JP2004033945A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のチャンバから排気を行う際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに各チャンバから十分な真空度が得られるように排ガスを排気でき、かつ各チャンバから排気された排ガスを集めてプラズマ分解器で効率的にプラズマ分解処理できる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供する。
【解決手段】2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記2以上の別々のチャンバにそれぞれ設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管と、集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【選択図】 図1
【解決手段】2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記2以上の別々のチャンバにそれぞれ設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管と、集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な産業分野において排出される排ガスを分解処理する技術に関するものであり、特にチャンバから排気される排ガスをプラズマを発生させてプラズマ分解処理する排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体、電子関連産業の発展とともに半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイスの製造装置が増加しつつあり、これらの製造装置内では多種類の有害あるいは引火性、爆発性のある危険度の高いガス、さらにはオゾンホールの原因となる等の地球環境を害するガスが使用されている。そして、これらの装置から排ガスを排出するには、環境衛生上、排ガスを完全に反応あるいは分解させてから排出しなければならず、有害なガスを無害化する処理装置が必要不可欠である。
【0003】
従来用いられている有害ガスを分解処理する方法としては、それぞれのガスの特徴に応じて水などの液体を用いて処理する湿式、有害物質を吸着剤に吸着させる乾式、また排ガスに燃料と酸素を混合し、燃焼炎を通して分解する燃焼式等が知られている。
【0004】
さらに、排ガスを分解処理する新しい処理技術として、プラズマを利用する技術が近年検討されてきている。例えば、難分解性ガスを分解処理する方法として、ガスをプラズマ空間に通してプラズマ分解処理を行うプラズマ式が用いられる。この方法は、短時間でガスの分解処理を行うことができ、また処理装置の小型化ができる等の利点が得られる。このプラズマ式でガスの分解処理を行う場合、プラズマを発生させるために、常圧ではアーク放電、コロナ放電、バリア放電、無声放電などを利用して放電が行われるが、圧力が低い状態(減圧状態)では高い周波数電源を用いるプラズマ放電を利用できる。
【0005】
例えば、半導体製造プロセスにおいては、真空蒸着やドライエッチングなどを行う際に真空排気手段を用いて真空チャンバ内の排気を行うとともに、真空チャンバから排気された排ガスをプラズマ分解器等でプラズマ分解処理する方法が普及している。図2に、従来の半導体製造プロセスにおいて用いられている複数の真空チャンバから排気される排ガスを分解処理する排ガス処理装置の一例を示す。
【0006】
図2に示したように、従来の排ガス処理装置では、一般に、複数設置された真空チャンバ11から排気された排ガスをそれぞれの真空チャンバに設置された別々のプラズマ分解器12に導入してプラズマ分解処理した後、この分解処理された排ガスはそれぞれに設置された真空排気手段13によって窒素ガスで希釈されて外部に排出される。このとき、真空排気手段13としては、一般に、ドライポンプ、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、またはロータリーポンプ等を個々に使用したり、ターボポンプとドライポンプを連結したり、メカニカルブースターポンプとドライポンプを連結したり、またはターボポンプとメカニカルブースターポンプとドライポンプを連結して用いることができる。
【0007】
このとき、真空チャンバ11から排気される排ガスは、真空排気手段13から排出されると大気圧となる。そのため、図2のように、プラズマ分解器12を真空チャンバ11と真空排気手段13との間の真空配管中に設置することによって、排ガスが大気圧となって窒素や空気等で希釈される前にプラズマ分解処理を行うことになり、プラズマエネルギーを被処理気体にのみ集中的に印加することができるので、効率的な排ガスの分解処理を行うことができる。
【0008】
また、上記のような従来の排ガス分解処理方法は、真空チャンバからの排気に限らず、例えばトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼン、ダイオキシン、特定フロン等の液体の有害物質の分解処理を行うこともできる。具体的に説明すると、例えば、上記のような液体有害物質が入っている密閉容器(ビン等)に一部の開口部を設けて、配管を介してプラズマ分解器及び真空排気手段に接続された小型の真空槽内にセットし、真空排気手段で吸引を行うことによって液体有害物質を気化させ、この気化した有害物質をプラズマ分解器内に導入してプラズマ分解処理した後、真空排気手段で排出することによって容易に無害化することができる。
【0009】
しかしながら、上記のような従来の排ガス処理装置では、半導体製造プロセス等で必要とされる真空チャンバ内の真空度を維持するために、図2に示すように真空チャンバ1台につき真空排気手段が1つずつ必要であるので、プラズマ分解器もそれぞれ1台ずつ設置する必要がある。これは、複数の真空チャンバのそれぞれに設置されている配管を1本に集めてプラズマ処理しようとすると、1つの真空排気手段で複数の真空チャンバの排気を行うことになり、隣のチャンバの真空度が影響するようになって、半導体製造プロセスにおいて必要とされる各真空チャンバの真空度が得られなくなることから、実用的に実施が不可能であるからである。
【0010】
したがって、従来の排ガス処理方法では各真空チャンバのそれぞれに1つずつ真空排気手段とプラズマ分解器を設置する必要があり、特に装置価格が高価なプラズマ分解器が各真空チャンバに1台ずつ設置されていることから、コストアップの大きな要因の一つとなっていた。また、このような装置数の増加に伴う装置の設置スペースの確保等で設備費への負担を一層増大させ、さらにランニングコストも増加するため、全体的に大幅なコストアップにつながっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数のチャンバから排気を行う際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに各チャンバから十分な真空度が得られるように排ガスを排気でき、かつ各チャンバから排気された排ガスを集中してプラズマ分解器で効率的にプラズマ分解処理することによって、排ガスの分解処理を低コストで行うことができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記2以上の別々のチャンバにそれぞれ設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管と、集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置が提供される(請求項1)。
【0013】
このように、排ガス処理装置が、少なくとも、2以上のチャンバにそれぞれ設置されて排ガスを排気する第一段真空排気手段と、排気された排ガスを集める集中配管と、排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備するものであれば、2以上のチャンバにそれぞれ設置した第一段真空排気手段によって、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに各チャンバで十分な真空度が得られるように排ガスを排気できる。また、2以上のチャンバから排気された排ガスを集中配管で集めるとともに、プラズマ分解器の後段に最終段真空排気手段を設けることによって、1台のプラズマ分解器でプラズマ分解処理することができる装置となる。したがって、排ガスのプラズマ分解処理を効率的にまた低コストで行うことができる排ガス処理装置とすることができる。
【0014】
このとき、前記プラズマ分解器が、高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによってプラズマ分解処理するものであることが好ましい(請求項2)。
【0015】
このように、プラズマ分解器が、減圧状態で高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させ、それによって排ガスのプラズマ分解処理を行うものであれば、チャンバから排気される排ガスを短時間で確実にプラズマ分解処理することができる装置となり、さらに装置の小型化を図ることもできる。
