JP2002188810A

JP2002188810A - 半導体排ガス処理装置の排ガス処理塔と該処理塔用の電熱ヒータ

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Publication number: JP2002188810A
Application number: JP2000398686A
Authority: JP
Inventors: Keiji Imamura; 啓志今村
Original assignee: Kanken Techno Co Ltd
Current assignee: Kanken Techno Co Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP3569677B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体排ガスの高温熱分解反応を行う
に当たり、排ガス分解処理室で使用される電熱ヒータの
給電部の絶縁性を確保出来且つ電熱ヒータの通電時の負
荷を出来る限り軽減出来、しかも熱ロスを最小限にする
事が出来るできるような排ガス処理塔の開発を課題とす
る。【解決手段】(a)内部に排ガス分解処理室(1a)が形成さ
れた排ガス処理塔本体(3)と、(b)排ガス処理塔本体(3)
の底部に装着された本体底部(4)と、(c)本体底部(4)に
挿通され且つ排ガス処理塔本体(3)内に立設され、その
先端から排ガス(F)を排ガス分解処理室(1a)内に放出す
るガス供給パイプ(6)と、(d)本体底部(4)内にその給電
部(8b)が配設され且つ本体底部(4)から立設された電熱
ヒータ(7)とで構成された事を特徴とする。

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，液晶等の
電子回路素子の製造中、特にクリーニング，エッチング
工程において派生する排ガスの処理装置に使用される排
ガス処理塔と該処理塔に使用される電熱ヒータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、ＣＶＤの
ような半導体製造設備のオペレーションは、一般的に次
のようにして行われる。ＳｉＨ_４(人体に有毒・爆発性
危険ガス)のようなデポジットガスによるデポジション
→→窒素によるＣＶＤチャンバの残留ＳｉＨ_４ガスのパ
ージ→→Ｃ_２Ｆ_６(温室効果を有するが無害)のようなク
リーニングガスによるＣＶＤチャンバ内の清掃→→窒素
によるＣＶＤチャンバのクリーニングガスのパージ→→
以下、繰り返し。

【０００３】前述のようにＣＶＤチャンバのクリーニン
グに使用されるガスの一群にＰＦＣがある。これはパー
フルオロカーボン（Perfluorocarbon）の略称であり、
ＣＦ _４，ＣＨＦ_３，前述のＣ_２Ｆ_６がその代表的化合物
である。Carbonの代わりにCompoundを使用した場合には
更に、ＮＦ_３，ＳＦ_６，ＳＦ_４のようなＣを含まないフ
ッ素化合物が対象として加わってくる。

【０００４】ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６を代表とするＰＦＣは不
燃性であり、又ガス自体の人体への毒性は不明であり、
少なくとも急性，亜急性の毒性は知られていない。しか
しながら、化合物そのものが安定であるため、大気中に
放出された場合、長期わたって変化せず滞留することに
なる。大気中における消費までのライフはＣＦ_４で50,0
00年、Ｃ_２Ｆ_６で10,000年といわれており、又、地球温
暖化係数（ＣＯ_２を１としての比較値）はＣＦ_４で4,40
0、Ｃ_２Ｆ_６で6,200（20年経過時点）であり、地球環境
上放置できない問題を孕んでおり、ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６を
代表とするＰＦＣを除害する手段の確立が望まれてい
る。

【０００５】しかしながら、前者ＰＦＣ、すなわちＣＦ
_４，ＣＨＦ_３，Ｃ_２Ｆ_６を代表とした化合物はＣ−Ｆ結
合が安定であるため（結合エネルギーが130kcal/molと
大きく）、分解が容易でなく、単純な加熱酸化分解での
除害は極めて難しい。

【０００６】例えば単純な加熱酸化分解ではＣ_２Ｆ_６の
場合はＣ−Ｃ結合枝の切断で分解が進むため、処理温度
1000℃において処理風量を250リットル／min以下に制限
して除害が可能であるが、ＣＦ_４は最も結合エネルギー
の大きなＣ−Ｆを切断せねばならず、上記風量において
も1400〜1500℃を必要とする。

【０００７】図９は従来のパーフルオロカーボン或いは
パーフルオロコンパウンドを含む半導体排ガス分解処理
装置(100)で、排ガス分解反応室(107)を有する排ガス分
解反応塔(101)、前部スクラバ(109)、後部スクラバ(11
0)及び排気ファン(111)とで構成されている。この装置
(100)はクリーンルームで使用されるため非常にコンパ
クトにまとめられている。本装置(100)のガス分解反応
には電熱ヒータ(102)を使用しているが、前述のように
半導体排ガス(f)の熱分解には1400〜1500℃もの高温を
必要とする。

