JP2002539912A

JP2002539912A - 流出ガスストリームのプロセス末端処理装置および方法

Info

Publication number: JP2002539912A
Application number: JP2000587880A
Authority: JP
Inventors: アルノ，ホセ，アイ．; ホルスト，マーク，アール．; イー，サム; スウィニー，ジョセフ，ディー．; ロレッリ，ジェフ; デゼーフ，ジェーソン
Original assignee: アドバンスド．テクノロジー．マテリアルス．インコーポレイテッド
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2002-11-26
Also published as: TW492891B; WO2000035573A1; EP1146958A1; KR100481256B1; CN1367713A; EP1146958A4; CN1167497C; AU2188900A; KR20010093838A; CN1565710A

Abstract

(57)【要約】ハロ化合物、酸性気体、シラン、アンモニア等のような望ましくない成分を含有する気体流れから、流出気体流れを水性スクラビング媒体でスクラビングすることにより、同成分を低減するためのシステム。フッ素、フッ化物、パーフルオロカーボンおよびクロロフルオロカーボンのようなハロ化合物は、還元剤、例えば、チオ硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウムまたはヨウ化カリウムの存在下でスクラビングされる。一実施形態において、スクラビングシステムには、水の消費を低減しながら高い除去効率を得るための、並流気体／液体フローにて操作される第１の酸性ガススクラバユニットと、逆流気体／液体フローにて操作される第２の「研磨」ユニットとが含まれる。スクラビングシステムは、細孔封じ込め構造で充填された充填材の除去可能な挿入床を利用してもよい。本発明の低減システムは、半導体製造プロセスの流出物を処理するのに特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景発明の分野本発明は一般に、フッ素、シラン、ガス状フッ化物、酸性ガス、水酸化物ガス
、ハロゲン化物ガスなどの不要成分を含有する流出ガスストリームからのフッ素
、シラン、ガス状フッ化物、酸性ガス、水酸化物ガス、ハロゲン化物ガスなどの
不要成分の低減、特に半導体製造プロセスにおける上記の種類の不要成分を低減
するための、湿式スクラバを用いたシステムの使用および方法に関する。

【０００２】関連技術の説明半導体の排ガスのプロセス末端湿式洗浄低減では、様々な用途で、水素化物ガ
ス、酸性ガス、および同伴固体を除去することが必要とされる。これは特に、Ｓ
ｉＨ_４（シラン）、ＮＨ_３（アンモニア）、Ｆ_２（フッ素）、ＨＦ（フッ化水素
）、ＳｉＦ_４（四フッ化ケイ素）、またはＣＯＦ_２（フッ化カルボニル）を使用
または生成する、特定のＣＶＤ（化学蒸着）法などの方法に当てはまる。

【０００３】これらの流出ガスストリーム処理用途において、この技術は通常、多成分洗浄
システムを用いている。かかる装置では、低減システムのうち１つのモジュール
中で、シランおよび任意選択でアンモニアを熱により酸化し、他の異なるモジュ
ール中でＨＦ、Ｆ_２、ＳｉＦ_４、ＣＯＦ_２、および任意選択でＮＨ_３を、水を用
いて洗浄する。熱酸化の不利点には、（ｉ）高いエネルギー消費量、および（ｉ
ｉ）アンモニアの酸化によるＮＯ_Ｘの生成が含まれる。さらに、酸性ガス（Ｆ_２およびＨＦ）は加熱されるが、熱ユニットでは低減されないため、高温で加熱さ
れたモジュールによって、熱モジュールの腐食ダウンストリームが促進される。
通常、水洗浄モジュールは、熱モジュールからのダウンストリームに直接位置す
る。通常、熱い酸性ガスにより腐食が生じる、水洗浄ユニットと熱ユニットとの
間の熱い、湿気のある界面領域にそれは位置する。

【０００４】したがって、上述の種類のガス種を含有する流出流を有効に処理することがで
きる単純で、信頼性の高い低減装置が非常に必要とされている。

【０００５】特に、フルオロ化合物を含有する流出ガスストリームの処理で低減されること
が望ましい、流出ガス種としてのフルオロ化合物に関しては、プラズマ増強反応
を用いて、その場でＦ_２およびフッ素ラジカルを生成するチップ製造でパーフル
オロガスが広く用いられている。これらの高い反応性種を生成し、ツールチャン
バからシリカを除去またはウェーハから窒化物、酸化物、もしくはポリシリコン
などの材料をエッチングする。最も一般に用いられる炭素ベースのパーフルオロ
種には、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、およびＣ_３Ｆ_８が含まれる。三フッ化窒素（ＮＦ_３）および六フッ化硫黄もまた広く用いられる。

【０００６】パーフルオロ化合物（ＰＦＣｓ）はまた、ＣＯ_２より３桁および４桁高い、地
球温暖化の可能性（ＧＷＰｓ）を有する最も強い温室効果ガスの１つである。さ
らに、ＰＦＣｓは、大気中で何千年もの寿命を有する非常に安定な分子である。
半導体産業はＰＦＣ放出の最も大きな原因ではないが、半導体産業では、ＰＦＣ
放出を低減し、環境を保護する方針が積極的に推進されている。

【０００７】ＰＦＣ放出レベルを低減するために進行中の研究は、４つのカテゴリーに分類
される：最適化、代替化学物質の使用、回収／再生利用技術、および低減方法で
ある。

【０００８】プロセスの最適化には、反応器の操作条件を調整し、半導体製造ツール内のＰ
ＦＣ転化率を向上させることが含まれる。半導体製造プロセスに非最適化条件が
あると、特定のガスおよび用いた方法に応じて異なるＰＦＣ利用率が生じる。例
えば、ＣＦ_４とＣＨＦ_３との組み合わせを用いた酸化物エッチングでは、プロセ
ス効率は最も低い１５％となる。タングステン蒸着工程は、ＮＦ_３を６８％まで
用いると報告されている。最適化プラズマ洗浄技術の近年の進歩により、半導体
製造設備内で９９％までのＮＦ_３利用率が得られることが示された。

【０００９】ＰＦＣ転化率が高いと、必然的に有害な大気汚染物質（ＨＡＰｓ）が生じる。
分解生成物には、主に、フッ素（Ｆ_２）および四フッ化ケイ素（ＳｉＦ_４）ガス
と、それより少ないＨＦおよびＣＯＦ_２が含まれる。完全にフッ化されたガスを
分解すると、半導体製造設備に送出される初期のＰＦＣ容積と比較して、かなり
増大したＨＡＰ収率が生じる。例えば、化学量論に従ってＰＦＣｓがＦ_２に転化
されると仮定すると、ＮＦ_３の流量が１リットル／分（ｌｐｍ）である場合、Ｆ _２を１．５リットル／分（ｌｐｍ）生成する可能性がある。半導体製造工程スシ
ステムにおける４つのチャンバの混合流出流により、フッ素ガス６標準リットル
／分までを生成する可能性があり、その結果、ポストポンプ流出物濃度が３％Ｆ _２（５０ｌｐｍバラストＮ_２／ポンプ）となる。

【００１０】これらの推定値は、六フッ化ＰＦＣｓでは（ＮＦ_３と比較して）二倍であり、
将来３００ｍｍウェーハ製造の予測処理量と共に増大する見通しである。これら
の推定値は、悪化した場合のシナリオを表しており、ＰＦＣｓを用いたプロセス
の短期および周期的な特徴、最初の清浄段階での低濃度のＦ_２放出、および２つ
以上のチャンバによって、同期が取られたＰＦＣサイクルが運転される可能性が
低いことを説明するものではない。それにもかかわらず、かかる測定値は、半導
体製造作業に伴うＰＦＣ問題の深刻な、悪化する特性を示すものである。

【００１１】フッ化ＨＡＰｓの毒性および腐食性の性質は、排出システムの安全性を脅かす
ことに加えて、健康および環境に著しく害をもたらす。特に、Ｆ_２の酸化力は、
半導体製造設備で用いられ、かつ発生する他の化合物に匹敵せず、他のハロゲン
よりもはるかに活性である。最適化プラズマ処理の際に放出した大量のＦ_２およ
び他の有害フッ化無機ガスには、可能性のある危険を最小限にし、かつツール動
作寿命を延ばすために、プロセス末端（ＰＯＵ）低減技術を用いることが必要で
ある。

【００１２】有望なプロセス末端Ｆ_２低減の代替方法がいくつかある。高濃度でフッ素は、
Ｏ_２、Ｎ_２、および希ガスを除くすべての成分と発熱反応する。したがって、Ｆ _２を低減する適当な方法は、そのシステムにエネルギーを加えることなく、自然
に生じる反応を用いて、この高活性ガスを除去することである。この有望な方法
の主な難題は、熱損失および許容可能な副生成物の形成である。

【００１３】フッ素低減問題に有望な解決法を付与するフッ素低減代替技術には、湿式反応
ならびに乾式反応技術、および熱反応技術が含まれる。

【００１４】乾式処理では、フッ素ガスストリームを、反応性物質を充填した乾燥床を通じ
て流す。適切な乾燥化学物質は、過剰な熱を発生することなく、Ｆ_２を無害の固
体または危険のないガスに転化する。この最後の条件は、特に大量のＦ_２が含ま
れる場合に制限因子となり得る。

【００１５】熱反応法では、熱による低減ユニットによって、燃料または電気エネルギーを
用いて加熱された反応器内で反応性物質およびＦ_２が化合される。熱によるＦ_２の低減により生成した副生成物は通常、後反応の水スクラバを使用する必要があ
る熱い酸を含む。大部分の酸性ガスの洗浄効率が温度の関数に従って減少するこ
とから、これらの後反応の水スクラバ床の除去効率はしばしば妥協されている。
さらに、熱い濃酸を含有すると、温度により促進される腐食を防ぐために高価な
物質および構造が必要である。

【００１６】湿式処理技術では、フッ素ガスはＨ_２Ｏと迅速かつ効率的に反応するというこ
とが利用される。水とＦ_２との反応の主生成物は、ＨＦ、Ｏ_２、およびＨ_２Ｏ_２である。水スクラバの使用に対する異論には、不要なＯＦ_２の形成、高いフッ素
含有量問題の許容可能な除去効率を達成するのに必要な水消費量についての問題
が含まれる。

【００１７】ＯＦ_２副生成物形成問題および潜在的な水消費量問題を解決できるという前提
で、前述の処理方法の選択肢を比較した結果、湿式洗浄技術が潜在的に最も魅力
があることが明らかである。

【００１８】したがって、不要なＯＦ_２の形成を抑え、高フッ素濃度での許容できるフッ素
除去効率、および同時に水の使用量を極力抑えるプロセス末端湿式スクラバフッ
素低減システムが当技術分野で必要とされている。

【００１９】シランを、ガスストリーム処理で低減するのが望ましい、流出ガスストリーム
の有害な成分とみなすと、水へのシランの溶解度が大変低く、水とのその反応性
が大変低いことから、上述のかかる成分は通常、熱による酸化によって除去され
る。場合により従来技術では、かかる洗浄のためにＫＯＨおよびＮａＯＨなどの
化学物質が用いられてきたが、かかる水素化物でシランを洗浄するには、一般に
大量の化学物質添加剤を必要とし、したがって実質上運転経費がかかる。化学洗
浄は、例えば「Efficiently handling effluent gases through chemical scrub
bing」, T. Herman および S. Soden, American Institute of Physics Confere
nce Proceedings 166, Photovoltaic Safety, Denver, CO 1988に記載されてい
る。

【００２０】シランの低減を達成するための前述の方法に加えて、水スクラバ中で流出ガス
の最後の洗浄を行う前に、熱によるシランの酸化を起こす、ある市販の装置があ
る。しかしながら、これらの装置は、熱のための点火源および燃料、または他に
電気を必要とする不利点を有する。本質的に、関連するプロセスは高い発熱を伴
う傾向があり、その結果、過度の温度を生じ、実質的に流出ガスを急冷する必要
が生じる。

【００２１】シランの低減で知られる他の問題は、アンモニアガスも流出ガスストリーム
に存在する場合があることである。シランおよびアンモニアが共に存在すること
は、これらの成分を高いレベルで低減するのが特に困難であることを表す。

【００２２】したがって、シランおよびアンモニアの両方が流出ガスストリームに同時に存在
する場合に、シランおよびアンモニアガスを有効に低減することができる、ガス
低減システムが当技術分野で必要とされている。

【００２３】したがって、熱による酸化処理の不利点を避ける効率的なシランの除去手段お
よび方法を得ることは、当技術分野において著しい進歩であるだろう。

【００２４】周囲温度または周囲温度付近レベルでの、または実質的に熱による酸化で用い
られる温度未満である温度条件で、シランの効果的除去を提供することは、当技
術分野において著しい進歩であるだろう。したがって、その低温酸化によってシ
ランの低減をもたらす「低温燃焼」方法および装置が必要である。

【００２５】流出ガスストリームの処理に用いる水スクラバを使用すると泡立つというもう
１つの問題に悩まされている。ある半導体用途では、水スクラバを入れた場合、
流出ガスは泡を形成する原因となり、かかる泡はスクラバ内部に有害な影響を及
ぼす。スクラバの内容を完全に満たすような大量の泡が形成した場合に、最も重
大な問題が生じる。これが起こると、泡は気相に閉じ込められ、実際にはスクラ
バの外へ運ばれる。流出パイプ表面に泡が癒着した場合には、腐食が生じる可能
性がある。さらに、泡がスクラバの排出液中に存在する場合、泡によりキャビテ
ーションが生じ、それによって洗浄液を再循環するポンプを損傷する可能性があ
る。最後に、かかる泡立ち作用によって、スクラバ全体にわたる圧力低下を著し
く増大し、その結果、スクラバおよび流出物処理システムの動作だけでなく、圧
力の影響を受けやすい特性を有するアップストリーム半導体製造ユニットの動作
にも悪影響を及ぼす。

【００２６】流出ガス処理に用いる水スクラバの動作で直面する他の問題は、スクラバに用
いる水の無機物質含有量である。世界およびアメリカ合衆国のある場所では、水
スクラバに供給する補給水が非常に硬質である、つまり高濃度のカルシウムおよ
びマグネシウムおよび他のイオン種を含有する。約８．５を超えるｐＨで水スク
ラバを動作する場合に、水中のカルシウムが炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）とし
て沈殿する傾向があることが見出されている。これによりいくつかの問題が生じ
る。１つは、スクラバと関連する再循環ポンプ内の損傷を受けやすい表面に、Ｃ
ａＣＯ_３が付着することである。これは、ポンプが停止かつ故障する原因となる
。他の問題は、ＣａＣＯ_３析出物がスクラバのパッキング表面上に堆積すること
である。その結果、スクラバ全体の圧力低下の増大および洗浄効率の低下が生じ
る。最後に、ＣａＣＯ_３析出物は、スクラバの送水ラインに形成して、圧力の低
下を生じ、その結果、水の流量が低減する。

【００２７】より一般的な特性である固体析出の他の問題は、低減システムの感圧装置に連
結されたラインの固体による目詰まりである。かかるラインは低減ユニットの入
口の圧力を測定するのに用いられ、低減システムに目詰まりがあるかどうかの示
度を工場の技術者に付与する。そのライン（感圧部分）は、時として流出流中の
微粒子および濃縮ガスによって目詰まりすることがある。固体がセンシングライ
ンに堆積した場合には、対応する感圧装置の測定値が不正確となり、間違い警報
を発して低減システムが停止する。

【００２８】それに関連する問題は、水スクラバへの入口で固体の析出が生じることであり
、それは、処理される流出ガスストリーム中に高濃度のガスが存在することに起
因する。

【００２９】したがって、前述の固体析出問題を回避または改善するために、少なくとも低
減システムでの固体形成の発生率を最小限にする、または無くすことが望ましい
。

【００３０】半導体排ガスのプロセス末端湿式洗浄による低減で、例えば、金属エッチング
、ＬＰＣＶＤ、ＥＰＩ、およびＣＶＤ法などの、Ｃｌ_２、Ｆ_２、ＨＦ、ＨＣｌ、
またはＮＨ_３を使用または生成するプロセスで、酸性ガスおよび固体の両方を除
去する必要がある場合には、処理用のガスが流れる単一充填カラムを洗浄システ
ムに用いる。上記の充填カラムは、洗浄液（通常、水）で充填物質を湿らせるた
めに用いる噴霧装置である。ガスは、カラムを介して落下水として同一方向（並
流）に下方に、または落下水に対して上方へ（向流）通り抜ける。向流設計を用
いるのには利点がある。というのは、ガス出口（カラム頂部）の水は清浄であり
、最大限の洗浄潜在能力を可能にする。一方、並流式（カラム底部）で操作され
るカラムのガス出口での水は、所与の酸性ガスで飽和され、それによって、洗浄
潜在能力が制限される。

【００３１】残念ながら、カラムサイズ、充填湿潤の必要条件、および有効な固体除去には
、かなりの水流量が並流または向流操作で充填を通過することが求められる。充
填を通る通常の水流量は一般に、１ガロン／分を超える。コストの面から、また
そのプロセス工場により、かなりの水が消費されることから、特に水不足の地域
ではこのように清水の流量が多いことは望ましくない。このジレンマの一般的な
解決策は、充填カラムの頂部に使用された水を再循環するために再循環ポンプを
用いることである。次いで、清水（補給水）流量を低減することができる。しか
しながら、再循環によって、前述のガス種に用いるスクラバの洗浄効率が低減す
る。

