JP2006055854A - 除害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理筒の小型化が可能である除害装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、配管１６中に存在する特殊材料ガスを含むパージガスを除害処理する除害装置１０において、配管１６中のパージガスを排出するエジェクタ２２と、エジェクタ２２の排出口に接続されたバッファ容器３４と、バッファ容器３４の出口部に設けられ、又はその出口部に直接接続されたオリフィス４０と、オリフィス４０に接続され、特殊材料ガスを除害処理する薬剤が充填された処理筒２６とを備えることを特徴とする。この構成においては、エジェクタからの高圧のガスをバッファ容器で一旦蓄積し、圧力を下げ、更に、オリフィスでガスの流れを絞って、処理筒に送ることができる。これにより処理筒に対する圧力負荷が緩和され、処理筒内の薬剤を流通するガスの流速を抑えることができ、薬剤の少量化、処理筒の小型化が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体製造等に用いられる特殊材料ガスの除害処理のための除害装置に関する。

半導体製造等に用いられる特殊材料ガス、例えばモノシラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、アルシン（ＡｓＨ₃）、ホスフィン（ＰＨ₃）、塩素（Ｃｌ₂）、フッ素（Ｆ₂）、臭化水素（ＨＢｒ）等は、通常、ガスボンベないしはガスシリンダと称される可搬型のガス容器に貯蔵された状態で使用される。かかる半導体製造用の特殊材料ガスには、可燃性（爆発性）、毒性、腐食性、支燃性等の危険性を有するものが多く、その使用に際しては十分な安全上の配慮がなされなければならない。このため、従来、危険性のある特殊材料ガスが封入されたガス容器は、シリンダキャビネットと呼ばれる筐体内に収容することとし、万が一のガス漏れに備えている。

また、シリンダキャビネット内には、ガス容器を交換する場合等に用いられるパージ回路が設けられている。パージ回路は、ガス容器を配管から取り外した際に、配管内に残留している特殊材料ガスがシリンダキャビネット内に漏出しないよう、予め窒素ガス等のパージガスによって配管内の残留ガスを強制的に排出し除去するためのものである。残留ガスの強制的な排出は、エジェクタを用いて行われ、この排出された特殊材料ガスは、シリンダキャビネットに隣接して配置された除害装置に直接送られ、適切な除害処理が施される。なお、本明細書において、「除害」なる語は、人体や環境に対する無害化処理のみならず、爆発性や支燃性を低減させる処理等も含む広い概念である。

従来一般の除害装置は、排出されるガスの種類に応じた乾式薬剤が充填された処理筒を備えており、排出ガスを処理筒内に通すことで、酸化や還元等の反応を行わせ、或いは薬剤に吸着させて、特殊材料ガスの除害化を図っている。従来の処理筒は、例えば下記の特許文献１に記載されているような縦置き型の略円筒体であり、下方から特殊材料ガスを取り入れ、処理済みのガスを頂部から取り出すようになっている。また、処理筒は、特殊材料ガスの万が一の漏洩に対し、シリンダキャビネットと同様なキャビネット内に収容されている。
特開２０００−５５９１号公報

しかしながら、上述したような従来一般の除害装置では、エジェクタから直接ベントガスを処理筒に送り込んでいたため、処理筒においては多量の薬剤が必要であり、処理筒の大型化につながっていた。

また、従来の処理筒は、１回当たりの処理ガス量が特殊材料ガスのガス容器を配管から取り外す際に生じる縁切り弁で封じ込められた配管内に残留している小容量のガスであるにも拘わらず、放出弁を開け該残留特殊材料ガスを処理筒へ放出する時の瞬間流量は概してそれを考慮した安全設計となり、高さが１ｍ以上で、また径も偏流を防止できるよう適当に大きくする必要があり、これによっても、重量もある大型なものとなるため、種々の問題があった。

すなわち、処理筒内の薬剤は処理能力に限りがあるため、処理筒を適時交換する必要があるが、処理筒が大型であるので、交換作業に手間がかかるという問題があった。

また、半導体製造の分野では上述したように多種多様な特殊材料ガスが用いられるため、除害処理のために使用される薬剤の種類、従って処理筒の本数は相当な数量となる。このため、処理筒が大型であると、除害装置の設置面積の拡大化は免れない。