【０００８】電熱ヒータ(102)を1400〜1500℃もの高温
で使用すると電熱ヒータ(102)の発熱体材料の物理的性
質からも限界に近く且つ給電部(105)及び周囲の絶縁部
材(106)の絶縁破壊を生じるような温度であるためこの
ような高温での長時間の使用は不可能に近い。

【０００９】図９に示す従来装置(100)では、電熱ヒー
タ(102)を排ガス分解反応室(107)の天井(104)から垂設
して使用していた。熱は排ガス分解反応室(107)の天井
(104)に向かって上昇し、電熱ヒータ(102)の給電部(10
5)が収納されている天井(104)部分が最も高温となる。
その結果、絶縁性が要求される電熱ヒータ(102)の給電
部(105)は勿論、これを取り巻く絶縁部材(106)の絶縁性
が大幅に低下し給電部(105)で短絡が発生する。また、
電熱ヒータ(102)を排ガス分解反応室(107)の天井(104)
から垂設して高温で使用し続ける電熱ヒータ(102)が例
えばクリープのような現象で次第に伸び、遂には断線し
てしまうというような問題もあった。また、前述のよう
に本装置(100)そのものはコンパクトにまとめられてい
るため、排ガス分解反応室(107)の容積もさほど大きく
はない。一方、電熱ヒータ(102)そのものは規格品であ
り、排ガス分解反応室(107)に適合するようなものは殆
どなく、電熱ヒータ(102)そのものの形状が本装置(100)
の設計のネックにもなっていた。換言すれば、装置メー
カ側で装置に合わせた電熱ヒータ(102)の製作を容易に
行えるようにする事が装置メーカ側の要望であった。

【００１０】これに加えて次のような問題もある。即
ち、電熱ヒータ(102)を排ガス分解反応室(107)の天井(1
04)から垂設して使用すると、最も高温となる電熱ヒー
タ(102)の先端部分が最下部に位置し、この熱が前述の
ように天井方向に登って行き、天井(104)付近で高温雰
囲気を形成することになる。一方、排ガス(f)は排ガス
分解反応室(107)の底部から内部に導入される。この排
ガス(f)は、前工程で前部スクラバ(109)で洗浄されてい
るため水分を含む低温ガスである。

【００１１】この低温排ガス(f)が排ガス分解反応室(10
7)において最初に最高温に達している電熱ヒータ(102)
の先端部分に接触しそのまま上昇通過するので、この部
分で熱分解させようとすると低温排ガス(f)を分解温度
迄瞬時に上昇させる必要があり、電熱ヒータ(102)の先
端部分の温度を必要以上に高い温度にしなければ所定の
分解反応を起こさせる事が出来ないし、天井(104)付近
の高温雰囲気で熱分解する場合でも天井(104)付近の高
温雰囲気を1400〜1500℃にするには電熱ヒータ(102)の
先端部分の温度をそれ以上にする必要があり、電熱ヒー
タ(102)に過重な負担を強いていた。

【００１２】このように、低温排ガス(f)を熱分解する
には電熱ヒータ(102)には必要以上の負荷を加わえなけ
ればならず、電熱ヒータ(102)の寿命も著しく短くなり
しかも熱エネルギーコストが増大するという問題があっ
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、高温で半導体
排ガスの熱分解反応を行うに当たり、排ガス分解処理室
で使用される電熱ヒータの給電部の絶縁性を確保出来且
つ電熱ヒータの通電時の負荷を出来る限り軽減出来、し
かも熱ロスを最小限にする事が出来るできるような排ガ
ス処理装置の排ガス処理塔並びにそのような過酷な条件
下で使用可能でしかも使いやすい電熱ヒータが求められ
ている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】「請求項１」に記載の電
熱ヒータ(7)は排ガス分解処理室(1a)のような高温、腐
食性或いは/及び爆発性雰囲気内での使用に特に適した
もので、「両端に給電部(8a)(8b)が設けられ、給電部(8
a)(8b)間に発熱部(7a)が設けられている複数の電熱ヒー
タ棒単体(71)(72)…と、相隣接する給電部(8a)(8a)…間
に架設され、給電部(8a)(8b)と同じ材料で形成された架
設通電体(8c)とで構成された電熱ヒータ(7)に於いて、
架設通電体(8c)に穿設された嵌合孔(8d)(8d)と電熱ヒー
タ棒単体(71)(72)…の給電部(8a)(8a)とがスキマ嵌めに
て嵌合されており、嵌合孔(8d)(8d)…と給電部(8a)(8a)
との間の間隙を給電部(8a)(8b)と同じ材料で形成された
無機接着材(8e)を充填して接着している」事を特徴とす
る。