【００３２】洗浄効率を向上させ、かつ清水の補給水流量を低減するのに用いる一方法は、
化学注入剤を用いることである。これらの物質は、可溶性ガスと反応することに
よって作用し、それにより追加のガス分子が水洗浄液中に入ることが可能となり
、その結果、物質移動勾配が最大となる。しかしながら、この方法で化学剤を使
用すると、コストが高くつき、さらに安全性についての問題がある。

【００３３】したがって、化学添加剤を用いる必要のない、固体および酸性ガスを有効に除
去するための洗浄システムを提供することが望ましい。化学添加剤を用いない通
常の水スクラバと比較して、必要とされる清水の補助水流量をかなり低減するこ
とが可能な、流出ガスを処理するための洗浄システムを提供することもまた望ま
しい。

【００３４】したがって、本発明の目的は、従来技術の流出ガス処理システムに付随する上
述の問題を解決することである。

【００３５】本発明の他の目的は、従来技術のかかる問題を克服する、流出ガス処理システ
ムを提供することである。

【００３６】本発明の他の目的は、非常に効率的な手法で水スクラバを用いた流出ガス処理
システムを提供することである。

【００３７】本発明の他の目的および利点は、開示内容および添付の特許請求の範囲を確認
することによって、さらに完全に明らかになるだろう。

【００３８】発明の概要本発明は、有害な成分を含有する流出流から有害な成分を低減する装置および
方法に関する。

【００３９】かかる有害な成分には、フッ素、シラン、ガス状フッ化物、過フッ化炭素、酸
性ガス、水素化物ガス、およびハロゲン化物ガスが様々に含まれる。かかるガス
成分の具体的な例には、ＳｉＨ_４（シラン）、ＮＨ_３（アンモニア）、Ｆ_２（フ
ッ素）、ＨＦ（フッ化水素）、ＳｉＦ_４（四フッ化ケイ素）、およびＣＯＦ_２（
フッ化カルボニル）が含まれるが、それらに限定されない。

【００４０】本発明はさらに、湿式スクラバ装置を用いた流出ガス処理システム、および半
導体製造作業から生じた流出ガスストリームの有害な成分を低減する方法に関す
る。

【００４１】一態様において、本発明は、ガス成分を含有するガスストリーム中のガス成分
を低減する洗浄システムに関するものであり、かかる洗浄システムは、接触チャ
ンバに、その中でのガス／液体接触に用いるガスストリームおよび洗浄液を導入
する手段を備えるガス／液体接触チャンバと、さらに、（ａ）前記ガス／液体接触で、任意選択で化学試薬の注入に対して洗浄システ
ム内の泡立ちを防ぐまたは少なくとも一部低減する背圧誘導装置、例えばオリフ
ィスと併用して、ガスストリームからガス成分を除去するために、ガス成分と接
触させる化学試薬の導入に用いる化学インジェクターと；（ｂ）シランが存在する場合には、ガスストリームからのシランの除去を高め
るガスのそれを通じて流されるガスストリームへの導入のために配置された入口
と；（ｃ）第１ガス／液体接触チャンバからの処理ガスストリームを受け入れ、前
記第２接触チャンバにその中でのガス／液体接触に用いる第２洗浄液を導入する
手段を備える第２ガス／液体接触チャンバであって、前記第１ガス／液体接触チ
ャンバがガスストリームと洗浄液との並流用に構成および配置され、前記第２ガ
ス／液体接触チャンバがガスストリームと第２洗浄液との向流用に構成および配
置される、第２ガス／液体接触チャンバと；（ｄ）洗浄チャンバ内で泡の形成を抑えるために、消泡剤の注入に付随する洗
浄システム内の泡立ちを防ぐまたは少なくとも一部低減する背圧誘導装置、例え
ばオリフィスと併用して、泡立ちを抑える消泡剤を前記ガス／液体接触の洗浄液
に導入するのに用いる消泡剤インジェクターと； (ｅ）カルシウムを含有する洗浄液から炭酸カルシウムが析出するのを抑える
手段であって、前記の析出を抑える手段が、（１）接触チャンバ内で使用する前に、洗浄液上に磁界を生じさせる磁気領
域；（２）洗浄液のｐＨを８．５未満に維持するために、ｐＨを調節する手段；（３）接触チャンバ内で洗浄液を使用する前に、それを通じて洗浄液を流す
ために配置されたソーダ石灰床；および（４）接触チャンバ内で洗浄液を使用する前に、洗浄液のカルシウム分を沈
殿させるのに用いる沈殿剤からなる群から選択される手段と；（ｆ）その中で固体の形成を抑えるために流路を通じてパージガスを流す手段
およびその中で固体の形成を抑えるために流路を加熱する手段からなる群から選
択される、洗浄システムの流路内での固体の形成を抑える手段と；（ｇ）その中に存在する場合に、アンモニアと共にガスストリームからシラン
を低減する手段であって、（１）洗浄システムにガスストリームを導入する前に、ガスストリームを加熱
する手段；（２）本明細書の（ｃ）による第２ガス／液体接触チャンバ、および清浄な乾
燥した空気または他の酸素含有ガスを、第２ガス／液体接触チャンバに導入する
前に、第１ガス／液体接触チャンバからの処理ガスストリームにそれを導入する
手段からなる群から選択される手段とからなる特徴のうち少なくとも１つを含む
。

【００４２】他の態様は、洗浄装置にシラン成分を含有するガスストリームを導入するため
の入口構造を含む洗浄システムに関する。かかる態様では、ガスストリームは入
口構造を通じて流され、その入口構造は、洗浄システムでのシラン成分の除去を
高めるために、ガスをガスストリームに導入する手段を備える。そのガスは、清
浄な乾燥した空気（または他の適切な酸素含有ガス）を含む。そのガスは、いず
れかの適切な手法、例えば水でオーバーフローの入口構造内で溢れた水中で泡立
てる手法、またはディップチューブを通じて、ディップチューブの開口部を通じ
て、多孔質ディップチューブを通じて導入された流水中で泡立てる、またはその
入口の上部壁および側壁の孔を通じてしみ出させる手法でシラン含有ガスストリ
ームに導入すること、または送入管の側壁を通じて導入することが可能である。

【００４３】一実施形態におけるガス導入手段は例えば、（ｉ）上流入口部のガス流路を結
ぶガス透過性壁を含む環状ガス導入路を有する上流入口部であり、シラン除去率
向上ガスがその環状ガス導入路を通じて流される上流入口部と、（ｉｉ）入口構
造の下流入口部を通じるガス流路を結び、かつオーバーフローの際に、その内部
壁表面上に液体の流下薄膜を形成する、内部壁表面を有する内部壁の環状のオー
バーフロー液体タンクを含む下流入口部、（ｉｉｉ）ガス流路に延在し、ガス導
入手段の上流入口および下流入口部のうちの少なくとも１つの下部末端で終端す
るガス送入管とを備え；前記ガス導入手段は、その供給源からシラン含有ガスを
洗浄装置に導入するよう構成および配置されている。

【００４４】他の特定の実施形態では、シラン成分の除去を向上させるガスを、シラン含有
ガスストリームを受け入れる入口の流路に導入する。このガスを、シランを含有
するガスストリームの中心部ならびに外周部でシラン含有ガスストリームに導入
し、その結果、シラン低減用ガス、例えば清浄な乾燥した空気または他の酸素含
有ガスがガスストリームと完全に混合され、その酸化によって、シラン成分の低
温燃焼が起こる。

【００４５】前述の配置は、後にさらに完全に説明されるような種類の濡壁入口構造と組み
合わせて用いられる。

【００４６】本発明の他の態様は、酸性ガス成分および酸性ガス成分以外の水洗浄可能な成分
を含む流出ガスの処理に用いる洗浄システムに関する。

【００４７】かかる洗浄システムは：水性洗浄液で流出ガスを洗浄して、その酸性ガス成分を除去するのに使用する
第１スクラバユニットであって、前記第１スクラバユニットが、水性洗浄液およ
び流出ガスを互いに並流接触するように構成および配置されており、酸性ガス成
分ならびに酸性ガス以外の水洗浄可能な成分、ならびに水反応性ガスが低減され
た流出ガスをもたらす第１スクラバユニットと；第２水性洗浄液で流出ガスを洗浄して、残留酸性ガス成分およびその酸性ガス
成分以外の水洗浄可能な成分ならびに水反応性成分を除去するのに使用する第２
スクラバユニットであって、前記第２スクラバユニットが、第２水性洗浄液およ
び流出ガスを互いに向流接触するように構成および配置されており、酸性ガス成
分ならびに酸性ガス以外の水洗浄可能な成分、ならびに水反応性成分が低減され
た流出ガスをもたらす第２スクラバユニットと；酸性ガス成分が低減された流出ガスを第１スクラバユニットから第２スクラバ
ユニットに流す手段とを備える。

【００４８】上述の洗浄システムでは、第１スクラバユニットで酸性ガス成分および水溶性
／水反応性成分を、水性洗浄液中の酸性ガス成分および水溶性／水反応性成分の
それぞれの平衡値に対応する濃度に近い濃度に低減する。

【００４９】本発明の他の態様は、ガス／液体をその中で接触させるために、スクラバ容器
の内容にガスおよび液体を導入する手段を有する、スクラバ容器内の取り外し可
能な装置に用いるガス／液体接触製品を含み、かかる充填媒質集合体は、液体透
過性封じ込め構造、例えばかかる液体透過性封じ込め構造内に含まれる充填成分
の孔のある袋および塊を含む。

【００５０】本発明で用いられる「孔のある」という用語は、穴があいていること、または
開き、隙間、バイア、もしくは他の通路またはそれを通じて液体の流れを収容す
る能力をその構造に付与するオープンスペースを意味するものである。

【００５１】他の態様における本発明は、ガス成分を含有するガスストリーム中のガス成
分の低減を行う洗浄プロセスに関するものであり、前記洗浄プロセスは、ガスス
トリームおよび洗浄液をガス／液体接触チャンバに導入し、その中でガス／液体
接触を行うことを含み、前記プロセスはさらに：（ａ）ガス成分と接触させるために化学成分を導入し、前記ガス／液体接触で
ガスストリームからそれを除去する段階と；（ｂ）接触チャンバ中にそれを入れる前に、その中に存在する場合にはガスス
トリームからシランを除去するのを高めるガスをガスストリームに導入する段階
と；（ｃ）接触チャンバからの流出ガスを第２ガス／液体接触チャンバに流し、前
記第２接触チャンバにその中でガス／液体接触に用いる第２洗浄液を導入する段
階であって、第１チャンバ内での第１ガス／液体接触が、ガスストリームと洗浄
液との並流を含み、第２接触チャンバ内での前記第２ガス／液体接触が、第２接
触チャンバを通じるガスストリームと第２洗浄液との向流を含む段階と；（ｄ）前記ガス／液体接触に用いる洗浄液に消泡剤を導入し、接触チャンバ内
での泡の生成を抑える段階であって、任意選択でその洗浄液上への背圧の誘導を
併用し、接触チャンバ内での泡の生成を抑える段階と；（ｅ）（１）接触チャンバ内で、洗浄液を使用する前に、洗浄液上に磁場を生
じさせる段階：（２）洗浄液のｐＨを調整し、そのｐＨを８．５未満に維持する段階：（３）接触チャンバ内で、洗浄液を使用する前に、石灰ソーダ灰床を通じて
洗浄液を流す段階：（４）接触チャンバ内で、洗浄液を使用する前に洗浄液のカルシウム分を沈
殿する段階：からなる群から選択される段階を含む、カルシウム含有洗浄液から
の炭酸カルシウムの析出を抑える段階と；（ｆ）流路を通じてパージガスを流してその中での固体形成を抑えること、流
路を加熱し、かつ／またはそれを通じてガスを流してその中での固体形成を抑え
ることからなる群から選択される段階を含む、洗浄システムの流路で形成する固
体の形成を抑える段階と；からなる段階のうち少なくとも１つを含む。

【００５２】他の態様では、本発明は、チオ硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、ヨウ化
カリウムなどの還元剤、または他の適切な還元剤の存在下で、ガスストリームを
水性媒質と接触させることを含む、フルオロ化合物を含有する流出流からフルオ
ロ化合物を低減する方法に関する。

【００５３】他の態様では、本発明は、フルオロ化合物含有流出流との流れの関係で連結さ
れ、フルオロ化合物減少流出流を排出するために配置された水スクラバユニット
を含み、チオ硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、ヨウ化カリウム等の還元剤
を水洗浄ユニット中に注入してその中のフルオロ化合物を低減し、かつかかる還
元剤注入を含まない対応するシステムと比較して、フルオロ化合物の除去率が高
められる手段を有する、フルオロ化合物を含有する流出流中のフルオロ化合物を
低減するのに用いる装置に関する。

【００５４】本発明の他の態様は、フルオロ化合物を含有する流出ガスストリームを生成する半導体製造工程ユニ
ットと、ガス／液体接触に用いるスクラバユニット；フルオロ化合物含有流出ガスストリームをその水スクラバユニットに導入す
る手段；その水スクラバユニットからのフルオロ化合物低減流出ガスストリームを排
出する手段；水洗浄ユニットに機能的に連結され、その動作中に水スクラバユニットに還
元剤を導入するために配置された還元剤供給源；を含む、流出ガスストリーム中
のフルオロ化合物を低減する装置と、を備える半導体製造設備に関する。

【００５５】かかる設備での半導体製造工程は、例えばプラズマ反応チャンバ、化学蒸着チ
ャンバ、蒸発器、エピタキシャル成長チャンバ、またはエッチングツールなどの
適切な種類のいずれかである。

【００５６】本発明の他の態様は、流出ガスを洗浄するための水スクラバを備える流出物低
減洗浄システムに関する。前記システムは、（１）化学還元試薬を添加または注入することによる流出ガスの水洗浄；（２）清浄な乾燥した空気を流出ガスまたは洗浄液に導入する、シランを含有
する流出ガスの水洗浄；（３）平衡洗浄カラムおよびポリッシング物質移動カラムを含む二段洗浄シス
テムを用いて、洗浄用の必要とされる補給水を低減し、同時に単段洗浄ユニット
に比べて洗浄効率を維持または増大すること；（４）ポリッシング物質移動洗浄カラムに導入する前に、清浄な乾燥した空気
を（３）の平衡洗浄カラムから排出された流出ガスに添加し、存在する場合には
流出ガスストリーム中のシランをアンモニアと共に低減すること；（５）（３）の二段洗浄システムで、ポリッシング物質移動カラム内に挿入物
として充填床を含有する、孔のある封じ込め構造；（６）その洗浄システムで流出ガスをＯＦ２還元剤と接触させること；（７）化学消泡剤および／または洗浄液の流れのオリフィスの制限によって洗
浄システム内の泡立ちを制御すること；（８）（ａ）洗浄に用いる補給水の磁化；（ｂ）補給水のｐＨの調整；（ｃ）補給水のソーダ石灰による軟化；（ｄ）補給水の沈殿処理または凝集処理；のうちの１つまたは複数により
、洗浄システム内でＣａＣＯ_３が堆積するのを防ぐこと；（９）パージガスをフォトへリック（ｐｈｏｔｏｈｅｌｉｃ）センシングライ
ンに通すことによって、洗浄システム内にフォトへリックセンシングラインを含
むフォトへリックポートの目詰まりを抑え、そのフォトへリックラインが任意選
択で加熱されること；（１０）洗浄システムに用いられる入口構造を加熱し、洗浄領域に流出ガスを
導入すること；からなる群から選択される作用のうちの少なくとも１つを行うよ
うに、構成および配置されている。

【００５７】本発明の他の態様は、ガス洗浄システムの入口構造、特定のガス成分を含有す
るガスストリームからそのガス成分を除去する手段および低減する方法と、特定
の洗浄システムの機能、技術、サブシステムおよび扱い方に関する。

【００５８】本発明の他の態様、特徴、および実施形態を以下でさらに完全に説明し、開示
内容および添付の特許請求の範囲を確認することによってさらに完全に理解され
よう。

【００５９】発明の詳細な説明およびその好ましい実施形態以下に示す米国特許の開示内容全体を参照により本明細書に組み込む：Ｊｏｓ
ｅＩ．Ａｒｎｏの人名で１９９８年５月２８日出願の米国特許出願第０９／０
８６，０３３号「Apparatus and Method for Point-of-Use Abatement of Fluor
ocompounds」；ＪｏｓｅｐｈＤ．Ｓｗｅｅｎｅｙ他の人名で１９９７年５月１６日出願の米国
特許出願第０８／８５７，４４８号「Clog-Resistant Entry Structure for Ｉn
troducing a Particulate Solids-Containing and/or Solids-Forming Stream t
o a Fluid Processing System」；ＳｃｏｔｔＬａｎｅ他の人名で１９９６年１２月３１日出願の米国特許出願
第０８／７７８，３８６号「Clog-Resistant Entry Structure for Ｉntroducin
g a Particulate Solids-Containing Stream to a Fluid Processing System」
；

