である図１に示すような収納容器を製作した。尚、検知剤の充填部とガス導入部の仕切、及び検知剤の充填部とガス排出部の仕切を網状のステンレス鋼とするとともに、ガス導入部とガス排出部の仕切を板状のステンレス鋼とした。また、ガス導入部の外周面、及びガス排出部の外周面を網状のステンレス鋼、検知剤の充填部の外周面、及びガス導入部とガス排出部の検知剤の充填部と反対側の側面を板状のステンレス鋼とするとともに、検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面を透明のアクリル板とした。また、検知剤の充填部の先端部に長さ５ｍｍの嵌合部を設けた。
【００２４】
（浄化剤及び検知剤の調製）
次に、二酸化マンガン、酸化銅を主成分とする市販のホプカライト（日産ガードラー（株）製、直径１．５ｍｍ、長さ３〜１０ｍｍの押し出し成型品）１００重量部に対して、水酸化カリウムを３０重量部担持させて浄化剤を調製した。また、比表面積３００ｍ２／ｇの粒状シリカゲル（富士シリシア化学（株）製、キャリアクト−１０）３００ｇに、変色成分として燐モリブデン酸水和物３．０ｇ及び硫酸第二銅５水和物０．６ｇを水８１０ｍＬに溶解した溶液を含浸させた後、７５℃で乾燥させて検知剤を調製した。
【００２５】
（浄化筒の製作）
前述の検知剤の収納容器４個について、各々の検知剤の充填部に前記の検知剤を充填した。
次に、内径４００ｍｍのステンレス鋼製の浄化筒に、厚さ８０ｍｍとなるように前記の浄化剤を充填するとともに、浄化筒の周辺部４箇所に互いの距離が均等となるように設けられた覗窓部に前記の検知剤の収納容器を装着した。収納容器はその上面が浄化剤の上面と同一の高さになるように設定した。
さらに全体の充填長が４００ｍｍとなるように前記の浄化剤を追加充填した。
【００２６】
（検知試験）
乾燥窒素中にＳｉＨ４を５０００ｐｐｍ含む有害ガスを、常圧、２５℃、流量２００Ｌ／ｍｉｎの条件下、ダウンフローで前述の浄化筒に導入し、浄化筒の周辺部４箇所に設置した検知剤が変色し始めるまでの時間を測定した。また、浄化筒の出口ガスの一部をサンプリングして、ＳｉＨ４が検知されるまでの時間（浄化剤の破過時間）を測定した。これらの結果を表１に示す。また、浄化剤の充填長と検知剤の位置を考慮して、浄化剤の破過時間から計算した検知剤の変色開始時間を併せて示す。
【００２７】
実施例２
（検知剤の収納容器の製作）
検知剤の充填部の形状が、一辺４０ｍｍの立方体であり、ガス導入部及びガス排出部の形状が、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、高さ１００ｍｍの直方体を柱方向に二分割した形状である図４に示すような収納容器を製作した。尚、検知剤の充填部とガス導入部の仕切、及び検知剤の充填部とガス排出部の仕切を網状のステンレス鋼とするとともに、ガス導入部とガス排出部の仕切を板状のステンレス鋼とした。また、ガス導入部の上面、及びガス排出部の下面を網状のステンレス鋼、ガス導入部の側面、ガス排出部の側面、及び検知剤の充填部の外周面を板状のステンレス鋼とするとともに、検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面を透明のアクリル板とした。また、検知剤の充填部の先端部に長さ５ｍｍの嵌合部を設けた。
【００２８】
（検知試験）
前記の収納容器を用いた以外は実施例１と同様にして浄化筒を設定した後、乾燥窒素中にＳｉＨ４を５０００ｐｐｍ含む有害ガスを、常圧、２５℃、流量２００Ｌ／ｍｉｎの条件下、ダウンフローで前述の浄化筒に導入し、浄化筒の周辺部４箇所に設置した検知剤が変色し始めるまでの時間を測定した。また、浄化筒の出口ガスの一部をサンプリングして、ＳｉＨ４が検知されるまでの時間（浄化剤の破過時間）を測定した。これらの結果を表１に示す。また、浄化剤の充填長と検知剤の位置を考慮して、浄化剤の破過時間から計算した検知剤の変色開始時間を併せて示す。
【００２９】
比較例１
（検知剤の収納容器の製作）
実施例１の検知剤の収納容器の製作において、ガス導入部及びガス排出部がなく、検知剤の充填部のみからなる収納容器を製作した。収納容器すなわち検知剤の充填部の形状は、底面の径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍの円柱であり、検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面を透明のアクリル板とするとともに、その他の面は全て網状のステンレス鋼とした。また、検知剤の充填部の先端部に長さ５ｍｍの嵌合部を設けた。
【００３０】
（検知試験）
前記の収納容器を用いた以外は実施例１と同様にして浄化筒を設定した後、乾燥窒素中にＳｉＨ４を５０００ｐｐｍ含む有害ガスを、常圧、２５℃、流量２００Ｌ／ｍｉｎの条件下、ダウンフローで前述の浄化筒に導入し、浄化筒の周辺部４箇所に設置した検知剤が変色し始めるまでの時間を測定した。また、浄化筒の出口ガスの一部をサンプリングして、ＳｉＨ４が検知されるまでの時間（浄化剤の破過時間）を測定した。これらの結果を表１に示す。また、浄化剤の充填長と検知剤の位置を考慮して、浄化剤の破過時間から計算した検知剤の変色開始時間を併せて示す。
【００３１】
【表１】
2005003475.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
本発明の検知剤の収納容器及びそれを用いた有害ガスの検知方法により、半導体製造工程等から排出される有害ガスを、浄化筒に充填された浄化剤と接触させて浄化する際に、浄化剤の有害ガス成分との反応部、あるいは浄化剤による有害ガス成分の吸着部の進行状態を正確に検知することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検知剤の収納容器の例を示す斜視図
【図２】図１の収納容器に検知剤を充填したときの鉛直方向の構成例を示す断面図
【図３】本発明の図１以外の検知剤の収納容器の例を示す斜視図
【図４】本発明の図１、図３以外の検知剤の収納容器の例を示す斜視図
【図５】検知剤が充填された本発明の収納容器を浄化筒の覗窓部に装着したときの鉛直方向の構成例を示す断面図
【図６】図５における収納容器近辺の構成を示す拡大図
【符号の説明】
１  検知剤の充填部
２  ガス導入部
３  ガス排出部
４  検知剤
５  検知剤の充填部とガス導入部の仕切
６  検知剤の充填部とガス排出部の仕切
７  ガス導入部とガス排出部の仕切
８  ガス導入部の外周面（ガス透過性材料）
８’  ガス導入部の外周面（ガス非透過性材料）
９  ガス排出部の外周面（ガス透過性材料）
９’  ガス排出部の外周面（ガス非透過性材料）
１０  検知剤の充填部の外周面
１１  検知剤の充填部の覗窓部と隣接する側面
１２  ガス導入部とガス排出部の検知剤の充填部と反対方向の側面
１３  検知剤の充填部の先端
１４  有害ガスの導入口
１５  浄化剤
１６  浄化されたガスの排出口
１７  覗窓部
１８  検知剤の収納容器
１９  ガス流
２０  覗窓部の構成材（透明アクリル材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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