DD273008A1 - DEVICE FOR CLEANING EXHAUST GASES FROM LOW PRESSURE PROCESSES - Google Patents

DEVICE FOR CLEANING EXHAUST GASES FROM LOW PRESSURE PROCESSES Download PDF

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DD273008A1 DD88316789A DD31678988A DD273008A1 DD 273008 A1 DD273008 A1 DD 273008A1 DD 88316789 A DD88316789 A DD 88316789A DD 31678988 A DD31678988 A DD 31678988A DD 273008 A1 DD273008 A1 DD 273008A1
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Rainer Moeller
Horst Stelzer
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Abstract

The invention relates to an apparatus for purifying exhaust gases emitted in CVD processes, especially from installations for the chemical processing of semiconductor substrates for the production of microelectronic components by low-pressure processes, which is characterised by a basic body 1 with an outer wall 2,2' and a concentric inner wall 3,3' having a burner 6 arranged centrally therein and possessing both a combustion-gas feed 7 and an exhaust-gas feed 8, the exhaust gas to be purified being burnt with an oxygen excess in the combustion chamber 4, at the upper end of which there is a spray protection facility 9 which is sprayed from above with a sorption agent 11 from a spray nozzle 10. The sorption agent flowing down discharges not only combustion products from the outer annular space 5, but also solid products from the combustion chamber 4 via the flow-off 14. Special advantages are that both pump-oil residues and toxic constituents from CVD processes can be eliminated simultaneously and effectively, and that the apparatus is of simple and compact construction, is economical to produce and operate and can easily be integrated into existing installations. <IMAGE>

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen aus Niederdruckprozessen, die insbesondere bei der chemischen Substratbearbeitung im Fertigungsprozeß mikroelektronischer Bauelemente anfallen.The invention relates to a device for purifying exhaust gases from low-pressure processes, which occur in particular in the chemical substrate processing in the manufacturing process of microelectronic components.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Vorrichtungen zur Abgasreinigung sind in einer großen Vielfalt bekannt, da sie immer den konkreten Vorrichtungen und Verfahren, die das Abgas erzeugen, angepaßt sind.Devices for exhaust gas purification are known in a wide variety, since they are always adapted to the specific devices and methods that produce the exhaust gas.

Schadstoffe aus Normaldruckprozessen können zweckmäßig mittels Vorrichtungen, die nach dem Waschprinzip arbeiten, z. B.Pollutants from normal pressure processes can expediently by means of devices that operate on the principle of washing, z. B.

Sprühtürme, Kolonnen, Venturiwäscher oder AIXTRON Scrubbing System, und einem geeigneten Sorptionsmitlei gereinigt werden. Diesen \ vorrichtungen haftet der generelle Nachteil an, daß mit ihnen Abgase aus Niederdruckprozessen, die im allgemeinen sehr feindispere und beständige Aerosole darstellen und insbesondere durch die Anwesenheit von Öldämpfen, dio aus der Vakuumpumpe herrühren, chemisch nur wenig beeinflußbar sind, nicht effektiv gereinigt werden können.Spray towers, columns, Venturi scrubber or AIXTRON scrubbing system, and a suitable Sorptionsmitlei be cleaned. These devices have the general disadvantage that with them exhaust gases from low-pressure processes, which are generally very feindispere and resistant aerosols and in particular by the presence of oil vapors, dio from the vacuum pump, are chemically very little influenced, can not be effectively cleaned ,

Es sind weitere Vorrichtungen bekannt, in denen die oxidierbaren Abgasbestandteile verbrannt werden. Das geschieht im allgemeinen durch Zuführung von Zusatzenergie. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß staubförmig«} Abgasbestandteilo und feste Oxidationsprodukte, die bei der Verbrennung entstehen, im Abgas enthalten bleiben und als neuer Aerosol die Umwelt ebenfalls belasten.There are other devices are known in which the oxidizable exhaust gas components are burned. This is generally done by supplying additional energy. These devices have the disadvantage that dust-like "} Abgasbestandteilo and solid oxidation products that are formed during combustion, remain in the exhaust gas and as a new aerosol also pollute the environment.

