CN1243599C

CN1243599C - 废气处理装置的废气处理塔

Info

Publication number: CN1243599C
Application number: CN 01133863
Authority: CN
Inventors: 今村启志
Original assignee: Koken Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Koken Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: SG125080A1; SG100773A1; CN1360963A

Abstract

一种废气处理塔，当进行半导体废气的高温热分解反应时，该废气处理塔可确保废气分解处理室中使用的电加热器的供电部的绝缘性良好，且可尽可能地降低电加热器通电时的负荷，并将热损耗降至最低。解决的方案是由如下所述部件构成废气处理塔：(a)内部形成有废气分解处理室(1a)的废气处理塔主体(3)；(b)安装在废气处理塔主体(3)的底部上的主体底部(4)；(c)插入主体底部4且设置在废气处理塔主体(3)内的供气管(6)，废气(F)通过该供气管的前端被放入废气分解处理室(1a)内；(d)主体底部4内设有其供电部(8b)且竖立设置在主体底部(4)上的电加热器(7)。

Description

废气处理装置的废气处理塔

技术领域

本发明涉及在半导体、液晶等电子回路元件的制造中，特别是在清洗、腐蚀工艺过程中产生的废气的处理装置中使用的废气处理塔及该处理塔中使用的电加热器。

现有技术

在半导体制造工艺中，CVD那样的半导体制造设备的操作一般如下所述。用SiH₄(对人体有毒的爆炸性危险气体)那样的沉积气体进行沉积→→用氮气对CVD腔室中的残留SiH₄气体进行净化→→用C₂F₆(有温室效果但无害)那样的清洁气体清洗CVD腔室内→→用氮气净化CVD腔室内的清洁气体→→以下循环反复进行。

如前所述的清洁CVD腔室时使用的气体中有PFC。这是全氟化碳(Perfluorocarbon)的简称，CF₄、CHF₃、前述的C₂F₆是其代表的化合物。用化合物取代碳时，还可以再加上NF₃、SF₆、SF₄那样不含C的氟化物。

以CF₄、CHF₃为代表的PFC是不可燃的，而且气体本身对人体的毒性不清楚，至少急性、亚急性的毒性还不知道。但是，由于化合物的性质稳定，放入大气中经过长时间也不会变化地滞留下来。在大气中，CF₄的寿命是50000年，C₂F₆的寿命是10000年，之后才会被消耗尽，另外，CF₄使地球变暖的系数(将CO₂视为1的比较值)是4400，C₂F₆是6200(经过20年的时间)，因此存在不能将其放置在地球环境中的问题，因而需要找到除去以CF₄、C₂F₆为代表的PFC的方法。

但是，由于前述PFC，即以CF₄、CHF₃、C₂F₆为代表的化合物的C-F结合很稳定(结合能为130kcal/mol)，不容易分解，用单纯的加热氧化分解方法极难除去。

例如用单纯的加热氧化分解法分解C₂F₆时，为了切断C-C结合枝进行分解，在处理温度1000℃时处理风量限制在250升/分钟以下才可能除去，但是要切断CF₄的结合能最大的C-F，在上述风量的情况下必须要1400～1500℃。

图15是现有的含有全氟化碳或全氟化合物的半导体的废气分解处理装置100，该装置100由带有废气分解反应室107的废气分解反应塔101、前部涤气器109、后部涤气器110及排气扇111构成。该装置100为了便于在净室中使用而制造得非常紧凑。本装置100的废气分解反应中使用了电加热器102，该加热器必须达到前述热分解半导体废气(F)的1400～1500℃的高温。

如果电加热器102在1400～1500℃的高温下使用，由于已经临近电加热器102的发热材料的物理性能极限，且该温度会破坏供电部105及周围的绝缘部件106的绝缘性能，因此几乎不可能在这样的高温下长时间使用。

图15所示的现有装置100中，电加热器102是从废气分解反应室107的天井104垂下来使用的。热向废气分解反应室107的天井104上升，电加热器102中装有供电部105的天井104部分的温度最高。其结果，有绝缘性要求的电加热器102的供电部105就不用说了，缠绕在其上的绝缘部件106的绝缘性能大幅度下降，使得供电部105中产生短路。此外，电加热器102从废气分解反应室107的天井104垂下来，因此在高温下连续使用的电加热器102的例如蠕变等类现象会逐渐增加，继而出现断路等类问题。而如前所述的本装置100由于其结构紧凑，废气分解反应室107的容积也没有那么大。另一方面，由于电加热器102都是规格固定的产品，几乎没有适合废气分解反应室107的产品，因此电加热器102的产品形状成为本装置100的设计瓶颈。换言之，装置制造方面的要求是需要容易地制造适合所述装置的电加热器102。

此外还有下列问题。即，当电加热器102从废气分解反应室107的天井104垂下来使用时，温度最高的电加热器102的前端部分处于最下部，该热量如前所述地向天井方向升腾，将会在天井104附近形成高温雾气。另一方面，废气(F)从废气分解反应室107的底部导入内部。该废气(F)是经过前述工艺被前述涤气器109洗净、因而含有水分的低温气体。