【００１５】これによれば、複数の電熱ヒータ棒単体(7
1)(72)…を架設通電体(8c)に穿設した嵌合孔(8d)(8d)…
を利用して接続することが出来るので、排ガス分解処理
室(1a)に合わせて任意の寸法に加工することが出来、使
い勝手が非常によい。また、電熱嵌合孔(8d)(8d)と給電
部(8a)(8a)との間の間隙を給電部(8a)(8a)と同じ材料で
形成された無機接着材(8e)を充填して接着しているの
で、スキマ嵌めにて嵌合しても両者間の間隙は無機接着
材(8e)にて完全に埋められて接合され、通電に支障を来
たすようなことがない。なお、本電熱ヒータ(7)の用途
は、腐食性或いは/及び爆発性を有する半導体排ガス(F)
用に限られず、1,400℃程度の高温を要する部分での使
用に適する。

【００１６】「請求項２」は、排ガス処理装置(A)の排
ガス処理塔(1)の一例「図１参照」で、(a)内部に排ガス
分解処理室(1a)が形成された排ガス処理塔本体(3)と、
(b)排ガス処理塔本体(3)の底部に装着された本体底部
(4)と、(c)本体底部(4)に挿通され且つ排ガス処理塔本
体(3)内に立設され、その先端から排ガス(F)を排ガス分
解処理室(1a)内に放出するガス供給パイプ(6)と、(d)本
体底部(4)内にその給電部(8b)が配設され且つ本体底部
(4)から立設された電熱ヒータ(7)とで構成された事を特
徴とする。

【００１７】以上の半導体排ガス処理装置(A1)によれ
ば、排ガス分解処理室(1a)内に配設された電熱ヒータ
(7)の給電部(8b)は、最も温度の低い排ガス処理塔本体
(3)の底部に装着された本体底部(4)に配設されているの
で、排ガス処理塔本体(3)内の上部(＝天井部分)が高温
になっても本体底部(4)は比較的低温に保たれ、しかも
本体底部(4)には低温の排ガス(F)が通過するガス供給パ
イプ(6)が挿通されているので、本体底部(4)はガス供給
パイプ(6)を通流する排ガス(F)によって熱が奪われて温
度が下げられ、給電部(8b)やこれを取り巻く絶縁部材
(9)の絶縁性にダメージを与えない。逆に排ガス側は予
熱されることになり電熱ヒータ(7)による熱分解がより
促進されることになる。

【００１８】加えて前記において電熱ヒータ(7)は本体
底部(4)から立設されているので、最高温となる電熱ヒ
ータ(7)の先端部分が最上部に位置する事になり、導入
された排ガス(F)はガス供給パイプ(6)内を低温部から高
温部へとその温度を上昇させつつ予熱されて上昇してい
くことになり、いきなり低温の排ガス(F)を電熱ヒータ
(7)の高温部に接触させるような従来例と異なり、電熱
ヒータ(7)の負荷を過度に高くする必要がない。従っ
て、電熱ヒータ(7)の寿命を大幅に延ばす事が出来る。

【００１９】「請求項３」は、排ガス処理装置(A)の排
ガス処理塔(1)の他の例「図２参照」で、(a)内部に排ガ
ス分解処理室(1a)が形成され、排ガス分解処理室(1a)の
底部に冷却部(12)が形成されている排ガス処理塔本体
(3)と、(b)排ガス処理塔本体(3)の底部に装着され、冷
却部(12)にて冷却される本体底部(4)と、(c)本体底部
(4)に挿通され且つ排ガス処理塔本体(3)内に立設され、
その先端から排ガス(F)を排ガス分解処理室(1a)内に放
出するガス供給パイプ(6)と、(d)本体底部(4)内にその
給電部(8b)が配設され且つ本体底部(4)から立設された
電熱ヒータ(7)とで構成された事を特徴とする。

【００２０】この場合は、請求項２で述べた作用に加え
て冷却部(12)による本体底部(4)のより効果的な冷却効
果が加わり、給電部(8b)とその周囲部分の絶縁破壊を効
果的に防止できる。なお、前記冷却部(12)は本体底部
(4)内又は外に配設された冷媒流通管(図示せず)のよう
なものでもよいし、排ガス処理塔本体(3)の底部外周に
形成した間接冷却ジャケット(図示せず)のようなもので
もよいし、次に述べる直接冷却ジャケットのようなもの
でもよい。なお、使用される冷却流体(20)は水を始めと
する各種冷媒液である。

【００２１】「請求項４」は冷却部(12)の具体的構成例
で、冷却部(12)は、(a)排ガス分解処理室(1a)の底部側
面を構成し、本体底部(4)に至る冷却壁(13)と、(b)排ガ
ス処理塔本体(3)の外周部分に、排ガス処理塔本体(3)を
取り巻くように形成された冷却流体回流部(14)と、(c)
冷却流体回流部(14)内に配設され、排ガス処理塔本体
(3)の周方向に冷却流体(20)を噴出する噴出管(17)と、
(d)冷却壁(13)の内周面に沿って冷却流体回流部(14)に
形成された冷却流体噴出用のスリット(18)とで構成され
た事を特徴とする。