【００６０】本発明は、例えば以下の特徴：（１）化学添加物を用いて（例えば、ＫＯＨまたはＮａＯＨなどの化学試薬の
添加または注入による）、または用いることなく、流出ガスを水洗浄する；（２）例えば１回、２回、もしくは３回の清浄な乾燥した空気の注入で、液体
を囲む入口構造内の液体中に、例えば倒れたカップまたは多孔質挿入物内の液体
中に、または泡立っている液体中に、任意選択で、洗浄システム中にシラン含有
流出バスを流す質量流量制御器からの制御信号の発生を含む装置により清浄な乾
燥した空気の流量を調整しながら、または任意選択で、アンモニアが同時に存在
する場合には、流出ガスもしくは流路、例えばアンモニアがそれを通じて流れる
入口を加熱することによって、清浄な乾燥した空気を泡立てることによって清浄
な乾燥した空気を流出ガスに導入し、シラン含有流出ガスを洗浄する；（３）平衡洗浄カラムおよび「ポリッシング」物質移動カラムを含む二段洗浄
システムを用い、洗浄に用いる必要な補給水量を低減し、同時に単段洗浄ユニッ
トと比較して洗浄効率を維持または増大する；（４）ポリッシング物質移動洗浄カラムにそれを導入する前に、（３）の平衡
洗浄カラムから排出された流出ガスに清浄な乾燥した空気を添加し、存在する場
合には、流出ガス中のシランをアンモニアと共に、任意選択で流出ガスを全く加
熱することなく低減する；（５）（３）の二段洗浄システムで、ポリッシング物質移動カラム内の挿入構
造として、充填床を含有するライナーを用いる；（６）ＯＦ_２還元剤と洗浄システム内の流出ガスを接触させる；（７）化学的（消泡剤）および／物理的（オリフィス構造）方法によって、洗
浄システムでの泡立ちを調整する；（８）洗浄システム内でのＣａＣＯ_３の堆積を、以下の：（ａ）洗浄に用いる補給水の磁化；（ｂ）補給水のｐＨ調整；（ｃ）補給水のソーダ石灰による軟化；（ｄ）補給水の沈澱処理または凝集処理；のうちの１つまたは複数によって
、防ぐ；（９）窒素パージ流または他のパージガスを、任意選択で加熱することが可能
なフォトへリックセンシングラインに通すことによって、洗浄システム内のフォ
トへリックポートのフォトへリックの目詰まりを防ぐ；（１０）洗浄システムで用いる入口構造を加熱し、洗浄領域に流出ガスを導入
する；うちの１つまたは複数の適合する態様を含む、排液低減システムを企図す
るものである。

【００６１】本発明を、本発明の様々な実施形態において１つの特徴、ならびに様々な組み
合わせ、および本発明の異なる態様の順列を用いることが可能である開示内容の
確認をすることによって、さらに完全に説明する。

【００６２】一実施形態において、本発明は、フルオロ化合物含有流出ガスストリームの水
洗浄処理で、フルオロ化合物の低減を向上するために化学物質注入を用いる。本
発明は、フルオロ化合物含有流出ガスストリームを生成し、その結果、流出物の
処理が必要な、または該当する排液環境基準を順守することが必要な、半導体製
造作業に有効に用いられる。

【００６３】高濃度のフッ素およびフルオロ化合物を除去する標準的な水洗浄技術が無能力
であるのと対照的に、本発明は、水スクラバシステムの性能を改善し、かつかか
るシステムの操作で不要な副生成物の形成を低減することによって、当技術分野
において相当な改善を達成するものである。

【００６４】本発明を、フッ素を含有する流出流中のフッ素ガスを低減するための用途で、
以下に主に例として説明するが、本発明の方法および装置は、他のフルオロ化合
物ならびに他の強酸化ガス（例えば、ＣｌＦ_３、Ｃｌ_２等）および液体を低減す
るのに用いることができる。

【００６５】さらに、本発明を独立型の洗浄ユニットとして例示的に以下に説明するが、本
発明のスクラバ装置および方法は、例えば、熱処理ユニットと共に用いられる、
予熱により低減および後熱により低減する水スクラバカラムなどの他の方法およ
び装置と共に用いることが可能である。

【００６６】本発明では、還元剤を用いてフッ素または他のフルオロ化合物の低減効率を増
大し、かつＯＦ_２の形成を抑える。空気酸化に対して安定な還元剤を用いて、固
体または溶液として還元剤を導入することが可能である。その還元剤は、水性洗
浄環境でのフルオロ化合物の除去を高めるのに有効な、適切な還元剤を含む。好
ましい還元剤の例には、チオ硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、およびヨウ
化カリウムが含まれる。最も好ましい還元剤は、チオ硫酸ナトリウム、非毒性、
非アルカリの、容易に入手可能で費用がかからない化合物である。

【００６７】処理される流出流中のフルオロ化合物を低減するための本発明の装置は、フル
オロ化合物濃度またはフルオロ化合物含有流出ガスストリーム中での存在をモニ
ターし、それに応答して水スクラバユニットへの還元剤の導入を調整する手段を
備える。

【００６８】例えば、かかる手段は、処理される流出流のｐＨをモニターし、それに応答し
て、検出されたｐＨ値に相関する速度および量で還元剤を導入するｐＨモニター
装置を含む。

【００６９】代替方法として、かかる手段は、流出流中のフルオロ化合物の量を決定し、そ
れに応答して、フルオロ化合物の検出濃度により決定された量および速度で、流
出流に還元剤を導入する排気ガスモニターを含む。

【００７０】一般に、フルオロ化合物含有流出ガスストリーム中のフルオロ化合物濃度をモ
ニターし、それに応答して、水スクラバユニットへの還元剤の導入を調節する手
段は多種多様であり、流出流中のフルオロ化合物を低減する際に添加する還元剤
の量を極力抑えるために用いる。

【００７１】本発明は、フッ素低減を高める還元剤を用いてフッ素などのフルオロ化合物の
効率的な低減（かかる化学剤が存在しない水洗浄と比較して）を達成し、同時に
ＯＦ_２の許容可能レベルを維持する。

【００７２】図１は、Ｆ_２およびＳｉＦ_４を低減する際の、流出ガスおよび温度プロファイ
ルの特徴づけるのに用いる装置を図示するものである。質量流量制御器を備えた
自動ガス送出マニホルドを用いて、スクラバ中に導入される窒素およびＦ_２また
はＳｉＦ_４混合物を生成する。水スクラバユニット１１０は、流出流処理のため
に設けられている。水スクラバユニット１１０の排出段階に、充填床向流ポリッ
シングユニット１２０が設けられている。

【００７３】スクラバ入口の腐食を極力抑えるために、その入口の金属部分１３０をニッケ
ルまたは他の耐蝕性材料で被覆してもよい。さらに、または代替方法として、空
気または他の酸素含有ガスを入口に導入し、ガスストリームの不要成分の低減を
補助することが可能である。本発明の所与の用途で必要な場合または望まれる場
合には、泡立てる方法または泡立てない方法で、かかる空気または他のガスを、
入口で添加することができる。

【００７４】水洗浄ユニットで処理されるガスは、適切なアップストリームプロセス、例え
ばプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法から得られる。この方法では、ウェー
ハ上に窒化ケイ素層（通常Ｓｉ_３Ｎ_４）を形成するために、蒸着段階でアンモニ
ア（ＮＨ３）およびシラン（ＳｉＨ_４）を反応器チャンバ中に流す。

【００７５】清浄段階の際に、チャンバ壁から蒸着層をエッチング除去するために、三フッ
化窒素（ＮＦ_３）をチャンバ内に流す。ＮＦ_３は、反応器チャンバまたは反応器
チャンバの直前のチャンバ内で、プラズマによってフッ素（Ｆ_２）および窒素（
Ｎ_２）に分解される。次いで、Ｆ_２は反応器チャンバ壁から蒸着層をエッチング
し、それによってチャンバを「クリーニング」する。

【００７６】清浄プロセスの副生成物は、Ｆ_２、三フッ化ケイ素（ＳｉＦ_４）、フッ化水素
（ＨＦ）、未反応ＮＦ_３、およびフッ化カルボニル（ＣＯＦ_２）などの潜在的に
少量の他の化合物である。したがって、蒸着段階で、水スクラバシステムをＳｉ
Ｈ_４およびＮＨ_３にさらし、清浄段階で、水スクラバシステムをＦ_２、ＳｉＦ_４、ＨＦ、ＮＦ_３、ＣＯＦ_２、および他の化学種にさらす。

【００７７】本発明の装置および方法による処理が可能な、ガス状流出物を生成する他のア
ップストリームプロセスには、とりわけ金属エッチング、酸素エッチング、ポリ
エッチング、窒化物エッチング、低圧化学蒸着、エピタキシャルシリコン（ＥＰ
Ｉ）、タングステン化学蒸着（ＷＣＶＤ）、タングステンエッチング、ポリシリ
コン、大気圧化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）、および誘電化学蒸着（ＤＣＶＤ）が含ま
れるが、それらに限定されない。

【００７８】低減プロセス中にプロセスをモニターするために、スクラバ内のガスおよび水
の温度を選択された箇所で測定する。低減システムは適切な手段、例えばプロセ
スモニタリングおよびコンピュータ１４０を備える制御システムによりモニター
することができる。

【００７９】スクラバの排出段階で存在する赤外線活性ガス相種を、定量分析用のＦＴＩＲ
分光光度計、例えば、ＭＩＤＡＣ社から市販のＭＩＤＡＣＩ−２０００ＦＴ
ＩＲ分光光度計中に引き込む。このユニットは、パス長１０メートルのニッケル
被覆ガスセル１５０、ＺｎＳｅ窓、および液体窒素冷却ＭＣＴ検出器を備える。
分光光度計は、適切なモニタリング設定、例えば０．５ｃｍ^−１の分解能でスペ
クトル領域６００〜４２００ｃｍ^−１をカバーする平均１６走査にセットする。
一定間隔をあけて、例えば３０秒ごとに完全なスペクトルを集め、対象の化学種
の性質および濃度についてのデータが連続して、リアルタイムで得られる。正確
な定量分析は、公知のＳｉＦ_４およびＨＦ濃度を用いて、その場で分析器を較正
することによって達成される。二フッ化酸素（ＯＦ_２）の吸光度は、ＭＩＤＡＣ
社により発行されている定量スペクトルライブラリを用いて濃度に変換される。

【００８０】フッ素ガスは、Ｆ_２専用のＰｕｒｅＡｉｒｇａｓｓｅｎｓｏｒｃｅｌ
ｌ（ＰｕｒｅＡｉｒＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ社）などのガス
センサーセル１６０を用いて、連続モードで分析される。この電気化学（ｐＨ）
センサーには、有毒ガスの低濃度をモニターするために、ガス膜ルヴァーニ電池
技術が用いられる。このセンサーは、水蒸気飽和条件下でＦ_２をその場でモニタ
ーするために特別に設計されている。モニター装置の検出限度（Ｆ_２３ｐｐｍ）
内での連続分析を提供するために、スクラバガス流出物の公知の流量を、測定さ
れた窒素の流れで薄めた。Ｆ_２センサーを備えた混合チャンバ１７０中にその混
合流を導入する。モニターはＦ_２の濃度の変化に応答する。その濃度データを３
０秒感覚でコンピュータに記録する。正確な定量結果は、公知のＦ_２濃度に対し
てセンサーを較正することによって得られる。

【００８１】化学物質注入速度を調節するためのｐＨメーター使用の代替方法として、還元
／酸化（レドックス）電位電極をかかる目的に用いることが可能である。ｐＨメ
ーター（存在する酸濃度に対して還元剤の添加を開始するよう適切に配置される
）とは異なり、レドックス電極は、溜め水中の水溶液のイオン電位が所与のレベ
ルに達した場合に、還元剤の注入を開始するように配置される。ｐＨ調節システ
ムに関して、レドックス電位電極の配置によって得られる改善点は、溶液のイオ
ン電位に対する還元剤の注入が、ｐＨ媒介注入よりも、溶液中の化学反応を較正
する、より直接的な手段であるという事実に関係する。

【００８２】図２は、図１のシステムに示される水スクラバユニット１１０と同様の種類で
ある水スクラバ２０をさらに詳細に説明するものである。そのスクラバは、水と
汚染ガスストリームとの垂直な並流を用いて操作される。水活性種は、広い表面
積の充填領域２２０で水と相互作用するため、水活性種を加水分解する。得られ
た溶液を水タンクまたは水溜め２３０に落とし、得られたスクラバガスストリー
ムは、スクラバから、送風機に連結された垂直なダクトにかけて存在する。その水スクラバの水力学には、システム中への清水または補給水の流れ、排水、
および水溜め２３０に蓄えられた水の連続再循環が含まれる。このスクラバの性
能は、ガス流出に取り付けられた向流充填ポリッシング床２４０を用いて高めら
れる。入口２５０は固体の堆積を極力抑え、腐食から入口を保護するためにニッ
ケル被覆されている。スクラバ内でのガスおよび水の温度は、図２で指定される
９つの箇所で測定する。

【００８３】化学物質注入を用いて、フッ素ガスの低減を高め、かつ副生成物としてのＯＦ _２の形成を抑える方法の代替方法としての手段が、以下の反応：Ｆ_２＋ｅ⁻＝２Ｆ⁻およびＯＦ_２＋２Ｈ^＋＋４ｅ⁻＝２Ｆ⁻＋Ｈ_２Ｏを完了させるために、水溶液に電子
を与えることにより得られる。

【００８４】いずれかの適切な手段は、電子を与えるために用いることができるが、好まし
い装置には、スクラバの水溜め中に挿入される、外部直流（ＤＣ）電源に接続さ
れる電極が用いられる。化学物質を添加する必要がないことに加えて、電子の生
成には、少量のＤＣ電力を使用することのみ必要とされる。

【００８５】フッ素ガスの低減を高め、かつ副生成物としてのＯＦ_２の形成を抑えるための
化学物質注入の必要性を無くす、関連する種類の他の装置として、例えば金属メ
ッシュまたはプレートから作製され、スクラバの水溜めに浸される犠牲陽極を用
いることによって、溶液中に電子を与えることができる。その金属（Ｍ）は以下
の反応：Ｍ＝Ｍ^２＋＋２e により分解される。

【００８６】操作の際に、スクラバ水溜めの水溶液の酸性度は、金属表面上のパシベーショ
ン層の不要な形成を防ぐ。上述の電解槽と異なり、犠牲陽極の使用には、外部電
源が必要ない。その代わりに、犠牲陽極装置の動作は、犠牲金属の自然酸化反応
により必要な電子が生じるという原理による、ボルタ電池またはガルヴァーニ電
池の原理に基づく。

【００８７】本発明の他の実施形態は、化学還元剤を添加しない、水スクラバ中の二フッ化
酸素の除去に関する。一実施形態では、これは、適切な放射線を流出物媒体に照
射し、例えば波長３６５ｎｍの紫外線を用いて二フッ化酸素を光分解することに
よって行われる（ＯＦ_２の気相光分解は室温で量子収量１を有するこの波長で生
じる： Gmelin Handbook, F Suppl. Vol. 4, p.45を参照）。かかる放射線照射
は、スクラバの排出段階またはスクラバユニットの主要な充填床で行う。

【００８８】化学還元剤を添加することなく、水スクラバ中の二フッ化酸素を除去する他の
代替方法として、スクラバ流出流を適切な温度、例えば２５０〜２７０℃に加熱
する。これらの温度で均一単核反応によりＯＦ_２が分解される（Gmelin Handboo
k, F Suppl. Vol. 4, p.43参照）。

【００８９】水スクラバ内でフッ化酸素を除去するさらに他の代替方法として、反応物種を
洗浄液に導入し、ＯＦ_２を反応により低減する。

【００９０】かかる目的で可能性のある有用な化学反応物には、ＡｌＣｌ_３、ＮＨ_３、Ａｓ _２Ｏ_３、Ｂｒ_２、ＣＯ、Ｃｌ_２、（Ｃｌ_２＋Ｃｕ）、ＣｒＯ_３、Ｈ_２、Ｈ_２Ｓ
、Ｉ、Ｉｒ、ＣＨ_４、Ｏ_３、（Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ）、Ｐｄ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、ＳｉＯ_２が含まれるが、これらに制限されない。

【００９１】他の実施形態において、外部供給源から添加された水素、もしくは水素を発生
するシラン分解反応によりその場で発生した水素存在下で、または反応水素濃度
を得るために洗浄液中に水素を泡立てて、白金もしくはパラジウム触媒を水スク
ラバのダウンストリームに用い、二フッ化酸素を低減することが可能である。

【００９２】本発明の特徴および利点は、以下の実施例を参照しさらに完全に示される。

【００９３】実施例１半導体製造設備においてプラズマ反応チャンバを洗浄することにより生成する
排出物を模擬した流出物ストリームを用い、図１および図２に示す一般的なタイ
プのシステムによるＳｉＦ_４の低減を実施した。