【0016】
また本発明の排ガス処理装置は、前記第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであることが好ましく(請求項3)、前記パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであることが好ましい(請求項4)。
【0017】
このように、本発明の排ガス処理装置が、第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであれば、プラズマ分解器中で排ガスのプラズマ分解処理をより効果的に行うことができる。さらに、上記のように、パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであれば、プラズマ分解処理を確実に促進させることができる。
【0018】
さらに、本発明によれば、2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも前記2以上の別々のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、該排気されたそれぞれの排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、該導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、該プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することを特徴とする排ガス処理方法を提供することができる(請求項5)。
【0019】
このように、少なくとも2以上のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、この排気された排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、この導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出する排ガス処理方法であれば、2以上のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように排ガスの排気を行うことができ、またそれぞれのチャンバから排気された排ガスを1台のプラズマ分解器で効率的にプラズマ分解処理することができる。したがって、排ガスのプラズマ分解処理を効率的にまた低コストで行うことができる。
【0020】
また、前記排ガスのプラズマ分解処理を、プラズマ分解器に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって行うことが好ましい(請求項6)。
このように、排ガスのプラズマ分解処理を、プラズマ分解器に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって行えば、チャンバから排気される排ガスを短時間でプラズマ分解処理することができる。
【0021】
このとき、前記プラズマ分解器の圧力を、0.1気圧以下とすることが好ましい(請求項7)。
このように、プラズマ分解器内の圧力を、0.1気圧以下とすることによって、高周波またはマイクロ波の印加により、プラズマ分解器にプラズマを確実に発生させることができる。
【0022】
また、前記プラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することが好ましく(請求項8)、このとき、前記パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることが好ましい(請求項9)。
このように、プラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することによって、排ガスのプラズマ分解処理を効果的に行うことができる。さらに、上記のように、パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることによって、プラズマ分解処理を一層促進させることができるため、排ガスを確実にプラズマ分解処理することができる。
【0023】
さらにこのとき、前記パージガスを、前記第一段真空排気手段から導入することが好ましい(請求項10)。
このように、パージガスを、第一段真空排気手段から導入することによって、パージガスを導入するための専用のガス系統を新たに設けなくても良いため、簡便かつ効率的にパージガスを導入することができる。
【0024】
また、本発明によれば、チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記チャンバに設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気された排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置が提供される(請求項11)。
【0025】
このように、排ガス処理装置が、少なくとも、チャンバに設置されて排ガスを排気する第一段真空排気手段と、排気された排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備するものであれば、排ガスをプラズマ分解処理することによってガス種が増加してプラズマ分解器の圧力が上昇しても、チャンバの真空度に悪影響を及ぼさず、排ガスのプラズマ分解処理を確実に行うことの排ガス処理装置となる。
【0026】
さらに、本発明によれば、チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも前記チャンバから該チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、該排気された排ガスをプラズマ分解器に導入し、該導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、該プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することを特徴とする排ガス処理方法を提供することができる(請求項12)。
【0027】
上記のようなチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であれば、排ガスのプラズマ分解処理によってガス種が増加してプラズマ分解器の圧力が上昇しても、チャンバの真空度に悪影響を及ぼさず、排ガスのプラズマ分解処理を確実に行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、複数のチャンバから排気される排ガスを集めてプラズマ分解処理を行うために、先ず複数のチャンバのそれぞれに設置された第一段真空排気手段でチャンバから排ガスを排気し、この排気された排ガスを集めて1台のプラズマ分解器でプラズマ分解処理し、その後、この処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することによって、複数のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように排ガスを排気でき、かつ各チャンバから排気された排ガスを減圧状態で1台のプラズマ分解器で確実にまた効率的にプラズマ分解処理することができることを見出し、鋭意検討を重ねることによって本発明を完成させた。
【0029】
先ず、本発明に係る排ガス処理装置の一例について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明による排ガス処理装置の概略説明図を示している。尚、この図1はチャンバが3つ設置されている場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明はチャンバの数が2以上であればいくつのチャンバに対しても適用することができる。また、真空チャンバが多数ある場合は、例えば、3〜10台のチャンバごとに1台のプラズマ分解器、最終段真空排気手段を設けるようにしても良い。
【0030】
図1に示したように、本発明の排ガス処理装置は、2以上の複数の別々のチャンバ1にそれぞれ設置されており、各チャンバからの排ガスを排気するための第一段真空排気手段2と、この第一段真空排気手段2によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管3と、プラズマを発生させて集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器4と、プラズマ分解処理したガスを外部に排出する最終段真空排気手段5とから構成されている。
【0031】
本発明の排ガス処理装置において、第一段真空排気手段2としては、例えば、従来一般的に使用されているドライポンプ、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、またはロータリーポンプ等を個々に用いることができるし、ターボポンプとドライポンプ、メカニカルブースターポンプとドライポンプ、またはターボポンプとメカニカルブースターポンプとドライポンプを排ガスの流れに沿って連結して使用することもできる。このとき、第一段真空排気手段2は、真空排気手段の排気口側が真空であっても大気圧であっても、その排気口側の圧力によりチャンバ側の真空度が影響されないものであることが好ましい。このように、第一段真空排気手段2として排気口側の圧力によりチャンバ側の真空度が影響されないものを用いることにより、図1に示すように第一段真空排気手段2のそれぞれから接続されている集中配管3を一つに束ねても、第一段真空排気手段の真空排気能力は低下しないため、チャンバ1の真空度が低下することはないし、また各チャンバの真空度に相互に影響を及ぼすこともない。