【００２２】「請求項５」は冷却部(12)の他の具体的構
成例で、冷却部(12)は、(a)排ガス分解処理室(1a)の底
部側面を構成し、本体底部(4)に至る冷却壁(13)と、(b)
冷却壁(13)に沿って配設され、冷却壁(13) の周方向に
沿って冷却流体(20)を噴出する噴出管(17)とで構成され
た事を特徴とする。

【００２３】直接冷却ジャケット式の冷却部(12)は、間
接水冷ジャケットや冷媒流通管と異なり、冷却部(12)の
内周面に沿って形成されたスリット(18)から噴出された
冷却流体(20)は冷却壁(13)の内周面に沿って直接露出し
且つ飛沫を発生させることなく螺旋状に冷却層(22)を形
成して流れ落ちるので、それだけ冷却効果が高くなり、
給電部(8b)の絶縁性保護に大きな力を発揮する事にな
る。

【００２４】「請求項６」は請求項３〜５に記載の排ガ
ス処理装置(A)の排ガス処理塔(1)の冷却部(12)の改良に
関し、「排ガス分解処理室(1a)を構成する内壁(3a)から
冷却壁(13)の内側にて冷却壁(13)の上部内周を覆う遮蔽
壁(19)が垂設されている」事を特徴とする。

【００２５】このように遮蔽壁(19)を垂設する事で、冷
却壁(13)の内周斜面を螺旋を描いて流れ落ちる冷却流体
(20)が熱せられて蒸発しても、その蒸気は遮蔽壁(19)に
て遮蔽され、排ガス分解処理室(1a)に流入し難くなり、
冷却流体(20)の蒸気による熱分解反応が阻害されるよう
な事がない。なお、排ガス分解処理室(1a)内のガスは底
部に設けられたガス排出部(5)によって排ガス分解処理
室(1a)から排出されているので、排ガス分解処理室(1a)
内は常時ダウンフローの流れが存在し、冷却部(12)の冷
却流体(20)の蒸気が上昇して排ガス分解処理室(1a)内に
入り込む危険性は少ないのであるが、遮蔽壁(19)の存在
により、そのような危険性がなくなるものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に示す実施例
１を用いて説明する。本発明の排ガス分解処理装置(A)
では、図では理解をしやすくするために各ユニットをバ
ラバラに記載しているが実際は、(a)ＰＦＣの熱分解、
(b)発生フッ素化合物の洗浄排気又は固定化除害、(c)そ
の他の可燃性成分の燃焼除害、の３要素を実行する各種
構成ユニットをキャビネットに一体に収納している。

【００２７】図１は本発明の排ガス処理装置(A)の基本
形式の概要を示した図であり、大略、前部スクラバ(3
0)、排ガス処理塔(1)、後部スクラバ(40)、配管系、排
気ファン(50)及び水槽(60)で構成されている。

【００２８】図１において前部スクラバ(30)は、工場の
半導体製造装置(図示せず)と排ガスダクト(31)にて連結
しており、半導体製造工程において使用された残留ガス
及び半導体製造工程において使用され、諸々の化学反応
を経た排ガスの集合した半導体製造排ガス或いはパージ
ガスなど各種排ガス(F)がここに導入される。

【００２９】前部スクラバ(30)は水槽(60)上に立設され
ており或いは水槽(60)と別個に配設され両者が配管で接
続され、排水が水槽(60)に送り込まれるようになってい
る。前部スクラバ(30)の概略構造を説明すると、頂部に
前記排ガスダクト(31)が接続された直管型のスクラバ本
体(30a)と、前記スクラバ本体(30a)内部の頂部近傍に設
置され、アルカリ液、酸性液或いは水などの薬液を噴霧
状にして撒布するスプレーノズル(32)とで構成されてお
り、撒布された前記薬液は水槽(60)に収納されるように
なっている。

【００３０】スプレーノズル(32)と水槽(60)との間には
循環水ポンプ(33)が設置されており、水槽(60)内の貯留
水をスプレーノズル(32)に揚水するようになっている。
また、前記循環水ポンプ(33)には市水が供給されるよう
になっていて、水槽(60)のオーバーフロー水の補給を行
っている。なお、水槽(60)は図の関係から排ガス供給側
(60a)と反応排ガス排出側(60b)とは分割されているが底
部で繋がっている。