Vorrichtungen, die eine katalytische Nachverbrennung realisieren, sind nicht einsetzbar, da viele Verbindungen, die in den Abgasen enthalten sind — insbesondere auch die Öle — Katalysatorgifte dai stellen, die die Verrichtung nach kurier Zeit unbrauchbar machen.Devices that realize a catalytic afterburning, are not applicable, since many compounds contained in the exhaust gases - especially the oils - provide catalyst poisons dai that make the performance unusable after a short time.

Vorrichtungen zur Plasmapyrolyse von Schadstoffen sind unvorteilhaft, da neben ihrem hohen Aufwand — aufgrund der hohen, durch den Plasmabrenner erzeugten Temperaturen — Stickoxide als neue, die Umwelt erheblich belastende Schadstoffe entstehen.Devices for plasma pyrolysis of pollutants are disadvantageous, because in addition to their high cost - due to the high temperatures generated by the plasma torch - nitrogen oxides as new, the environment significantly polluting pollutants arise.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Abgase aus Niederdruckprozessen so zu reinigen, daß keine Gefährdung für den Menschen und die Umwelt entstehen.The object of the invention is to clean exhaust gases from low-pressure processes so that no danger to humans and the environment arise.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus CVD-Prozessen zu entwickeln, die es ermöglicht, das bei der Bearbeitung von Halbleitersubstraten anfallende Abgas schadstofffrei umzusetzen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht dazu im wesentlichen aus einem rotationssymmetrischen, einseitig geschlossenen Grundkörper mit einer inneren und einer äußeren Ausnehmung, einem Abfluß, einem zentrisch angeordneten Brenner und Brenngas- und Abgaszuführung sowie einem äußeren und einem inneren Mantelkörper. Der äußere Mantolkörper ist einerseits mit der äußeren Wandung des Grundkörpers und andererseits mit einer lufttechnischen Anlage über einen entsprechenden Flansch verbunden. Die die innere Ausnehmung bildende Trennwand weist im Grundkörper bodenseitigraJiale Ausnehmungen auf und ist vom Grundkörper abgewandt, mit einem einen Brennraum bildenden inneren Mantelkörper verbunden, der seinerseits an seinem freien, offenen Teil mit einem kegelförmig ausgebildeten Spritzschutz korrespondiert. Der Spritzschutz ist an seiner großen Fläche mit einem Bürstenrand versehen und ist so ausgebildet, daß der Bürstenrand mit der inneren Wandung des äußeren Mantelkörpers ringförmig vollflächig oder linienförmig in Berührung steht. Zwischen dem oberen Rand des inneren Mantelkörpers und dem dachförmig darüber angeordneten Spritzschutzes ist abstnndsweise eine Sprühdüse zur Zuführung eines axial gegon den Spritzschutz gorichteten Sprühkegels eines Sorptionsmittels vorgesehen.The invention has for its object to develop a device for purifying exhaust gases from CVD processes, which makes it possible to implement the exhaust gas produced in the processing of semiconductor substrates pollutant-free. The device according to the invention consists essentially of a rotationally symmetrical, closed on one side body with an inner and an outer recess, a drain, a centrally arranged burner and fuel gas and exhaust gas supply and an outer and an inner shell body. The outer mantole body is connected on the one hand to the outer wall of the body and on the other hand with an air conditioning system via a corresponding flange. The partition forming the inner recess has bottom recesses in the base body and is remote from the base body, connected to an inner shell body forming a combustion chamber, which in turn corresponds to a conically shaped splash guard at its free, open part. The splash guard is provided on its large surface with a brush edge and is designed so that the brush edge with the inner wall of the outer shell body is annular full surface or linear contact. Between the upper edge of the inner jacket body and the roof-shaped spray protection arranged above is a nozzle for supplying a sprayed axially spron the spray protection of a sorbent provided Abstnndsweise.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Grundkörper in Höhe der Brenneraustrittsöffnung radial angeordnete Zuführungen für Zusatzgas, eine Zündelektrode sowie Kontrolleinrichtungen vorgesehen. Der Abfluß ist so angeordnet, daß eine durch die Trennwand gebildete äußere und eine innere Abflußöffnung entstehtIn one embodiment of the invention radially arranged feeds for additional gas, an ignition electrode and control devices are provided in the base body at the level of the burner outlet opening. The drain is arranged so as to form an outer and an inner drain formed by the partition wall