该低温废气(F)在废气分解反应室107中，最初接触到达到最高温的电加热器102的前端部分，进而上升通过，因而如果要在该部分被热分解，则必须使低温废气(F)瞬时上升到分解温度，电加热器102的前端部分必须达到比所需温度还高的温度，才能发生所需的分解反应，即使用天井104附近的高温雾气进行热分解，天井104附近的高温雾气也要达到1400～1500℃，而电加热器102前端部分的温度必须比这个温度还高，使得电加热器102的负担过重。

因此，为热分解低温废气(F)，必须在电加热器102上施加必要以上的负荷，致使电加热器102的寿命显著缩短，加热的成本增大。

此外，在半导体废气处理装置中还存在半导体废气中含有的、且在热分解半导体废气时产生的大量粉尘堆积在装置内这样的问题。这些粉尘堆积在装置内的所到之处，逐渐阻塞装置内的空间。由于粉尘的体积而致使装置内的内部空间狭隘化，这不但对半导体废气的热分解有重要的恶劣影响，而且会引发事故。

在净室内，由于要频繁维护装置，因此装置维护的容易性对实用的装置来说是非常重要的。特别是电加热器由于在高负荷下使用，因此劣化显著，更换频繁。净室的天井一般较低，如果考虑取出电加热器的高度，则会限制装置的高度。

第一要寻找一种在高温下进行半导体废气的热分解反应时，能尽可能确保废气分解处理室中使用的电加热器的供电部的绝缘性，且尽可能减轻电加热器通电时的负荷，并可将热损耗降至最小的废气处理装置的废气处理塔及在那样的艰苦条件下仍可使用且便于使用的电加热器。

第二要寻找一种具有经过长时间粉尘不会堆积在装置内的结构的装置，第三要寻找一种具有优良的维护性能的结构的装置。

发明内容

本发明第一方面中记载的电加热器7由于特别适合在废气分解处理室1a那样的高温、腐蚀性或/和爆炸性的环境气体中使用，因此由两端设有供电部8a、8b，且供电部8a、8b之间设有生热部7a的多个电加热器单体71、72…、和架设在相邻的供电部8a、8b…之间且由与供电部8a、8b相同的材料制成的架设导电体8c构成的电加热器7中，

其特征在于，穿过架设导电体8c的嵌合孔8d、8d与电加热器单体71、72…的供电部8a、8a通过活动配合而嵌合在一起，

嵌合孔8d、8d…与供电部8a、8a之间的间隙中填充、接合有用与供电部8a、8b相同的材料制成的无机连接材料8e。

如果这样，由于可利用穿过架设导电体8c的嵌合孔8d、8d…连接多个电加热器单体71、72…，因此可配合废气分解处理室1a，加工为任意的尺寸，因而使用非常方便。而且，由于电热嵌合孔8d、8d和供电部8a、8a之间的间隙中填充、接合有用与供电部8a、8b相同的材料制成的无机连接材料8e，因此即使是活动配合而嵌合在一起的，两者之间的间隙也完全被无机连接材料8e堵住而接合在一起，因而不会发生通电故障。另外，本电加热器7的用途并不限于具有腐蚀性或/和爆炸性的半导体废气(F)，而是适用于需要1400℃高温的部分。

本发明的第二方面是废气处理装置(A)的废气处理塔1的一个例子(参见图1)，其特征在于，该处理塔由下述部件构成：

(a)内部形成有废气分解处理室1a的废气处理塔主体3；

(b)安装在废气处理塔主体3的底部上的主体底部4；

(c)插入主体底部4且竖立设置在废气处理塔主体3内的供气管6，废气(F)通过该供气管6的前端被放入废气分解处理室1a内；

(d)主体底部4内设有其供电部8b且竖立设置在主体底部4上的电加热器7。

采用以上的半导体废气处理装置(A)，由于设置在废气分解处理室1a内的电加热器7的供电部8b处于装在温度最低的废气处理塔主体3底部的主体底部上，因此即使废气处理塔主体3内的上部(＝天井部分)温度很高，主体底部4也能保持比较低的温度，而且，由于有低温废气(F)通过的供气管6插入主体底部4中，因此主体底部4的热量被通过供气管6的废气(F)夺走了，因而温度下降，不会损坏供电部8b和缠绕在其上的绝缘部件9的绝缘性能。相反，通过预热废气，可促进由电加热器7进行的热分解。

此外，由于前述电加热器7竖立设置在主体底部4上，因此温度最高的电加热器7的前端部分位于最高位置，导入的废气(F)从供气管6内的低温部向高温部上升，废气的温度也在上升，经过预热而上升，与低温废气(F)突然接触电加热器7的高温部的以前的例子不同，可防止电加热器7的负荷过高。因此，可大幅度地延长电加热器7的使用寿命。

本发明的第三方面进一步限定了本发明第二方面记载的废气处理装置(A)的废气处理塔1(参见图9、10)，如本发明第二方面所述，其特征在于，所述的废气处理装置的废气处理塔沿废气分解处理室1a的天井部分1b开口，且在前述废气处理塔1的天井部分1b上设有通过开口2A间歇地喷出惰性气体(I)的除粉尘机构2a。而本发明第四方面更进一步地限定了本发明第二方面记载的废气处理装置(A)的废气处理塔1，其开口2B朝向供气管6的下端部打开，且在前述废气处理塔(1)的主体底部(4)设有从该开口(2B)间歇地喷出惰性气体(I)的除粉尘机构2b。