【００３１】排ガス処理塔(1)は水槽(60)又は機台(11)
上に立設されており或いは水槽(60)と離れて別個にキャ
ビネット(27)から突設された軸受(28)に、排ガス処理塔
本体(3)の上部側面から突設された枢着軸(28)が回動可
能に吊り下げられるようにして設置されており、垂直状
態及びキャビネット(27)から排ガス処理塔本体(3)の下
端部を引き出した水平状態で保持出来るようになってい
る。なお、排ガス処理塔本体(3)をキャビネット(27)に
吊り下げ保持した場合、水平状態で保持する事で、次に
述べる排ガス処理塔本体(3)の底部に装着された本体底
部(4)着脱が容易になる。

【００３２】排ガス処理塔(1)の構造に付いて説明する
と、排ガス処理塔本体(3)はスチール製で円筒状の外皮
ジャケット(3a)と、耐火材で構成された内張部材(3b)と
で構成されており、内張部材(3b)の内部に排ガス分解処
理室(1a)が形成されている。内張部材(3b)は外皮ジャケ
ット(3a)の内周全面を覆っており、内張部材(3b)が排気
ガス(F)に直接接触するようになっている。排ガス処理
塔本体(3)の底部には、絶縁部材(9)が装着された本体底
部(4)が一体的に取り付けられている。図１の場合に
は、アンカボルトのような締結具(10)で両者(3)(4)が機
台(11)に着脱可能に設置されており、図２の場合にはボ
ルト・ナットのような締結具(10a)で両者(3)(4)が着脱
可能に固着されている。

【００３３】絶縁部材(9)の中心には耐熱性・耐腐食性
に優れた金属パイプで構成されたガス供給パイプ(6)が
立設されており、その周囲を電熱ヒータ(7)が取り巻く
ように配設されている。ガス供給パイプ(6)は前述のよ
うに本体底部(4)の絶縁部材(9)の中央を貫通するように
配設されており、前記電熱ヒータ(7)の給電部(8b)はガ
ス供給パイプ(6)を取り巻くように絶縁部材(9)内に配設
されている。ガス供給パイプ(6)の高さは、前記電熱ヒ
ータ(7)とほぼ同じかそれより高く形成されている。排
ガス分解処理室(1a)に挿入された前記ガス供給パイプ
(6)には、前部スクラバ(30)が接続されている水槽(60)
の排ガス供給側(60a)の天井部分或いは前部スクラバ(3
0)の下端から導出された洗浄ガス送給配管(34)が接続さ
れている。排ガス処理塔本体(3)の下部にはガス排出部
(5)が開設されており、分解ガス送給配管(35)を介して
次の後部スクラバ(40)に接続されている。

【００３４】電熱ヒータ(7)は、２又は３本の電熱ヒー
タ棒単体(71)(72)…と、電熱ヒータ棒単体(71)(72)…の
１端を接続する架設通電体(8c)とで構成されているもの
で、電熱ヒータ棒単体(71)(72)…は、主体が炭化珪素の
中実或いは中空の棒状体で、両端に給電部(8a)(8b)が設
けられ、給電部(8a)(8b)間に発熱部(7a)が設けられてい
る。給電部(8a)(8b)と同じ材料で形成された架設通電体
(8c)には給電部(8a)(8a)とスキマ嵌めにて嵌合される嵌
合孔(8d)(8d)が接続される数(２又は３)だけ穿設されて
いる。前記嵌合孔(8d)(8d)にスキマ嵌めにて挿入された
電熱ヒータ棒単体(71)(72)…給電部(8a)(8a)…と嵌合孔
(8d)(8d)との間隙には給電部(8a)(8b)と同じ材料で形成
された無機接着材(8e)が充填され接着されている。図７
は２本の電熱ヒータ棒単体(71)(72)を架設通電体(8c)で
接続した門型の電熱ヒータ(7)である。(8f)は他方の給
電部(8b)(8b)…に接続された接続金具である。

【００３５】後部スクラバ(40)は一般的な形状であり、
多言を要しないが、簡単に説明すると後部スクラバ(40)
内部に洗浄層(41)とその直上に配設されたスプレーノズ
ル(42)が設置されており、水槽(60)上に立設されるか或
いは水槽(60)の反応排ガス排出側(60b)と別個に配設さ
れ両者が配管で接続されていてその排水が水槽(60)に送
り込まれるようになっている。そして後部スクラバ(40)
の出口は処理済みガス(F)を待機放出する排気ファン(5
0)に接続されている。

【００３６】次に、図１の実施例(A)の作用に付いて説
明する。半導体製造装置から排出された排ガス(F)は、
前部スクラバ(30)内に導入され、スプレーノズル(32)か
ら散布された霧状の薬液(アルカリ液、酸性液又は水)に
接触し、排ガス(F)中の粉塵が散布された微細液滴に接
触して捕捉され水槽(60)に送り込まれる。これと同時に
排ガス(F)中の水溶性成分も薬液中に吸収除去される。