【００９４】苛性物質を注入または非注入下でＳｉＦ_４低減を実施した結果（分解および除
去効率：％ＤＲＥ）を以下の表１にまとめた。本実施例の低減に還元剤は導入し
なかった。

【００９５】四フッ化ケイ素濃度を固定（３００ｐｐｍ）し、バランスを調整した窒素１２
０ｓｌｐｍと共に水スクラバに導入した。実験条件は、典型的なプラズマチャン
バ洗浄中に放出される流出気体濃度に相当するか、或いはそれを超えるような条
件を選択した。水の流速（０．５および１ｇｐｍ）およびスクラバのｐＨ（苛性
物質注入または非注入）を変化させて低減効率を測定した。調査を実施したいず
れの場合においても、スクラバから排出されるＨＦおよびＳｉＦ_４の測定濃度は
分光器の検出限界をわずかに上回り、それぞれの閾値（ＴＬＶ）（ＳｉＦ_４のＴ
ＬＶ＝１ｐｐｍ，ＨＦのＴＬＶ＝３ｐｐｍ）をはるかに下回った。

【００９６】

【表１】

【００９７】実施例２フッ素ガスの流速を０．５〜５ｓｌｐｍの範囲内とし、保護被膜を有するマニ
ホールドを装着したＶｅｃｔｏｒ（登録商標）−１００水スクラバ（ＡＴＭＩ
ＥｃｏｓｙｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、カリフォルニア州サンノゼ所在）に導
入した。バランスを調整した５０ｓｌｐｍの窒素を用いてこれらのストリームを
希釈し、Ｆ_２濃度を１〜６％とした。また、窒素の流速を２００ｓｌｐｍに増加
し、スクラバ内の滞留時間の影響を調査した。スクラバ装置の性能を、標準（１
．２ｇｐｍ）および低（０．７５ｇｐｍ）水流量で試験した。チオ硫酸ナトリウ
ムは、高濃度のフッ素ガス中でのフッ素ガス除去効果を高め、副生成物であるＯ
Ｆ_２の生成を低減する目的で用いた。

【００９８】表２にまとめた実験データは、還元剤としてチオ硫酸ナトリウムを注入するこ
とにより高い効果が得られたことを示す。

【００９９】

【表２】

【０１００】分解および除去効率パーセント（％ＤＲＥ）は以下の標準式：

【数１】 [式中、ＩｎｌｅｔＦ_２は入口におけるフッ素濃度（ｐｐｍ）、ＯｕｔｌｅｔＦ
_２Ｅｑｕｉｖ．は：

【数２】で定義される。]を用いて求めた。パーセントＤＲＥは、上記式と、入口濃度および出口濃度を用いて求められる
が、濃度は希釈に影響されるため、希釈効果に対する調整がなされる。上記の導
出方法により、実際にスクラバ系に注入されるフッ素の質量に対する実際に排出
されるフッ素の質量を測定することができる。

【０１０１】調査を実施したあらゆる条件下において、水スクラバは導入されたフッ素から
９９％を超える量を除去する。表２に示した除去効率から、還元剤を用いること
により効果を高める本発明の水スクラバ処理が従来のプラズマチャンバ洗浄中に
放出される流出ガスに関する最悪の条件下において効果を奏することが理解され
よう。

【０１０２】最も重要なのは、表にまとめた出口濃度は、フッ素ガスをスクラバ中に長時間
かつ連続的に導入した後に達した平衡値を表すということである。通常、この定
常状態は、Ｆ_２の初期濃度にもよるが、試験開始から１０〜３０分後に達成され
る。チャンバ洗浄の継続時間が、平衡に到達するまでに必要な時間の一部となる
場合が多い。

【０１０３】図３はフッ素低減効率における水使用の効果を示す。予想通り、メークアップ
水の流速はスクラビング効率に影響し、また、高フッ素濃度の場合は制限因子と
なる。化学的促進を実施しない場合、約３％を超えるＦ_２および６％のＦ_２（Ｎ _２５０ｓｌｐｍバラスト）を導入し、０．７５ｇｐｍおよび１．２ｇｐｍの水を
それぞれ用いると、スクラバ出口におけるＯＦ_２濃度は３ｐｐｍを超える。試験
８〜１０（表２参照）は化学物質注入がＯＦ_２の生成を阻害するだけでなく、ス
クラビング効率を向上することを示す。例えば、試験６および８の実験条件は、
化学的促進剤を導入する以外は同一である。化学物質注入によってＨＦおよびＦ _２の出口濃度が１０倍低減され、ＯＦ_２濃度は検出限界以下にまで低減される。

【０１０４】図４にスクラバ排水溜めのｐＨならびに排出液中のＨＦおよびＦ_２濃度の経時
的変化を示す。このグラフにより、ガスの急増が遅延されることと、水のｐＨの
影響とが示される。第２に、通常のチャンバ洗浄中に放出されるＦ_２の各時間毎
の濃度は一定ではない。初期段階において、チャンバ内で生成したＦ_２のほとん
どはＳｉＯ_２との反応に消費されてＳｉＦ_４ガスを放出する。ＳｉＯ_２が完全に
消費されて初めて過剰のＦ_２が大量に装置から排出される。

【０１０５】本研究において収集された温度データを分析すると、発熱反応により生成した
熱はスクラバ中で効果的に放散することが示される。温度変化が測定されるのは
、スクラバ入口導入部内における流入ガスと水蒸気との第１界面のみである。フ
ッ素濃度が最高値を示す間に１７℃から２６℃（ΔＴ＝９℃）の最大温度上昇が
検出された。周囲環境との熱交換を組み合わせた大量の再循環水の熱容量は、Ｆ _２の加水分解により生成した熱を効果的に冷却する。更に、試験終了後のスクラ
バ（導入システムを含む）内には、腐食や材料の劣化の徴候は全く見られなかっ
た。スクラバは、全体で３．２ｌｂｓ．（８５５リッターに相当）のフッ素ガス
に接触し、それらを効果的に低減した。

【０１０６】上記データは、本発明により、フッ素を含有する流出物ストリームからより多
くのフッ素ガスが除去されるという利点示すものである。

【０１０７】他の態様において本発明は、シラン、ＳｉＲ_４［Ｒは例えば水素、ハロゲン（
Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、アルキル（例えばＣ_１〜Ｃ_８）アルキル、アルコキシ、
アルケン、または他の好適な置換基であってもよい。］を低減させる流出ガス処
理システムに関する。本明細書では本質的にシラン（ＳｉＦ_４）について検討す
るが、他のシラン誘導体、例えばテトラメチルビニルシラン（ＴＭＶＳ）等も同
様に低減されることが理解されよう。

【０１０８】驚くべきことに、また予想外なことに、高効率水スクラバ装置内でスクラビン
グ液として中性の水を用いることにより、シランを約５０％までの効率で分解可
能であることが判った。シランは水に対する不溶性が非常に高く、非塩基性の水
溶液中では反応しないことが周知であるため、このことは非常に驚くべき結果で
ある。これは恐らく、水中でのシラン除去反応の際に、水中に自然に含有される
少量のＯ２が触媒として作用するためであろう。

【０１０９】得られたシラン除去効率は、幾つかの例では１００％未満であるが、水スクラ
バ内でシランを適度に反応させることも可能であるという事実は学術的に興味深
い発見である。実際問題として、シランを含有する流出物を生成する工業設備が
必ずしも高いシラン分解効率を要求している訳ではない。単にシラン濃度が爆発
下限界レベル（ＬＥＬ）を下回るまで低下すればよい場合もある。水スクラバに
水スクラビング段階を単に付加するだけで、またはメークアップ水中に添加用空
気を単にバブリングするだけで効率を向上させることも可能である。

【０１１０】水スクラバ中でシランを低減させることができる第２の方法は、ＫＯＨ等の苛
性化学物質注入剤を使用するものである。本明細書中で上述したように、水スク
ラバには化学物質注入システムが一体化されて装備されていてもよい。この化学
物質注入システムは、予め設定された速度で、またはスクラビング液のｐＨの設
定値をもとに決定された速度で水スクラバ内に化学物質注入剤を計量する。

【０１１１】上述の手法の利点は、シラン低減に熱酸化スクラバや熱酸化モジュールを用い
る必要がないため、流出物処理システムの所有に関る費用のうち熱酸化処理装置
を用いたシステムに関連する費用が大幅に低減されることである。他の利点は、
装置内に存在する酸性ガスが加熱されないため、腐食が防止されることである。
更なる利点は、シリカが反応副生成物としてスクラバ内で生成し、廃液と共に洗
い流されることである。これは、熱酸化装置内でシリカや窒化ケイ素による詰ま
りが頻繁に発生することとは対照的である。

【０１１２】他の実施態様においては、図５に示す導入モジュール３００を用いてシランを
低減してもよい。導入モジュール３００は、スクラバ装置３１４を備えた低減シ
ステム内のスクラバ装置３１４の上流でシランを低減するという特定の目的で設
計されている。上流の処理装置（図示せず）からのシランを含有するガスは供給
ライン３０２から導入モジュール３００の注入ポート３０４に導入され、次いで
、導入管３０６に流入する。導入管３０６には好適な供給源（図５には図示せず
）からライン３１８を通じて水が供給される。ライン３０２からのガスとライン
３１８からの水とが導入管内で混合され、シラン成分の酸化を促進するべく清浄
な乾燥空気（ＣＤＡ）が導入される。ＣＤＡは図５に示すように連続的に注入し
てもよく、注入ライン３０８、３１０および３１２は、導入管に沿った所定の間
隔でＣＤＡをガス／水混合物中に排出する。

【０１１３】次いで、得られたガス／空気／水ストリームは、スクラバ装置３１４内に流入
し、ガスストリームは水によりスクラビングされて、シランが低減されたガスス
トリームを生成し、排出ライン３１６を通じてスクラバ３１４から排出される。

【０１１４】導入モジュール３００はステンレス鋼等の好適な耐食性材料により形成されて
いてもよく、清浄な乾燥空気が導入管から導入されることにより非加熱型酸化装
置として作用する。従来の熱酸化装置に対するこの設計の利点は、熱エネルギー
が必要であり、ＮＯ_ｘが形成されず、低温（例えば周囲温度または近周囲温度）
であるために腐食が防止されることにある。

【０１１５】動作中は、ステンレス鋼導入管３０６を流出物が通過し、ＣＤＡは特定の位置か
ら導入される。ＣＤＡはシランと反応し、シリカ（ＳｉＯ_２）、ケイ酸（Ｈ_２Ｓ
ｉＯ_３）、またはケイ酸塩水和物（ＳｉＯ_２ ^＊ｘＨ_２Ｏ）を形成する。流入する
シランの濃度がＬＥＬ未満であっても火花放電や熱は不要である。９５％という
高いシラン低減効率が達成され得る。シラン分解に必要とされるＣＤＡ流速は、
流入する流出ガスの特定の特性（例えばシラン濃度およびＮ_２流速）により異な
る。

【０１１６】ＣＤＡは１箇所以上の位置から導入しても、連続的な段階から導入してもよい
。スクラバ液中にバブリングすることも可能である。このように、シランの分解
効率は、所定の処理目的に応じて選択的に向上させてもよい。複数のＣＤＡ段階
を設けた場合のＣＤＡ段階間の距離は、全体のガス流速およびシラン流速の関数
となり、多大な労力を費やすことなく実験的に容易に最適化され得る。

【０１１７】このような導入部構造の更なる変更形態は、シランを含有するガスストリーム
のマスフロー制御装置（ＭＦＣ）を、導入部構造内へのＣＤＡを制御する弁と共
に含んでいてもよい。このようなシステムは、ＭＦＣが故障した場合にＣＤＡ弁
を開放し、選択された流量で特定のＣＤＡ段階にＣＤＡを導入するように構成さ
れている。このような予備ＣＤＡにより、スクラバ内に流入する余剰なシランが
低減される。この制御システムは、ＣＤＡの代わりにＮ_２を用いて実施すること
も可能で、この場合Ｎ_２は単にシラン濃度をＬＥＬレベル未満にするための希釈
剤として用いられる。

【０１１８】安全のため、大量のＣＤＡの存在下にシランを制御下で発火させるか、または
単にＮ_２等の不活性ガスでシランを希釈することが望ましい場合もある。ＭＦＣ
が正常に動作している場合は、ＣＤＡまたはＮ_２を高流速で連続的に流すとＮ_２またはＣＤＡが無駄になるため望ましくない。

【０１１９】ＣＤＡと共に、水は導入部構造の動作に不可欠な成分である。流出ガスが通過
する導入管の周囲にジャケットで覆われた空間が形成されるように、導入部構造
に向けて水を鉛直方向に落下させてもよい。例示した実施形態において、水は導
入部構造の頂部に移動させられ、流出ガスが通過する管全体にぬれ壁塔が形成さ
れるように堰を越えて流れる。ぬれ壁塔は、導入部構造を低温に維持し、シラン
／Ｏ_２反応による固体副生成物を除去する役割も果たす。このような構造は、Ｊ
ｏｓｅｐｈＤ．Ｓｗｅｅｎｅｙらにより１９９７年５月１６日に出願された米
国特許出願第０８／８５７，４４８号「Ｃｌｏｇ−ＲｅｓｉｓｔａｎｔＥｎｔ
ｒｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＩｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａＰａｒｔｉ
ｃｌａｔｅＳｏｌｉｄｓ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇａｎｄ／ｏｒＳｏｌｉｄ
ｓ−ＦｏｒｍｉｎｇＧａｓＳｔｒｅａｍｔｏａＧａｓＰｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍ」およびＳｃｏｔｔＬａｎｅらにより１９９６年１２
月３１日に出願された米国特許出願第０８／７７８，３８６号「Ｃｌｏｇ−Ｒｅ
ｓｉｓｔａｎｔＥｎｔｒｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＩｎｔｒｏｄｕｃ
ｉｎｇａＰａｒｔｉｃｌａｔｅＳｏｌｉｄｓ−ＣｏｎｔａｉｎｉｎｇＳ
ｔｒｅａｍｔｏａＦｌｕｉｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍ」に
示されているタイプのぬれ壁塔を備えていてもよい。尚、この出願の内容を本明
細書の一部を構成するものとしてここに援用する。

【０１２０】導入部構造の他の可能な変更形態として、導入管路内でぬれ壁塔を形成する水
中にＣＤＡをバブリングすることが挙げられる。

【０１２１】添加するＣＤＡの最適量はＳｉＨ_４、Ｎ_２、および当該設備により処理される
ＮＨ_３等の他のガスの具体的な流れの条件により異なることが理解されよう。Ｃ
ＤＡの最適流速は、例えば約０．１標準立方フィート／時（ｓｃｆｈ）〜約１０
０ｓｃｆｈの範囲である。

【０１２２】図６は、シランを含有する流出ガスストリーム中のシラン低減に用いてもよい
他のタイプの入口構造４００の略図である。

【０１２３】シランを含有する流出ガスは、半導体製造設備等の上流供給源（図示せず）か
ら入口構造４００に流入する。ガスはライン４０２に導入され、上部にフォトヘ
リックポート４０６を備える導入管４０４に流入する。フォトヘリックポートは
、ポートの詰まりを防止する目的で、フォトヘリックポートを流れる（例えばポ
ートの内部通路内、またはポートに外接するジャケット内）高温の窒素または他
の好適なガスにより加熱されていても、或いは周囲温度であってもよい。

【０１２４】このような構成によって、流出ガスが濃縮され得る成分を含有する場合でも、
フォトヘリックポートの詰まりやすさを解消することができる。

【０１２５】導入管４０４は、導入管よりも断面積の大きい低部管状通路部材４１０内を下
方に向けて伸長しており、ガスを低部管状通路部材４１０の内部通路４６０内に
排出する。

【０１２６】低部管状通路部材４１０は円筒形の外壁を備え、その外壁の上部にはガス注入
ポート４１４および４１６が取り付けられている。適切なレベルに加圧された窒
素または他の好適なガスが上記ポートを通じてライン４１８に流入し、内部外接
通路４１２に流入する。通路４１２は、外壁に対し放射状に空間を保つ多孔質内
壁４２０に接している。この多孔質内壁は、焼結金属、多孔質メッシュ、または
他の好適なガス透過性材料から形成されていてもよく、これらの材料は、加圧さ
れたガスを透過壁を通じて、内部通路４６０と連通している内部通路４３０内に
流入させる。

【０１２７】このように、上部は、その内壁表面がガスの接触から保護されるよう加圧ガス
で覆われており、それによって壁表面における固体の濃縮や堆積が最小限に抑え
られる。Ｏ−リング４２２および４２４によって構造内の定位置に締結されてい
る環状フランジ４５２が、管状通路部材４１０の上部に蓋をしている。環状フラ
ンジ４５２は固定リング４５０により定位置に保持されており、固定リング４５
０は、構造内部に進入したり構造を分解する目的で、必要に応じて手動で取り外
すこともできる。