半导体废气(F)内的粉尘(G)和伴随着半导体废气(F)的热分解而生成的粉尘(G)是非常细微的，并堆积在装置(A)内的所到之处。如前所述，该堆积起来的粉尘(G)使得装置(K)内的空间部分狭窄化，逐渐损害装置机能。特别是废气分解处理室1a内堆积十分严重。此处，从除粉尘机构2a、2b向废气分解处理室1a内，特别是容易堆积粉尘(G)的天井部分1b和竖立设置在主体底部4上的供气管6的下端部间歇地喷出惰性气体(I)，将前述堆积的粉尘(G)吹去，通过除去粉尘，可消除废气分解处理室1a内粉尘堆积的问题，从而可大幅度地延长本装置(A)的保养期。

间歇地喷出惰性气体(I)的理由是吹出惰性气体(I)时的高压可有效地吹去粉尘(G)，并且可减少惰性气体(I)的使用量。

本发明第五方面进一步地改进了废气处理装置(A)的废气处理塔1，如本发明第二方面所述的废气处理装置(A)的废气处理塔1中，其特征在于，可旋转地支撑在轴承29上的支撑轴28突出的设置在废气处理塔1的两个侧面上，其中上述轴承29设置在容纳废气处理塔1的壳体27上。

如果这样，由于废气处理塔1可旋转地枢接在壳体27上，因此例如更换装有电加热器7的内部构件45或进行修补时，可水平或倾斜地放倒垂直支撑在壳体27内的废气处理塔1，将废气处理塔1的底部或顶部拉出壳体27以外并固定住，废气处理塔1处于水平或倾斜的状态下，再从废气处理塔1的壳体27中的拉出侧卸下内部构件45，从而可很容易地插入或拔下放置在废气分解处理室1a内的内部构件45，不用象以前的例子那样的在高处作业，而且可以一举解决净室的天井过低的问题，以及以前由于壳体27内的配管构造和容纳机构的部分复杂，难以组装，因此很难从废气处理塔主体3的底部插入或拔下内部构件45的问题。

本发明第六方面是废气处理装置(A)的废气处理塔1的其它例子(参照图2)，其特征在于，该处理塔由下述部件构成：

(a)内部形成有废气分解处理室1a，且废气分解处理室1a的底部形成有冷却部12的废气处理塔主体3；

(b)安装在废气处理塔主体3的底部、被冷却部12冷却的主体底部4；

此时，在本发明第二方面所述的作用之外，冷却部12更有效地对主体底部4进行冷却，从而可有效地防止破坏供电部8b和其周围部分的绝缘性能。另外，前述冷却部12也可以是设置在主体底部4内或外的冷媒流通管(图中未显示)，也可以是形成在废气处理塔主体3的底部外周的间接冷却罩(图中未显示)，也可以是下面描述的直接冷却罩。此外，使用的冷却流体20可以是水和其它各种冷媒液。

本发明的第七方面是冷却部12的具体构成的例子，其特征在于，冷却部12由下述部件构成：

(a)构成废气分解处理室1a的底部侧面且到达主体底部4的冷却壁13；

(b)在废气处理塔主体3的外周部分上，围绕废气处理塔主体3形成的冷却流体回流部14；

(c)设置在冷却流体回流部14内，并向废气处理塔主体3的周边方向喷射冷却流体20的喷出管17；

(d)沿冷却壁13的内周面形成在冷却流体回流部14上的用于喷出冷却流体的窄缝18。

本发明的第八方面是冷却部12的其它具体构成的例子，其特征在于，冷却部12由下述部件构成：

(a)构成废气分解处理室1a的底部侧面且到达主体底部4的冷却壁13，

(b)沿冷却壁13设置，沿冷却壁13的圆周方向喷射冷却流体20的喷出管17。

由于直接冷却罩式的冷却部12与间接水冷罩和冷媒流通管不同，是从沿冷却部12的内周面形成的窄缝18喷出的冷却流体20沿冷却壁13的内周面直接露出，且呈不产生飞沫的螺旋状地形成冷却层22落下，因此只要这样就能提高冷却效果，大力保护供电部8b的绝缘性。

本发明第九方面是对本发明第六方面所述的废气处理装置(A)的废气处理塔1的冷却部12的改良，其特征在于，在冷却壁13的内侧，覆盖住冷却壁13的上部内圆周的遮蔽壁19从构成废气分解处理室1a的内衬部件3b的下端垂下来。

通过这样地使遮蔽壁19垂下来，即使螺旋状地沿冷却壁13的内周斜面流下的冷却流体20受热蒸发，其蒸汽也会被遮蔽壁19遮住，从而难以流入废气分解处理室1a，因此不会出现冷却流体20的蒸发阻碍热分解反应的情况。而且，由于废气分解处理室1a内的气体借助于设置在底部的气体排出部5，从废气分解处理室1a中被排出，因此废气分解处理室1a内经常出现向下流的现象，冷却部12的冷却流体20的蒸汽上升，进入废气分解处理室1a内的危险性减少，但是遮蔽壁19的存在会进一步消除这样的危险性。

本发明第十方面进一步限定了本发明第六方面所述的废气处理装置(A)的废气处理塔1(参照图9、10)，其特征在于，沿废气分解处理室1a的天井部分1b开口，且从开口2A间歇地喷出惰性气体(I)的除粉尘机构2a设置在前述废气处理塔1的天井部分1b上。而本发明第十一方面对本发明第六方面记载的废气处理装置(A)的废气处理塔1进行进一步地限定，其特征在于，其开口2B朝向供气管6的下端部打开，且从其开口2B间歇地喷出惰性气体(I)的除粉尘机构2b设置在前述废气处理塔1的主体底部4。