Als Sorptionsmittel ist Wasser vorgesehen. As a sorbent water is provided.

Das durch die Ausnehmung des Gasbrenners in die in der Brennkammer brennende Flamme eingespeiste Abgas wird dort oxidiert. Das so gebildete Gas-Festkörper-Aerosol strömt durch den Austrittringspalt zwischen Brennkammer und Spritzschutzkegel in den Raum zwischen Brennkammer und Außenwand der Vorrichtung, von wo es durch dun Bürstenrand des Spritzschutzkegels in den Sprühkegel des Sorptionsmittels, das durch die Düse versprüht wird, gelangt, wo es von den festen und von den im Sorptionsmittel löslichen Bestandteilen gereinigt wird. Das gereinigte Abgas wird durch eine an die Vorrichtung angeschlossene lufttechnische Anlage abgesaugt.The exhaust gas fed through the recess of the gas burner into the flame burning in the combustion chamber is oxidized there. The gas-solid-state aerosol thus formed flows through the exit-ring gap between the combustion chamber and the splash guard into the space between the combustion chamber and the outer wall of the device, from where it passes through the brush border of the splashguard cone into the spray cone of the sorbent sprayed through the nozzle it is purified from the solid and sorbent-soluble components. The cleaned exhaust gas is sucked off by an air conditioning system connected to the device.

Das durch die Düse versprühte Sorptionsmittel trifft auf die Außenwand der Vorrichtung und läuft als gleichmäßiger Film nach unten ab. Der Spritzschutzkegel und sein Bürstenrand sorgen dafür, daß kein Sorptionsmittel von oben in die Brennkammer tropft. Das Sorptionsmittel gelangt in die äußere konzentrische Ausdrehung und von dort zum Teil in die Abflußöffnung und zum Teil in durch perforierte Trennwand in die innere konzentrische Ausdrehung, wo es die dort aus der Brennkammer herrührenden festen Oxidationsprodukte der Abgasverbrennung ausschwemmt, bevor es in die innere Abflußöffnung gelangt.The sorbent sprayed through the nozzle strikes the outer wall of the device and drains down as a uniform film. The splash guard and its brush edge ensure that no sorbent drips from the top into the combustion chamber. The sorbent passes into the outer concentric recess and from there partly into the discharge opening and partly through perforated partition wall into the inner concentric recess where it floats the solid oxidation products of the exhaust gas combustion originating therefrom before entering the inner discharge opening ,

AusführungsbeisptolAusführungsbeisptol

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is explained below with reference to an embodiment and with reference to two drawings. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: den Längsschnitt durch die VorrichtungFig. 1: the longitudinal section through the device

Fig. 2: den Radialschnitt durch die Vorrichtung oberhalb des Brenners.Fig. 2: the radial section through the device above the burner.

