JP2001353421A - ガス除害システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 除害剤の温度上昇を防止して安全性を十分に
確保しながら、希釈ガスの消費量を大幅に削減すること
が可能なガス除害システム及びその運転方法を提供す
る。 【解決手段】 温度計１３ａ〜１３ｄで測定した除害剤
１２の温度に基づいて希釈ガス導入手段１６からの希釈
ガス導入量を調節したり、半導体製造装置１５の運転を
制御したりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス除害システム
及びその運転方法に関し、詳しくは、半導体製造工程や
液晶製造工程で使用されるシラン、ホスフィン、塩化水
素、ジクロルシラン、アンモニア、その他の各種特殊材
料ガスのような有害物質を含む排ガスの除害処理を行う
ためのガス除害システム及びその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シラン等の特殊材料ガスを使用する特殊
材料ガス使用装置、例えば半導体製造装置から排出され
る排ガス中には、原料等として使用した未反応のままの
特殊材料ガスや反応生成物が含まれている。これらの特
殊材料ガスや反応生成物の多くは、人体に対して有害で
あることから、排ガスを除害装置で処理して無害化して
から大気に放出するようにしている。

【０００３】このような除害装置の一例として、乾式除
害装置が知られている。この乾式除害装置は、除害剤を
充填した充填塔内に有害物質を含む排ガスを流入させ、
有害物質と除害剤との化学的、物理的な親和力等によっ
て有害物質を除去あるいは無害化して排ガスの除害を行
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、乾式除害装置
は、有害物質を高濃度で含む排ガスの処理には適してい
ないため、装置上流側で窒素等の希釈ガスを導入し、排
ガスを希釈して有害物質の濃度を低くするようにしてい
る。

【０００５】さらに、除害剤として金属酸化物を用いた
場合、有害物質との反応が発熱反応であるため、水素ベ
ースの排ガス中に高濃度に有害物質が含まれていると、
有害物質との反応で昇温した金属酸化物が水素還元され
てしまい、除害剤としての処理能力が失われることがあ
り、しかも、水素還元反応によって発熱が促進され、加
速度的に温度が上昇するおそれもあるため、水素を含む
排ガスの除害処理においては、除害剤の水素還元が発生
するとされている温度以上に除害剤が昇温することを避
けなければならない。

【０００６】したがって、前記希釈ガスの導入によって
有害物質の濃度を十分に低くしておく必要があるが、従
来は、有害物質等の濃度に関係なく希釈ガスの導入量を
一定量以上に保つようにしていたため、希釈ガスとして
使用する窒素等の消費量が膨大なものとなり、除害コス
ト等に大きな影響を及ぼしていた。

【０００７】そこで本発明は、除害剤の温度上昇を防止
して安全性を十分に確保しながら、希釈ガスの消費量を
大幅に削減することが可能なガス除害システム及びその
運転方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガス除害システムは、半導体製造装置、液
晶製造装置等の特殊材料ガス使用装置から排出される排
ガスの除害処理を行う除害剤を充填した除害塔の上流側
に、希釈ガスを導入する希釈ガス導入手段を備えたガス
除害システムにおいて、前記除害塔内の除害剤の温度を
測定する温度測定手段と、該温度測定手段で測定した温
度情報に基づいて前記希釈ガス導入手段からの希釈ガス
導入量を調節する制御手段とを備えていることを特徴と
し、さらに、該制御手段が、前記温度情報に基づいて前
記特殊材料ガス使用装置の運転を制御することを特徴と
している。

【０００９】また、本発明のガス除害システムの運転方
法は、半導体製造装置、液晶製造装置等の特殊材料ガス
使用装置から排出される排ガスの除害処理を、該排ガス
を希釈ガスで希釈してから除害塔に導入し、該除害塔内
に充填した除害剤で行うガス除害システムの運転方法に
おいて、前記除害塔内の除害剤の温度を測定し、測定し
た温度に基づいて前記排ガスに導入する希釈ガスの導入
量を調節したり、前記特殊材料ガス使用装置の運転を制
御したりすることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明のガス除害システム
の一形態例を示す概略系統図である。このガス除害シス
テムは、除害塔１１の内部に金属酸化物や金属水酸化物
等の除害剤１２を充填するとともに、除害剤１２の温度
を測定する温度測定手段として４本の温度計１３ａ〜１
３ｄを設けたものであって、入口側経路１４には、半導
体製造装置１５と希釈ガス導入手段１６とが接続されて
いる。

