DE10121780C1

DE10121780C1 - Reinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10121780C1
Application number: DE2001121780
Authority: DE
Inventors: Robert Weis
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2021-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (1) insbesondere für Gaswaschanlagen, bei der ein Reinigungsrechen (15) mit Hilfe magnetischer Übertragungskräfte in einem Einlassstutzen (2) so gedreht werden kann, dass schädliche Ablagerungen im Einlassstutzen (2) ausgeräumt werden, ohne dass Arbeitsabläufe für die Reinigung des Einlassstutzens (2) unterbrochen werden müssen (Figur 1).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungs vorrichtung, insbesondere für Gaswaschanlagen gemäß dem Ober begriff des Anspruches 1.

Eine derartige Reinigungsvorrichtung ist für Gaswaschanlagen beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 432 538 A1 bekannt.

Bei der Beschichtung bzw. Dotierung von Halbleitersubstraten werden Prozessgase verwendet, um die physikalischen Vorgänge zu unterstützen respektive zu ermöglichen, welche die Diffus sion der Fremdatome in das zu dotierende Halbleitersubstrat ermöglichen.

Diese Prozessgase sind für die Umwelt schädlich und teilweise hoch giftig. Als Beispiele seien hier Arsin, Phosphin, Di chlorsilan und Chlorwasserstoff genannt, was aber keinesfalls als vollständige Aufzählung anzusehen ist. Nach Beendigung der Prozesse werden die Prozessgase von dem Prozess abgezogen und aus den Prozessanlagen entfernt. Sie sind dann verunrei nigt und müssen entsorgt werden, ohne dass die Umwelt be lastet wird.

Zum Reinigen der Prozessgase dienen sogenannte Gaswäscher, in denen die zu reinigenden Gase mit normalem Wasser und Stick stoff durchmischt werden. Diese Gaswäscher sind im Wesentli chen zylindrische Behälter, in welche die Prozessgase unter Luftabschluss und unter Zufuhr von Stickstoff eingeleitet werden. Im Innern der zylindrischen Behälter der Gaswäscher befindet sich jeweils ein sogenanntes Sprengwerk, welches ei ne rotierende Spindel mit Sprüharmen aufweist, aus denen un ter Druck Wasser austritt. Das rotierende Sprengwerk mit Spindel und den Sprüharmen durchmischt die zu reinigenden Ga se und durchsetzt sie mit dem Sprühwasser, welches aus den Sprüharmen austritt. Dieses Prinzip ist ähnlich dem, wie es aus Geschirrspülmaschinen bekannt ist. Durch die Verwirbelung der Gase werden diese im Reinigungswasser in einer Art gerei nigt, bei der sich ihre Bestandteile in giftige Ablagerungen und ungiftige Gasanteile aufspalten. Die gereinigten Gasan teile können als unschädliche Restgase wie beispielsweise Stickstoff, Wasserstoff und ähnliche ungefährliche Gase der Umgebungsluft wieder zugeführt werden. Die giftigen Ablage rungen schlagen sich im Behälter des Gaswäschers nieder und können unter Berücksichtigung der einschlägigen Sicherheits vorkehrungen entsorgt werden, wie nachstehend beschrieben wird.

Die giftigen Ablagerungen im Behälter der Gaswäscher werden in regelmäßigen Abständen im Reinigungswasser aufgelöst. Dazu wird dem Reinigungswasser im Gaswäscher Flusssäure zugeführt, wodurch die giftigen Ablagerungen im Reinigungswasser gelöst werden, ohne dass die Anlage abgeschaltet werden muss. Dieses verunreinigte Wassergemisch aus verschmutztem Reinigungswas ser, verdünnter Flusssäure und gelösten giftigen Ablagerungen wird einer Neutralisationsanlage zugeführt, gereinigt und entsorgt. Diese Entsorgung der gelösten Ablagerungen erfolgt in bestimmten Intervallen, bei denen die Anlage aber nicht abgeschaltet werden muss. Darüber hinaus werden größere War tungsarbeiten während regelmäßiger Wartungsintervalle durch geführt, bei denen die Anlage jeweils abgeschaltet werden muss. Diese Wartungsintervalle fallen etwa vierteljährlich an.