また、第一段真空排気手段として、ターボポンプのみを用いる場合のように、排気口側の圧力によりチャンバ側の圧力が影響されてしまうような場合であっても、本発明では最終段真空排気手段5を具備するため、それぞれの排ガスを束ねても、チャンバ側の圧力にほとんど影響を及ぼすこともない。
【0032】
一方、このように第一段真空排気手段2として用いることのできる上記に示したようなドライポンプやロータリーポンプ等の真空ポンプは、一般的に、排気するガスを希釈してその濃度を低下させたり、排ガスによる真空ポンプの腐食を抑制するために、排ガスを真空ポンプ内において窒素ガス等でパージして排気を行っている。しかしながら、本発明においては、この第一段真空排気手段でパージされるガスのパージ量が多いほど最終段真空排気手段への負荷が大きくなり、さらにプラズマ分解器でプラズマを発生させる際に大きなエネルギーを必要とする。そのため、本発明では、第一段真空排気手段2として、窒素ガス等によってパージをほとんど行わなくても、確実にまた安定した排気を行うことのできるものを用いることが望ましい。
【0033】
集中配管3は、各第一段真空排気手段2で排気される排ガスを集めて、プラズマ分解器4に導入できるものであれば特に限定されないが、排ガス量に見合った管径を有するとともに、ポンプを通っただけで未処理の排ガスに侵されない材質とする必要がある。
【0034】
また、プラズマ分解器4は、上述のように、プラズマを発生させて排ガスをプラズマ分解処理するものであれば限定されるものではないが、特に、減圧状態で電極間にパルス電圧をかけて放電を行うことによってプラズマを発生させ、排ガスのプラズマ分解処理を行うものであることが好ましい。このとき、プラズマ分解器4は、周波数10kHz以上の電気エネルギーを印加するもの、特に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させるものであることが好ましい。このように、プラズマ分解器4が、減圧状態で高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させるものであれば、チャンバから排気される排ガスを短時間で確実にプラズマ分解処理できるものとなり、さらには装置の小型化を図ることも可能となる。
【0035】
また、最終段真空排気手段5は特に限定されるものではないが、例えば、上記の第一段真空排気手段2と同様に、ドライポンプ、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、またはロータリーポンプ等を個々に用いることができるし、ターボポンプとドライポンプ、メカニカルブースターポンプとドライポンプ、またはターボポンプとメカニカルブースターポンプとドライポンプを排ガスの流れに沿って連結して使用することもできる。このように最終段真空排気手段5を設けることによって、プラズマ分解器で処理したガスを排出するとともに、プラズマ分解器内の圧力を減圧状態とすることができ、容易にガスをプラズマ化して処理することができる。
【0036】
また、本発明の排ガス処理装置は、第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであることが好ましい。このように、第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器にプラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであれば、プラズマ分解器で排ガスのプラズマ分解処理を効果的に行うことができるものとなる。
【0037】
このとき、パージガスとして分解助剤となる酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであれば、プラズマ分解処理を一層促進させることができるため、排ガスのプラズマ分解処理を確実に行うことのできる装置となる。
【0038】
次に、上記のような本発明の排ガス処理装置を用いて、チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法について説明する。
本発明の排ガス処理方法は、2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも2以上の別々のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、この排気されたそれぞれの排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、この導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することによって、排ガスのプラズマ分解処理を行うものである。
【0039】
すなわち、本発明の排ガス処理方法によれば、図1に示したように、先ず、少なくとも2以上の複数の別々のチャンバ1から、各チャンバのそれぞれに1台ずつ設置した第一段真空排気手段2を用いて、チャンバ1内の排ガスを排気する。このとき、第一段真空排気手段2を、上述のように排気口側の圧力によりチャンバ側の真空度が影響されないものとすれば、各第一段真空排気手段2の排気口側が集中配管3に接続されていても、排ガスを排気する際にそれぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに排ガスの排気を行うことができ、各チャンバで十分な真空度を得ることができる。
【0040】
次に、第一段真空排気手段2によって各チャンバ1から排気された排ガスは、集中配管3を通して集められて、プラズマ分解器4に導入される。このようにプラズマ分解器4に集められた排ガスは、プラズマ分解器4内でプラズマ分解処理される。この排ガスのプラズマ分解処理は、最終段真空排気手段5によってプラズマ分解器を減圧状態にし、例えば、プラズマ分解器の電極間にパルス電圧をかけて放電を行ってプラズマを発生させることによって行うことができる。
【0041】
このとき、プラズマ分解器4に周波数10kHz以上の電気エネルギーを印加することが好ましく、特に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることが好ましい。さらにこのとき、プラズマ分解器4の減圧状態を0.1気圧以下とすれば、放電が生じやすく、プラズマ分解器内に確実にプラズマを発生させることができる。
このように、プラズマ分解器4を減圧状態にし、そしてそこに高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって、排ガスを確実にプラズマ分解処理することができる。その後、このようにプラズマ分解処理された排ガスは、最終段真空排気手段5によって外部に排出される。このとき、最終段真空排気手段5で排ガスを窒素等でパージして希釈して排出することによって、排出される排ガスをほぼ完全に無害化することができる。
【0042】
また、上記のような本発明の排ガス処理方法では、プラズマ分解器にプラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することが好ましい。このように分解を促進するパージガスをプラズマ分解器に導入することによって、排ガスのプラズマ分解処理を促進し、排ガスの処理を効果的に行うことができる。このとき、導入されるパージガスとして、分解助剤となる酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることによって、プラズマ分解処理を一層促進させることができる。例えば、プラズマの発生や最終段真空排気手段に悪影響を与えない程度の流量で酸素をパージガスとしてプラズマ分解器に導入することによって、プラズマ分解処理を促進させ、効果的で確実な排ガスのプラズマ分解処理を行うことができる。
【0043】
さらに、プラズマ分解器に上記のようなパージガスを導入する際に、第一段真空排気手段に具備するパージガスラインから分解を促進するパージガスを導入することによって、プラズマ分解器にパージガスを導入するための専用のガス系統を新たに設ける必要がなく、簡便かつ効率的にパージガスを導入することができる。
【0044】
このようにして排ガスのプラズマ分解処理を行うことによって、複数のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように排ガスの排気を行うことができ、またそれぞれのチャンバから排気された排ガスを1台のプラズマ分解器で効率的にかつ確実にプラズマ分解処理することができる。したがって、ドライポンプ等の真空ポンプよりも高価なプラズマ分解器の数を1台にして排ガスの分解処理ができるため、設備費等を大幅に減少させることができるとともに、プラズマ分解器の台数が大幅に減少するため、排ガス処理装置の設置スペースも極めて小さくすることができる。さらに、ランニングコストの減少にもつながるため、排ガス処理の大幅なコストダウンを図ることができる。
【0045】