【００１１】特殊材料ガス使用装置の一つである半導体
製造装置１５は、例えば有害物質であるシラン等の特殊
材料ガスを原料として使用するＣＶＤ装置であって、原
料ガス等を供給するガス供給手段１７を有している。半
導体製造装置１５の排ガス経路１８は、弁１９を介して
前記除害塔１１の入口側経路１４に接続されている。

【００１２】また、希釈ガス導入手段１６は、除害剤１
２や排ガス成分と反応しないガス、通常は窒素を希釈ガ
スとして排ガス中に導入するものであり、マスフローコ
ントローラーのような流量調節手段を有している。

【００１３】前記温度計１３ａ〜１３ｄは、その測定部
を除害剤中心部に位置させた状態で、ガス流れ方向に所
定間隔で設けられており、各温度計１３ａ〜１３ｄが測
定した温度情報が、ガス供給手段１７を含む半導体製造
装置１５及び希釈ガス導入手段１６を制御する機能を持
った制御手段２０に入力される。

【００１４】通常の運転状態では、ガス供給手段１７か
ら原料ガス等の各種ガスが半導体製造装置１５に導入さ
れ、半導体製造装置１５からは、特殊材料ガス等の有害
物質を含む排ガスが排ガス経路１８に導出される。この
排ガスは、弁１９を通り、塔入口側経路１４で希釈ガス
導入手段１６から逆止弁２１及び弁２２を経て導入され
る希釈ガスと混合した後、除害塔１１内に導入される。
除害塔１１内では、排ガス中の有害物質を除害剤１２に
吸着させたりして排ガスの除害処理を行い、有害物質濃
度が許容濃度未満となった排ガスが塔出口側経路２３の
弁２４を通って排出される。

【００１５】前記制御手段２０には、各種制御温度があ
らかじめ入力されており、例えば、各温度計１３ａ〜１
３ｄのいずれかの測定温度が２５℃を超えたら、排ガス
の成分に応じてあらかじめ設定されている導入量で希釈
ガス導入手段１５からの希釈ガスの導入を開始し、４０
℃を超えたら希釈ガス導入量を、例えば２倍に増量し、
８０℃を超えたらガス供給手段１７から半導体製造装置
１５に供給するガスを停止、あるいは、反応性ガスの供
給を停止して半導体製造装置１５の運転を中断する。ま
た、設定温度以下であっても、除害剤１２の温度が急激
に上昇した場合は、希釈ガスの増量や半導体製造装置１
５の運転中断を行うようにしてもよい。

【００１６】さらに、希釈ガス導入量を増量していると
きに、測定温度が３０℃を下回ったら希釈ガス導入量を
通常の設定量に減少させ、２５℃を下回ったら希釈ガス
の導入を中止するような制御も行うことができる。

【００１７】このような制御を行うことにより、通常運
転時は必要最低限の希釈ガスを導入すればよく、大量の
希釈ガスを常時導入しておく必要がないので、希釈ガス
の消費量を大幅に節減できる。また、除害剤１２の温度
が設定温度より上昇したときには、希釈ガスの導入量を
増量したり、半導体製造装置１５の運転を中断したりす
ることにより、除害塔１１内での除害反応による発熱を
抑制して暴走反応を防止することができるので、安全性
は十分に確保できる。

【００１８】さらに、複数の温度計をガス流れ方向に所
定間隔で設けておくことにより、除害反応の進行に伴っ
て破過帯が移動しても、反応中の除害剤の温度を確実に
測定することができるとともに、各温度計の測定温度を
表示しておくことにより、破過帯の移動状況を外部から
容易に知ることができる。また、除害剤終端部分に設け
た温度計１３ｄの測定温度が除害反応によって上昇した
ときに、除害剤の破過が近いことを察知して半導体製造
装置１５の運転を中断させたり、警報を発したりするこ
ともできる。

【００１９】なお、上記形態例では、各種制御を組合わ
せた例を説明したが、温度上昇によって希釈ガスの導入
量を増量する制御を行うだけでも除害剤の過度の温度上
昇を防止でき、また、半導体製造装置１５における原料
ガス等の供給を停止する制御を行うだけでもよい。

