JP2001059613A

JP2001059613A - 半導体製造工程からの排ガスの除害装置

Info

Publication number: JP2001059613A
Application number: JP11233401A
Authority: JP
Inventors: Yuji Komori; 勇嗣小森; Makoto Morisawa; 誠森澤; Manabu Saeda; 学佐枝
Original assignee: Iwatani International Corp
Current assignee: Iwatani International Corp
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高い除害効率を確保できる排ガスの除害装置
を提供する。【解決手段】上下に延びる外筒(１)の上部に、半導体
製造装置から排出される三フッ化窒素ガスなどの排ガス
を導入する排ガス導入口(５)と、液化石油ガスなどの補
助ガスを導入する補助ガス導入口(６)とを設ける。その
外筒(１)の下端部を大気に開放させ、外筒(１)の下端部
開口から外筒(１)内へ、上端部を開口した内筒(２)を突
入させ、外筒(１)の内周面と内筒(２)の外周面との間に
通気路(８)を形成する。また、内筒(２)の下部を湿式ス
クラバーなどの吸引装置に連通させるとともに、内筒
(２)の上端部開口より上側で、且つ、ガス導入口(５)
(６)より下側となる外筒(１)の位置にガス燃料バーナ
(９)を配置する。そして、外筒(１)の内部に、ガス燃料
バーナ(９)のバーナ火炎による燃焼域(10)を形成すると
ともに、その燃焼域(10)の上側に予熱域(12)を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程か
ら排出される三フッ化窒素などの支燃性の排ガスや、シ
ランなどの可燃性の排ガスを除害処理する装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造工程から排出される有
害な排ガスを処理する除害装置としては、例えば、特公
平５−４１８８９号公報や特開平６−２６６３４号公報
に示されたものが知られている。即ち、前者のものは、
シランなどの可燃性の排ガスを処理するものであり、第
１筒の一端部を大気に開放する一方で、その他端部を湿
式スクラバーなどの吸引装置に接続してある。さらに、
その第１筒の中間部分に第２筒を直交状態で接続してあ
り、その第２筒には、上記可燃性排ガスの排ガス導入口
と発火装置とを配置してある。そして、第１筒内を流れ
る空気を第２筒内に取り込むことで、上記可燃性排ガス
を燃焼させている。

【０００３】また、後者のものは、三フッ化窒素などの
支燃性の排ガスを処理するものであり、上述の第２筒
に、さらに反応促進ガス[可燃性の補助ガス]の導入口を
配置してある。そして、上記排ガスと上記反応促進ガス
とを予め混合し、第２筒の着火装置で燃焼分解させるよ
うにしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の両除
害装置では、第１筒内を流れる空気などの助燃性ガスを
第２筒内に取り込んで、その助燃性ガスを排ガスの処理
に利用するようにしてある。このため、第１筒内を流れ
る助燃性ガスの流速が、第２筒内での処理ガスの滞留時
間に影響する。つまり、上記第１筒内を流れる助燃性ガ
スの流速が大きくなると、上記第２筒内での排ガスの滞
留時間が短くなって、排ガスの除害効率が低くなるとい
った問題があった。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みて提案され
たもので、高い除害効率を確保できる除害装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】[請求項１の発明]請求項
１の発明は、上記の目的を達成するために、例えば図１
と図２とに示すように、次のように構成したものであ
る。上下に延びる外筒(１)の上部に、半導体製造装置か
ら排出される排ガスを導入する排ガス導入口(５)と、補
助ガスを導入する補助ガス導入口(６)とをそれぞれ設け
るとともに、外筒(１)の下端部を大気に開放させ、外筒
(１)の下端部開口から外筒(１)内へ、上端部を開口した
内筒(２)を突入させることにより、外筒(１)の内周面と
内筒(２)の外周面との間に通気路(８)を形成し、内筒
(２)の下部を吸引装置に連通させ、内筒(２)の上端部開
口より上側で、且つ、ガス導入口(５)(６)より下側とな
る外筒(１)の位置にガス燃料バーナ(９)を配置すること
により、外筒(１)の内部に、バーナ火炎による燃焼域(1
0)を形成するとともに、燃焼域(10)の上側に予熱域(12)
を形成したものである。