そこで、本発明の目的は、処理筒の小型化が可能である除害装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、配管中に存在する特殊材料ガスを含むパージガスを除害処理する除害装置において、前記配管中のパージガスを排出するエジェクタと、エジェクタの排出口に接続されたバッファ容器と、バッファ容器の出口部に設けられ、又はその出口部に接続されたオリフィスと、オリフィスに接続され、特殊材料ガスを除害処理する薬剤が充填された処理筒とを備えることを特徴としている。

なお、「バッファ容器の出口部に設けられたオリフィス」とは、オリフィスがバッファ容器の一部をなしている構成をいい、「バッファ容器の出口部に接続されたオリフィス」とは、バッファ容器とオリフィスとの間に配管は介設されていても、その配管には他の部品等が介在されていない構成をいう。

かかる構成においては、エジェクタからの高圧のガスをバッファ容器で一旦蓄積し、圧力を下げて処理筒に送り、更に、バッファ容器の出口部のオリフィスでガスの流れを絞って、処理筒に送ることができるようになっている。これにより、処理筒に対する圧力負荷が緩和され、処理筒内の薬剤を流通するガスの流速を抑えることができ、薬剤の少量化、処理筒の小型化を図ることが可能となる。

また、処理筒は次のような構成のものが有効である。

すなわち、内部を複数の小室に区切る複数の仕切り板を備え、この仕切り板に、流れを制限するガス通路が形成されている処理筒であって、小室の各々に薬剤が密に充填され、当該小室を画す仕切り板におけるガス通路が当該小室内の薬剤に対向しており、且つ、ガス通路が千鳥配列となっている処理筒が有効である。

この構成においては、ガス通路が千鳥配列とされているため、ガスの流れが蛇行状とされて抑制され、薬剤とガスが十分に接し、ガス処理効率が向上する。また、薬剤は小室に密に充填されており、更に、ガス通路が薬剤に対向配置されていることで、ガスは滞留することなく、薬剤内に円滑に導入される。したがって、処理筒内でのガスの偏流が抑えられ、これによっても処理効率が向上し、使用薬剤の量を低減でき、処理筒自体の大きさ（径及び長さ）を小さくすることができる。

特に、請求項３に記載されているように、ガス通路がオリフィス（小孔）である場合に、流れがより制限され、上記効果も顕著となる。

また、処理筒は横置き型とすることが好適である。すなわち、処理筒は、複数の小室が横方向に並ぶよう配置されるよう構成されたものが好ましく、かかる横置き型では、更に、仕切り板のガス通路がガスの流れ方向に沿って上下に千鳥配列となるよう仕切り板が配置されていることが好ましい。この構成では、ガスは或る小室を下から上に流れた後、次の小室に入ると、上から下に流れ、薬剤と十分に接触し、処理効率がより向上することになる。

以上述べたように、本発明によれば、除害処理を効率よく行うことが可能であり、処理筒の小型化、ひいては除害装置の小型化が可能となる。従って、薬剤が破過に達した際等の処理筒の交換を少ない労力で容易に行うことが可能となる。また、多種多様なベントガスの除害処理にも、除害装置の設置面積は小さくて済み、施設のスペースの有効利用を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明による除害装置の構成を概略的に示したものである。図示実施形態の除害装置１０はモノシラン（ＳｉＨ₄）ガスに対するものであり、モノシランガスが封入されたガス容器１２が内部に設置されたシリンダキャビネット１４に隣接して配置されている。

シリンダキャビネット１４内には、半導体製造装置等のガス供給先にガス容器１２内の特殊材料ガスを供給するためのガス供給回路１６が配設されている。また、このガス供給回路１６の管継手１８からガス容器１２を切り離す際等にガス供給回路１６の配管内に残留している特殊材料ガスをパージして窒素ガス等のパージガスに置換するためのパージ回路２０が、シリンダキャビネット１４内に設けられている。パージ回路２０の出口部分には、回路１６，２０内のガスを吸引し外部に排出するためのエジェクタ２２が取り付けられている。このエジェクタ２２の排出口からは、特殊材料ガスを含むガス（以下「ベントガス」という）を導くベント管２２が延びている。なお、ガス供給回路１６及びパージ回路２０は周知の構成であり、ここでは更なる詳細な説明は省略する。

パージ回路２０から排出されたベントガスは、ベント管２２を経て除害装置１０に送られる。除害装置１０は、ベント管２２からのベントガスが導入される処理筒２６を備えている。処理筒２６は横置き型であり、内部にモノシランガスを酸化により除害するための薬剤２８、例えば酸化銅のような酸化金属系薬剤、或いは活性金属系薬剤が充填されている。