さらに、本発明の排ガス処理方法によれば、例えばトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼン、ダイオキシン、特定フロン等の液体有害物質について、複数の種類の異なる有害物質をプラズマ分解器で同時にプラズマ分解処理することもできる。具体的に説明すると、先ず、上記に示した種類の異なる液体有害物質がそれぞれ入っている密閉容器(ビン等)に一部の開口部を設け、各密閉容器をそれぞれ別々の真空槽(小型のチャンバ)内にセットする。密閉容器を真空槽内にセットした後、各真空槽に1台ずつ設置した第一段真空排気手段で吸引を行うことによって真空槽内を減圧状態にして液体有害物質を気化させる。このとき、液体有害物質によっては、加熱手段を設けて加熱することによって液体有害物質の気化を促進しても良い。次に、第一段真空排気手段によって気化されて真空槽内から排気されたガス状の各有害物質は、集中配管を通して集められてプラズマ分解器に導入された後、プラズマ分解器で同時にプラズマ分解処理が行われる。このとき、上述のように、プラズマ分解器にプラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することによって、効果的に有害物質のプラズマ分解処理を行うことができる。その後、プラズマ分解処理されたガスは最終段真空排気手段によって排出される。
【0046】
このような方法によって、種類の異なる液体有害物質を同時に1台のプラズマ分解器で確実にプラズマ分解処理することができる。したがって、本発明によれば、種類の異なる液体有害物質の処理を効率的にまた極めて低コストで行うことができ、液体有害物質を容易に無害化することができる。
【0047】
尚、図2に示したような従来の排ガスの処理では、例えば、一つのチャンバで排ガスの流量が多いとき、排ガスをプラズマ分解処理するとガス種が増加してプラズマ分解器の圧力が上昇してしまい、チャンバの真空度に悪影響を及ぼしたり、プラズマ分解反応が抑制されてしまうことがあった。
しかしながら、本発明によれば、図3に示したように、少なくとも第一段真空排気手段2と、プラズマ分解器4と、最終段真空排気手段5とから排ガス処理装置を構成することによって、例えばチャンバ1からの排ガスをプラズマ分解器4でプラズマ分解処理することによってガス種が増加したとしても、チャンバ1の排気を第一段真空排気手段2によって行っているため、チャンバの真空度に悪影響を及ぼさずに排ガスのプラズマ分解処理を確実に行って排ガス処理することができる。また、最終段真空排気手段5でプラズマ分解器を排気しているため、プラズマ分解器の圧力が上昇し、プラズマの発生が抑制されて、分解処理の効率が悪くなるようなこともない。
【0048】
このとき、第一段真空排気手段2及び最終段真空排気手段5としては、ドライポンプを単体で用いることが好ましい。このように第一段真空排気手段及び最終段真空排気手段としてドライポンプを用いることにより、チャンバの真空度に悪影響を及ぼすことなく、また簡単な構成であり、低コストかつ容易に排ガス処理を行うことができる。
【0049】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
図1に示した本発明の排ガス処理装置を用いて、3つのチャンバ1のそれぞれに100cc/minのCF4を流して、その分解処理能力について検査を行った。
【0050】
図1の排ガス処理装置において、実施例1では、第一段真空排気手段2として樫山工業株式会社製のRD90を、プラズマ分解器4として約2MHz(マッチングは周波数を自動的に少し変化させるオートマッチング方式)のRF電源(3000W)で放電させるランドマークテクノロジー社製のリトマスグリーンを、また最終段真空排気手段5として樫山工業株式会社製のSDE90を使用した。
【0051】
先ず、100cc/minのCF4が流されている各チャンバ1から第一段真空排気手段2を用いて排気を行った後、各チャンバから排気された排ガスを集中配管3を通して集めてプラズマ分解器4に導入した。このとき、各第一段真空排気手段2からパージガスとして100cc/minの酸素ガスをプラズマ分解器4に導入した。
その後、導入した排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、最終段真空排気手段5によって排ガスを20L/minの窒素ガスでパージして希釈し、排出した。
【0052】
この最終段真空排気手段から排出された排ガスを、ガスクロマトグラフィ質量分析(GCMS)及びフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によって測定した結果、排ガス中のCF4の出口濃度は検出限界の1ppm以下であり、CF4の分解率は99.9%以上であることがわかった。
【0053】
(実施例2)
実施例2として、本発明の排ガス処理装置を用いて、トリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼンの異なる3種類の物質を同時にプラズマ分解処理し、その分解処理能力について検査を行った。
尚、実施例2において、第一段真空排気手段、プラズマ分解器、及び最終段真空排気手段は、上記実施例1と同様のものを使用した。
【0054】
先ず、液体のトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼンがそれぞれ入っている3つの密閉容器に開口部を設けて、各密閉容器をそれぞれ別々の真空槽(小型のチャンバ)内にセットした。続いて、各真空槽に1台ずつ設置された第一段真空排気手段で吸引を行うことによって真空槽内を減圧状態にして各物質を100cc/minで気化させ、各真空槽内からガス状の物質をそれぞれ排気した。その後、ガス状の各物質を集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入した。このとき、実施例1と同様にそれぞれの第一段真空排気手段からパージガスとして100cc/minの酸素ガスをプラズマ分解器に導入した。
【0055】
その後、プラズマ分解器に導入された3種類のガス状の物質をプラズマ分解器で同時にプラズマ分解処理した後、実施例1と同様に、最終段真空排気手段によって20L/minの窒素ガスでパージして希釈し、排出した。
【0056】
この最終段真空排気手段から排出されたガスを、GCMS及びFTIRによって測定した結果、排出したガスに含まれているトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼンのそれぞれの出口濃度はいずれも検出限界の1ppm以下であり、これらの物質がほぼ完全に分解していることがわかった。
【0057】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように各チャンバから排ガスの排気を行うことができるとともに、各チャンバから排気された排ガスを集めてプラズマ分解器で効率的にかつ確実にプラズマ分解処理することができる。したがって、設備費を大幅に減少させることができるとともに、排ガス処理装置の設置スペースも極めて小さくすることができ、さらにランニングコストの減少にもつながるため、排ガス処理におけるコストを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排ガス処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】従来の排ガス処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】本発明による排ガス処理装置の別の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…チャンバ、 2…第一段真空排気手段、 3…集中配管、
4…プラズマ分解器、 5…最終段真空排気手段、
11…真空チャンバ、 12…プラズマ分解器、
13…真空排気手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な産業分野において排出される排ガスを分解処理する技術に関するものであり、特にチャンバから排気される排ガスをプラズマを発生させてプラズマ分解処理する排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体、電子関連産業の発展とともに半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイスの製造装置が増加しつつあり、これらの製造装置内では多種類の有害あるいは引火性、爆発性のある危険度の高いガス、さらにはオゾンホールの原因となる等の地球環境を害するガスが使用されている。そして、これらの装置から排ガスを排出するには、環境衛生上、排ガスを完全に反応あるいは分解させてから排出しなければならず、有害なガスを無害化する処理装置が必要不可欠である。
【0003】
従来用いられている有害ガスを分解処理する方法としては、それぞれのガスの特徴に応じて水などの液体を用いて処理する湿式、有害物質を吸着剤に吸着させる乾式、また排ガスに燃料と酸素を混合し、燃焼炎を通して分解する燃焼式等が知られている。
【0004】