Gemäß der Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einem Grundkörper 1 mit äußeren und inneren Ausnehmungen 5; β, einem Brenner 3, den Zuführungen für Abgas 22, Zusatzgas 21 sowie einer Abgasöffnung 2. Weiterhin sind im Grundkörper ein Abfluß 7 vorgesehen, der durch eine Trennwand 4 mit Ausnehmungen 4.2 in eine äußere und eine innere Abflußöffnung 7.1; 8 geteiltAccording to FIG. 1, the device consists of a base body 1 with outer and inner recesses 5; β, a burner 3, the feeds for exhaust gas 22, additional gas 21 and an exhaust port 2. Furthermore, a drain 7 are provided in the main body, through a partition wall 4 with recesses 4.2 in an outer and an inner drain port 7.1; 8 shared

Die äußere Wandung 1.1 dos Grundkörpers 1 ist mit einem äußeren Mantelkörper 12 verbunden, der an seiner zeichnungsgemäß oberen Seite einen Flansch 19 zur Verbindung mit einer lufttechnischen Anlage aufweist.The outer wall 1.1 dos body 1 is connected to an outer shell body 12, which has a flange 19 for connection to a ventilation system on its upper side according to the drawing.

Innerhalb des Mantelkörpers 12 ist zu diesem abstandsweise ein innerer Mantelkörper 4.1 vorgesehen, der an seiner unteren Seite mit Trennwand 4 verbunden und an der zeichnungsgemäß oberen Seite geöffnet ist, wodurch eine Brennkammer 9 gebildet wird. Oberhalb des inneren Mantelkörpers ist zentrisch ein Spritzschutzkegel 10 dachförmig so angeordnet, daß zwischen der Oberkante des inneren Mantelkörpers und dem Spritzschutzkegel 10 ein Austrittsringspalt 17 entsteht. Am zeichnungsgemäß unteren Rand des SpriUschutzkegols 10 ist ein Sürstenrand 11 bofestigt, der ringförmig vollflächig odor linienförmig dio innere Wandung des äußeren Mantelkörpers 12 kontaktiert. Ferner ist in einem definierten Abstand oberhalb des Spritzschutzkegols 10 eine Sprühdüse 13 angeordnet, durch die ein Sorptionsmittel 20 so auf ('en Spritzschutzkegel 10 gerichtet ist, daß ein Sprühkegel 18 entsteht.Within the sheath body 12, an inner sheath body 4.1 is provided for this distance, which is connected at its lower side with the partition wall 4 and opened at the top side according to the drawing, whereby a combustion chamber 9 is formed. Above the inner shell body is centrally a splash guard 10 roof-shaped arranged so that between the upper edge of the inner shell body and the splash guard 10, an outlet annular gap 17 is formed. On the underside of the SpriUschutzkegols 10 according to the drawing a Sürstenrand 11 is bofestigt contacted annularly over the entire surface odor linear dio inner wall of the outer shell body 12. Further, a spray nozzle 13 is arranged at a defined distance above the Spritzschutzkegols 10 through which a sorbent 20 is so directed to ('s splash guard 10 that a spray cone 18 is formed.

Im Bereich des Brenners 3 sind im Grundkörper 1 radial angeordnete Zuführungen für Zusatzgas 23, eine Zündelektrode 1 ü sowie Kontrolleinrichtungen 16 vorgesehen (Fig. 2). Als Sorptionsmittel wird Wasser eingesetzt.In the region of the burner 3, radially arranged feeds for additional gas 23, an ignition electrode 1 and control devices 16 are provided in the main body 1 (FIG. 2). The sorbent used is water.