【００３７】前部スクラバ(30)にて洗浄された低温湿潤
排ガス(F)は、洗浄ガス送給配管(34)を介してガス供給
パイプ(6)へと送り込まれる。排ガス(F)はまず絶縁部材
(9)に接触してこれを冷却し、続いてガス供給パイプ(6)
を上昇し、その上昇中に周囲温度によって加熱され、十
分予熱された時点でガス供給パイプ(6)の先端から排ガ
ス分解処理室(1a)内に放出される。

【００３８】ガス供給パイプ(6)の先端の周囲には電熱
ヒータ(7)の最も高温に加熱されている先端部分が配置
されているため、十分予熱された後、ガス供給パイプ
(6)の先端から排ガス処理塔本体(3)内に放出された排ガ
ス(F)は、前記電熱ヒータ(7)の先端部分に接触し且つ十
分な高温を保っている天井付近の高温雰囲気接触して直
ちに熱分解される。

【００３９】ここで熱分解における電熱ヒータ(7)に付
いて更に詳しく説明する。電熱ヒータ(7)は、排ガス処
理塔本体(3)の底部に配設されている絶縁部材(9)に立設
されているので、最も高温になる先端部分が最も高い位
置に位置し、高温先端部分に接触した雰囲気ガスは排ガ
ス処理塔本体(3)内の天井付近に溜まり、その部分の雰
囲気温度を最も高い温度に保持する。一方、給電部(8b)
(8b)は熱が溜まらない排ガス処理塔本体(3)の底部に位
置する絶縁部材(9)内に埋設されているので温度上昇が
抑制される。その結果、絶縁部材(9)の絶縁性能が保た
れ、稼動中に電熱ヒータ(7)の絶縁破壊による短絡事故
を確実に防止できるようになる。

【００４０】なお、本排ガス熱分解処理反応において重
要な事は、排ガス分解処理室(1a)では半導体製造装置の
半導体プロセスで加えられ、これが未消化で残留した爆
発下限界以下の微量酸素以外は積極的に酸素(又は空気)
を添加せず、遊離酸素の存在しない状態で熱分解がなさ
れるという事である。

【００４１】このようにして熱分解された排ガス(F)
は、続いて後部スクラバ(40)に導入され、アルカリ液、
酸性液或いは水のような薬液による薬液洗浄と温度低下
がなされ、排気ファン(50)によって大気放出される。

【００４２】なお、電熱ヒータ(7)が破損したり、内張
部材(3b)等内部部材が損傷して排ガス処理塔(1)を分解
する必要が生じた場合は、締結具(10)(10a)を外すと排
ガス処理塔本体(3)から本体底部(4)が離脱し、電熱ヒー
タ(7)等内部部材を外部に引き出して簡単に新品と交換
したり、補修をすることが出来る。

【００４３】次に、図２に示す第２実施例について説明
する。第１実施例と異なる部分は、排ガス処理塔(1)に
冷却部(12)が設けられている点であり、その他は同じで
あるので説明の煩雑さを避けるため相違する部分を中心
に説明する。排ガス処理塔(1)の外周中段には冷却流体
回流部(14)が形成され、排ガス処理塔(1)の冷却流体回
流部(14)より下の部分は冷却壁(13)となっている。

【００４４】冷却流体回流部(14)は、外皮ジャケット(3
a)と前記外皮ジャケット(3a)の外側に巻設された回流壁
(15)とで構成された中空部分で、排ガス処理塔本体(3)
の全周を取り巻くように構成されている。冷却流体回流
部(14)には、１乃至複数箇所にコンジット(16)が取り付
けられており、コンジット(16)に取り付けられた噴出管
(17)が前記冷却流体回流部(14)に挿入されている。噴出
管(17)の先端は冷却流体回流部(14)に合わせて周方向に
屈曲されており、噴出管(17)が冷却流体回流部(14)内に
て周方向に噴出されるようになっている。また、冷却流
体回流部(14)の外皮ジャケット(3a)の下端と冷却壁(13)
の上端にはその全周にわたって本体底部(4)に向かって
開口するようにスリット(18)が斜め下方に穿設されてい
る。

【００４５】冷却壁(13)は耐熱性・耐腐食性金属板材で
構成されており、その形状は図の実施例では下窄まりの
円錐台状である。勿論、円筒状でもよいが後述するよう
に冷却流体(20)がスムーズに流下するようにするために
は下窄まりの円錐台状の形状が好ましい。