さらに、排ガスを分解処理する新しい処理技術として、プラズマを利用する技術が近年検討されてきている。例えば、難分解性ガスを分解処理する方法として、ガスをプラズマ空間に通してプラズマ分解処理を行うプラズマ式が用いられる。この方法は、短時間でガスの分解処理を行うことができ、また処理装置の小型化ができる等の利点が得られる。このプラズマ式でガスの分解処理を行う場合、プラズマを発生させるために、常圧ではアーク放電、コロナ放電、バリア放電、無声放電などを利用して放電が行われるが、圧力が低い状態(減圧状態)では高い周波数電源を用いるプラズマ放電を利用できる。
【0005】
例えば、半導体製造プロセスにおいては、真空蒸着やドライエッチングなどを行う際に真空排気手段を用いて真空チャンバ内の排気を行うとともに、真空チャンバから排気された排ガスをプラズマ分解器等でプラズマ分解処理する方法が普及している。図2に、従来の半導体製造プロセスにおいて用いられている複数の真空チャンバから排気される排ガスを分解処理する排ガス処理装置の一例を示す。
【0006】
図2に示したように、従来の排ガス処理装置では、一般に、複数設置された真空チャンバ11から排気された排ガスをそれぞれの真空チャンバに設置された別々のプラズマ分解器12に導入してプラズマ分解処理した後、この分解処理された排ガスはそれぞれに設置された真空排気手段13によって窒素ガスで希釈されて外部に排出される。このとき、真空排気手段13としては、一般に、ドライポンプ、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、またはロータリーポンプ等を個々に使用したり、ターボポンプとドライポンプを連結したり、メカニカルブースターポンプとドライポンプを連結したり、またはターボポンプとメカニカルブースターポンプとドライポンプを連結して用いることができる。
【0007】
このとき、真空チャンバ11から排気される排ガスは、真空排気手段13から排出されると大気圧となる。そのため、図2のように、プラズマ分解器12を真空チャンバ11と真空排気手段13との間の真空配管中に設置することによって、排ガスが大気圧となって窒素や空気等で希釈される前にプラズマ分解処理を行うことになり、プラズマエネルギーを被処理気体にのみ集中的に印加することができるので、効率的な排ガスの分解処理を行うことができる。
【0008】
また、上記のような従来の排ガス分解処理方法は、真空チャンバからの排気に限らず、例えばトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼン、ダイオキシン、特定フロン等の液体の有害物質の分解処理を行うこともできる。具体的に説明すると、例えば、上記のような液体有害物質が入っている密閉容器(ビン等)に一部の開口部を設けて、配管を介してプラズマ分解器及び真空排気手段に接続された小型の真空槽内にセットし、真空排気手段で吸引を行うことによって液体有害物質を気化させ、この気化した有害物質をプラズマ分解器内に導入してプラズマ分解処理した後、真空排気手段で排出することによって容易に無害化することができる。
【0009】
しかしながら、上記のような従来の排ガス処理装置では、半導体製造プロセス等で必要とされる真空チャンバ内の真空度を維持するために、図2に示すように真空チャンバ1台につき真空排気手段が1つずつ必要であるので、プラズマ分解器もそれぞれ1台ずつ設置する必要がある。これは、複数の真空チャンバのそれぞれに設置されている配管を1本に集めてプラズマ処理しようとすると、1つの真空排気手段で複数の真空チャンバの排気を行うことになり、隣のチャンバの真空度が影響するようになって、半導体製造プロセスにおいて必要とされる各真空チャンバの真空度が得られなくなることから、実用的に実施が不可能であるからである。
【0010】
したがって、従来の排ガス処理方法では各真空チャンバのそれぞれに1つずつ真空排気手段とプラズマ分解器を設置する必要があり、特に装置価格が高価なプラズマ分解器が各真空チャンバに1台ずつ設置されていることから、コストアップの大きな要因の一つとなっていた。また、このような装置数の増加に伴う装置の設置スペースの確保等で設備費への負担を一層増大させ、さらにランニングコストも増加するため、全体的に大幅なコストアップにつながっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数のチャンバから排気を行う際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに各チャンバから十分な真空度が得られるように排ガスを排気でき、かつ各チャンバから排気された排ガスを集中してプラズマ分解器で効率的にプラズマ分解処理することによって、排ガスの分解処理を低コストで行うことができる排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記2以上の別々のチャンバにそれぞれ設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管と、集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置が提供される(請求項1)。
【0013】
このように、排ガス処理装置が、少なくとも、2以上のチャンバにそれぞれ設置されて排ガスを排気する第一段真空排気手段と、排気された排ガスを集める集中配管と、排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備するものであれば、2以上のチャンバにそれぞれ設置した第一段真空排気手段によって、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに各チャンバで十分な真空度が得られるように排ガスを排気できる。また、2以上のチャンバから排気された排ガスを集中配管で集めるとともに、プラズマ分解器の後段に最終段真空排気手段を設けることによって、1台のプラズマ分解器でプラズマ分解処理することができる装置となる。したがって、排ガスのプラズマ分解処理を効率的にまた低コストで行うことができる排ガス処理装置とすることができる。
【0014】
このとき、前記プラズマ分解器が、高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによってプラズマ分解処理するものであることが好ましい(請求項2)。
【0015】
このように、プラズマ分解器が、減圧状態で高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させ、それによって排ガスのプラズマ分解処理を行うものであれば、チャンバから排気される排ガスを短時間で確実にプラズマ分解処理することができる装置となり、さらに装置の小型化を図ることもできる。
【0016】
また本発明の排ガス処理装置は、前記第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであることが好ましく(請求項3)、前記パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであることが好ましい(請求項4)。
【0017】
このように、本発明の排ガス処理装置が、第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであれば、プラズマ分解器中で排ガスのプラズマ分解処理をより効果的に行うことができる。さらに、上記のように、パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであれば、プラズマ分解処理を確実に促進させることができる。
【0018】
さらに、本発明によれば、2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも前記2以上の別々のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、該排気されたそれぞれの排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、該導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、該プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することを特徴とする排ガス処理方法を提供することができる(請求項5)。
【0019】
このように、少なくとも2以上のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、この排気された排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、この導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出する排ガス処理方法であれば、2以上のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように排ガスの排気を行うことができ、またそれぞれのチャンバから排気された排ガスを1台のプラズマ分解器で効率的にプラズマ分解処理することができる。したがって、排ガスのプラズマ分解処理を効率的にまた低コストで行うことができる。
【0020】
また、前記排ガスのプラズマ分解処理を、プラズマ分解器に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって行うことが好ましい(請求項6)。