除害装置１０はまた、ガスの万が一の漏洩に備えて処理筒２６を収容し固定するキャビネット３０を有している。キャビネット３０はシリンダキャビネット１４と同様にステンレス鋼板等からなる筐体である。キャビネット３０内には、更に、逆止弁３２及びバッファ容器３４が配設されている。逆止弁３２はベント管２４の先端に接続されており、ベントガスの逆流の防止を図っている。また、逆止弁３２の出口から延びる配管３６はバッファ容器３４に接続されており、バッファ容器３４は配管３８を介して処理筒２６の導入管３９に接続されている。バッファ容器３４は、エジェクタ２２からの高圧のベントガスを一旦蓄積し、圧力を下げて処理筒２６に対する圧力による負荷を緩和するよう機能する。バッファ容器３４の出口部にはオリフィス４０が設けられており、バッファ容器３４から流出するガスの流れを絞り、処理筒２６に対する圧力負荷を緩和するようになっている。

処理筒２６は、図２及び図３に明示するように、一端が閉じられ他端が開放された略円筒状のホルダ４２と、このホルダ４２に嵌合され、内部に薬剤２８が充填された薬剤カートリッジ４４とから構成されている。

ホルダ４２はキャビネット３０内の適所に、その中心軸線が略水平方向となるようにして固定されている。ホルダ４２の閉鎖端部４３の中央部には処理済みガスの排出口４６が形成されており、そこに配管４８が接続されている。この配管４８は、キャビネット３０の外部に設けられたウォータスクラバー等に接続して、処理済みガスに含まれている、モノシランの酸化により生じたＳｉＯ₂粒子を除去できるようにすることが好ましい。

ホルダ４２の開放端部の周縁には、薬剤カートリッジ４４を固定するためのフランジ５８が形成されている。フランジ５８の、閉鎖端部４３とは反対側の面には環状のシール材６０が配設されている。

薬剤カートリッジ４４は、ホルダ４２の内径よりも小さな外径を有する略円筒形の容器である。図示実施形態の薬剤カートリッジ４４は、カップ状部分６４と、このカップ状部分６４のフランジ６６にスナップリング６８で固定された略円筒状部分７０とから構成されている。

カップ状部分６４の側壁６５には、ベントガスの導入管３９が貫通して気密に固定されている。この導入管３９の外側端部は、図１に示すように、好ましくは伸縮継手４５を介してキャビネット３０に設置された配管３８に接続される。導入管３９の内側端部は、その開口がカップ状部分６４の閉鎖端部６７に向けられている。

また、略円筒状部分７０は、実質的にホルダ４２に嵌合される部分である。この略円筒状部分７０の一端（カップ状部分６４とは反対側の端部）は閉鎖端部７２となっている。この閉鎖端部７２の中央部には開口７４が形成されており、略円筒状部分７０がホルダ４２に適正に嵌合された状態で、開口７４は接続管７６によってホルダ４２の排出口４６に接続されるようになっている。

図示実施形態では、カップ状部分６４のフランジ６６は、略円筒状部分７０をホルダ４２に嵌合した場合、ホルダ４２のフランジ５８と重なる。また、フランジ６６の外周面にはねじ部７８が形成されており、このねじ部７８に、ユニオンナットの如き内向きフランジ付きめねじ部材８０を螺合することで、両フランジ５８，６６は締結される。なお、フランジ５８上のシール材６０がフランジ６６に接するため、両者間は気密にシールされる。また、薬剤カートリッジ４４のカップ状部分６４と略円筒状部分７０との間の接合部は、フランジ５８，６６の間であって、シール材６０よりも内側に位置しているので、この接合部から万が一ガスが漏洩しても、それが処理筒２６の外部に漏出することはない。

薬剤カートリッジ４４のカップ状部分６４の開放側端部には、薬剤２８が充填されたカートリッジ本体部８２が接合され、これはまた、略円筒状部分７０の内側に同軸に配置されている。カートリッジ本体部８２は、複数の仕切り板８４により内部が複数の小室８６に区切られており、各小室８６内には除害用の薬剤２８が密に充填されている。前述したように、処理筒２６は横置き型であるので、小室８６は横方向に並べて配置されることになる。