【０００７】[請求項２の発明]また、請求項２の発明
は、上記請求項１の発明の構成において、さらに次のよ
うに構成したものである。複数のガス燃料バーナ(９)
を、外筒(１)における同一円周上に配置したものであ
る。

【０００８】[請求項３の発明]さらに、請求項３の発明
は、上記請求項１又は２の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。ガス燃料バーナ(９)
を、上下方向へ２段以上に設けたものである。

【０００９】[請求項４の発明]また、請求項４の発明
は、上記請求項１から３の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。ガス燃料バーナ(９)の
ノズル軸芯を、外筒(１)内に想定した仮想円の接線に一
致する向きに配置したものである。

【００１０】[請求項５の発明]さらに、請求項５の発明
は、上記請求項３又は４の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。各ガス燃料バーナ(９)
を、上から見て互いに重ならない位置に配置したもので
ある。

【００１１】[請求項６の発明]また、請求項６の発明
は、上記請求項１から５の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。外筒(１)を、その中間
部分で縮径して、燃焼域(10)の形成部分での外筒(１)の
内径が内筒(２)の内径と等しくなるように形成したもの
である。

【００１２】[請求項７の発明]さらに、請求項７の発明
は、上記請求項１から６の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。通気路(８)の通路断面
積を、内筒(２)の通路断面積以下になるように形成した
ものである。

【００１３】[請求項８の発明]また、請求項８の発明
は、上記請求項１から７の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。排ガスが可燃性ガスの
場合には補助ガス導入口(６)に支燃性ガスを、また、排
ガスが支燃性ガスの場合には補助ガス導入口(６)に可燃
性ガスを供給するように構成したものである。

【００１４】

【作用】本発明は、例えば図１と図２とに示すように、
次のように作用する。即ち、吸引装置を作動させた状態
でガス燃料バーナ(９)を点火した後、半導体製造装置か
ら排出される排ガスを、排ガス導入口(５)から外筒(１)
内へ導入するとともに、補助ガス導入口(６)から補助ガ
スを外筒(１)内へ導入する。

【００１５】すると、上記排ガスは、上記補助ガスと共
に、ガス燃料バーナ(９)のバーナ火炎の熱の上昇で形成
された予熱域(12)によって予熱された後、そのバーナ火
炎による燃焼域(10)を通過する間にさらに加熱される。
そして、排ガスが可燃性ガスの場合には、その排ガス
は、酸素や空気などの支燃性ガスからなる補助ガスによ
って燃焼が補助されて、その燃焼によって除害される。
また、排ガスが支燃性ガスの場合には、その排ガスは、
可燃性ガスからなる補助ガスの燃焼によって熱分解が補
助され、その熱分解によって除害される。

【００１６】一方、上記内筒(２)の上端開口には、吸引
装置による吸引力が作用しているため、その吸引力の作
用で上記通気路(８)を通して外気が外筒(１)内に取り込
まれる。すると、その取り込まれた空気の一部が、上記
バーナ火炎へ供給されてそのバーナ火炎が維持される。
なお、上記排ガスの種類によっては、上記除害処理され
たのち、上記空気の一部と混合されて酸化することでさ
らに除害される。そして、その除害処理済みのガスは、
内筒(２)内を下方へ流れて除害装置から排出される。ま
た、内筒(２)内を流れるガスと、通気路(８)内を流れる
外気とが、内筒(２)の肉壁を介して熱交換され、上記処
理済みのガスが冷却される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる半導体製造
工程からの排ガスの除害装置の実施の一形態について図
１と図２とを用いて説明する。図１は上記除害装置の一
部縦断正面図、図２は図１中のII−II線矢視断面図であ
る。