Bei der Dauerbenutzung der Gaswäscher hat sich nun gezeigt, dass in der Praxis deren Betrieb innerhalb eines Wartungsin tervalls nicht störungsfrei erfolgen kann. Vielmehr hat sich herausgestellt, dass sich im Einlassstutzen für das zu reini gende Gas eine Problemzone befindet, an der sich Ablagerungen bilden. Diese Problemzone befindet sich an der Stelle des Einlassstutzens, an dem das zu reinigende Gas - vermischt mit dem zugeführten Stickstoff - mit dem an dieser Stelle in den Einlassstutzen zugeführten Reinigungswasser in Berührung kommt. Dies hat zur Folge, dass zusätzlich zu der regelmäßi gen Zuführung der Flusssäure mehrmals wöchentlich der Ein lassstutzen von den Ablagerungen gereinigt werden muss. Dazu ist eine Betriebsunterbrechung der Fertigung wegen des Reinigungsprozesses erforderlich, welche sehr zeitaufwendig und damit kostenintensiv ist. Ferner ist von erheblichem Nachteil, dass die Unterbrechung des Arbeitsprozesse zwangs läufig einen zusätzlichen Produktionsstillstand zur Folge hat.

Um den Einlassstutzen reinigen zu können, muss nämlich die gesamte Anlage abgeschaltet werden, um vom Prozessbetrieb bei ca. 1200° Celsius auf Umgebungstemperatur abzukühlen. Danach muss weiter Stickstoff zum Spülen durch den Einlassstutzen gespült werden. Erst danach darf der Wäscher geöffnet werden, und der Einlassstutzen kann mittels eines Schabers von den Ablagerungen befreit werden, so dass wieder der ordnungsgemä ße Durchlassquerschnitt zur Verfügung steht. Es versteht sich, dass zur Betriebsunterbrechung auch die notwendigen Si cherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen, dass zum Beispiel die Giftsensoren abgeschaltet werden müssen, wozu be sondere Genehmigungen der Sicherheits- und Prozessleitwarte eingeholt werden müssen, und dass sich nicht zuletzt die Be dienungsperson Schutzkleidung für Reinraumbedingengen anzie hen muss, bevor sie die Maschinenräume zur Reinigung betreten darf. Nach der manuellen Reinigung der Einlassstutzen müssen diese Sicherheitsvorkehrungen wieder aktiviert werden, ein Lecktest muss durchgeführt werden, und schließlich muss die Anlage wieder auf eine Prozesstemperatur von ca. 1200° Celsi us hochgefahren werden.

Aus dieser kurzen Beschreibung, in der sicher nicht einmal alle Arbeitsgänge vollständig aufgezählt sind, wird ersicht lich, dass ein relativ einfacher Reinigungsvorgang - nämlich das Freischaben eines Einlassstutzens - einen sehr hohen pro zessbedingten Vorbereitungsaufwand erfordert, der hohe Kosten verursacht.

Zur Vermeidung einer derartigen Ablagerung bzw. eines Reini gungsvorganges ist aus der Druckschrift US 4 986 838 eine Reinigungsvorrichtung bekannt, bei der in einem Einlassbe reich eine Reinigungsflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit in einen zylindrischen Raum eingeführt wird und somit der Flüs sigkeitsstrom eine hohe Drehgeschwindigkeit erhält. Ablage rungen insbesondere am Einlass können dadurch verhindert wer den.

Ferner ist aus der Druckschrift DE 299 23 340 U1 ein berührungs loses gas- und druckdichtes Antriebsmitnahmesystem bekannt, wobei eine Kraftübertragung mittels Dauermagneten erfolgt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine alternative Reinigungsvorrichtung zu schaffen, bei der Zwi schen-Reinigungsvorgänge keine aufwendigen Prozessunterbre chungen erfordern.

Diese Aufgabe wird von einer Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung lie gen darin, dass die Entfernung der Ablagerungen im Bereich des Einlassstutzens auch während des Prozessablaufes erfolgen kann. Störende Betriebsunterbrechungen können entfallen. Die Beseitigung der Reinigungsrückstände kann im Zuge der bereits beschriebenen Intervalle mittels zugeführter Flusssäure er folgen, zusätzliche Abschaltungen müssen nicht vorgenommen werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spieles mit Hilfe der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Einlassbereich eines Gaswäschers und

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung mit fremdange triebenem Magnetring.