カートリッジ本体部８２の構成としては種々考えられるが、図示実施形態では、複数の略円筒体８８を互いに結合して構成されたものである。略円筒体８８同士の結合方法としてはねじ結合や接着等があり、略円筒体８８同士の間には気密性を維持するためにシール材（図示しない）が配置される。また、仕切り板８４は、隣合う略円筒体８８の間に挟持されるよう配置されている。カートリッジ本体部８２の端部を構成する略円筒体８８ａ，８８ｂは閉鎖板９０ａ，９０ｂにより閉じられている。閉鎖板９０ａの中央部には開口９２が形成されており、これは適当なシール材を介して略円筒状部分７０の閉鎖端部７２の開口７４と連通している。また、他方の閉鎖板９０ｂはその中央部に、ベントガスが導入されるガス導入口９４が形成されている。

カートリッジ本体部８２内の仕切り板８４には、ガスの通路となるオリフィス（小孔）９６が形成されている。各オリフィス９６は仕切り板８４の中心点から偏心して形成されている。このような仕切り板８４は、処理筒２６をキャビネット３０内に所定の向きにて取り付けた状態においては、オリフィス９６がガスの流れ方向に沿って上下に互い違いとなるよう配列されていることが有効である。

なお、上述したシール材は、ベントガスに対して耐久性のある材料、本実施形態ではモノシランに対して耐久性のある例えば「バイトン（ＶＩＴＯＮ）」（米国デュポン社の商標）のようなエラストマーからなるものが好ましい。

次に、上述したような構成において本発明による除害装置１０の作用について説明する。

まず、シリンダキャビネット１４内のパージ回路２０から、配管内に残留しているモノシランを含むガスがエジェクタ２２の吸引・排出作用により排出されると、このベントガスはベント管２４を経て除害装置１０のキャビネット３０内のバッファ容器３４に導入される。バッファ容器３４の上流側には逆止弁３２があるため、ベントガスがシリンダキャビネット１４内に戻るおそれはない。

バッファ容器３４内で一旦蓄積されたベントガスは、バッファ容器３４の出口部のオリフィス４０を通り、配管３８，４５及び導入管３９から処理筒２６内に導入される。処理筒２６を流れるベントガスは、バッファ容器３４内で一旦蓄積された結果、エジェクタ２２の出口側の高圧状態及び圧力変動が緩和されている。また、バッファ容器３４の出口部に設けられたオリフィス４０によっても、ベントガスの圧力が降下する。従って、処理筒２６に対しての圧力による負荷は、エジェクタ２２から直接ベントガスを送り込む場合に比して小さなものとなる。従来においては、エジェクタ２２から直接ベントガスを処理筒に送り込んでいたため、多量の薬剤を使用し処理筒が大型にならざるを得なかったが、図示実施形態の如く、バッファ容器３４やオリフィス４０のような圧力緩和手段をエジェクタ２２と処理筒２６との間に介在させることで、薬剤２８は少なくて済み、処理筒２６は小型化される。

また、導入管３９の内側端部は、薬剤カートリッジ４４のカップ状部分６４内で開口されているが、カップ状部分６４内には薬剤２８は充填されておらず、バッファ容器と同様な圧力緩和作用を呈する。更に、導入管３９の内側端部の開口はカップ状部分６４の閉鎖端部６７に向けられており、これによっても圧力変動が緩和されることになる。

導入管３９から薬剤カートリッジ４４のカップ状部分６４内に送り込まれたベントガスは、カートリッジ本体部８２内に開口９４を通って導入される。そして、ベントガスは仕切り板８４の偏心オリフィス９６を通って薬剤２８中を進み、ベントガス中のモノシランガスが薬剤２８によって酸化され、除害された処理済みガスとして開口９４、７４及び接続管７６を経て、ホルダ４２の排出口４６から排出される。この際、仕切り板８４の存在により各小室８６における薬剤２８中でのベントガスの滞留時間が延び、薬剤２８による酸化反応が促進される。これは、少量の薬剤２８でも効果的な除害が可能なことを意味する。更にまた、オリフィス９６は偏心して設けられて、且つ、上下に千鳥配列となっているので、図２の矢印で示すようにベントガスは或る小室８６では下から上に流れ、その次の小室８６では上から下に流れ、薬剤２８全体にむら無く接する。従って、カートリッジ本体部８２内を仕切り板８４で小室８６に区切った効果と相俟って、薬剤２８による除害は更に促進され、薬剤２８のより一層の少量化、ひいては処理筒２６の更なる小型化を図ることが可能となる。