由此，可获得同样的作用(去除废气分解处理室1a内堆积的粉尘，大幅度地延长本装置(A)的保养期。)。

本发明第十二方面是废气处理装置(A)的废气处理塔1的进一步改良，如权利要求6所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，可旋转地支撑在轴承29上的支撑轴28突出的设置在废气处理塔1的两个侧面上，其中上述轴承29设置在容纳废气处理塔1的壳体27上。

由此，可实现同样的作用(使废气处理塔1处于水平或倾斜的状态，从废气处理塔1的壳体27的拉出侧简单地安装或卸下内部构件45，同时可抑制装置的高度。)

附图说明

图1是说明本发明所述的废气分解处理装置的第1实施例的构成的剖视图。

图2是说明本发明所述的废气分解处理装置的第2实施例的构成的剖视图。

图3是图2的冷却部的水平剖视图。

图4是图2的扩大部分的纵向剖视图。

图5是说明本发明所述的废气分解处理装置的第3实施例的构成的剖视图。

图6是图5的扩大部分的纵向剖视图。

图7是从正面看到的本发明所使用的电加热器的部分剖视图。

图8是图7的平面图。

图9是说明在本发明所述的废气分解处理塔中设置除粉尘机构时的构成的剖视图。

图10是说明图9的其它实施例的构成的剖视图。

图11是说明本发明所述的废气处理装置的悬持结构的构成的图。

图12是说明图11的其它实施例的构成的剖视图。

图13是用本发明去除有害物质的循环周期图。

图14是用以前的例子来去除有害物质的循环周期图。

图15是说明以前的废气分解处理装置的大致构成的剖视图。

具体实施方式

下面用图1所示的实施例1说明本发明。本发明的废气分解处理装置(A)中，为便于理解，图中分散记载各部件，实际上完成(a)PFC的热分解；(b)产生的氟化合物的洗净排气或固定化除害；(c)其它可燃性成分的燃烧除害这3个要素的各构成部件是由例如前部洗涤器30、废气处理塔1、后部洗涤器40、配管系统、配线系统、计量仪器、排气扇50及水槽60构成的，互相之间由配管和配线连接，它们整体装在一个结构紧凑的壳体27内。壳体27的大小为高约2米、宽和深均为约1米的立方体，由构成壳体27的骨架的机架120和设置在机架120外侧的面板5b构成，截面为U字形的轴承29突出地设置在机架120的内侧面上。

图1中的前部洗涤器30与工厂中的半导体制造装置(图中未示出)和废气管道31连接，半导体制造工艺中使用的残留气体及半导体制造工艺中使用过，之后又经过各种化学反应的废气集合起来，将上述集合起来的半导体制造废气或净化气体等各种废气(F)导入前部洗涤器30。

前部洗涤器30设置在水槽60上或与水槽分别设置，两者30、60a通过配管连接，排出的水送入水槽60中。下面说明前部洗涤器30的大致构造，它由顶部与前述废气通道31连接的直管型洗涤器主体30a和设置在前述洗涤器主体30a内部的顶部附近，呈喷雾状地散布碱液、酸液或水等药液的喷嘴(32)构成，散布的前述药液装入前述水槽(60)中。

喷嘴32与水槽60之间设有循环水泵33，水槽60内储存的水被抽到喷嘴32中。将外部的水供给前述循环水泵33，补入相当于从水槽60中溢出的水量。根据图中的关系，废气供给侧60a与反应废气排出侧60b被分开，水槽60在底部连接。

废气处理塔1设置在水槽60或机架11上，或者设置在与水槽分离单独设置的壳体27上突起的轴承29上，从废气处理塔主体3的上部侧面突起的枢轴28可旋转地悬吊着，可保持垂直状态和从壳体27将废气处理塔主体3的下端部拉出的水平状态。将废气处理塔主体3悬吊固定在壳体27上时，由于保持水平状态，因此可方便地装卸下述安装在废气处理塔主体3的底部的主体底部4。

废气处理塔1的构造如下：废气处理塔主体3由钢制的圆筒状外罩3a和由耐火材料制成的内衬部件3b构成，内衬部件3b的内部形成有废气分解处理室1a。内衬部件3b覆盖着外套3a的内周整个表面，内衬部件3b直接接触废气(F)。废气处理塔主体3的底部整体地安装有带有绝缘部件9的主体底部4。图1中，用地脚螺栓这样的连接件10将两者3、4可装卸地设置在机架11上，图2中，用螺栓、螺母这样的连接件10a将两者3、4可装卸地固定住。从而，截面为圆形的支撑轴28突设在外套3a的两个侧面上部，被设置在构成壳体27的机架120上的轴承29可自由旋转地支撑着。