【００４６】排ガス処理塔本体(3)の底部には、実施例
１と同様に前記冷却壁(13)内に収納される絶縁部材(9)
が装着された本体底部(4)が締結具(10a)にて取り外し可
能に取り付けられている。前記冷却壁(13)と本体底部
(4)との間には冷却流体(20)が溜まる冷却流体溜部(21)
が形成され、冷却流体溜部(21)に溜まった冷却流体(20)
で絶縁部材(9)を直接冷却するようになっている。

【００４７】また、内張部材(3b)の下端から耐食性金属
で形成された円筒状の遮蔽壁(19)が垂設されており、冷
却壁(13)の上部を上部内周を覆っている。また、遮蔽壁
(19)の下方にて冷却壁(13)を貫通するようにして不活性
ガス供給ノズル(26)が設置されている。不活性ガス供給
ノズル(26)から排ガス分解処理室(1a)の底部内に吹き込
まれた不活性ガスは、底部内を旋回すると共に分解され
た排ガス(F)と共にガス排出部(5)から排出される。

【００４８】このように遮蔽壁(19)を垂設し且つ不活性
ガス供給ノズル(26)から排ガス分解処理室(1a)の底部内
に不活性ガスを吹き込む事で、冷却壁(13)の内周斜面を
螺旋を描いて流れ落ちる冷却流体(20)が熱せられて蒸発
しても、その蒸気は遮蔽壁(19)にて遮蔽され、排ガス分
解処理室(1a)に流入し難くなり、冷却流体(20)の蒸気に
よる熱分解反応が阻害されるような事がない。なお、排
ガス分解処理室(1a)内のガスは底部に設けられたガス排
出部(5)によって排ガス分解処理室(1a)から排出されて
いるので、排ガス分解処理室(1a)内は常時ダウンフロー
の流れが存在し、冷却部(12)の冷却流体(20)の蒸気が上
昇して排ガス分解処理室(1a)内に入り込む危険性は少な
いのであるが、遮蔽壁(19)の存在により、よりそのよう
な危険性がなくなるものである。

【００４９】図５、６は冷却部(12)の他の実施例で、回
流壁(15)を設ける代わりに噴出管(17a)を直接冷却壁(1
3)に沿わせて配設し、その下方にリング状の液溜リング
(24)が冷却壁(13)の内周に設置された例である。リング
状の液溜リング(24)と冷却壁(13)との間に冷却流体(20)
が通過できる間隙が形成されている。噴出管(17a)から
噴出された冷却流体(20)は冷却壁(13)の内周に沿って螺
旋を描いて流下し、その一部が間隙を通って更に流下し
ていき、残部が液溜リング(24)上に堰き止められる事に
なる。この場合も、遮蔽壁(19)と不活性ガス供給ノズル
(26)の作用により、冷却流体(20)の蒸気は遮蔽され、排
ガス分解処理室(1a)に流入し難い。

【００５０】なお、図２〜６の冷却部(12)は冷却流体(2
0)を水とし、冷却流体(20)が直接排ガス処理塔(1)の底
部に露出して流れる直接冷却ジャケットであるので、排
ガス処理塔(1)内の高温雰囲気に影響を与えないよう
に、直接排ガス処理塔(1)の塔高を十分に取るようにな
っている。冷却流体(20)が窒素やアルゴンガスなどの不
活性ガスの場合は、冷却流体(20)が水の場合より塔高を
低くすることが出来る。

【００５１】勿論、図２の直接冷却ジャケット方式に代
え、本体底部(4)内又は外に冷媒流通管（図示せず）の
ようなものを配設し、その中に冷却流体(20)を通流させ
る間接冷却ジャケット（図示せず）のようなものを採用
してもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、排ガス分解処理室内に立設さ
れた電熱ヒータの給電部を、最も温度の低い排ガス処理
塔本体の底部の本体底部に配設したので、排ガス処理塔
本体内の上部(＝天井部分)が高温になっても給電部は比
較的低温に保たれ、稼働中の給電部の短絡事故を防止出
来る。加えて、本体底部には低温の排ガスが通過するガ
ス供給パイプが挿通されているので、本体底部とガス供
給パイプとの間で熱交換が行われ、排ガス側は予熱さ
れ、本体底部側は冷却され、給電部の短絡事故の防止に
繋がる。

【００５３】更に、導入された排ガスがガス供給パイプ
内を上昇する間に立設されている電熱ヒータによって予
熱されるので、電熱ヒータの負荷を過度に高くする必要
がなく熱ロスを最小限にする事が出来ると同時に電熱ヒ
ータの寿命を大幅に延ばす事が出来る。

【００５４】また、冷却部を排ガス処理塔に設けた場
合、前述の冷却効果に加え、本体底部のより効果的な冷
却効果が加わり、給電部の絶縁破壊を効果的に防止でき
るようなものでもよい。