In Fig. 1 ist der Einlassbereich einer Reinigungseinrichtung 1 dargestellt, die in der Fachsprache als Gaswäscher bezeich net wird. Derartige Gaswäscher dienen zur Reinigung von Pro zessgasen, wie sie typischerweise bei der Herstellung von Halbleitern benötigt werden.

Anlagen zur Herstellung von Halbleitern sind beispielsweise sogenannte Epitaxieanlagen, die zur Dotierung von Silizium- Wafern benutzt werden. In diesen Epitaxieanlagen erfolgt das Aufwachsen von Dotierungsschichten auf Silizium-Wafer. Die Dotierung von Halbleitersubstraten wie Silizium oder dgl. erfordert hohe Temperaturen, bei denen die Dotierungsstoffe, welche in Gasen gelöst sein können, auf die Halbleitersub strate aufwachsen. Als Beispiele seien hier Arsin und Phosphin genannt. Beides hochgiftige Gase, welche in Wasser stoff gelöste Dotierungsstoffe beinhalten. Aber auch andere, hier nicht explizit genannte Prozessgase finden Verwendung bei der Herstellung von Halbleitern.

Nachdem die Prozessgase verbraucht sind, werden sie aus dem Herstellungsprozess abgezogen und müssen entsorgt werden. Da die verbrauchten Prozessgase hochgiftig sind, müssen sie vor der Entsorgung gereinigt werden. Diese Reinigung erfolgt in sogenannten Gaswäschern. Dies sind Reinigungsvorrichtungen, in die über einen Einlassstutzen 2 die verbrauchten Gase in einen Reinigungsbehälter 3 einströmen. Dabei passieren die verunreinigten respektive die verbrauchten Prozessgase eine mit Stickstoff S angereicherte Zone im Einlassstutzen 2. Stickstoff S wird dazu über einen Stickstoffeinlassstutzen 4 in den Einlassstutzen 2 zugeführt. Die Reinigung erfolgt bei spielsweise mit Wasser W als Reinigungsmedium, welches eben falls dem Reinigungsbehälter 3 zugeführt wird. Das zugeführte Wasser W treibt ein sogenanntes Sprengwerk 20 an, welches auf einer Welle 30 rotiert und das Wasser W verwirbelt. Der Ein lassstutzen 2 befindet sich an einer stirnseitigen Ver schlussplatte 5 des Reinigungsbehälters 3 und ist teilweise doppelwandig ausgeführt. An einer Mantelfläche 6 der äußeren Wandung 7 befindet sich ein Eingangsstutzen 8, über den das Reinigungswasser W eingeleitet wird. Die innere Wandung 9 des Einlassstutzens 2 ragt in axialer Richtung einen gewissen Be reich B über die Verschlussplatte 5 hinaus und das als Reini gungsmedium dienende Wasser W strömt durch den Eingangsstut zen 8 über die innere Wandung 9 des Einlassstutzens 2 und bildet dort eine Art Wasservorhang 10 für das durch den Ein lassstutzen 2 einströmende Prozessgas P.

Das einströmende Prozessgas P passiert also zuerst die mit Stickstoff S angereicherte Zone ZS im Bereich des Stickstoffeinlassstutzens 4, und dann die Zone ZW, in welcher das Rei nigungswasser W über den Eingangsstutzen 8 in den Einlass stutzen 2 einströmt. In einer als Problemzone Z bezeichneten Zone des Übergangs von Stickstoff S zu Wasser W bilden sich innerhalb des Einlassstutzens 2 Ablagerungen A, welche den Querschnitt immer weiter verengen, bis kein ausreichender Zu strom von zu reinigendem Prozessgas P mehr gewährleistet ist.