【０１２８】管状通路部材４１０の低部においては、内壁４４２と、内壁４４２に対し放射
状に空間を保つ外壁４４０とが、それらの間に環状の空間４４４を形成している
。好適な水供給源と連結している水入口４４８がこの環状の空間と連通している
。従って、導入された水は環状空間４４４に流入し、内壁４４２の上端４４６か
ら溢れ、次いで、壁４４２の内面を伝って落下することより、処理されるガスス
トリームが壁表面に接触しないよう保護し、それと同時に、壁表面を落下する水
の膜に接触し得る粒子を壁面から除去すべく押し流している。

【０１２９】管状通路部材４１０の低部は放射状に伸長するフランジ４５４を末端とし、水
スクラビング装置、酸化装置、化学物質投入チャンバ、その他の流出ガス処理シ
ステムの構成要素等の下流の装置に対し漏れのないように入口構造を確実に密閉
している。フランジ４５４の下面にはガスケット４５６が位置する。

【０１３０】図６の入口構造を用いてシラン含有ガスストリームをスクラバ装置に導入する
と、爆発下限界未満の濃度のシラン分解が有効になされる。入口で清浄な乾燥空
気を水中にバブリングする場合、ＣＤＡの流速がさほど速くなくても、例えば４
〜５標準立方フィート／時程度の流れであっても９８％以上のシラン除去効率が
達成され得る。或いは、ＣＤＡを図６に示す窒素ポートのいずれか一方または両
方に流入させてもよい。

【０１３１】図６に示したタイプの入口構造をシラン含有ガスストリームのスクラビング処
理に適用することと、清浄な乾燥空気をガスストリームに導入することがシラン
除去において有効であることを示す具体例として、試験結果を以下の表Ａに示す
。試験は上記スクラビングシステムを用い、苛性物質（ＮａＯＨ）を添加または
無添加で（このような化学物質の添加は、本明細書の別の箇所で説明したスクラ
バ装置の化学物質注入によって実施される）行った。

【０１３２】表Ａにまとめたデータには、シラン成分の入口濃度（容積百万分率、ｐｐｍ単
位）と、シラン流速４８０標準平方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）、スクラビ
ング速度（スクラビング液流）１ガロン／分（ｇｐｍ）および０．５ｇｐｍにお
ける出口濃度と、清浄乾燥空気の流速（標準立方フィート／時、ｓｃｆｈ）と、
シランの乾燥除去効率％（乾燥ベースでの効率、ＤＲＥ％）とが含まれる。

【０１３３】

【表３】

【０１３４】前の表は、スクラバの上流のガスストリームへのＣＤＡの導入がガスストリー
ム中のシランを減少させる上で非常に効果的であることを示している。

【０１３５】他の入口構造体は、本発明の広い実施技術において有用に用いることができ、
それらには、「Ｃｌｏｇ−ＲｅｓｉｓｔａｎｔＥｎｔｒｙＳｔｒｕｃｔｕｒ
ｅｆｏｒＩｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＳｏｌｉ
ｄｓ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇａｎｄ／ｏｒＳｏｌｉｄｓ−Ｆｏｒｍｉｎｇ
ＳｔｒｅａｍｔｏａＦｌｕｉｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍ」
に関してスイーニー（ＪｏｓｅｐｈＤ．Ｓｗｅｅｎｅｙ）ら名義の１９９７年
５月１６日出願の米国特許出願第０８／８５７，４４８号、および「Ｃｌｏｇ−
ＲｅｓｉｓｔａｎｔＥｎｔｒｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＩｎｔｒｏｄ
ｕｃｉｎｇａＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＳｏｌｉｄｓ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎ
ｇＳｔｒｅａｍｔｏａＦｌｕｉｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅ
ｍ」に関してレーン（ＳｃｏｔｔＬａｎｅ）ら名義の１９９６年１２月３１日
出願の米国特許出願第０８／７７８，３８６号において開示された入口構造体が
挙げられる。

【０１３６】シランを含有するガスストリーム中のシランを減少させるもう一つのアプロー
チとして、スクラビング運転の前に、あるいはスクラビング運転と一緒に、水酸
化カリウムまたは適する他の反応物をガスストリームと接触させて、処理中のガ
スストリーム中のシランの実質的に完全な除去を行うことができる。

【０１３７】スクラバ内で発生しうる発泡挙動に関して、本発明は、もう一つの実施形態に
おいて、例えば、処理中のガスストリーム中に存在しうるテトラエチルオルトシ
リケート（ＴＥＯＳ）または塩素化シランなどの材料の結果として発生しうると
共に、スクラビング液環境において実質的な泡生成に成長しうる泡生成を抑制す
る手段の利用を考慮している。本発明の一つの実施形態において、消泡剤をスク
ラバに注入することができる。もう一つの実施形態において、再循環スクラバ液
をスクラビング塔の充填物上に導入する流量と圧力を減少させるために、スクラ
バに付随した再循環ポンプの排出ラインに物理的修正が行われる。詳しくは、再
循環液の流量と圧力を減少させるために、再循環ポンプの吐出ライン中にオリフ
ィス板を設置することが可能である。こうしたオリフィス板はまた、ポンプに背
圧を設け、特にＴＥＯＳまたはハロゲン化シランが存在する時、場合によって発
泡に至りうる初期の泡立ちまたはキャビテーションの発生を減少させるか、ある
いは排除する。

【０１３８】より詳しくは、図７に示したタイプの化学薬品注入装置によって、消泡化学添
加剤を水スクラバに添加することが可能である。

【０１３９】図７は、図において概略的に描写された入口構造体５０４に向けてライン５０
２でガスストリームを導入する水スクラバ５００を示している。ガスストリーム
は、スクラバチャンバ５０６内の水性スクラビング媒体でスクラビングされ、ス
クラビングされたガスストリームはチャンバから排出導管５０８に排出され、任
意にポストスクラバ装置５１０を通過し、最後にライン５１２でスクラバシステ
ム出口５１１から排出される。スクラバシステムは、ライン５０５からの流入ス
クラビング液を受取ると共に排出ライン５１８で排水および再循環スクラビング
媒体を吐出するスクラビング液再循環ポンプ５１４を備える。化学注入剤は、ラ
イン５２０を経由して化学薬品注入装置５２４の化学薬品注入管５２２から再循
環ポンプ５１４に流れる。補給スクラビング液は、フィードライン５１６を経由
してポストスクラバ装置５１０に流れる。適する監視手段、検出手段、計測手段
、計算手段、調節手段および始動手段を備える制御モジュール５２６は、スクラ
バシステムおよび化学薬品注入装置を制御する。

【０１４０】化学薬品注入システム５２４は、消泡化学剤を注入するために用いることがで
きる。用いられる消泡剤は適するタイプのものであり、発泡を抑制するようにス
クラビング液の表面張力を変える濃度で添加される。本発明の広い実施技術にお
いて通常使用できる消泡材料の例には、ダウコーニング（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎ
ｇ）から市販されているＡｎｔｉｆｏａｍｓ１４１０および１４３０が挙げられ
、それらはシリコーン系材料である。こうしたシリコーン消泡材料は、水性スク
ラビング媒体中で約１〜約１００（重量）ｐｐｍの間の活性シリコーン濃度で用
いることができる。消泡剤濃度は、スクラビング媒体への消泡剤の投入量を変え
ると共にスクラバ内の発泡作用を監視することにより特定の用途において容易に
決定することができる。

【０１４１】発泡を減少させるもう一つの方法は、ポンプ再循環ラインの配管類を変えるこ
とである。例えば、泡生成を減少させるか、排除するために制限流れオリフィス
をポンプ再循環ライン中に入れることができる。こうしたオリフィスは、より少
ないスクラビング液が経時的にスクラバチャンバ内の充填物表面上で衝突するよ
うに再循環液流量を減少させ、オリフィスは、圧力降下デバイスとしても機能す
る。これは、スクラビング液が充填塔上のスプレーノズルを出る圧力を効果的に
減少させる。

【０１４２】このアプローチにおいて、制限流れオリフィスは、可能な種々のシステム位置
、例えば、（ｉ）スプレーノズルを横切るより低い圧力降下のゆえにスプレーノ
ズルで、（ｉｉ）液体衝突時のより低い運動量輸送のゆえに充填物表面において
、および（ｉｉｉ）ポンプを通過するより少ない液体流量のゆえにポンプ内部で
、システム内の流体（スクラビング液）の機械的攪拌を減少させる。制限流れオ
リフィスはまた、ポンプに背圧を設け、特にＴＥＯＳまたはハロゲン化シランが
存在する時、場合によって発泡に至りうる初期の泡立ちまたはキャビテーション
の発生を減少させるか、あるいは排除する。

【０１４３】排水処理システムにおけるＣａＣＯ_３沈着問題を軽減するために様々なアプロ
ーチを用いることができる。一つのアプローチは、補給水を磁石に通す磁化技術
を利用する。第２のアプローチはｐＨ制御システムを用いる。第３のアプローチ
は、補給水を処理する（軟化させる）ためにライムソーダ灰塔を用いる。第４の
アプローチはスクラバの上流の固体を沈殿させることである。

【０１４４】水を軟化させるためにライムソーダ灰を使用することは、地下硬水中の可溶性
化学物質[例えば、Ｃａ（ＨＣＯ_２）_２およびＭｇ（ＨＣＯ_３）_２]として存在す
るカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンによって原則的に引き起こされる
として硬度を記載しているポンチス（Ｐｏｎｔｉｕｓ，Ｆ．Ｗ．）「Ｗａｔｅｒ
ＱｕａｌｉｔｙａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔ」，４ｔｈＥｄ．，ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ１９９０，ｐ．３５９においてより詳しく記載されている。ラ
イムソーダ灰による軟化によって、こうした可溶性化学物質は、炭酸カルシウム
[ＣａＣＯ_３（ｓ）]および水酸化マグネシウム[Ｍｇ（ＯＨ）_２（ｓ）]の不溶性
沈殿物に転化される。

【０１４５】炭酸カルシウム沈殿の問題は、通常は二つの要因が同時に存在する時に発生す
る。第１の要因は、地域の水が大量の溶解カルシウムを含有することである。第
２の要因は、処理中のガスストリームがスクラビング液のｐＨを上げるアンモニ
アを含有することである。こうしたｐＨの増加は、次に、溶解カルシウムを炭酸
カルシウムとして沈殿させる。

【０１４６】一つの実施形態において、スクラビングシステム内の炭酸カルシウムの生成は
、補給水を磁石に通すことにより防止される。磁石は、炭酸カルシウムイオンお
よび粒子がスクラバに入る前に、それらを整列させるように作用する。よってイ
オンおよび粒子は、それらがスクラバチャンバ内の表面に付着することを電気的
に抑制されるように、それら自体が整列する。磁化手段は技術上知られており、
こうした手段は、炭酸カルシウムまたは他の沈着物質のスクラビング液への沈着
を防止するように、本発明による流出ガススクラビングシステムに対して適応さ
せることができ、その沈着はスクラビング液、例えば、水を磁化ゾーンに通すこ
とにより制限または防止することができる。

【０１４７】もう一つの実施形態において、スクラビングシステム内の炭酸カルシウムの生
成は、スクラビング液溶液のｐＨを制御することにより防止される。（スクラバ
装置の液溜槽中のスクラビング媒体液の）液溜ｐＨの関数としてのＣａＣＯ_３沈
殿のグラフである図８において分かるように、ＣａＣＯ_３は、スクラビング液を
約８．５のｐＨより下に維持するなら沈殿しない。

【０１４８】液溜液のｐＨの関数としてのＣＯ_２（水性）、Ｈ_２ＣＯ_３（水性）、ＨＣＯ_３ ⁻ （水性）およびＣＯ_３ ^＝（水性）のモル濃度のグラフである図９に示したよう
に、代わりにＣａ（ＨＣＯ_３）_２（炭酸水素カルシウム）が形成される。Ｃａ（
ＨＣＯ_３）_２は水に全く可溶なので沈殿しない。ｐＨを制御するために、スクラ
バシステムの一体化した化学薬品注入システムを用いることができる（図７参照
）。ｐＨレベルを制御するために、適するあらゆる化学薬品を用いることができ
、それらには、例えば、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）および塩酸（ＨＣｌ）などの酸が挙
げられる。

【０１４９】もう一つの実施形態において、炭酸カルシウムの沈着は、スクラビング装置の
上流のスクラビング媒体からカルシウムを除去することにより防止することがで
きる。例えば、ライムおよびソーダ灰を含む塔にスクラバ装置用の補給水を通す
ことが可能である。その塔を通過すると、カルシウムはＣａＣＯ_３として沈殿す
る。

【０１５０】なおもう一つの実施形態において、炭酸カルシウムの沈着は、補給水をフロキ
ュレーションチャンバに通すことによってカルシウムを沈殿または凝集させるこ
とにより防止される。このチャンバ内で、弗化ナトリウムなどの化学添加剤は、
不溶性ＣａＦ_２としてカルシウムを沈殿させるために用いられる。あるいは、フ
ロキュレーション方法は、チャンバにＣＯ_２ガスを通しつつ、同時にｐＨを上げ
るために水酸化ナトリウムを用いて行うことができる。ＣＯ_２ガスは、塩基性溶
液中でＣＯ_３ ^２−イオンに転化され、次にカルシウムはＣＯ_３ ^２−と錯体をつく
って固体ＣａＣＯ_３を形成する。

【０１５１】スクラバシステムの圧力検出開口における固体形成および閉塞の前述した問題
に関して、圧力検出開口を通して適する圧力と流量で不活性ガスを流すことによ
り圧力検出開口を固体沈着物のないように維持するために、窒素などの不活性ガ
スの少量のパージを用いることができる。このパージは、背圧を圧力検出デバイ
スに加えないように十分に低くなければならない。これが不適切な圧力の読みの
原因になるからである。しかし、パージガス流れは、存在する凝縮性ガスの一切
の拡散、あるいは圧力検出開口への微粒子の通過を抑制しようとするために十分
に大きくなければならない。不活性パージガスは、凝縮性ガスが存在する時に加
熱することも可能である。これが開口における固体形成をさらに抑制するからで
ある。

【０１５２】スクラバシステムへの入口内の固体の発生を最小化することも望ましい。入口
ガス送出管を加熱することは、ガスがスクラバに入るまですべての凝縮性ガスを
気相中に維持することを助けるのでこの点で有用である。

【０１５３】本発明のもう一つの態様は、先行技術の流出ガス処理システムにおいて起きる
単一スクラバ装置の問題を解決する二段スクラバシステムに関する。本発明の二
段スクラバシステムは、平衡塔とそれに続く物質移動塔とを含む。平衡塔は、非
常に短い塔内で平衡挙動および理想的なヘンリーの法則挙動への極めて密接なア
プローチを可能にする。後続の物質移動塔は、第１の塔においてヘンリーの法則
によって制限されたレベルを超える追加のスクラビング効率をもたらす。単に並
流平衡塔を用いるだけなら、向流フロー塔を用いて得ることができる低い水流量
での高い効率を達成できないであろう。しかしながら、向流フロー塔を用いると
、塔高要件は半導体組立などの工業設備において許容される要件を大幅に上回る
。すなわち、塔はこうした設備において収容できるより高いであろう。

【０１５４】平衡塔とそれに続く物質移動塔を用いることにより、許容できる全塔高および
優れた排水減少効率が少ない水使用で達成される。これは、本発明のこうした二
段スクラバシステムについて言えば技術上大幅な進歩である。

【０１５５】さらに、本発明の二段スクラバシステムは、流出ガスストリームの処理に際し
て微粒子と沈着の排除のために非常に有利である。平衡塔は、初期ガススクラビ
ング運転において効率的な洗浄性能をもたらすために大きな水流量および「ワイ
ドオープン」バレル構造を有する。第２のスクラバ装置の物質移動塔は、第１の
スクラバ装置より遥かに小さい直径と比較的実質的に少ない水流量を有する。こ
うしたより小さい直径／より少ない水流量の特性は、それ自体では塔が使用中に
非常に目詰まりしやすいことを通常は意味するであろうが、これは、物質移動塔
が上流の平衡塔によって保護されているという事実のために本発明の二段スクラ
バシステムにおいて避けられる。

【０１５６】かくして、本発明の二段スクラバシステムは、充填塔を含む第１のスクラバ段
を備え、充填塔内で、流出ガスはスクラビング媒体を備える塔を通して、例えば
、下向き方向に並流で流れる。充填塔の若干上に、回転式スプレーハブなどの再
循環手段を設けることができ、よってスクラバの塔底の液溜からの水は非常に速
い速度で再循環される。この塔は、酸性ガスおよび酸性ガス以外の水スクラビン
グ性ガスの大部分を除去するように機能し、また入りガスストリーム中に存在し
ているか、あるいはスクラバ内の水と入りガスとの反応により生成する多くの固
体も除去する。

【０１５７】所定のガス物質の除去に関するスクラバ第一段の除去効率は、ガス流量と補給
水流量に応じて決まる。こうした流量は、スクラバ第一段装置に関する必要な効
率をもたらすガス流量およびスクラビング液流量を決定するために、それぞれの
流量を変え、そして除去の速度と程度を決定することにより過度な実験を要せず
に容易に決定することができる。