绝缘部件9的中心设有由耐热、耐腐蚀性优良的金属管构成的供气管6，电加热器7缠绕在其周围。供气管6如前所述地贯穿主体底部4的绝缘部件9的中央，前述电加热器7的供电部8b缠绕着供气管6地设置在绝缘部件9内。供气管6的高度几乎与前述电加热器7相同，但是比它高。23是构成主体底部4的一部分的筒部，内部装有填充、固化无机耐热材料而成的绝缘部件9。因而，前述加热器7、供气管6及填充有绝缘部件9的主体底部4构成了废气处理塔1的内部构成物45。连接前部洗涤器30的水槽60的废气供给侧60a的天井部分或从前部洗涤器30的下端导出的洗净气体输送配管34与插入废气分解处理室1a中的前述供气管6连接。废气处理塔主体3的下部开设了一个气体排出部5，通过分解气体输送配管35连接到下面的后部洗涤器40。

由于电加热器7是由2或3个电加热器单体71、72…、与电加热器单体71、72…的一端连接的架设导电体8c构成的，因此电加热器单体71、72…的主体是碳化硅的中间装满或中空的棒状体，两端设有供电部8 a、8b，供电部8a、8b之间设有生热部7a。在用与供电部8a、8b相同的材料形成的架设导电体8c上，与供电部8a、8b活动配合地进行嵌合而形成的嵌合孔8d、8d穿设的数量仅有连接数(2或3)个。活动配合地插入前述嵌合孔8d、8d中的电加热器单体71、72…供电部8a、8a…与嵌合孔8d、8d之间的间隙中填充并连接有用与供电部8a、8b相同的材料制成的无机连接材料8e。图7是用架设导电体8c连接2个电加热器单体71、72的门形电加热器7。8f是与另外的供电部8b、8b连接的连接配件。

后部洗涤器40的形状是同样的，因此不用多说了，简单来说，后部洗涤器40的内部设有洗净层41和位于其上的喷嘴42，它设置在水槽60上或与水槽60的反应废气排出侧60b分开单独设置，两者40、60b通过配管连接，它排出的水被送入水槽60。从而，后部洗涤器40的出口与待机将处理过的气体(F)放出的排气扇50连接。

下面说明图1的实施例A的作用。从半导体制造装置排出的废气(F)被导入前部洗涤器30内，接触到喷嘴32中散布出来的雾状药液(碱液、酸液或水)，废气(F)中的粉尘接触到散布出来的细微液滴，被捕获并送入水槽60中。与此同时废气(F)中的水溶性成分也被吸收到药液中并被除去。

被前部洗涤器30洗净的低温湿润废气(F)通过洗净气体输送配管34送入供气管6。废气(F)首先接触到绝缘部件9，使其冷却，接着沿供气管6上升，在其上升过程中被周围的温度加热，经过充分预热后通过供气管6的前端进入废气分解处理室1a内。

由于供气管6的前端周围设有被电加热器7加热到最高温度的前端部分，因此经过充分预热后，通过供气管6的前端进入废气处理塔主体3内的废气(F)接触到前述电加热器7的前端部分，并且接触到保持很高温度的天井附近的高温雾气，直接被热分解。

下面更详细地说明热分解中的电加热器7。由于电加热器7设置在位于废气处理塔主体3的底部的绝缘部件9上，因此达到最高温的前端部分位于最高位置，接触到高温的前端部分的雾气气体滞留在废气处理塔主体3内的天井附近，该部分雾气的温度保持为最高温度。另一方面，由于供电部8b、8b埋设在位于热无法滞留的废气处理塔主体3底部的绝缘部件9内，因此可抑制温度的上升。其结果，既可保护绝缘部件9的绝缘性能，又能确实防止由于运转中电加热器7的绝缘被破坏而引起的短路事故。

而本废气热分解处理反应过程中，在半导体制造装置的半导体处理中加入废气分解处理室1a，从而不会在未消耗、残留的处于爆炸下限以下的微量氧气中再积极地添加氧气(或空气)，在不存在游离氧元素的状态下进行热分解也是可以的，相反，也可以预先向导入的废气(F)中加入氮气等惰性气体，使爆炸性废气浓度处于爆炸下限以下，再向其中加入氧气(或空气)进行热分解。这样经过热分解的废气(F)接着被导入后部洗涤器40，再用碱液、酸液或水这样的药液进行药液洗净和降低温度，最后通过排气扇50放入大气中。

当电加热器7破损或内衬部件3b等内部部件发生损伤，必须要拆开废气处理塔1时，可松开连接件10、10a，将主体底部4从废气处理塔主体3上卸下，将电加热器7等内部部件拿出来，简单地换上新部件，并可进行修补。关于修补方法的实施例将另外详细描述。

下面说明图2所示的第2实施例。与第1实施例不同的部分是废气处理塔1中设有冷却部12，为避免重复说明其它相同的部分，下面将以不同的部分为中心进行说明。在废气处理塔1外周中间形成有冷却流体回流部14，废气处理塔1的冷却流体回流部14以下的部分形成冷却壁13。

冷却流体回流部14是由外套3a和围绕前述外套3a的外侧设置的回流壁15构成的中空部分，该部分围绕着废气处理塔主体3的整个外周。冷却流体回流部14上的一至多个地方装有导管16，装在导管16上的喷出管17插入前述冷却流体回流部14中。喷出管17的前端配合冷却流体回流部14而向圆周方向弯曲，喷出管17在冷却流体回流部14内向圆周方向喷出液体。在冷却流体回流部14的外套3a的下端与冷却壁13的上端处向斜下方地开设了一个环绕整个圆周并朝向主体底部4开口的窄缝18。