このように、排ガスのプラズマ分解処理を、プラズマ分解器に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって行えば、チャンバから排気される排ガスを短時間でプラズマ分解処理することができる。
【0021】
このとき、前記プラズマ分解器の圧力を、0.1気圧以下とすることが好ましい(請求項7)。
このように、プラズマ分解器内の圧力を、0.1気圧以下とすることによって、高周波またはマイクロ波の印加により、プラズマ分解器にプラズマを確実に発生させることができる。
【0022】
また、前記プラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することが好ましく(請求項8)、このとき、前記パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることが好ましい(請求項9)。
このように、プラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することによって、排ガスのプラズマ分解処理を効果的に行うことができる。さらに、上記のように、パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることによって、プラズマ分解処理を一層促進させることができるため、排ガスを確実にプラズマ分解処理することができる。
【0023】
さらにこのとき、前記パージガスを、前記第一段真空排気手段から導入することが好ましい(請求項10)。
このように、パージガスを、第一段真空排気手段から導入することによって、パージガスを導入するための専用のガス系統を新たに設けなくても良いため、簡便かつ効率的にパージガスを導入することができる。
【0024】
また、本発明によれば、チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記チャンバに設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気された排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置が提供される(請求項11)。
【0025】
このように、排ガス処理装置が、少なくとも、チャンバに設置されて排ガスを排気する第一段真空排気手段と、排気された排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備するものであれば、排ガスをプラズマ分解処理することによってガス種が増加してプラズマ分解器の圧力が上昇しても、チャンバの真空度に悪影響を及ぼさず、排ガスのプラズマ分解処理を確実に行うことの排ガス処理装置となる。
【0026】
さらに、本発明によれば、チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも前記チャンバから該チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、該排気された排ガスをプラズマ分解器に導入し、該導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、該プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することを特徴とする排ガス処理方法を提供することができる(請求項12)。
【0027】
上記のようなチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であれば、排ガスのプラズマ分解処理によってガス種が増加してプラズマ分解器の圧力が上昇しても、チャンバの真空度に悪影響を及ぼさず、排ガスのプラズマ分解処理を確実に行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、複数のチャンバから排気される排ガスを集めてプラズマ分解処理を行うために、先ず複数のチャンバのそれぞれに設置された第一段真空排気手段でチャンバから排ガスを排気し、この排気された排ガスを集めて1台のプラズマ分解器でプラズマ分解処理し、その後、この処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することによって、複数のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように排ガスを排気でき、かつ各チャンバから排気された排ガスを減圧状態で1台のプラズマ分解器で確実にまた効率的にプラズマ分解処理することができることを見出し、鋭意検討を重ねることによって本発明を完成させた。
【0029】
先ず、本発明に係る排ガス処理装置の一例について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明による排ガス処理装置の概略説明図を示している。尚、この図1はチャンバが3つ設置されている場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明はチャンバの数が2以上であればいくつのチャンバに対しても適用することができる。また、真空チャンバが多数ある場合は、例えば、3〜10台のチャンバごとに1台のプラズマ分解器、最終段真空排気手段を設けるようにしても良い。
【0030】
図1に示したように、本発明の排ガス処理装置は、2以上の複数の別々のチャンバ1にそれぞれ設置されており、各チャンバからの排ガスを排気するための第一段真空排気手段2と、この第一段真空排気手段2によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管3と、プラズマを発生させて集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器4と、プラズマ分解処理したガスを外部に排出する最終段真空排気手段5とから構成されている。
【0031】
本発明の排ガス処理装置において、第一段真空排気手段2としては、例えば、従来一般的に使用されているドライポンプ、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、またはロータリーポンプ等を個々に用いることができるし、ターボポンプとドライポンプ、メカニカルブースターポンプとドライポンプ、またはターボポンプとメカニカルブースターポンプとドライポンプを排ガスの流れに沿って連結して使用することもできる。このとき、第一段真空排気手段2は、真空排気手段の排気口側が真空であっても大気圧であっても、その排気口側の圧力によりチャンバ側の真空度が影響されないものであることが好ましい。このように、第一段真空排気手段2として排気口側の圧力によりチャンバ側の真空度が影響されないものを用いることにより、図1に示すように第一段真空排気手段2のそれぞれから接続されている集中配管3を一つに束ねても、第一段真空排気手段の真空排気能力は低下しないため、チャンバ1の真空度が低下することはないし、また各チャンバの真空度に相互に影響を及ぼすこともない。
また、第一段真空排気手段として、ターボポンプのみを用いる場合のように、排気口側の圧力によりチャンバ側の圧力が影響されてしまうような場合であっても、本発明では最終段真空排気手段5を具備するため、それぞれの排ガスを束ねても、チャンバ側の圧力にほとんど影響を及ぼすこともない。
【0032】
一方、このように第一段真空排気手段2として用いることのできる上記に示したようなドライポンプやロータリーポンプ等の真空ポンプは、一般的に、排気するガスを希釈してその濃度を低下させたり、排ガスによる真空ポンプの腐食を抑制するために、排ガスを真空ポンプ内において窒素ガス等でパージして排気を行っている。しかしながら、本発明においては、この第一段真空排気手段でパージされるガスのパージ量が多いほど最終段真空排気手段への負荷が大きくなり、さらにプラズマ分解器でプラズマを発生させる際に大きなエネルギーを必要とする。そのため、本発明では、第一段真空排気手段2として、窒素ガス等によってパージをほとんど行わなくても、確実にまた安定した排気を行うことのできるものを用いることが望ましい。
【0033】
集中配管3は、各第一段真空排気手段2で排気される排ガスを集めて、プラズマ分解器4に導入できるものであれば特に限定されないが、排ガス量に見合った管径を有するとともに、ポンプを通っただけで未処理の排ガスに侵されない材質とする必要がある。
【0034】
また、プラズマ分解器4は、上述のように、プラズマを発生させて排ガスをプラズマ分解処理するものであれば限定されるものではないが、特に、減圧状態で電極間にパルス電圧をかけて放電を行うことによってプラズマを発生させ、排ガスのプラズマ分解処理を行うものであることが好ましい。このとき、プラズマ分解器4は、周波数10kHz以上の電気エネルギーを印加するもの、特に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させるものであることが好ましい。このように、プラズマ分解器4が、減圧状態で高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させるものであれば、チャンバから排気される排ガスを短時間で確実にプラズマ分解処理できるものとなり、さらには装置の小型化を図ることも可能となる。
【0035】