Um diese Ablagerungen A zu entfernen, ist innerhalb des Rei nigungsbehälters 3 eine Mitnehmerscheibe 11 vorgesehen, wel che konzentrisch um die Achse des Einlassstutzens 2 drehbar gelagert ist. Die Mitnehmerscheibe 11 weist in ihrem Zentrum eine Durchlassöffnung 12 auf, welche etwa dem freien Quer schnitt des Einlassstutzens 2 entspricht. Mittels Befesti gungsblöcken 13 und 14 ist an der Mitnehmerscheibe 11 ein Reinigungsrechen 15 befestigt, der mit der Mitnehmerscheibe 11 drehbar gelagert ist. Der Reinigungsrechen 15 ist U-förmig ausgebildet und ragt weit in die Problemzone Z hinein. Durch Drehung der Mitnehmerscheibe 11 wird der Reinigungsrechen 15 ebenfalls gedreht und seine das U bildenden Schenkel schaben bei der Drehbewegung die Ablagerungen A von der Innenwand des Einlassstutzens 2 ab. Die Ablagerungen A fallen in das Innere des Reinigungsbehälters 3, wo sie sich mit dem Wasser W ver mischen und in der vorbeschriebenen Weise durch Flusssäure gelöst werden. Um die Konzentration des Reinigungsmediums Wasser W mit Schadstoffen in Grenzen zu halten, wird über ei nen weiteren Wassereinlassstutzen 28 ständig eine bestimmte Menge Frischwasser W in den Reinigungsbehälter 3 eingespült. Die gleiche Menge verunreinigtes Wasser wird über einen nicht dargestellten Überlauf abgezogen und der Neutralisation zuge führt.

Um die Mitnehmerscheibe 11 und damit den Reinigungsrechen 15 zu drehen, ohne den Fertigungsprozess zu unterbrechen, wird sie berührungslos angetrieben. Dazu weist sie an ihrem Umfang sehr starke Magnete 16 und 17 auf, welche mit Gegenmagneten 18 und 19 zusammenwirken, die in einer Antriebseinrichtung 20 angeordnet sind. Die Antriebseinrichtung 20 ist ebenso wie die Mitnehmerscheibe 11 drehbar konzentrisch um den Einlass stutzen 2 angeordnet und wird mittels eines Handgriffes 20a manuell gedreht. Zwischen der Antriebseinrichtung 20 und der Mitnehmerscheibe 11 besteht durch die Wirkung der Magnete 16, 17, 18, 19 eine starke kraftschlüssige Verbindung, welche die Mitnahme der Mitnehmerscheibe 11 bei Drehung der Antriebsein richtung 20 bewirkt. Durch die Betätigung der Antriebsein richtung 20 wird also letztlich der Reinigungsrechen 15 in nerhalb des Einlassstutzens 2 gedreht und die Ablagerungen A werden ausgeräumt, ohne das in den Reinigungsbehälter 3 ein gegriffen werden muss. Das hat zur Folge, dass keine Be triebsunterbrechung erfolgt und die Prozessabläufe nicht un terbrochen werden müssen. Allein durch den Kraftschluss zwi schen Antriebseinrichtung 20 und Mitnehmerscheibe 11 wird der Reinigungsrechen 15 bewegt und die Ablagerungen A beseitigt.

Um die Mitnehmerscheibe 11 mechanisch zu sichern, sind an ih rer Peripherie Sicherungshaken 26 und 27 an der Verschluss platte 5 befestigt, die die Mitnehmerscheibe 11 umgreifen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die An triebseinrichtung 20 auch fremdangetrieben werden. Dazu ist gemäß Fig. 2 ein Elektromotor 21 mittels einer Befestigungs einrichtung 22 auf der stirnseitigen Verschlussplatte 5 mon tiert. Der Elektromotor 21 verfügt in bekannter Weise über eine drehbare Antriebswelle 23, auf der ein Antriebsrad 24 montiert ist. Das Antriebsrad 24 treibt über einen Antriebs riemen 25, welcher am Umfang der Antriebseinrichtung 20 ver läuft, die Antriebseinrichtung 20 an, und so wird der Reini gungsrechen 15 durch den Elektromotor 21 fremdangetrieben, ohne dass ein Eingriff in den Reinigungsbehälter 3 erfolgen muss. Die aufgrund der Magnete 16, 17, 18, 19 kraftschlüssige Verbindung zwischen der Antriebseinrichtung 20 und der Mit nehmerscheibe 11 bewirkt auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine berührungslose Kraftübertragung durch die Verschluss platte 5.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Fremdantrieb kann durch einen sogenannten Linearmotor realisiert werden, wenn die Antriebseinrichtung so konzipiert ist, dass sie als Line armotor aufgebaut wird. Hier kann der Fachmann die erforder lichen konstruktiven Maßnahmen ergreifen, ohne dass dieses Ausführungsbeispiel durch eine zeichnerische Darstellung nä her erläutert werden müsste.