冷却壁13是由耐热、耐腐蚀性的金属板材构成的，在图示的实施例中，其形状为下窄的圆锥台状。不用说，也可以是圆筒状，但是如下所述，为了使冷却流体20平滑地流下来，下窄的圆锥台状效果更好。

与实施例1同样地，装有放在前述冷却壁13内的绝缘部件9的主体底部4被连接件10a可拆卸地安装在废气处理塔主体3的底部。冷却液体20滞留的冷却流体滞留部21形成在前述冷却壁13和主体底部4之间，滞留在冷却流体滞留部21处的冷却流体20直接冷却绝缘部件9。

由耐腐蚀性金属形成的圆筒状遮蔽壁19从内衬部件3b的下端垂下来，将冷却壁13的上部内周覆盖住。而且，在遮蔽壁19的下方，惰性气体供给喷嘴26穿过冷却壁13地设置着。通过惰性气体供给喷嘴26吹入废气分解处理室1a的底部内的惰性气体(I)在底部4内回旋，并且与被分解的废气(F)一起从气体排出部5排出。

通过上述的将遮蔽壁19垂下来设置，并且通过惰性气体供给喷嘴26将惰性气体吹入废气分解处理室1a的底部内，即使螺旋状地沿冷却壁13的内周斜面流下的冷却流体20受热蒸发，其蒸汽也会被遮蔽壁19遮住，因此难以流入废气分解处理室1a，从而不会出现冷却流体20的蒸汽妨碍热分解反应的情况。由于废气分解处理室1a内的气体通过设置在底部的气体排出部5从废气分解处理室1a中排出，因此废气分解处理室1a内的液体时常向下流，冷却部12的冷却流体20的蒸汽上升，使得进入废气分解处理室1a内的危险性减小了，而遮蔽壁19的存在更进一步消除了这种危险性。

图5、6是冷却部12的其它实施例，其中沿直接冷却壁13设置喷出管17a用以代替设置回流壁15，其下方环状的存液环24设置在冷却壁13的内周。环状的存液环24与冷却壁13之间形成有可供冷却流体20通过的间隙。从喷出管17a喷出的冷却流体20沿冷却壁13的内周螺旋状地流下，当其中一部分通过间隙进一步流下时，残留的部分存积在存液环24上。此时由于遮蔽壁19和惰性气体供给喷嘴26的作用，也可实现遮住冷却流体20的蒸汽，使之难以流入废气分解处理室(1a)。

由于图2～6的冷却部12中的冷却流体20是水，是冷却流体20直接露出并流出废气处理塔1的底部的直接冷却罩，因此对废气处理塔1内的高温雾气没有影响，直接废气处理塔1的塔高需要很高。冷却流体20为氮气和氩气等惰性气体时，比冷却流体20是水时所需的塔高较低。

不用说，取代图2的直接冷却罩方式，也可以采用在主体底部4内或外设置冷媒流通管(图中未显示)那样的部件，管中流通冷却流体20的间接冷却罩(图中未显示)那样的结构。

下面参照图9及图10说明本发明所述的废气处理塔1上安装的除粉尘机构2。废气处理塔主体3的天井部分1b安装着由多个(本实施例中是120°间隔的3个)导管构成的第一除粉尘机构2a，其下端朝向电加热器7的顶部或前述顶部与废气处理塔主体3的内侧壁1c之间开口，而且其突出部分的侧面上设有通孔2A。不用说，前述粉尘处理机构2a不限于前述情况，也可以如图10所示的那样沿着天井部分1b地弯曲除粉尘机构2a的前端。该部分的除粉尘机构2a的主要目的是为了通过天井部分1b吹去附着、堆积在内侧壁1c上部的粉尘(G)。不用说，也可以沿废气处理塔主体3的中心圆的接线方向弯曲除粉尘机构2a的前端，使得惰性气体(I)沿天井部分1b旋转。

当前述除粉尘机构2a的前端朝向电加热器7的顶部或前述顶部与废气处理塔主体3的内侧壁1c之间开口时，可吹去附着、堆积在电加热器7的顶部和废气处理塔主体3内侧壁1c的上部的粉尘。

由导管构成的第2除粉尘机构2b插入供气管6的下端部，从供气管6的底部向上端开口处间歇地吹出惰性气体(I)。由此，可吹去堆积在供气管6上的粉尘(G)，特别是堆积在上端开口内面上的粉尘(G)。

进而，通过废气处理塔主体3的主体底部4的侧面安装多个(本实施例中是相隔120°的3处地方)由导管构成的第3除粉尘机构2c。第3除粉尘机构2c的插入端通过废气处理塔主体3的内侧壁1c下端与电加热器7之间向上弯曲，惰性气体(I)间歇地吹入废气处理塔主体3的内侧壁1c下端与电加热器7之间，从而吹去堆积在前述部分的粉尘(G)。

其中，前述惰性气体(I)一般使用氮气。不用说，也可以根据需要使用其它惰性气体，例如也可以使用氩气。此处除粉尘机构2是由导管这样的部件构成的，但是不用说，也可以用其它部件构成，并不限于前述例子。而且，用于吹入氧气(或空气)的喷嘴11插入废气处理塔主体3的天井部分1b附近的侧壁中，供废气分解处理室1a内进行废气的热分解。