【００５５】また、上記で使用される電熱ヒータは、複
数の電熱ヒータ棒単体を架設通電体に穿設した嵌合孔を
利用して接続することが出来るので、排ガス分解処理室
に合わせて任意の寸法に加工することが出来、使い勝手
が非常によい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス分解処理装置の第１実施例
の構成説明断面図

【図２】本発明に係る排ガス分解処理装置の第２実施例
の構成説明断面図

【図３】図２の冷却部の水平断面図

【図４】図３の部分縦断面図

【図５】本発明に係る排ガス分解処理装置の第３実施例
の構成説明断面図

【図６】図５の部分縦断面図

【図７】本発明に使用される電熱ヒータの正面から見た
部分断面図

【図８】図７の平面図

【図９】従来の排ガス分解処理装置の概略構成説明断面
図

【符号の説明】

(F)排ガス (1a)排ガス分解処理室 (3)排ガス処理塔本体 (4)本体底部 (6)ガス供給パイプ (7)電熱ヒータ (8a)(8b)給電部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｊ 15/08 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢＨ０５Ｂ 3/06 １３４Ｃ 3/64 Ｆ２３Ｊ 15/00 ＬＦターム(参考） 3K070 DA07 DA13 DA15 DA38 3K078 BA05 BA26 CA01 CA24 3K092 PP09 QA02 QB09 QB25 QC59 RA06 RD09 VV09 VV25 4D002 AA22 AC10 BA05 CA01 CA13 DA35 EA02 4G075 AA03 AA37 AA51 BA01 BA05 BB04 BC04 BD03 BD04 BD08 BD13 BD22 BD23 CA02 CA03 CA13 CA61 CA66 DA01 DA02 EA01 EA06 EB01 EB09 EC01 EC10 EE04 EE31 FB01 FB02 FB04 FC06 FC07 FC09 FC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端に給電部が設けられ、給電部間
に発熱部が設けられている複数の電熱ヒータ棒単体と、
相隣接する一方の給電部間に架設され、給電部と同じ材
料で形成された架設通電体とで構成された電熱ヒータに
於いて、架設通電体に穿設された嵌合孔と電熱ヒータ棒単体の給
電部とがスキマ嵌めにて嵌合されており、嵌合孔と給電部との間の間隙を給電部と同じ材料で形成
された無機接着材を充填して接着している事を特徴とす
る電熱ヒータ。
【請求項２】(a)内部に排ガス分解処理室が形成された
排ガス処理塔本体と、(b)排ガス処理塔本体の底部に装
着された本体底部と、(c)本体底部に挿通され且つ排ガ
ス処理塔本体内に立設され、その先端から排ガスを排ガ
ス分解処理室内に放出するガス供給パイプと、(d)本体
底部内にその給電部が配設され且つ本体底部から立設さ
れた電熱ヒータとで構成された事を特徴とする排ガス処
理装置の排ガス処理塔。
【請求項３】(a)内部に排ガス分解処理室が形成され、
排ガス分解処理室の底部に冷却部が形成されている排ガ
ス処理塔本体と、(b)排ガス処理塔本体の底部に装着さ
れ、冷却部にて冷却される本体底部と、(c)本体底部に
挿通され且つ排ガス処理塔本体内に立設され、その先端
から排ガスを排ガス分解処理室内に放出するガス供給パ
イプと、(d)本体底部内にその給電部が配設され且つ本
体底部から立設された電熱ヒータとで構成された事を特
徴とする排ガス処理装置の排ガス処理塔。
【請求項４】冷却部は、(a)排ガス分解処理室の底部側
面を構成し、本体底部に至る冷却壁と、(b)排ガス処理
塔本体の外周部分に、排ガス処理塔本体を取り巻くよう
に形成された冷却流体回流部と、(c)冷却流体回流部内
に配設され、排ガス処理塔本体の周方向に冷却流体を噴
出する噴出管と、(d)冷却壁の内周面に沿って冷却流体
回流部に形成された冷却流体噴出用のスリットとで構成
された事を特徴とする請求項３に記載の排ガス処理装置
の排ガス処理塔。
【請求項５】冷却部(12)は、(a)排ガス分解処理室の底
部側面を構成し、本体底部に至る冷却壁と、(b)冷却壁
に沿って配設され、冷却壁の周方向に沿って冷却流体を
噴出する噴出管とで構成された事を特徴とする請求項３
に記載の排ガス処理装置の排ガス処理塔。
【請求項６】排ガス分解処理室を構成する内壁から冷却
壁の内側にて冷却壁の上部内周を覆う遮蔽壁が垂設され
ている事を特徴とする請求項３〜５に記載の排ガス処理
装置の排ガス処理塔。