【０１５８】第一段スクラバ装置から、ある程度処理されたガスは、好ましくない成分（複
数を含む）の濃度をさらに下げる第二段水スクラバに流れる。このいわゆる「仕
上げ」塔は、ガスが向流で通過する垂直塔である。この塔は、第一段塔より一般
に遥かに小さい。より小さい塔サイズによって、第一段塔と比べて遥かにより少
ない水流量で充填物の適切な濡れが可能となる。必要な水流量は、新たな補給水
をこの目的のために使用できるほど十分少ない。従って、この塔の効率は高く、
よって化学注入剤も大量の新たな水も用いずに二段スクラバシステムを運転する
ことが可能となる。

【０１５９】従来の単一段水スクラバと比べて二段水スクラバの使用から得られる利点を調
べる幾つかの方法がある。所定の補給水流量において、二段の設計は、大幅によ
り高いスクラビング効率を可能にする。他方、所定の効率が必要とされる場合、
二段の設計は、補給水流量の大幅な減少を見込んでいる。最後に、二段配列によ
って、スクラバシステムは、単一段スクラバシステムに比べて同じ効率および補
給水流量を維持しつつ、より高度なガス問題（challenge）を受け入れることが
可能となる。

【０１６０】二段スクラバシステムにおいて、第二段は、単一段スクラバ設計に比べて、よ
り少ない流量の補給水を使用しつつスクラビング効率の向上を同時に可能にする
。仕上げスクラバを使用すると、二段スクラバシステムにおいて容易に達成され
る効率結果を達成するために一般に必要とされるであろう化学注入剤に関する必
要性を不要にすることができる。

【０１６１】弗素ガスのスクラビングに関して先行技術の単一段スクラバシステムと本発明
の二段水スクラバシステムとの代表的な比較において、弗素を含有する窒素フロ
ーをそれぞれのシステムにおいて水スクラビングによって処理した。得られた性
能データを以下の表Ｂに示している。

【０１６２】

【表４】

【０１６３】前のデータは、二段水スクラバシステムによって達成される弗素減少の改善お
よび少ない水消費必要量を示している。

【０１６４】特定の実施形態において、二段スクラバシステムの第一段は、直径２１インチ
、高さ１８インチの充填塔を備え、半導体プロセスツール排ガスが並流で塔を通
過する。第二段の塔は、直径４インチ、高さ１８インチであることが可能であり
、よって第一段の塔と比べて遥かに少ない水流量をスクラビングのために用いる
ことを可能にする。この設計は、充填物の適切な濡れを０．５ＧＰＭ未満の水流
量で達成できるような設計である。従って、新たな補給水をこの目的のために用
いることができる。

【０１６５】特定の実施形態において、新規の塔壁ライナーを（第２）仕上げスクラバ内で
用いることができ、そのライナーは、仕上げスクラバの有効性を高めるのを手助
けする。ライナーは、仕上げスクラバの充填材料を含む袋（sock）としても機能
する。こうした設計の特徴によって、仕上げスクラバは、洗浄が必要な場合に容
易に取り出し、入れ替えることが可能となる。さらに、この設計によって、仕上
げスクラバを現場で既存の単一スクラバシステムに容易に組み込むが可能となる
。

【０１６６】図１０は、（仕上げスクラバの無い対応するシステムと比較して）仕上げスク
ラバを使用する場合の、ガロン／分の単位での水流量の関数としてのアンモニア
排ガス濃度の減少に関する改善ファクターのグラフである。このグラフは、仕上
げスクラバが所定の補給水流量において（仕上げスクラバの無い対応するスクラ
バシステムに対して）１１０倍に至るまでＮＨ_３出口濃度を減少させることを示
している。さらに、仕上げスクラバは、対応する単一段スクラバシステムの補給
水の三分の一のみを用いつつ、３０倍に至るまでＮＨ_３出口濃度を減少させるこ
とができる。

【０１６７】仕上げスクラバの非常に有利な任意の設計上の特徴は壁ライナーである。仕上
げスクラバは、例として直径４インチであることが可能である一方で、こうした
仕上げスクラバ内で用いられる充填材料エレメントの直径は１インチである。従
って、塔直径対充填物直径の比は４に等しい。従来から用いられている設計経験
則は、この比が８未満であってはならず、好ましくは、こうした比は最小で１０
〜１５がよいことを示唆している。この理由は、スクラビング液がチャネリング
を起こして塔壁を降下するのを、小さい比が悪化させることである。壁における
空所が塔の内部領域において見られる空所と比べて不相応に大きいからである。

【０１６８】壁ライナーは、スクラバ充填物を入れるために仕上げ塔内で使用できる一方で
、同時に壁チャネリングを抑制するので、良好なスクラビング効率を達成する。
この点では、システムの圧力降下限度に起因して、前述したチャネリング／バイ
パス現象を克服するために、より小さい充填物サイズを単純には用いることはで
きない。

【０１６９】本発明の広い実施技術において用いられる壁ライナーは、処理中のガスおよび
スクラビング液が通過して流れることを容易に可能にするバッグ、ネット、バス
ケットまたは小孔状である他のコンテナーを含む。このように、ライナーは、ラ
イナー内部の充填物の表面上で気／液接触が起きることを可能にするために気液
透過性である。

【０１７０】一つの実施形態において、ライナーは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネートなどの不活性ポリマーま
たはガラス繊維などの不活性材料、あるいはライナーを形成するために構造的に
適すると共に仕上げスクラバ内で使用できる材料と仕上げスクラバ内で化学的に
不活性である他のあらゆる材料から形成することができる。

【０１７１】特定の例として、ライナーは、プラスチックワイアエレメントによって形成さ
れメッシュサイズの特性が１ｃｍＸ１ｃｍであるプラスチック製の目の荒いメッ
シュ材料から形成することができる。但し、より大きいまたはより小さいメッシ
ュサイズも、気／液接触のための広がった物質移動領域を提供するために仕上げ
スクラバ内で用いられる材料の充填物寸法に応じて全く効果的に機能する。プラ
スチックワイヤの厚さは約１／１６インチであり、メッシュの配列は、プラスチ
ックワイアが垂直および水平に走るような配列である。メッシュは、プラスチッ
クワイア間のより大きいまたはより小さい空間を含めるため、より細いまたはよ
り太いプラスチックワイアを含めるため、および／またはワイアが垂直および水
平に走らない斜めに（どんな角度にでも）配列されたメッシュを含むために、特
定の実施形態において変えることが可能である。メッシュを製造する材料は、疎
水性、すなわち、よく濡れない好ましくは化学的に不活性な材料である。

【０１７２】従って、壁ライナーは、仕上げスクラバの充填材料を含む取り出し可能な保持
構造を提供する。こうしたプラスチックライナー設計は、充填材料および／また
は塔内面の洗浄を必要とする時に充填物ライナーを容易に取り出すことができる
ので極めて有利である。現場で既存の水スクラバ装置に組み込むこともライナー
設計によって容易になる。

【０１７３】二段スクラバ装置中の「仕上げ」スクラバ、すなわち第二段スクラバに関連し
てライナーを詳しく説明してきた一方で、ライナー構造を第一段スクラバ装置内
でも使用できることは認められるであろう。第一段装置において、装置のケーシ
ングまたはハウジングを提供する容器のサイズおよび寸法特性のゆえに、仕上げ
段において起きたタイプの充填物サイズによるバイパスの問題もチャネリングの
問題もないが、第一段装置の内面および第一段装置内の充填物の表面を洗浄する
ことが必要とされている。

【０１７４】従って、二段スクラビングシステムの第一段装置内の充填物も、スクラバシス
テムの第二段内で用いられるライナーと似たタイプのライナー内に設けることが
できる。

【０１７５】従って、ライナーに含まれた充填物は、前述した気体のバイパスまたはチャネ
リングの壁効果を仕上げスクラバへの利用に際して回避するスクラビングシステ
ムの非常に効果的な運転をもたらすために、本発明の仕上げスクラバおよび任意
に第一段スクラバ内に取り出し可能に設置できる「カセット」として機能する。

【０１７６】図１１は、スクラビング条件下で構造的一体性を保持する適する高分子材料か
ら形成される交差ストランドエレメント６０６によって形成される開口６０４を
有するメッシュバッグ６０２を含む、本発明の一つの実施形態による壁ライナー
および充填物アセンブリー６００を示す概略図である。メッシュバック６０２は
多量の充填物エレメント６０８を含む。メッシュバックには、スプリングクリッ
プをそれぞれ締めるか、あるいは緩めることにより、メッシュバッグを容易に手
で開けたり閉めたりできるように、スプリングバイアスクリップ６１２およびベ
ルト６１４構造などの上方端閉鎖構造６１０を図示したように設けることができ
る。

【０１７７】充填物エレメント６０８は、所定のガススクラビング用途において有利または
有用であるような、適するあらゆる形状、サイズ、形および材料のエレメントで
あることが可能である。例えば、充填物エレメントは、リング、サドル、スパイ
ラル、ドーナツ、または幾何学的に規則的および／または不規則的な他の形のエ
レメントであることが可能であると共に、例えば、ポールリング、ラシヒリング
または他の市販されているあらゆる充填材料を含むことが可能である。充填材料
は、好ましくは、スクラビング運転に際して気／液接触において極めて効果的な
作用を達成するように大きい表面対体積比の特性を有する。

【０１７８】壁ライナーを取り出し可能に設置するスクラビング装置容器６１６の上部と分
解状態で、壁ライナーおよび充填物アセンブリーを図１１に示している。

【０１７９】図１２は、本発明の一つの実施形態による二段スクラバシステム７００を示す
概略図である。

【０１８０】二段スクラバシステムは、スクラバ媒体の床７０４を含む内部体積を取り囲む
第１のスクラバ容器７０２を備える。充填材料の「束ねられていない（loose）
」床として好ましい形態で図示されているけれども、気／液接触のために充填材
料の床を形成する取り出し可能なインサートとして床を提供できることも考慮さ
れている。床７０４は、容器７０２の内壁に固定されると共に充填材料の床を支
持するために十分に構造的に強いグリッド、メッシュ、スクリーンまたは他の適
する小孔部材を含むことが可能である支持体７０６上に配置される。一般に、第
１のスクラバ容器は、ライナーもライナー用のバッグも全くなしに充填材料の床
を含む。

【０１８１】充填材料７０４の床の上には、半導体処理プラントなどの上流プロセス設備７
１４からの処理されるべきガスを受取るヘッドスペース７０６があり、流出ガス
は上流プロセス設備７１４からスクラバ容器７０２に流れ、入口デバイス７１８
によって容器の内部体積に導入される。流出ガスは、例えば、より効率的にシラ
ンを減少させるために、加熱エレメント７２０によって加熱されるフロースルー
ライン７１６内にあることが可能である。

【０１８２】この配列によって、上流設備からのガスは、充填材料の床を通して下向きに下
方プレナム空間７０８に向けて流れ、スクラバ容器７０２からライン７６０に排
出される。排出ライン７６０は、フィッティング７４２によってスクラバ容器７
０２の壁に接続される。

【０１８３】プレナム空間７０８はまた、液体スクラビング媒体７１２、例えば、水性媒体
の収集用の液溜７１０を形成する。フィッティング７２４によって容器７０２の
壁に接続されたライン７２２によって液体は液溜７１０から再循環される。ライ
ン７２２は、スクラビング液をポンプ７２６に流し、ポンプ７２６は、リサイク
ルライン７２８に液体を吐出する。リサイクルライン７２８から液体をドライブ
モジュール７３０に流し、モジュール７３０は、ホローシャフト７３２に駆動可
能に連結され、シャフト７３２は、次にアーム７３４を有するハブ７３６に接続
され、アーム７３４は、それに固定されたスプレーノズル７３８を備える。従っ
て、ドライブモジュール７３０は、適する液体源（図示していない）に接続され
たライン７７０からの補給液によって必要に応じて増強されたライン７２８から
ホローシャフト７３２を通してスクラビング液をバッグ７０４内の充填材料の床
上でのスプレー分配用のアーム７３４およびノズル７３８に流す。ドライブモジ
ュールは、同時に、矢印Ｒによって図１２において指示された方向にシャフトを
回転させる。仕上げスクラバが存在する場合、補給水は、好ましくは、専ら仕上
げスクラバに向けて流れる。これが最適なスクラビング潜在能力をもたらすであ
ろうからである。ライン７７０は、仕上げスクラバ７６８からの液体排出物を含
むであろう。

【０１８４】ライン７７０内の補給液は、任意に、スクラビングシステムへの炭酸カルシウ
ム沈着を防止するために磁化ゾーン７９６に通すことが可能である。あるいは、
ゾーン７９６は、スクラビング液からスクラバチャンバの上流でカルシウムおよ
びマグネシウムを激減させるように、ｐＨ調節ゾーン、スクラビング液の処理（
軟化）用のライムソーダ灰塔、あるいは適切な処理によってスクラビング液から
カルシウムおよびマグネシウムを析出させる沈殿ゾーンを含むことが可能である
。

【０１８５】液体スクラビング媒体は、ガスに対して並流フローの状態でスクラビング容器
７０２内で下向きに流れる。こうして、酸性ガスの大部分および酸性ガス以外の
水スクラビング可能なガスは、処理中の流出ガスから除去されると共に、こうし
たガス中の固体の多くはスクラビング運転によって同時に除去される。

【０１８６】その後、第１のスクラビング容器７０２内でのスクラビングによって処理され
た流出ガスは、第２のスクラビング容器７４４にライン７６０で流れる。第２の
スクラビング容器は、本明細書において図１１と関連して説明したように、充填
材料を含むバッグ７４６をその中に有する。

【０１８７】第２のスクラビング容器７４４が充填材料のバッグ７４６に関する必要性を不
要にするサイズおよび寸法特性の容器であることが可能であると共に、こうした
例における床が束ねられていない充填材料から成ることが可能であることは分か
るであろう。しかし、床が小さい直径の床である上述したものなどの例において
、図示したようなバッグを設けると、そうでなければ不適切なガススクラビング
処理の原因になるであろう異常なバイパスおよびチャネリング挙動を回避する壁
接触構成を提供するように機能すると共に、仕上げスクラバ運転において高い効
率を確実にする適切な流体力学的挙動を生じさせる。

【０１８８】第２のスクラビング容器内の充填材料のバッグ７４６は、第１のスクラビング
容器内で用いられるタイプと同じか類似のタイプの構造体であることが可能であ
る支持構造体７４８上に配置される。新たなスクラビング液は、適するスクラビ
ング液源（図示していない）に接続することが可能であるライン７４０でスクラ
ビング容器７４４の上部に導入される。ライン７４０内のスクラビング液は、任
意に、スクラビングシステム内での炭酸カルシウムの沈着を抑制または排除する
ために、磁化ゾーン７９８を通って流れることが可能である。

【０１８９】あるいは、ゾーン７９８は、スクラビング液からスクラバチャンバの上流でカ
ルシウムおよびマグネシウムを激減させるように、ｐＨ調節ゾーン、スクラビン
グ液の処理（軟化）用のライムソーダ灰塔、あるいは適切な処理によってスクラ
ビング液からカルシウムおよびマグネシウムを析出させる沈殿ゾーンを含むこと
が可能である。

【０１９０】スクラビング液は、第１の容器に関連して示されたものなどの分配手段によっ
て第２のスクラビング容器の上方内部体積内に分配することが可能であるが、第
２の容器の直径は一般に十分に小さいので、単一スプレーヘッドまたは単一スプ
レーノズルは、容器の最大限の横断面を横切って液体を導入する目的のために適
切である。

【０１９１】その後、スクラビング液は、バック７４６内の充填物を通して下向きに流れ、
ライン７６０から容器７４４に導入されるガスと接触する。こうして、ライン７
６０からのガスは、容器内部体積の下方部分に導入され、バッグ７４６内の充填
材料を通して上向きに流れて、ガスのスクラビングのために密な気／液接触を引
き起こす。

【０１９２】こうして、スクラビングされたガスは、容器７４４の内部体積の上方部分に進
み、システムからの処理済みガスの排出を行うと共に、ガスの処理に付随する上
流の圧力降下に打ち勝つために、ブロア７６６を含むライン７６４に排出される
。あるいは、処理システムからのガスの排出を行うために、ポンプ、コンプレッ
サー、タービン、ファン、エジェクター、エダクターまたは他の動力流動手段を
用いることができる。

【０１９３】スクラビング液は、充填材料の床を通過した後、容器７４４の下方部分からラ
イン７６８に排出されると共に、最終処置前にさらに処理したり、および／また
は例えば、第１のスクラビング容器７０２への後続の導入のためにライン７７０
に流される補給分としてシステム内に再循環したりすることが可能である。

【０１９４】任意の磁化ゾーン７９６および７９８は、例えば、Ｃ−５００Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌＷａｔｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ（カリフォルニア州ストックトンのイ
サクソンエンタープライズ（ＩｓａａｃｓｏｎＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅ））およ
びソフテックインターナショナル（ＳｏＰｈＴｅｃＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ）（カリフォルニア州コスタメサ）によって商品名ＳｏＰｈＴｅｃで商品化さ
れた磁化システムなどの適するいかなる磁化装置も中に備えることが可能である
。