【００２０】

【実施例】内径４３ｍｍの除害塔に水酸化銅を主成分と
する除害剤を充填高さ２００ｍｍで充填し、除害剤内
に、上流側から５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２
００ｍｍ（除害剤終端）の位置にそれぞれ温度計を挿入
した。この除害塔に、シラン２％を含む窒素（希釈ガス
を含む）を空塔速度１ｃｍ／ｓで導入してシランの除害
処理を行った。

【００２１】除害処理中、いずれかの温度計の測定温度
が４０℃を超えた時点で希釈ガスの窒素を増量し、塔入
口部のシラン濃度が１％になるようにした。その結果、
図２のグラフに示すように、除害剤の最高温度はいずれ
も８０℃以下であり、除害剤の水素還元が加速度的に進
行する９０℃に達することはなかった。約９０分後に吸
着剤が破過点に達したので除害処理を終了した。

【００２２】一方、希釈ガスの増量を行わずに、シラン
濃度が２％のままで除害処理を継続した場合は、図３の
グラフに示すように、除害剤温度が１００℃を超えて最
高１２０℃に達したため、この時点で除害処理を中断し
た。

【００２３】なお、除害塔出口に設けたガスモニター
（バイオニクス社製ＴＧ−４０００ＢＡ）でシランの濃
度を監視したが、処理終了時点まで、いずれの場合も許
容濃度未満であった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常運転時には、少量の希釈ガスで除害処理を行えるの
で、希釈ガスとして使用する窒素等の消費量を削減で
き、ランニングコストの低減が図れる。そして、何らか
の要因で除害剤温度が上昇した場合は、希釈ガスの増量
や有害ガス使用装置の運転中断で対応するので、有害物
質と除害剤との暴走反応を未然に防止でき、安全性も十
分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のガス除害システムの一形態例を示す
概略系統図である。

【図２】 実施例において、シラン濃度を１％に希釈し
たときの各温度計の測定温度の状態を示す図である。

【図３】 実施例において、シラン濃度が２％のときの
各温度計の測定温度の状態を示す図である。

【符号の説明】

１１…除害塔、１２…除害剤、１３ａ〜１３ｄ…温度
計、１４…入口側経路、１５…半導体製造装置、１６…
希釈ガス導入手段、１７…ガス供給手段、１８…排ガス
経路、２０…制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 修康 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 (72)発明者 小関 修一 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 (72)発明者 中島 晶子 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 FA23 FA30 MA20 4D002 AA13 AA17 AA19 AA26 AA27 AC10 BA04 CA07 DA12 DA23 EA01 GA02 GA03 GB03 GB20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造装置、液晶製造装置等の特殊
   材料ガス使用装置から排出される排ガスの除害処理を行
   う除害剤を充填した除害塔の上流側に、希釈ガスを導入
   する希釈ガス導入手段を備えたガス除害システムにおい
   て、前記除害塔内の除害剤の温度を測定する温度測定手
   段と、該温度測定手段で測定した温度情報に基づいて前
   記希釈ガス導入手段からの希釈ガス導入量を調節する制
   御手段とを備えていることを特徴とするガス除害システ
   ム。
2. 【請求項２】 半導体製造装置、液晶製造装置等の特殊
   材料ガス使用装置から排出される排ガスの除害処理を行
   う除害剤を充填した除害塔を備えたガス除害システムに
   おいて、前記除害塔内の除害剤の温度を測定する温度測
   定手段と、該温度測定手段で測定した温度情報に基づい
   て前記特殊材料ガス使用装置の運転を制御する制御手段
   とを備えていることを特徴とするガス除害システム。
3. 【請求項３】 半導体製造装置、液晶製造装置等の特殊
   材料ガス使用装置から排出される排ガスの除害処理を、
   該排ガスを希釈ガスで希釈してから除害塔に導入し、該
   除害塔内に充填した除害剤で行うガス除害システムの運
   転方法において、前記除害塔内の除害剤の温度を測定
   し、測定した温度に基づいて前記排ガスに導入する希釈
   ガスの導入量を調節することを特徴とするガス除害シス
   テムの運転方法。
4. 【請求項４】 半導体製造装置、液晶製造装置等の特殊
   材料ガス使用装置から排出される排ガスの除害処理を除
   害塔に充填した除害剤で行うガス除害システムの運転方
   法において、前記除害塔内の除害剤の温度を測定し、測
   定した温度に基づいて前記特殊材料ガス使用装置の運転
   を制御することを特徴とするガス除害システムの運転方
   法。