【００１８】上記除害装置は、上下に延びる外筒(１)
と、その外筒(１)内へ突入させた内筒(２)とを有してい
る。つまり、上記外筒(１)は、その上下方向の中間部を
レジューサ(３)で接続した異径管に形成してあり、その
外筒(１)の下半部を大径に、外筒(１)の上半部を小径に
形成してある。そして、外筒(１)の大径部の下端を大気
に開放してあるとともに、その開口から上記内筒(２)を
外筒(１)内へ突入させてある。これにより、上記外筒
(１)の大径部の内周面と、上記内筒(２)の外周面との間
に通気路(８)が形成され、その通気路(８)を介して大気
が外筒(１)の上半部側へ導かれる。

【００１９】また、外筒(１)の上端をフランジ(４)で閉
塞してあるとともに、その外筒(１)の上部に、排ガス導
入口(５)と補助ガス導入口(６)とをそれぞれ設けてあ
る。その排ガス導入口(５)は、半導体製造装置[図示せ
ず]から排出される排ガスを外筒(１)内へ導入するもの
である。上記補助ガス導入口(６)は、補助ガスを外筒
(１)内へ導入するものである。つまり、上記補助ガス導
入口(６)は、上記排ガスが三フッ化窒素ガス[ＮＦ₃]な
どの支燃性ガスの場合には、炭化水素ガスや水素などの
可燃性ガスを補助ガスとして供給し、上記排ガスがシラ
ン[ＳiＨ₄]などの可燃性ガスの場合には、酸素や空気な
どの支燃性ガスを補助ガスとして供給するようにしてあ
る。

【００２０】また、上記外筒(１)の上半部には、上記ガ
ス導入口(５)(６)の下側にガス燃料バーナ(９)を複数個
配置してある。それらのガス燃料バーナ(９)は、液化石
油ガスなどの燃料ガスを燃焼させてバーナ火炎を形成す
るものであり、図１に示すように、上下方向へ２段に分
けて配置してあるとともに、各段のガス燃料バーナ(９)
は、図２に示すように、外筒(１)の同一円周上に等間隔
で３本ずつ配置してある。また、各ガス燃料バーナ(９)
は、上から見て互いに重ならない位置に配置してある。

【００２１】さらに、各ガス燃料バーナ(９)のノズル軸
芯は、外筒(１)内に想定した仮想円の接線に一致させて
ある。そして、ガス燃料バーナ(９)のバーナ火炎によっ
て、外筒(１)内にフレームカーテンを形成して燃焼域(1
0)を形成してある。なお、上段のガス燃料バーナ(９)の
向きに対し、下段のガス燃料バーナ(９)を逆向きにして
もよい[図２中の二点鎖線図参照]。上記燃焼域(10)の上
側には、上記バーナ火炎の熱の上昇によって予熱域(12)
が形成されており、上記ガス導入口(５)(６)から外筒
(１)内の上部に導入されたガスを上記予熱域(12)で予熱
するようにしてある。これにより、排ガス及び補助ガス
が上記予熱域(12)と上記燃焼域(10)とで十分に加熱さ
れ、その結果、上記燃焼域(10)での排ガスの燃焼や熱分
解を確実に行うことができる。

【００２２】一方、上記内筒(２)の下端部には、その内
筒(２)に対して逆Ｔ字状となるように排気管(13)を接続
してあり、その排気管(13)の一端側[図１中では右側]に
は、吸引装置としての湿式スクラバー[図示せず]を接続
してある。そして、その吸引装置の吸引力で上記内筒
(２)の上端の開口から上記処理後の排ガスを吸引するよ
うになっている。なお、上記排気管(13)の他端側[図１
中では左側]は、フランジ(14)で閉塞してあり、そのフ
ランジ(14)を取り外すことで排気管(13)内を清掃できる
ようにしてある。