【０１９５】上述した二段スクラビングシステムは、ガスのスクラビング処理において利用
される浄水の量を最小化する観点から非常に有利である。さらに、多スクラビン
グ工程を含むシステムは、化学処理に関する必要性を不要にし、従って、大量の
水を要することなく、且つ化学処理を要する場合の化学的取扱に付随する高い運
転コストを要することなく、効率的なスクラビング処理を行うことを可能にする
点で技術上の大幅な進歩を達成する。

【０１９６】壁効果に付随するバイパスまたはチャネリング挙動を減少させるために直径が
小さいスクラバ内の充填材料を含むバッグの使用に代えて、あるいはバッグの使
用に加えて使用できるもう一つのアプローチとして、場合によって、図１２のス
クラバ容器７４４の内壁上に図示された突起７９０などの流体フロー分断構造体
をスクラビング容器の内壁面の少なくとも一部上に設置することが望ましいこと
がある。フロー分断構造体は、例えば、バー、バンプ、隆起、フック、一体形成
壁突起（例えば、内壁面にこぶをつくることにより形成できるようなもの）、リ
ブ、壁の掠痕、壁に埋め込まれたグリット、内部構造体に真鍮処理または溶接さ
れた金属アップリケ、壁表面に取り付けられた繊維またはロッドなどの適するい
かなる形態も取ることが可能である。こうした分断構造体は、スクラバ容器の壁
における流体フローの境界層を変えると共に、壁における流体フローストリーム
を床の大部分の体積に逆戻りするように向け直す。

【０１９７】図１２のシステムの別の態様として、ライン７６０で第１のスクラバ装置７０
２から第２のスクラバ装置７４４に流れる流出ガスストリームは、ライン７４７
からストリームに導入される清浄乾燥空気または他の適するガスを有することが
可能である。清浄乾燥空気のこうした導入は、特にガスストリーム中でアンモニ
アと合わせて存在する時、シランなどの流出ガスストリームの好ましくない成分
の低減において有利である可能性がある。こうした目的で、ライン７４７は、清
浄乾燥空気源またはこうした目的のために適する他のガス源（図示していない）
に接続することが可能である。

【０１９８】スクラビングシステムの二段実施形態を示し説明してきたけれども、二つ以上
のスクラビング容器および付随したスクラビング工程を設ける本発明の他の実施
形態を使用できることが分かるであろう。

【０１９９】図１３は、本発明のもう一つの実施形態による入口構造体８００を示す断面の
立面図である。

【０２００】図示したように、入口構造体８００は、好ましくは円筒状の壁であると共に中
間円筒状壁８３４と半径方向に間隔をとった状態にある外壁８３２を有するハウ
ジング８０２を備えて、それらの間で環状体積８３６を形成する。外壁には、適
する冷却水源（図示していない）からライン８６２で冷却水が供給される入口開
口８６０が設置される。外壁８３２には、出口開口８６４も設置され、内部体積
８３６内で循環する水を出口開口８６４によってライン８６６で排出することが
できる。

【０２０１】この配列によって、冷却水は、環状内部体積８３６にそれを通して循環させる
ために導入することができ、入口構造体内の所定の温度を維持するために排出す
ることができる。

【０２０２】冷却水として上で説明したけれども、入口構造体の加熱が必要とされる場合に
は加熱水を同様に導入することが可能であると共に、水以外の液体をこのやり方
で熱伝達媒体として使用できることは分かるであろう。

【０２０３】図示したように、中間壁８３４には、中間壁８３４と内壁８３８との間の環状
体積８４２に冷却水を流すことができる壁開口８１５を設置することができる。
内壁８３８は上向きに伸び、環状体積８３６および８４２の境界となる最上壁８
５４の下で終わり、よって環状体積８４２に導入された液体は、壁８３８の上方
端をオーバーフローすることが可能であり、それは矢印Ｃによって指示された方
向に流れて、ガス流路８４０の境界となる壁８３８の内面上に流下薄膜が形成さ
れる。こうした壁開口８１５の代案として、中間壁８３４を多孔質材料から形成
して、多孔質材料を通した液体透過を可能にすることができる。なお別の代案と
して、別個の液体入口または液体開口（図示していない）によって水または他の
液体を環状体積８４２に独立して供給することができる。

【０２０４】壁８３８の内面に沿ってオーバーフロー液を下向きに流すために、下向きに垂
れ下がっているフランジ壁８４４が設置され、最上壁８５４から下向きに伸びる
。

【０２０５】最上壁８５４は、次に、上向きに伸びている円筒状壁８５２を支持し、円筒状
壁８５２は最上壁８５０によって上方端で閉じられ、よって内部プレナム空間８
７０を形成し、空気、窒素または他のガスを矢印Ａによって指示された方向に内
部プレナム空間向けて導入して、プレナム空間８７０に入ると共に、矢印Ｂによ
って指示された方向にガス流路８４０に向けて流れることが可能である。好まし
くは、こうして導入されたガスは清浄乾燥空気である。

【０２０６】最上壁８５０は、次に、半導体製造ツールなどの上流源８０８からライン８１
０でプロセスガスを受取るサイドアーム８１２を有する入口導管８１４を外接し
て囲む。減少させようとする成分を含有するこうしたプロセスガスは、サイドア
ーム８１２において入口導管８１４に入り、内部体積８３０を取り囲む主中心区
画８１６に入口導管から流れる。垂直に伸びる管８１８は、ガス流路８４０内に
配置された下方端８２６に向けて内部体積８３０を通して伸びる。管８１８は、
入口導管８１４の壁表面８７４によって外接して囲まれる。

【０２０７】管８１８の上方端８２４は、清浄乾燥空気源または他の適するガス源８２０に
ライン８２２によって接続される。

【０２０８】図示した配列によって、ライン８１０に入ると共に入口導管８１４を通して流
れる流出ガスは、入口導管の内部体積８３０を通過し、内部体積の下方端で排出
されてガス流路８４０内で下向きに流れる。ライン８１０内で流れるガスは、任
意に、ライン８１０を加熱するために配列された加熱エレメント８１１によって
必要ならば加熱することができる。

【０２０９】同時に、液体は内壁８３８の上部端をオーバーフローし、ガス流路の境界とな
る壁８３８の内部表面上に下向きに流れる液体薄膜を形成する。また同時に、清
浄乾燥ガスまたは他のガスは、プレナム空間８７０および管８１８に導入されて
、流出ガスと接触しないように入口構造体の壁表面を覆う一方で、同時に流出ガ
スを清浄乾燥ガスまたは他のガスと混合し、それは、流出ガスストリーム中の好
ましくない特定の成分の減少において有用である場合がある。例えば、プレナム
空間８７０および管８１８に導入された清浄乾燥空気は、流出ガスのシラン含有
率を実質的に減少させるように作用する量および速度で導入することが可能であ
る。もう一つの任意の特徴として、入口導管８１４は適する手段（図示していな
い）によって加熱することができる。

【０２１０】かくして、流出ガスは、入口のガス流路８４０内で下向きに流れ、スクラバ８
０４に向けて下向きに進む。そこで、気／液接触が行われて、流出ガスストリー
ム中の成分の更なる特定の減少を引き起こすことができる。

【０２１１】入口ハウジング８０２は、溶接８０６によって、あるいは他の取付けまたは固
定手段または方法、例えば、カップリング、クランプ、フィッティングなどによ
ってスクラバ８０４に固定することができる。

【０２１２】本発明は、次のスクラビングシステムを種々の態様において提供する。ＯＦ_２などの有害物質の生成を抑制しつつ、ＨＦおよびＦ_２、ならびに他のハロ化合物
ガス、例えば、フルオロ化合物ガスのスクラビング効率を高めるために還元剤を
利用するスクラビングシステム。シランガス物質を分解するために容易に配列さ
れるスクラビングシステム。スクラビング運転中に発泡の発生と程度を最小にす
るスクラビングシステム。スクラビングシステムにおいて炭酸カルシウムの沈着
と圧力検出開口の閉塞および他の固体の生成を防止するために適切に配列される
スクラビングシステム。スクラビング運転用の水必要量を大幅に減少させたり、
化学薬品必要量を不要にするか、あるいは実質的に減少させたりするために効果
的である多段スクラビング配列を含むスクラビングシステム。バイパスおよびチ
ャネリング挙動を回避すると共に高い気／液接触効率を達成するために、小径ス
クラビング塔内で有用である封じ込め構造体内のスクラビング充填材料を用いる
スクラビングシステム。

【０２１３】特定の実施形態および特徴に関連して本発明を本明細書において説明してきた
一方で、本発明の有用性はそれゆえに限定されないで、他の変形、修正および代
替の実施形態を包含する。従って、本発明は、以下の請求の範囲と合致するすべ
てのこうした代替の変形、修正および他の実施形態を本発明の精神および範囲内
に包含すると広く解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｆ_２およびＳｉＦ_４を低減する際の、流出ガスおよび温度のプロ
ファイルの特徴づけるのに用いられる試験用セットアップの略図である。

【図２】本発明の一実施形態による水スクラバーシステムの断面透視図で
ある。

【図３】フッ素入口濃度の関数としての、出口フッ素当量（ｐｐｍ）を表
すグラフである。

【図４】本発明に従って操作されるスクラバーユニットの出口で測定され
た選択的化合物に関する、時間の関数としての濃度ｐｐｍを表すグラフである。

【図５】流体の流れの疎通で入口構造がそれに連結される、スクラバーユ
ニットのアップストリームのシランを低減するのに用いる入口構造の正面図であ
る。

【図６】シランを含有する流出ガス流中のシランを低減するのに用いられ
る他の入口構造の部分断面正面図である。

【図７】本発明の他の実施形態による水スクラバー装置の正面図である。

【図８】水スクラバー装置で洗浄するのに用いる水のｐＨの関数としての、炭
酸カルシウムの析出速度（ポンド／日）を表すグラフである。

【図９】洗浄液のｐＨの関数としての、水スクラバー装置の水溜め内の炭
酸およびその誘導体の濃度を表すグラフである。

【図１０】水流量および様々なアンモニア流量の関数としての、改善度（
従来の単段スクラバーに対して二段スクラバーを用いた場合のアンモニア排出濃
度の減少）を示すグラフである。

【図１１】本発明の一実施形態によるスクラバー粒子のメッシュバッグ、
およびそれを受ける関連するスクラバーユニットの容器注型を示す、分解組立て
部分断面正面図である。