下面说明图9、10中的实施例(A)的作用，在此省略了重复的部分，简单地进行说明。从半导体制造装置中排出的废气(F)通过前部洗涤器30、洗净气体输送配管34排放到废气分解处理室1a内。此间，废气(F)接触到绝缘部件9并冷却，接着在供气管6中上升，被周围的温度充分预热。此时，废气(F)中没有被前部洗涤器30除去的粉尘(G)还有少量附着在供气管6的内面上。

由于如前所述地在供气管6中上升过程中废气被加热了，但是当废气(F)中含有SiH₄(硅烷)时，在供气管6的中部被加热到400～500℃的部分被主要分解，生成大量粉尘(G)。与此相对，由于如前所述地在供气管6的下端底部上设置着第2除粉尘机构2b，并从其前端开口2B向上方间歇地吹出惰性气体(I)，因此附着在供气管6内面上的粉尘(G)在其气压的作用下，被吹入废气分解处理室1a内。其结果，上述大量的粉尘(G)被带入废气分解处理室1a内，并附着在天井部分1b上。

在供气管6的前端部分，由于废气(F)的前端达到可能热分解的高温，因此在清洁工艺中排出的废气(F)当其中含有C₂F₆时，前述电加热器7的前端部分与保持很高温度的天井附近的高温雾气接触，加之天井部分1b处有被吹入的氧气(或空气)，因此可有效地进行热分解。

对于粉尘(G)附着在前述天井部分1b上，可利用设置在天井部分1b上的第1除粉尘机构2a来处理。即，第1除粉尘机构2a的下端有开口2A且侧面形成有通孔2A，从该第1除粉尘机构2a吹出的惰性气体(I)的一部分从其下端开口2A向电加热器7的前端和废气分解处理室1a的内侧壁1c除去，除去堆积在该部分上的粉尘(G)。另一方面，惰性气体(I)的其它部分沿天井部分1b吹出，吹去堆积在该部分上的粉尘(G)。

前述粉尘(G)与被分解的废气(F)一起通过废气分解处理室1a的内部，从天井部分1b向主体底部4的方向流下来。此时，前述粉尘(G)附着在废气分解处理室1a的下部内侧壁1c上。此时要运用第3除粉尘机构2c。即，从设置在主体底部4上且其开口2c朝向天井方向的第3除粉尘机构2c与前述分解废气(F)的流下方向相反地向天井方向间歇喷出惰性气体(I)，由此形成旋涡，从而可有效地吹去该部分的粉尘(G)。被吹去的粉尘(G)与分解废气(F)一起通过设置在主体底部4上的分解气体输送配管35被送至下一工艺的洗涤器40，与前述同样，用碱液、酸液或水那样的药液进行药液洗净，并使其温度降低，最后通过排气扇放入大气。

图13是表示用前述除粉尘机构2除去SiH₄和C₂F₆的粉尘的效果的图，图14是其比较例。图13所示的情况下，由于前述除粉尘机构2间歇地运转，因此可减少废气处理塔1内的粉尘(G)量，且使粉尘不再增加，半导体制造装置运转160圈后，仍不会发现SiH₄和C₂F₆的消除效率低下和热量输出减少，并可大幅度地延长废气处理装置(A)的维护期。

与此相对，由于比较例中粉尘(G)逐渐堆积在废气处理塔(1)内，因此导致废气处理塔1内的空间逐渐狭窄化，装置入口和出口的压差逐渐增高，半导体制造装置运转40圈时SiH₄的消除效果就开始渐渐恶化，从42到43圈开始急速恶化。另一方面，C₂F₆的消除效果从43圈开始也急剧恶化。热量的输出也同样从43圈开始大幅度降低。因此，比较例的情况下，最迟在40圈以前就必须要停止半导体生产线，拆开比较例的装置进行清扫。

下面说明废气处理塔1的保养方法。在废气处理塔1内用电加热器7进行废气(F)的热分解，但是，前述热分解至少需要1400℃以上的高温。此外，作为热分解处理的对象的废气(F)是具有爆炸性、腐蚀性、剧毒性的，电加热器7是在非常严酷的条件下使用的部件，由于使用通常的耐腐蚀金属的电加热器7都不能坚持使用到底，因此目前使用以碳化硅为主体的陶瓷部件。但是即使是这样，也会逐渐劣化和破损。而且，由于内衬部件3a和供气管6等内部构件45发生损伤，因此必须定期地从废气处理塔1中拔出内部构件45，更换新的电加热器7和供气管6等，并对内衬部件3a进行加强和修补。

进行这样的保养工作时，要取出连接废气处理塔1的配管和配线，腾空废气处理塔1后，如图11所示地那样以支撑轴28为中心旋转废气处理塔1，从壳体27中拿出废气处理塔1的底部，固定为倾斜或水平状态。固定的方法没有特别限制，但是本文中废气处理塔1停在架设在机架120之间的止挡杆25上，从而保持倾斜或水平状态。然后，松开连接件10a，从废气处理塔主体3的底部上拔下内部构件45。接着换上新的电加热器7和供气管6，并对内衬部件3a进行必要的加强、修补等作业后，再用连接件10a将内部构件45固定在废气分解处理室等的主体3的底部。