また、最終段真空排気手段5は特に限定されるものではないが、例えば、上記の第一段真空排気手段2と同様に、ドライポンプ、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、またはロータリーポンプ等を個々に用いることができるし、ターボポンプとドライポンプ、メカニカルブースターポンプとドライポンプ、またはターボポンプとメカニカルブースターポンプとドライポンプを排ガスの流れに沿って連結して使用することもできる。このように最終段真空排気手段5を設けることによって、プラズマ分解器で処理したガスを排出するとともに、プラズマ分解器内の圧力を減圧状態とすることができ、容易にガスをプラズマ化して処理することができる。
【0036】
また、本発明の排ガス処理装置は、第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであることが好ましい。このように、第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器にプラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであれば、プラズマ分解器で排ガスのプラズマ分解処理を効果的に行うことができるものとなる。
【0037】
このとき、パージガスとして分解助剤となる酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであれば、プラズマ分解処理を一層促進させることができるため、排ガスのプラズマ分解処理を確実に行うことのできる装置となる。
【0038】
次に、上記のような本発明の排ガス処理装置を用いて、チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法について説明する。
本発明の排ガス処理方法は、2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも2以上の別々のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、この排気されたそれぞれの排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、この導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することによって、排ガスのプラズマ分解処理を行うものである。
【0039】
すなわち、本発明の排ガス処理方法によれば、図1に示したように、先ず、少なくとも2以上の複数の別々のチャンバ1から、各チャンバのそれぞれに1台ずつ設置した第一段真空排気手段2を用いて、チャンバ1内の排ガスを排気する。このとき、第一段真空排気手段2を、上述のように排気口側の圧力によりチャンバ側の真空度が影響されないものとすれば、各第一段真空排気手段2の排気口側が集中配管3に接続されていても、排ガスを排気する際にそれぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに排ガスの排気を行うことができ、各チャンバで十分な真空度を得ることができる。
【0040】
次に、第一段真空排気手段2によって各チャンバ1から排気された排ガスは、集中配管3を通して集められて、プラズマ分解器4に導入される。このようにプラズマ分解器4に集められた排ガスは、プラズマ分解器4内でプラズマ分解処理される。この排ガスのプラズマ分解処理は、最終段真空排気手段5によってプラズマ分解器を減圧状態にし、例えば、プラズマ分解器の電極間にパルス電圧をかけて放電を行ってプラズマを発生させることによって行うことができる。
【0041】
このとき、プラズマ分解器4に周波数10kHz以上の電気エネルギーを印加することが好ましく、特に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることが好ましい。さらにこのとき、プラズマ分解器4の減圧状態を0.1気圧以下とすれば、放電が生じやすく、プラズマ分解器内に確実にプラズマを発生させることができる。
このように、プラズマ分解器4を減圧状態にし、そしてそこに高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって、排ガスを確実にプラズマ分解処理することができる。その後、このようにプラズマ分解処理された排ガスは、最終段真空排気手段5によって外部に排出される。このとき、最終段真空排気手段5で排ガスを窒素等でパージして希釈して排出することによって、排出される排ガスをほぼ完全に無害化することができる。
【0042】
また、上記のような本発明の排ガス処理方法では、プラズマ分解器にプラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することが好ましい。このように分解を促進するパージガスをプラズマ分解器に導入することによって、排ガスのプラズマ分解処理を促進し、排ガスの処理を効果的に行うことができる。このとき、導入されるパージガスとして、分解助剤となる酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることによって、プラズマ分解処理を一層促進させることができる。例えば、プラズマの発生や最終段真空排気手段に悪影響を与えない程度の流量で酸素をパージガスとしてプラズマ分解器に導入することによって、プラズマ分解処理を促進させ、効果的で確実な排ガスのプラズマ分解処理を行うことができる。
【0043】
さらに、プラズマ分解器に上記のようなパージガスを導入する際に、第一段真空排気手段に具備するパージガスラインから分解を促進するパージガスを導入することによって、プラズマ分解器にパージガスを導入するための専用のガス系統を新たに設ける必要がなく、簡便かつ効率的にパージガスを導入することができる。
【0044】
このようにして排ガスのプラズマ分解処理を行うことによって、複数のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように排ガスの排気を行うことができ、またそれぞれのチャンバから排気された排ガスを1台のプラズマ分解器で効率的にかつ確実にプラズマ分解処理することができる。したがって、ドライポンプ等の真空ポンプよりも高価なプラズマ分解器の数を1台にして排ガスの分解処理ができるため、設備費等を大幅に減少させることができるとともに、プラズマ分解器の台数が大幅に減少するため、排ガス処理装置の設置スペースも極めて小さくすることができる。さらに、ランニングコストの減少にもつながるため、排ガス処理の大幅なコストダウンを図ることができる。
【0045】
さらに、本発明の排ガス処理方法によれば、例えばトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼン、ダイオキシン、特定フロン等の液体有害物質について、複数の種類の異なる有害物質をプラズマ分解器で同時にプラズマ分解処理することもできる。具体的に説明すると、先ず、上記に示した種類の異なる液体有害物質がそれぞれ入っている密閉容器(ビン等)に一部の開口部を設け、各密閉容器をそれぞれ別々の真空槽(小型のチャンバ)内にセットする。密閉容器を真空槽内にセットした後、各真空槽に1台ずつ設置した第一段真空排気手段で吸引を行うことによって真空槽内を減圧状態にして液体有害物質を気化させる。このとき、液体有害物質によっては、加熱手段を設けて加熱することによって液体有害物質の気化を促進しても良い。次に、第一段真空排気手段によって気化されて真空槽内から排気されたガス状の各有害物質は、集中配管を通して集められてプラズマ分解器に導入された後、プラズマ分解器で同時にプラズマ分解処理が行われる。このとき、上述のように、プラズマ分解器にプラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することによって、効果的に有害物質のプラズマ分解処理を行うことができる。その後、プラズマ分解処理されたガスは最終段真空排気手段によって排出される。
【0046】
このような方法によって、種類の異なる液体有害物質を同時に1台のプラズマ分解器で確実にプラズマ分解処理することができる。したがって、本発明によれば、種類の異なる液体有害物質の処理を効率的にまた極めて低コストで行うことができ、液体有害物質を容易に無害化することができる。
【0047】
尚、図2に示したような従来の排ガスの処理では、例えば、一つのチャンバで排ガスの流量が多いとき、排ガスをプラズマ分解処理するとガス種が増加してプラズマ分解器の圧力が上昇してしまい、チャンバの真空度に悪影響を及ぼしたり、プラズマ分解反応が抑制されてしまうことがあった。
しかしながら、本発明によれば、図3に示したように、少なくとも第一段真空排気手段2と、プラズマ分解器4と、最終段真空排気手段5とから排ガス処理装置を構成することによって、例えばチャンバ1からの排ガスをプラズマ分解器4でプラズマ分解処理することによってガス種が増加したとしても、チャンバ1の排気を第一段真空排気手段2によって行っているため、チャンバの真空度に悪影響を及ぼさずに排ガスのプラズマ分解処理を確実に行って排ガス処理することができる。また、最終段真空排気手段5でプラズマ分解器を排気しているため、プラズマ分解器の圧力が上昇し、プラズマの発生が抑制されて、分解処理の効率が悪くなるようなこともない。
【0048】