Bezugszeichenliste

1

Reinigungsvorrichtung

2

Einlassstutzen

3

Reinigungsbehälter

4

Stickstoffeinlassstutzen

5

Verschlussplatte

6

Mantelfläche

7

Äußere Wandung

8

Eingangsstutzen

9

Innere Wandung

10

Wasservorhang

11

Mitnehmerscheibe

12

Durchlassöffnung

13

Befestigungsblock

14

Befestigungsblock

15

Reinigungsrechen

16

Magnet

17

Magnet

18

Magnet

19

Magnet

20

Antriebseinrichtung

20

a Handgriff

21

Elektromotor

22

Befestigungseinrichtung

23

Antriebswelle

24

Antriebsrad

25

Antriebsriemen

26

Sicherungshaken

27

Sicherungshaken

28

Wassereinlassstutzen

29

Sprengwerk

30

Welle
A Ablagerungen
B Bereich
P Prozessgas
S Stickstoff
W Wasser
Z Problemzone
ZS Stickstoffzone
ZW Wasserzone

Claims

1. Reinigungsvorrichtung, insbesondere für Gaswaschanlagen, mit einem Reinigungsbehälter zur Aufnahme des zu reini genden Mediums, wenigstens einem Auslassstutzen zum Aus lassen des gereinigten Mediums und wenigstens einem Ein lassstutzen zum Einlassen des zu reinigenden Mediums, wobei der Einlassstutzen durch eine stirnseitige Ver schlussplatte des Reinigungsbehälters geführt ist, da durch gekennzeichnet, dass an der Ver schlussplatte (5) eine konzentrisch um den Einlassstut zen (2) drehbare Antriebseinrichtung (20) angeordnet ist, dass im Innern des Reinigungsbehälters (3) an der Verschlussplatte (5) ein konzentrisch um den Einlass stutzen (2) drehbarer Mitnehmer (11) angeordnet ist, welcher einen Reinigungsrechen (15) zum Freiräumen des Einlassstutzens (2) aufweist, und dass die Drehung des den Reinigungsrechen (15) tragenden Mitnehmers (11) im Innern des Reinigungsbehälters (3) durch die außerhalb des Reinigungsbehälters (3) angeordnete Antriebseinrich tung (20) kraftschlüssig erfolgt.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare An triebseinrichtung durch einen Magnet-Antriebsring (20) gebildet wird, und dass der Mitnehmer als Mitnehmer scheibe ausgebildet und durch eine Magnet-Gegenplatte (11) realisiert ist.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet- Antriebsring (20) manuell mittels eines Handgriffs (20a) gedreht wird.

4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet- Antriebsring (20) einen Fremdantrieb (21) aufweist.

5. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdantrieb ein Elektromotor (21) ist.

6. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdantrieb ein Hydraulikmotor ist.

7. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet- Antriebsring durch einen Linearmotor gebildet wird.

8. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsrechen (15) ein U-förmig gebogener Stab ist, welcher im Zentrum des Mitnehmers (11) angeordnet ist und in den zylindrischen Einlassstutzen (2) hineinragt.

9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassstutzen (2) teilweise doppelwandig mit einer äu ßeren und einer inneren Wand (7; 9) ausgeführt ist.

10. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsrechen (15) sich in axialer Richtung etwa bis zum Ende einer Zone (Z) erstreckt, bis zu der sich auch die innere Wand (9) des Einlassstutzens (2)erstreckt.

11. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassstutzen (2) an der Mantelfläche (6) seiner äußeren Wand (7) einen Eingangsstutzen (8) für ein Reinigungsmedium (W) auf weist.

12. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium (W) die innere Wand des Einlassstutzens (9 überspült.

13. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ober halb des Eingangsstutzens (8) für das Reinigungsmedium (W) ein Stickstoffeinlassstutzen (4) angeordnet ist.

14. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Si cherung des Mitnehmers (11) Sicherungshaken (26, 27) an der Innenseite der Verschlussplatte (5) vorgesehen sind.