然后，取下止挡杆25，沿垂直方向旋转废气处理塔1垂直固定在机架120上，最后照原样连接配管和配线。从而完成一系列的保养。

图12是其它例子，这时电加热器7从废气处理塔主体3的顶部垂下来，因此，保养时要拔出带有装在顶部的电加热器7的内部构件45。此时，支撑轴28突出地设置在废气处理塔主体3的外壳3a的两侧面的下部(不用说，也可以装在两侧面的上部)，由设置在机架28上的轴承29可立起和倒下地支撑着。

保养时，以支撑轴28为中心地将废气处理塔1放倒，使废气分解处理装置等的主体3的顶部在壳体27的外面，例如，可以使废气处理塔1停在架设在机架28上的止挡杆25上，保持倾斜或水平状态，与前述同样地拔出带有电加热器7的内部构件45，在进行必要的保养之后，再组装起来。

本发明中，由于位于废气分解处理室内的电加热器的供电部设置在温度最低的废气处理塔主体底部的主体底部，因此即使废气处理塔主体内的上部(＝天井部分)温度很高，供电部仍然可以保持较低的温度，从而可防止运行中供电部发生短路事故。此外，由于供低温废气通过的供气管插入主体底部中，因此主体底部和供气管之间可进行热交换，预热废气，同时冷却主体底部，从而防止供电部发生短路事故。

而且，由于导入的废气在供气管内上升期间被设置的电加热器预热，因此可避免电加热器的负荷过高，使热损耗降到最低，与此同时，可大幅度延长电加热器的使用寿命。

而且，在废气处理塔上设置冷却部时，除了前述冷却效果之外进一步有效增加了主体底部的冷却效果，可有效地防止供电部的绝缘部件破损。即使没有冷却部也可以。

另外，由于上述使用的电加热器是利用嵌合孔连接的，其中该嵌合孔穿过了架设在多个电加热器单体上的各个导电体，因此可配合废气分解处理室，加工成任意尺寸，使用非常方便。

进而，由于朝向本发明的废气处理塔主体的废气分解处理室内的粉尘堆积部位开口的除粉尘机构中，从除粉尘机构中向废气分解处理室内间歇地喷出惰性气体，因此可将非常细微且轻的象棉丝那样的粉尘有效地吹飞，排出装置外，从而可确保不堆积在装置内。由此，可防止由于粉尘引起的装置内的空间部分狭窄化，可经过长时间也不会损伤装置的机能，与以前的装置相比，可大幅度地延长保养期。

此外，由于本发明的废气处理塔可旋转地枢接在外壳上，因此保养时可将废气处理塔水平或倾斜地倒过来，可将废气处理塔的底部或顶部拉到外壳外面，在水平或倾斜的状态下固定住，从而在这种状态下进行保养，可一举解决以前那样的在高处作业，而净室的天井过低的问题，或者外壳内的配管构造和容纳机构的部分十分复杂，难以组装，因此很难从废气处理塔主体的底部安插或拔出内部构件的问题。

Claims

1.一种废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，该处理塔由下述部件构成：

(a)内部形成有废气分解处理室的废气处理塔主体；

(b)安装在废气处理塔主体的底部上的主体底部；

(c)插入主体底部且竖立设置在废气处理塔主体内的供气管，废气通过该供气管的前端被放入废气分解处理室内；

(d)主体底部内设有其供电部且竖立设置在主体底部上的电加热器。

2.如权利要求1所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，在前述废气处理塔的天井部分上设有沿废气分解处理室的天井部分开口、且间歇地喷出惰性气体的除粉尘机构。

3.如权利要求1所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，在前述废气处理塔的底部设有朝向供气管的下端部开口、且间歇地喷出惰性气体的除粉尘机构。

4.如权利要求1所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，可旋转地支撑在轴承上的支撑轴突出地设置在废气处理塔的两个侧面上，其中上述轴承设置在容纳废气处理塔的壳体上。

5.一种废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，该处理塔由下述部件构成：

(a)内部形成有废气分解处理室，且废气分解处理室的底部形成有冷却部的废气处理塔主体；

(b)安装在废气处理塔主体的底部、被冷却部冷却的主体底部；

6.如权利要求5所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，该冷却部由下述部件构成：

(a)构成废气分解处理室的底部侧面且到达主体底部的冷却壁；

(b)在废气处理塔主体的外周部分上，围绕废气处理塔主体形成的冷却流体回流部；

(c)设置在冷却流体回流部内、并向废气处理塔主体的周边方向喷射冷却流体的喷出管；

(d)沿冷却壁的内周面形成在冷却流体回流部上的用于喷出冷却流体的窄缝。

7.如权利要求5所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，该冷却部(12)由下述部件构成：

(b)沿冷却壁设置，沿冷却壁的圆周方向喷射冷却流体的喷出管；

在冷却壁的内侧，覆盖住冷却壁上部内圆周的遮蔽壁从构成废气分解处理室的内衬部件的下端垂下来。

8.如权利要求5所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，沿废气分解处理室的天井部分开口、且间歇地喷出惰性气体的除粉尘机构设置在前述废气处理塔的天井部分上。

9.如权利要求5所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，朝向供气管的下端部开口、且间歇地喷出惰性气体的除粉尘机构设置在前述废气处理塔的底部。

10.如权利要求5所述的废气处理装置的废气处理塔，其特征在于，可旋转地支撑在轴承上的支撑轴突出的设置在废气处理塔的两个侧面上，其中上述轴承设置在容纳废气处理塔的壳体上。