【００２３】また、上記内筒(２)は、外筒(１)の小径部
と同径の直管で形成してある。つまり、例えば、上記内
筒(２)は、４インチのステンレス管で形成してあり、外
筒(１)は、その大径部を６インチのステンレス管で、小
径部を４インチのステンレス管で形成してある。この場
合、内筒(２)の通路断面積及び外筒(１)の小径部の通路
断面積と、上記通気路(８)の通路断面積とはほぼ等しく
なる。なお、上記通気路(８)内を流れる外気量は、上記
吸引装置の吸引力によって決定されるため、その通気路
(８)の通路断面積を小さくすることで、通気路(８)内を
流れる外気の流速が高まり、その外気による内筒(２)内
を流れるガスの冷却効率を向上させることができる。ま
た、外筒(１)でのガス燃料バーナ(９)よりも下側と、内
筒(２)の下部とには、熱電対式の温度検出具(11)をそれ
ぞれ配置してある。

【００２４】次に、上述の除害装置の作用について、上
記排ガスが三フッ化窒素ガス[ＮＦ₃]の場合を例にして
説明する。なお、以下の説明では、補助ガスとして液化
石油ガス[ＬＰＧ]を、ガス燃料バーナ(９)の燃料ガスと
して炭化水素ガスを使用している。即ち、吸引装置を作
動させた状態でガス燃料バーナ(９)を点火した後、排ガ
ス導入口(５)から三フッ化窒素ガス[排ガス]を外筒(１)
内へ導入するとともに、補助ガス導入口(６)から液化石
油ガス[補助ガス]を外筒(１)内へ導入する。このとき、
上記内筒(２)の上端開口には、上記吸引装置による吸引
力が作用しているため、その吸引力の作用で上記通気路
(８)を通して外気が外筒(１)内に取り込まれる。

【００２５】そして、上記三フッ化窒素は、ガス燃料バ
ーナ(９)のバーナ火炎の熱の上昇で形成された予熱域(1
2)によって予熱された後、そのバーナ火炎による燃焼域
(10)を通過する間にさらに加熱されて、窒素成分とフッ
素成分とに熱分解する。一方、上記補助ガス導入口(６)
からの液化石油ガスも、予熱域(12)と燃焼域(10)とを通
過する間に上記通気路(８)からの外気の一部と混合して
燃焼し、これによって上記三フッ化窒素の熱分解を補助
する。

【００２６】そして、上述の窒素成分は、その窒素成分
同士が結合することで窒素ガスとなり、上記フッ素成分
は、上記燃料ガス[炭化水素ガス]の燃焼で形成された水
分中の水素成分と結合することでフッ化水素となる。そ
の除害処理済みのガスは、上記ガス燃料バーナ(９)のバ
ーナ火炎の噴出方向に旋回しながら内筒(２)内を下方へ
流れ、排気管(13)を介して除害装置から排出される。ま
た、その内筒(２)内を流れるガスと、通気路(８)内を流
れる外気とが、内筒(２)の肉壁を介して熱交換されるこ
とにより、上記除害処理済みのガスが冷却される。な
お、上記通気路(８)からの外気の一部は、上記バーナ火
炎へ供給されてそのバーナ火炎を維持する。

【００２７】上記実施の態様は、次のように変更可能で
ある。即ち、外筒(１)の全体を同じ径で形成してもよ
い。この場合、外筒(１)の上部の排ガス導入部分での通
路断面積が、内筒(２)の通路断面積よりも大きくなるた
め、上記外筒(１)の排ガス導入部分に内筒(２)を介して
作用する吸引力の影響が少なくなる。このため、排ガス
の滞留時間を十分確保することができて、除害効率を高
めることができる。

【００２８】また、上記通気路(８)に冷却フィンを設け
てもよい。この場合、内筒(２)内を流れるガスと通気路
(８)内を流れる空気とが、冷却フィンを介して熱交換さ
れることにより、上記処理済みガスを一層冷却できる。
しかも、上記冷却フィンが外筒(１)に対する内筒(２)の
位置決め部材となる。さらに、上記冷却フィンを螺旋角
を持つ状態に配置すると、通気路(８)内を流れる吸い込
み流に旋回成分を与えることができる。これにより、燃
焼域(10)への外気の供給量を大きくすることができて、
処理済みガスの冷却効率をより向上させることができ
る。