このとき、第一段真空排気手段2及び最終段真空排気手段5としては、ドライポンプを単体で用いることが好ましい。このように第一段真空排気手段及び最終段真空排気手段としてドライポンプを用いることにより、チャンバの真空度に悪影響を及ぼすことなく、また簡単な構成であり、低コストかつ容易に排ガス処理を行うことができる。
【0049】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
図1に示した本発明の排ガス処理装置を用いて、3つのチャンバ1のそれぞれに100cc/minのCF4を流して、その分解処理能力について検査を行った。
【0050】
図1の排ガス処理装置において、実施例1では、第一段真空排気手段2として樫山工業株式会社製のRD90を、プラズマ分解器4として約2MHz(マッチングは周波数を自動的に少し変化させるオートマッチング方式)のRF電源(3000W)で放電させるランドマークテクノロジー社製のリトマスグリーンを、また最終段真空排気手段5として樫山工業株式会社製のSDE90を使用した。
【0051】
先ず、100cc/minのCF4が流されている各チャンバ1から第一段真空排気手段2を用いて排気を行った後、各チャンバから排気された排ガスを集中配管3を通して集めてプラズマ分解器4に導入した。このとき、各第一段真空排気手段2からパージガスとして100cc/minの酸素ガスをプラズマ分解器4に導入した。
その後、導入した排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、最終段真空排気手段5によって排ガスを20L/minの窒素ガスでパージして希釈し、排出した。
【0052】
この最終段真空排気手段から排出された排ガスを、ガスクロマトグラフィ質量分析(GCMS)及びフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によって測定した結果、排ガス中のCF4の出口濃度は検出限界の1ppm以下であり、CF4の分解率は99.9%以上であることがわかった。
【0053】
(実施例2)
実施例2として、本発明の排ガス処理装置を用いて、トリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼンの異なる3種類の物質を同時にプラズマ分解処理し、その分解処理能力について検査を行った。
尚、実施例2において、第一段真空排気手段、プラズマ分解器、及び最終段真空排気手段は、上記実施例1と同様のものを使用した。
【0054】
先ず、液体のトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼンがそれぞれ入っている3つの密閉容器に開口部を設けて、各密閉容器をそれぞれ別々の真空槽(小型のチャンバ)内にセットした。続いて、各真空槽に1台ずつ設置された第一段真空排気手段で吸引を行うことによって真空槽内を減圧状態にして各物質を100cc/minで気化させ、各真空槽内からガス状の物質をそれぞれ排気した。その後、ガス状の各物質を集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入した。このとき、実施例1と同様にそれぞれの第一段真空排気手段からパージガスとして100cc/minの酸素ガスをプラズマ分解器に導入した。
【0055】
その後、プラズマ分解器に導入された3種類のガス状の物質をプラズマ分解器で同時にプラズマ分解処理した後、実施例1と同様に、最終段真空排気手段によって20L/minの窒素ガスでパージして希釈し、排出した。
【0056】
この最終段真空排気手段から排出されたガスを、GCMS及びFTIRによって測定した結果、排出したガスに含まれているトリクロルエチレン、クロロホルム、ベンゼンのそれぞれの出口濃度はいずれも検出限界の1ppm以下であり、これらの物質がほぼ完全に分解していることがわかった。
【0057】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のチャンバから排ガスを排気する際に、それぞれのチャンバの真空度に相互に影響を及ぼさずに十分な真空度が得られるように各チャンバから排ガスの排気を行うことができるとともに、各チャンバから排気された排ガスを集めてプラズマ分解器で効率的にかつ確実にプラズマ分解処理することができる。したがって、設備費を大幅に減少させることができるとともに、排ガス処理装置の設置スペースも極めて小さくすることができ、さらにランニングコストの減少にもつながるため、排ガス処理におけるコストを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排ガス処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】従来の排ガス処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】本発明による排ガス処理装置の別の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…チャンバ、 2…第一段真空排気手段、 3…集中配管、
4…プラズマ分解器、 5…最終段真空排気手段、
11…真空チャンバ、 12…プラズマ分解器、
13…真空排気手段。
Claims (12)
- 2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記2以上の別々のチャンバにそれぞれ設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気されたそれぞれの排ガスを集める集中配管と、集めた排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
- 前記プラズマ分解器が、高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによってプラズマ分解処理するものであることを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理装置。
- 前記第一段真空排気手段及び/またはプラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排ガス処理装置。
- 前記パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを導入するものであることを特徴とする請求項3に記載の排ガス処理装置。
- 2以上の別々のチャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも前記2以上の別々のチャンバから各チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、該排気されたそれぞれの排ガスを集中配管を通して集めてプラズマ分解器に導入し、該導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、該プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することを特徴とする排ガス処理方法。
- 前記排ガスのプラズマ分解処理を、プラズマ分解器に高周波またはマイクロ波を印加してプラズマを発生させることによって行うことを特徴とする請求項5に記載の排ガス処理方法。
- 前記プラズマ分解器の圧力を、0.1気圧以下とすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の排ガス処理方法。
- 前記プラズマ分解器に、プラズマ分解処理を促進するパージガスを導入することを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
- 前記パージガスとして、酸素、空気、水素、アルゴンのうちいずれか1以上のガスを用いることを特徴とする請求項8に記載の排ガス処理方法。
- 前記パージガスを、前記第一段真空排気手段から導入することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の排ガス処理方法。
- チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理装置であって、少なくとも、前記チャンバに設置されて該チャンバからの排ガスを排気する第一段真空排気手段と、該第一段真空排気手段によって排気された排ガスをプラズマ分解処理するプラズマ分解器と、プラズマ分解処理したガスを排出する最終段真空排気手段とを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
- チャンバから排気される排ガスをプラズマ分解処理する排ガス処理方法であって、少なくとも前記チャンバから該チャンバに設置した第一段真空排気手段を用いて排ガスを排気し、該排気された排ガスをプラズマ分解器に導入し、該導入された排ガスをプラズマ分解器でプラズマ分解処理した後、該プラズマ分解処理された排ガスを最終段真空排気手段で排出することを特徴とする排ガス処理方法。
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2002
- 2002-07-04 JP JP2002195755A patent/JP2004033945A/ja active Pending
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