【図１２】本発明の一実施形態による二段スクラバーシステムを示す略図
である。

【図１３】本発明の他の実施形態による入口構造を示す断面正面図である
。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１２月２０日（２０００．１２．２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｊ 19/00 Ｃ２３Ｃ 16/44 Ｊ５Ｆ００４ 19/08 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ａ５Ｆ０４５Ｃ０２Ｆ 1/48 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２０Ａ 1/52 ＺＡＢＣ２３Ｃ 16/44 １３４ＤＨ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｎ 21/31 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者イー，サムアメリカ合衆国，カリフォルニア州 94536，フレモント，モンテビデオサークル 359 (72)発明者スウィニー，ジョセフ，ディー．アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94112，サンフランシスコ，ロシアアベニュー 502 (72)発明者ロレッリ，ジェフアメリカ合衆国，カリフォルニア州 94356，フレモント，パーマーコート 37894 (72)発明者デゼーフ，ジェーソンアメリカ合衆国，カリフォルニア州 94087，サニーヴェール，マネドライブ＃62 1055 Ｆターム(参考） 4D002 AA13 AA22 AA23 AA26 AA40 AB01 AC07 BA02 BA05 BA06 BA12 BA20 CA01 CA03 CA04 CA06 CA07 CA08 CA13 DA02 DA03 DA05 DA07 DA11 DA12 DA14 DA15 DA16 DA17 DA35 EA02 GA02 GB02 GB06 GB09 HA06 4D015 BA03 BA11 BA12 BA19 CA20 DA23 DA40 EA02 EA13 EA14 EA15 EA19 EA32 4D061 DA02 DB18 DC19 EA17 EC04 4G075 AA03 AA37 AA52 AA62 AA65 BA01 BA06 BB05 BC01 BC04 BC05 BC06 BD03 BD13 BD22 BD23 BD26 BD27 CA02 CA03 CA47 CA51 CA57 DA07 EA01 EB01 EB02 EB09 EC01 EC04 EE15 EE31 FA03 FC15 4K030 CA04 CA12 DA01 KA49 5F004 AA13 BC02 FA08 5F045 AA08 AB33 AC01 AC12 BB14 BB20 EG08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体成分を含有する気体流れ中の前記気体成分を低減するス
クラビングシステムであって、気体／液体を中で接触させるための気体流れとス
クラビング液体とを導入する手段を有する気体／液体接触チャンバを備え、（ａ）前記気体成分と接触させるための化学試薬を導入して、前記第１および
／または第２の気体／液体接触において、前記気体成分を前記気体流れから除去
する化学注入器であって、任意で、化学試薬注入に付随して、前記スクラビング
システムにおける発泡を少なくとも部分的に減じるように構成された背圧誘導デ
バイスと組み合わせられる化学注入器と、（ｂ）シランが存在する場合にはこれを前記気体流れから除去するのを促すた
めの気体の前記気体流れを導入するように構成された入口と、（ｃ）処理済み気体流れを前記第１の気体／液体接触チャンバから受け取り、
気体／液体を中で接触させるための第２のスクラビング液体を導入する手段を有
する第２の気体／液体接触チャンバであって、前記第１の気体／液体接触チャン
バは、前記気体流れおよびスクラビング液体の並流フローのために構築および構
成され、前記第２の気体／液体接触チャンバは、前記気体流れおよび第２のスク
ラビング液体の逆流フローのために構築および構成されていることを特徴とする
第２の気体／液体接触チャンバと、（ｄ）前記気体／液体接触のためのスクラビング液体に抑泡消泡剤を導入して
、前記スクラビングチャンバにおける泡の生成を抑制する消泡剤注入器であって
、任意で、消泡剤注入器に付随して、前記スクラビングシステムにおける発泡を
少なくとも部分的に減じるように構成された背圧誘導デバイスと組み合わせられ
る消泡剤注入器と、（ｅ）（１）前記接触チャンバにおいて用いる前にスクラビング液体に磁界を
与える磁化ゾーン、（２）前記スクラビング液体のｐＨを８．５未満に維持する
ためにｐＨを調整する手段、（３）前記接触チャンバにおいて前記スクラビング
液体を用いる前に前記スクラビング液体のフローのために構成されたソーダ灰−
石灰床、および（４）前記接触チャンバにおいて前記スクラビング液体を用いる
前に前記スクラビング液体の前記カルシウム分を沈殿させる沈殿装置、および（
５）からなる群より選択されるカルシウムと接触するスクラビング液体からの炭
酸カルシウムの付着を抑制する手段と、（ｆ）通路にパージガスを流して固体の形成を抑制する手段、および前記通路
を加熱して固体の形成を抑制する手段からなる群より選択される前記スクラビン
グシステムの前記通路において固体の形成を抑制する手段と、（ｇ）（１）前記気体流れを前記スクラビングシステムに導入する前に加熱す
る手段と、（２）（ｃ）による第２の気体／液体接触チャンバと、前記第２の気
体／液体接触チャンバに導入する前に前記第１の気体／液体接触チャンバから前
記処理済み気体流れに清浄な乾燥空気またはその他の酸素含有気体を導入する手
段とからなる群より選択される、シランが存在する場合にはアンモニアと共に前
記シランを前記気体流れから低減するための手段とのうち少なくとも１つの特徴をさらに有しているスクラビングシステム。
【請求項２】スクラビング装置に、シラン成分を含有する気体流れを流す
ことにより、前記気体流れを導入するための入口構造であって、前記スクラビン
グシステム中にある前記シラン成分の除去を促すための気体を前記気体流れに導
入する手段を有する入口構造を含むスクラビング装置。
【請求項３】前記入口構造が、酸素含有気体源に連結されている請求項２
記載のスクラビングシステム。
【請求項４】前記入口構造が、窒素気体源に連結されている請求項２記載
のスクラビングシステム。
【請求項５】スクラビング装置に、シラン成分を含有する気体流れを流す
ことにより、前記気体流れを導入するための入口構造であって、スクラビングシ
ステム中にある前記シラン成分の除去を促すための気体を前記気体流れに導入す
る手段を有する入口構造であって、前記気体導入手段が、（ｉ）前記シランの除
去を促す気体がその中を流れる環形気体導入路とそれを結ぶ気体透過壁を有する
上部入口部分と、（ｉｉ）オーバーフローで前記内壁表面にある液体の流下膜を
生成して、前記気体流れの固体および固体形成成分のかかる内壁表面を洗い流す
環形オーバーフロー液体貯蔵部と、その中を通る気体流路を結ぶ内壁を有する下
部入口部分と、（ｉｉｉ）前記気体流路へと伸び、シラン含有気体をその源から
前記スクラビング装置へと導入するように構築および構成された前記気体導入手
段の上部入口および下部入口部分のうちの一つにおける下部端部で終わっている
気体入口管とを有するスクラビングシステム。
【請求項６】水性スクラビング液体で流出気体をスクラビングして、酸性
気体成分を除去する第１のスクラビングユニットであって、前記水性スクラビン
グ液体と流出気体を互いに接触させて、酸性気体成分、酸性気体成分以外の水性
スクラビング可能な成分および水反応性気体の減少した流出気体を生成する並流
フローのために構築および構成された第１のスクラビングユニットと、第２の水性スクラビング液体で前記流出気体をスクラビングして、残渣酸性気
体、酸性気体成分以外の残渣水性スクラビング可能な成分および残渣水反応性気
体を除去する第２のスクラビングユニットであって、前記第２の水性スクラビン
グ液体と流出気体を互いに接触させて、酸性気体成分、酸性気体成分以外の水性
スクラビング可能な成分および水反応性気体の減少した流出気体を生成する逆流
フローのために構築および構成された第２のスクラビングユニットと、酸性気体成分、酸性気体成分以外の水性スクラビング可能な成分および水反応
性気体の減少した流出気体を、前記第１のスクラビングユニットから前記第２の
スクラビングユニットへと流す手段とを含む、酸性気体成分と酸性気体成分以外の水スクラビング可能な成分とを含む
流出気体を処理するスクラビングシステム。
【請求項７】前記第２のスクラバユニットの体積が、前記第１のスクラバ
ユニットの体積より実質的に小さい請求項６記載のスクラビングシステム。
【請求項８】カルシウムを含有する水性スクラビング媒体から炭酸カルシ
ウムの付着を抑制する手段を含む気体／液体接触チャンバにおいて水性スクラビ
ング媒体と流出気体を接触させることにより、前記流出気体を処理して前記流出
気体の水性スクラビング可能な成分を除去するスクラビングシステムであって、
前記抑制手段が、（１）前記接触チャンバにおいて用いる前にスクラビング液体に磁界を与える
磁化ゾーン、（２）前記スクラビング液体のｐＨを８．５未満に維持するためにｐＨを調整
する手段、（３）前記接触チャンバにおいて前記スクラビング液体を用いる前に前記スク
ラビング液体のフローのために構成されたソーダ灰−石灰床からなる群より選択されるスクラビングシステム。
【請求項９】気体／液体接触チャンバにおいて水性スクラビング媒体と流
出気体を接触させることにより、前記流出気体を処理して前記流出気体の水性ス
クラビング可能な成分を除去するスクラビングシステムであって、前記接触チャ
ンバにおいて前記水性スクラビング媒体を用いる前に、前記水性スクラビング媒
体の前記カルシウム分を沈殿させる沈殿装置であって、前記水性スクラビング媒
体を、前記水性スクラビング媒体の前記カルシウム分を沈殿させるのに有効な化
学剤と接触させるチャンバと、前記化学剤を前記接触チャンバに運搬する手段と
を有する沈殿装置を含むスクラビング装置。
【請求項１０】内部体積を囲むチャンバ壁と、前記壁に沿って流体流れの
向きを前記チャンバの内部体積の内部領域へと変える手段とを備えた気体／液体
接触チャンバ中で流出気体を水性スクラビング媒体と接触させることにより、前
記流出気体を処理して、前記流出気体の水性スクラビング可能な成分を除去する
スクラビングシステム。
【請求項１１】細孔バッグと、前記バックに含まれた充填要素の塊を有する
充填媒体アセンブリを備えた、気体および液体を中で接触させるために内部体積
へと導入する手段を有するスクラバ容器中に着脱可能に取付けられた気体／液体
接触物品。
【請求項１２】前記バッグがポリマーメッシュから形成されている請求項
１１記載の気体／液体接触物品。
【請求項１３】前記バッグのための手動操作可能な封止要素をさらに有す
る請求項１１記載の気体／液体接触物品。
【請求項１４】気体／液体接触のための水スクラバユニットと、前記水スクラバユニットにフルオロ化合物含有流出気体流れを導入する手段と
、前記水スクラバユニットからフルオロ化合物の減じた流出気体流れを放出する
手段と、前記水スクラビング装置と組み合わせて用いられ、操作中に前記水スクラバユ
ニットに導入されるように構成された還元剤源とを含むフルオロ化合物を含有する流出気体流れにおいて前記フルオロ化合物を低
減する装置。
【請求項１５】前記還元剤源が、前記還元剤を水スクラバユニットに注入
する手段を含む請求項１４記載の装置。
【請求項１６】前記フルオロ化合物含有流出気体流れにおけるフルオロ化
合物濃度を監視し、それに応じて前記還元剤の前記水スクラビング装置への導入
を調整する手段をさらに含む請求項１４記載の装置。
【請求項１７】フルオロ化合物を含有する流出気体流れを生成する半導体
製造プロセスユニットと、気体／液体接触のための水スクラバユニット、前記水スクラバユニットにフルオロ化合物含有流出気体流れを導入する手段、前記水スクラバユニットからフルオロ化合物の減じた流出気体流れを放出する
手段、および前記水スクラビング装置と組み合わせて用いられ、操作中に前記水スクラバユ
ニットに導入されるように構成された還元剤源を含む前記流出気体流れにおいて
フルオロ化合物を低減する装置とを含む半導体製造設備。
【請求項１８】前記半導体製造プロセスユニットが、プラズマ反応チャン
バ、化学蒸着チャンバ、蒸発器、エピタキシャル成長チャンバおよびエッチング
ツールからなる群より選択されるプロセスユニットを含む請求項１７記載の半導
体製造設備。
【請求項１９】前記還元剤源が、前記還元剤を水スクラバユニットに注入
する手段を含む請求項１７記載の半導体製造設備。
【請求項２０】前記フルオロ化合物含有流出気体流れにおけるフルオロ化
合物濃度を監視し、それに応じて前記還元剤の前記水スクラビング装置への導入
を調整する手段をさらに含む請求項１７記載の半導体製造設備。
【請求項２１】気体成分を含有する気体流れにおいて前記気体成分を低減
するスクラビング方法であって、前記気体流れおよびスクラビング液体を気体／
液体接触チャンバに導入する工程と、気体／液体接触を実施する工程とを含み、
前記方法はさらに、（ａ）前記気体成分と接触させる化学試薬を導入して、前記気体／液体接触に
おいて、前記気体成分を前記気体流れから除去する工程と、（ｂ）前記接触チャンバに導入する前に前記気体流れに、シランが存在する場
合にはこれを前記気体流れから除去するのを促すための気体を導入する工程と、（ｃ）前記流出気体を前記接触チャンバから第２の気体／液体接触チャンバへ
と流す工程と、前記第２の接触チャンバに気体／液体を中で接触させるために第
２のスクラビング液体を導入する工程とを有し、前記第１のチャンバにおける前
記第１の気体／液体接触は前記気体流れおよびスクラビング液体の並流フローで
あり、前記第２の接触チャンバにおける前記第２の気体／液体接触は前記第２の
接触チャンバを通る前記気体流れおよび前記第２のスクラビング液体の逆流フロ
ーである工程と、（ｄ）前記気体／液体接触のためにスクラビング液体に消泡剤を導入して、前
記接触チャンバにおける泡の生成を抑制する工程と、（ｅ）（１）前記接触チャンバにおいて用いる前にスクラビング液体に磁界を
与える工程、（２）前記スクラビング液体のｐＨを８．５未満に維持するために
ｐＨを調整する工程、（３）前記接触チャンバにおいて前記スクラビング液体を
用いる前に前記スクラビング液体にソーダ灰−石灰床を流す工程、および（４）
前記接触チャンバにおいて前記スクラビング液体を用いる前に前記スクラビング
液体の前記カルシウム分を沈殿させる工程からなる群より選択される工程を含む
、カルシウムを含有するスクラビング液体からの炭酸カルシウムの付着を抑制す
る工程と、（ｆ）前記スクラビングシステムの通路にパージガスを流して固体の形成を抑
制する工程、および前記通路を加熱して固体の形成を抑制する工程からなる群よ
り選択される工程を含む、圧力センシングデバイスに対して導管を有する前記通
路において固体の形成を抑制する工程とのうち少なくとも１つの工程を有するスクラビング方法。
【請求項２２】気体流れを、苛性試薬を含まない水性スクラビング媒体で
スクラビングする工程と、スクラビングする前に前記気体流れを、前記スクラビ
ング工程中のシラン成分の除去を促すための気体と接触させる工程とを含む、シ
ラン成分を含有する気体流れを処理して、前記気体流れの成分を低減する方法。
【請求項２３】前記気体が酸素含有気体を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】前記気体が窒素気体を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２５】シラン成分を含有するスクラビングされる気体を、入口構
造を通してスクラビング装置に流すスクラビング方法であって、前記入口構造を
通して流れる前記気体に、前記スクラビング装置中の前記シラン成分の除去を促
すための気体を導入する工程を有し、前記気体入口構造が、（ｉ）前記シランの
除去を促す気体がその中を流れる環形気体導入路とそれを結ぶ気体透過壁とを有
する上部入口部分と、（ｉｉ）オーバーフローで前記内壁表面の液体の流下膜を
生成して、前記気体流れの固体および固体形成成分のかかる内壁表面を洗い流す
環形オーバーフロー液体貯蔵部と、その中を通る気体流路を結ぶ内壁を有する下
部入口部分と、（ｉｉｉ）前記気体流路へと伸び、シラン含有気体をその源から
前記スクラビング装置へと導入するように構築および構成された前記気体入口構
造の上部入口および下部入口部分のうちの一つにおける下部端部で終わっている
気体入口管とを有するスクラビング方法。
【請求項２６】酸性気体成分と、酸性気体成分以外の水性スクラビング可
能な成分とを含む流出気体を処理するスクラビング方法であって、第１のスクラビングゾーンにおいて前記流出気体を水性スクラビング液体でス
クラビングして、前記流出気体の前記酸性気体成分を除去し、前記水性スクラビ
ング液体と流出気体を互いに並流フロー接触させて酸性気体成分の減じた流出気
体を生成する工程と、前記流出気体を第２のスクラビングゾーンにおいて第２の水性スクラビング液
体でスクラビングして、酸性気体成分以外の水性スクラビング可能な成分を前記
流出気体から除去して、前記第２の水性スクラビング液体と流出気体を互いに逆
流フロー接触させて、酸性気体成分および酸性気体成分以外の水性スクラビング
可能な成分の減じた流出気体を生成する工程と、前記酸性気体成分の減じた流出気体を前記第１のスクラバユニットから前記第
２のスクラバユニットへと流す工程とを含むスクラビング方法。
【請求項２７】前記第２のスクラビングゾーンの体積が、前記第１のスク
ラビングゾーンの体積より実質的に小さい請求項２６記載の方法。
【請求項２８】気体／液体接触ゾーンにおいて流出気体を水性スクラビン
グ媒体と接触させることにより、前記流出気体を処理して前記流出気体の水性ス
クラビング可能な成分を除去するスクラビング方法であって、（１）前記接触ゾーンにおいて用いる前にスクラビング液体に磁界を与える工
程、（２）前記スクラビング液体のｐＨを８．５未満に維持するために調整する工
程、（３）前記接触チャンバにおいて前記スクラビング液体を用いる前に、石灰ソ
ーダ灰床から前記スクラビング液体を流す工程からなる群より選択される、カルシウムを含有する水性スクラビング媒体から炭
酸カルシウムの付着を抑制する工程を含むスクラビング方法。
【請求項２９】気体／液体接触チャンバにおいて流出気体を水性スクラビ
ング媒体と接触させることにより、前記流出気体を処理して前記流出気体の水性
スクラビング可能な成分を除去するスクラビング方法であって、前記接触チャン
バにおいて前記水性スクラビング媒体を用いる前に前記水性スクラビング媒体の
カルシウム分を沈殿させる工程を含み、前記水性スクラビング媒体を、前記水性
スクラビング媒体の前記カルシウム分を沈殿させるのに有効な化学剤と接触させ
る工程を含むスクラビング方法。
【請求項３０】内部体積を囲むチャンバ壁と、前記壁に沿って流体流れの
向きを前記チャンバの内部体積の内部領域へと変える手段とを備えた気体／液体
接触チャンバ中で流出気体を水性スクラビング媒体と接触させることにより、前
記流出気体を処理して、前記流出気体の水性スクラビング可能な成分を除去する
スクラビング方法。
【請求項３１】細孔封じ込め構造を有し、中に充填要素の塊を含む充填媒
体アセンブリをスクラバ容器に除去可能に取り付け、前記充填要素と気体／液体
接触のために、前記細孔封じ込め構造に気体流れおよびスクラビング液体を流す
工程、および壁表面の物理的構造を増強することにより前記スクラバ容器の内部壁表面でフ
ローを止める工程からなる群より選択される少なくとも１つの工程により、スクラバ容器において
壁効果を抑制する工程を含む気体／液体接触方法。
【請求項３２】前記バッグがポリマーメッシュから形成されている請求項
３１記載の方法。
【請求項３３】前記バッグが手動操作可能な封止要素を有する請求項３１
記載の方法。
【請求項３４】気体流れを、還元剤の存在下で水性媒体でスクラビングす
る工程を有するフルオロ化合物を含有する気体流れにおいて前記フルオロ化合物
を低減する方法。
【請求項３５】前記還元剤が、チオ硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウム
およびヨウ化カリウムからなる群から少なくとも１つの化合物を含む請求項３４
記載の方法。
【請求項３６】前記還元剤がチオ硫酸ナトリウムを含む請求項３４記載の
方法。
【請求項３７】前記還元剤が水酸化アンモニウムを含む請求項３４記載の
方法。
【請求項３８】前記還元剤がヨウ化カリウムを含む請求項３４記載の方法
。
【請求項３９】前記還元剤がスクラビング中、前記水性媒体に注入される
請求項３４記載の方法。
【請求項４０】前記フルオロ化合物がフッ素気体を含む請求項３４記載の
方法。
【請求項４１】前記フルオロ化合物が気体状フッ化物化合物を含む請求項
３４記載の方法。
【請求項４２】前記フルオロ化合物含有気体流れが半導体製造プロセスの
流出物を含む請求項３４記載の方法。
【請求項４３】前記フルオロ化合物含有気体流れが半導体製造設備におけ
るプラズマ反応器洗浄操作からの流出物を含む請求項３４記載の方法。
【請求項４４】前記気体流れのプロセス条件を監視する工程と、前記プロ
セス条件に依存する量で前記還元剤を導入する工程とをさらに含む請求項３４記
載の方法。
【請求項４５】前記気体流れの前記プロセス条件がｐＨである請求項４４
記載の方法。
【請求項４６】前記気体流れの前記プロセス条件がフルオロ化合物濃度で
ある請求項３４記載の方法。
【請求項４７】気体流れを、フルオロ化合物と反応性のある還元剤の存在
下で水性媒体と接触させて、ＯＦ_２を形成することなく流出物流れにおいて前記
フルオロ化合物を減じる工程を有するフルオロ化合物を含有する流出流れから前
記フルオロ化合物を低減する方法。
【請求項４８】前記還元剤が、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムか
らなる群より選択される請求項４７記載の方法。
【請求項４９】流出物流れを水性媒体でスクラビングする工程と、前記流
出物流れおよび前記水性媒体のうち少なくとも１つに清浄な乾燥空気を、前記流
出物流れにおけるシランの濃度を減じるのに十分な量および十分な速度で導入す
る工程とを含むシランを含有する流出流れから前記シランを低減する方法。
【請求項５０】流出気体をスクラビングするための水性スクラビング装置
を含む流出物低減スクラビングシステムであって、（１）化学還元試薬を付加または注入することによる流出気体の水性スクラビ
ング、（２）前記流出気体またはスクラビング液体に清浄な乾燥空気が導入されるシ
ラン含有流出気体の水性スクラビング、（３）スクラビングに必要な補給水を減らし、同時に、一段階スクラビングユ
ニットに対するスクラビング効率を維持または増大させるための、平衡スクラビ
ングカラムおよび研磨物質移動カラムを有する二段階スクラビングシステムの利
用、（４）前記研磨物質移動スクラビングカラムに導入する前に、（３）の前記平
衡スクラビングカラムから放出される流出気体に清浄な乾燥空気を加えて、前記
流出気体流れにおいてアンモニアと共にシランが存在する場合にはこれを低減す
ること、（５）前記研磨物質移動カラムにおいて挿入物として床充填材を有する細孔封
じ込め構造を有する（３）の二段階スクラビングシステムの利用、（６）ＯＦ_２還元剤と前記スクラビングシステム中の流出気体との接触、（７）前記スクラビングシステムにおける発泡の化学消泡剤および／またはス
クラビング液体のフローのオリフィス制限による制御、（８）（ａ）スクラビングに用いる補給水の磁化、（ｂ）補給水のｐＨの制御
、（ｃ）補給水のソーダ灰−石灰軟化、および（ｄ）補給水の沈殿または凝集処
理のうち１つ以上による前記スクラビングシステム中のＣａＣＯ_３の蓄積の防止
、（９）スクラビングシステムにおいて、任意で加熱されていてもよいフォトヘ
リック（photohelic）センシングラインを含むフォトヘリックポートの閉塞の、
前記フォトヘリックセンシングラインにパージ気体の流れを通すことによる抑制
、および（１０）流出気体をスクラビングゾーンに導入するための前記スクラビン
グシステムに用いる入口構造の加熱、からなる群より選択される少なくとも１つの機能を実行するように構築および構
成されたシステム。