【００２９】また、上述の外筒(１)の円周方向へ等間隔
に配置した３本のガス燃料バーナ(９)は、図２に示すよ
うに、バーナ火炎の吹き出し方向が互いに対向しない状
態に配置することか好ましいが、これに限られるもので
はない。さらに、上記説明では、ガス燃料バーナ(９)
は、上下方向へ２段に分けて配置してあるとともに、各
ガス燃料バーナ(９)は、上から見て互いに重ならない位
置に配置してあるが、これに限られるものではない。即
ち、ガス燃料バーナ(９)は、１段のみであってもよく、
あるいは３段以上であってもよい。また、各ガス燃料バ
ーナ(９)は、上から見て互いに重なるように配置してあ
ってもよい。さらに、ガス燃料バーナ(９)は、１個のみ
設けたものでもよい。

【００３０】また、上記除害装置によって除害される排
ガスは、上述の三フッ化窒素ガス[ＮＦ₃]やシラン[Ｓi
Ｈ₄]に限られるものではなく、ホスフィン[ＰＨ₃]・ジ
ボラン[Ｂ₂Ｈ₆]・アンモニア[ＮＨ₃]・有機金属化合物
類などであっても除害可能である。さらに、ガス燃料バ
ーナ(９)に供給する燃料ガスは、炭化水素ガスに限られ
るものではなく、水素ガスなどであってもよい。また、
内筒(２)を外筒(１)に対して出退移動可能に構成し、内
筒(２)の突入量を調整可能に構成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され、作用
することから次の効果を奏する。即ち、半導体製造装置
から排出された排ガスは、補助ガスと共に外筒の上部へ
導入されるので、ガス燃料バーナのバーナ火炎による燃
焼域よりも上側で上記排ガスと補助ガスとが混合され、
その排ガスが、上記補助ガスの補助と、上記バーナ火炎
による熱との作用で燃焼あるいは熱分解されて除害され
る。従って、上記燃焼域よりも下側で通気路を介して取
り入れられる外気量によって、上記排ガスの除害効率が
影響されることが低減され、その結果、高い除害効果を
安定して得ることができる。

【００３２】しかも、上記排ガスと補助ガスとは、上記
バーナ火炎の熱の上昇で形成された予熱域によって予熱
された後、そのバーナ火炎による燃焼域を通過する間に
さらに加熱されるので、その予熱域を通過する分だけ、
上記排ガスと補助ガスとがより加熱され、その排ガスの
燃焼あるいは熱分解が促進される。従って、上記バーナ
火炎の熱を有効利用して、上記排ガスの除害効果を高め
ることができる。また、内筒と外筒との間の通気路を流
れる取り入れ外気と、内筒内を流れるガスとが内筒の肉
壁を介して熱交換されるので、内筒内を流れる処理済み
ガスを冷却することができ、これによって短時間のうち
に処理ガスの熱活性を減少させることができる。従っ
て、処理済みガスの冷却のために内筒を長くしなくても
済み、その分だけ、除害装置全体を小型化することがで
きる。

【００３３】なお、複数のガス燃料バーナを外筒の同一
円周上に配置した場合には、バーナ火炎によるフレーム
カーテンを効果的に形成することができ、外筒内に導入
した排ガスを効果的にバーナ火炎に接触させることがで
き、その分だけ、排ガスの除害効果を一層高めることが
できる。また、ガス燃料バーナを上下方向へ２段以上に
設けた場合には、排ガスとバーナ火炎との接触時間が長
くなり、その分だけ、排ガスの除害効果をより一層高め
ることができる。

【００３４】さらに、ガス燃料バーナのノズル軸芯を、
外筒内に想定した仮想円の接線に一致する向きに配置し
た場合には、内筒内を流れる処理済みガス流に旋回成分
を与えることができて、通気路を流れる外気による、内
筒内を流れる処理済みガスの冷却効率をより向上させる
ことができる。また、各ガス燃料バーナを、上から見て
互いに重ならない位置に配置した場合には、排ガスをバ
ーナ火炎により確実に接触させることができ、排ガスの
除害効果をより確実に得ることができる。