Der Vorteil der erfindungsgomäßon Vorrichtung ergibt sich insbesondere durch die mit der Ab jasentgiftung gleichzeitig stattfindende Beseitigung der Pumpenölrückstände, die auch aufgrund der kompakten Bauweise ermöglicht wird.The advantage of erfindungsgomäßon device results in particular by the jasentgiftung from the same time taking place with elimination of the pump oil residues, which is also made possible due to the compact design.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen aus CVD-Prozessen, insbesondere zur Reinigung von Abgasen aus Anlagen zur chemischen Bearbeitung von Halbleitersubstraten für die Herstellung mikroelektronischer Bauelemente mittels Niederdruckprozessen, bestehend aus wenigstens einem Reaktionsraum mit Mitteln zur Zuführi1 , von Abgas sowie Oxidations- und Sorptionsmitteln, gekennzeichnet dadurch, daß ein rot?'!OMSsymmetrischer, einseitig geschlossener Grundkörper (1) mit einer inneren Ausnehmung (5) und einer äußeren Ausnehmung (6), einen Abfluß (7), einen zentrisch angeordneten Brenner (3) mit Brenngaszuführung (21) und Abgaszuführung (22) sowie einen äußeren Mantelkörper (12) und einen inneren Mantelkörper (4.1) aufweist, wobei der äußere Mantelkörper (12) einerseits mit der äußeren Wandung (1.1) des Grundkörpers (1) und andererseits mit einer lufttechnischen Anlage über einen Flansch (19) verbunden ist, daß eine die innere Ausnehmung (5) bildendeTrennwand (4) am Grundkörperd) radiale Ausnehmungen (4.2)aufweist und mit dem einen Brennraum (9) bildenden inneren Mantelkörper (4.1) verbunden ist, der seinerseits an seinem freien, dem Grundkörper (1) gegenüberliegenden offenen Teil mit einem kegelförmig ausgebildeten Spritzschutz (10) derart korrespondiert, daß zwischen dem Mantelkörper (4.1) und dem Spritzschutz (10) ein Austrittsringspalt (17) gebildet ist, daß der Spritzschutzkegel (10) des weiteren an seinem dem Mantelkörper (4.1) zugewandten größten Umfang eine die innere Wandung des äußeren Mantelkörpers (12) ringförmig vollflächig oder linienförmig berührende Bürste (11) aufweist und daß ferner oberhalb des Spritzschutzes (10) abstandweise eine Sprühdüse (13) zur Zuführung eines axial gegen den Spritzschutzkegel (10) gerichteten Sprühkegels (18) eines Sorptionsmittels (20) vorgesehen ist.1. A device for purifying exhaust gases from CVD processes, in particular for purifying exhaust gases from systems for the chemical processing of semiconductor substrates for the production of microelectronic devices by means of low pressure processes, consisting of at least one reaction space with means for Zuführi 1 , exhaust gas and oxidation and sorbents , characterized in that a red? '! OMSsymmetric, closed on one side base body (1) with an inner recess (5) and an outer recess (6), a drain (7), a centrally arranged burner (3) with fuel gas supply (21 ) and exhaust gas supply (22) and an outer sheath body (12) and an inner sheath body (4.1), wherein the outer sheath body (12) on the one hand with the outer wall (1.1) of the base body (1) and on the other hand with a ventilation system via a Flange (19) is connected so that a inner recess (5) forming the partition (4) at the Grundk rperd) has radial recesses (4.2) and is connected to the combustion chamber (9) forming inner shell body (4.1), which in turn at its free, the base body (1) opposite open part with a conically shaped splash guard (10) so corresponds, that between the shell body (4.1) and the splash guard (10) an outlet ring gap (17) is formed, that the splash guard cone (10) further on its the shell body (4.1) facing the largest circumference of an inner wall of the outer shell body (12) annular Furthermore, a spray nozzle (13) for supplying an axially directed against the splash guard (10) spray cone (18) of a sorbent (20) is provided above the splash guard (10). 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Grundkörper (1) in Höhe der Austrittsöffnung des Brenners (3) radial angeordnete Zuführungen für Zusatzgas (23) eine Zündelektrode (15) sowie Kontrolleinrichtungen (16) vorgesehen sind und daß der Abfluß (7) so angeordnet ist, daß eine durch die Trennwand (4) gebildete äußere Abflußöffnung (7.1) und eine innere Abflußöffnung (8) entsteht.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the base body (1) at the level of the outlet opening of the burner (3) radially arranged feeds for additional gas (23) an ignition electrode (15) and control devices (16) are provided and that the outflow ( 7) is arranged so that an outer discharge opening (7.1) formed by the partition wall (4) and an inner discharge opening (8) is formed. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Sorptionsmittel Wasser eingesetzt ist.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that water is used as the sorbent.
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