【００３５】さらに、外筒の燃焼域での内径を小さくし
て、内筒の内径と等しくした場合には、内筒と外筒の小
径部とを同径の管で形成でき、その内筒と外筒とを製造
するために揃えなければならない管の種類を減らすこと
ができる。また、外筒の通路断面積が小さくなるので、
小さな能力のガス燃料バーナであっても効率よく処理す
ることができ、消費燃料を少なくできる。

【００３６】また、通気路の通路断面積を内筒の通路断
面積以下にした場合には、通気路内を流れる外気の線速
が大きくなり、内筒内を流れる処理済みガスを強力に冷
却することができる。さらに、排ガスが可燃性ガスの場
合には補助ガス導入口に支燃性ガスを、排ガスが支燃性
ガスの場合には補助ガス導入口に可燃性ガスを供給した
ときには、上記排ガスの性質に合った補助ガスが供給さ
れることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる半導体製造工程からの排ガスの
除害装置の実施の一形態を示すものであり、上記除害装
置の一部縦断正面図である。

【図２】図１中のII−II線矢視断面図である。

【符号の説明】

１…外筒、２…内筒、５…排ガス導入口、６…補助ガス
導入口、８…通気路、９…ガス燃料バーナ、10…燃焼
域、12…予熱域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K065 AA24 AB01 AC19 BA04 CA04 CA20 3K078 AA05 BA20 BA21 BA29 CA01 CA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下に延びる外筒(１)の上部に、半導体
製造装置から排出される排ガスを導入する排ガス導入口
(５)と、補助ガスを導入する補助ガス導入口(６)とをそ
れぞれ設けるとともに、その外筒(１)の下端部を大気に
開放させ、上記外筒(１)の下端部開口からその外筒(１)内へ、上端
部を開口した内筒(２)を突入させることにより、上記外
筒(１)の内周面と上記内筒(２)の外周面との間に通気路
(８)を形成し、その内筒(２)の下部を吸引装置に連通さ
せ、上記内筒(２)の上端部開口より上側で、且つ、上記ガス
導入口(５)(６)より下側となる上記外筒(１)の位置にガ
ス燃料バーナ(９)を配置することにより、上記外筒(１)
の内部に、バーナ火炎による燃焼域(10)を形成するとと
もに、その燃焼域(10)の上側に予熱域(12)を形成した、ことを特徴とする半導体製造工程からの排ガスの除害装
置。
【請求項２】複数のガス燃料バーナ(９)を、前記外筒
(１)における同一円周上に配置した、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造工程から
の排ガスの除害装置。
【請求項３】前記ガス燃料バーナ(９)を、上下方向へ
２段以上に設けた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造工
程からの排ガスの除害装置。
【請求項４】前記ガス燃料バーナ(９)のノズル軸芯
を、前記外筒(１)内に想定した仮想円の接線に一致する
向きに配置した、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半
導体製造工程からの排ガスの除害装置。
【請求項５】前記各ガス燃料バーナ(９)を、上から見
て互いに重ならない位置に配置した、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体製造工
程からの排ガスの除害装置。
【請求項６】前記外筒(１)を、その中間部分で縮径し
て、前記燃焼域(10)の形成部分での上記外筒(１)の内径
が前記内筒(２)の内径と等しくなるように形成した、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半
導体製造工程からの排ガスの除害装置。
【請求項７】前記通気路(８)の通路断面積を、前記内
筒(２)の通路断面積以下になるように形成した、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半
導体製造工程からの排ガスの除害装置。
【請求項８】前記排ガスが可燃性ガスの場合には前記
補助ガス導入口(６)に支燃性ガスを、また、上記排ガス
が支燃性ガスの場合には上記補助ガス導入口(６)に可燃
性ガスを供給するように構成した、ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半
導体製造工程からの排ガスの除害装置。