カートリッジ本体部８２から排出された処理済みガスは配管４８を通り、ウォータスクラバー等を通してＳｉＯ2粒子が除去された後、大気等に放出される。

薬剤２８は一定の分量のベントガスを処理し破過に達したならば、薬剤２８の交換が必要となる。従来においては、薬剤は単筒構造の処理筒内に充填されていたため、薬剤の交換には処理筒全体をキャビネットから取り出す必要があったが、図示実施形態の処理筒２６は、薬剤２８が薬剤カートリッジ４４に納められているため、薬剤カートリッジ４４の交換のみで足りるものとなっている。薬剤カートリッジ４４をホルダ４２から取り外すには、めねじ部材８０を緩めて、フランジ５８，６６を締結を解く。そして、導入管３９を伸縮継手４５から切り離し、薬剤カートリッジ４４をホルダ４２から引き出すだけでよい。また、新規な薬剤カートリッジ４４をホルダ４２に装着する場合には、前記とは逆の手順を行えばよい。この際、処理筒２６自体が小型軽量であるので、交換作業を容易に行うことができる。

なお、薬剤カートリッジ４４のみの交換で足りることにより、伸縮継手４５は１個だけでよいという効果も奏する。すなわち、処理筒全体を交換する場合には、処理筒の入口側での継手部及び出口側での継手部の２カ所において伸縮継手を用いて、処理筒の移動に伴う固定配管への影響を抑制する必要があったが、本実施形態では入口側となるホルダ４２がキャビネット３０内で固定されるため、伸縮継手４５は可動な薬剤カートリッジ４４との継手部のみでよい。

また、横置き型の処理筒２６で、薬剤カートリッジ４４とホルダ４２とからなる構成では、薬剤カートリッジ４４を水平方向に引き出すことで交換が可能となる。これは、図４に示すように、キャビネット３０内に処理筒２６を縦に並べても、薬剤カートリッジ４４の交換が可能であり、一つのキャビネット３０内に多数の処理筒２６を設置できることを意味する。従って、同処理筒２６を縦置きとした場合に比較しても、一つの除害装置１０における処理筒２６の数を多くすることができ、処理すべきガスの種類の増加にも省スペースにて対応可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、オリフィス４０はバッファ容器３４の出口部に設けられているが、配管３８を介してバッファ容器３４の出口部に直接接続された構成を採ってもよい。

また、薬剤カートリッジ４４は、上記実施形態とは異なり、内部が仕切り板で複数の小室に区切られ、各小室に薬剤が充填されたものであれば、どのような形式であってもよい。例えば、図５及び図６に示すように、一つの筒体２００からなる薬剤カートリッジ４４であってもよい。この場合、図５に示すように、筒体２００の内周面にねじ部２０２を設け、外周面にねじ部が形成された仕切り板２０４をそこに螺合させ、小室２０６を複数形成したものが考えられる。なお、図５及び図６において、符号２０８は、仕切り板２０４と筒体２００との間からのガスの漏洩を防止するためのＯリングであり、符号２１０は、筒体２００内の内周面のねじ部２０２と螺合して仕切り板２０４との間でＯリング２０８を挟持する押えリングである。

また、仕切り板に形成されるベントガスの通路はオリフィスでなくとも、色々な形態が考えられ、図６に示すような形状に仕切り板２０４を形成して、符号２１２で示す小さな開口をガス通路としたものであってもよい。このようなガス通路２１２も流れを制限し、オリフィス９６と同等の機能を果たす。

なお、図５及び図６に示す第２実施形態は、ホルダ４２と薬剤カートリッジ４４との締結手段も先の第１実施形態と異なっている。第２実施形態では、筒体２００の側壁面にフランジ１８６が一体形成されている。このフランジ１８６は、筒体２００をホルダ４２に嵌合した場合、ホルダ４２のフランジ５８と当接する。また、フランジ１８６には、ホルダ４２のフランジ５８に形成された切欠き１６６とそれぞれ一致する切欠き１８８が形成されている。従って、これらのフランジ５８，１８６を重ね合わせた状態で、ホルダ４２の外壁面に設けられたスイングボルト１６４を切欠き１６６，１８８に挿入した後、スイングボルト１６４の先端部のねじ部にナット１９０を螺合することで、両フランジ５８，１８６は締結される。この状態では、薬剤カートリッジ４４のホルダ４２に対する周方向の位置が一定に定まり、図示実施形態では導入管３９は常に下向きとなる。

更に、上記実施形態では、処理筒は横置きとしているが、縦置き型であってもよい。

また、処理筒に対する圧力負荷を緩和する圧力緩和手段としては、バッファ容器やオリフィスに限られず、圧力制御弁の如きものであってもよい。

薬剤の種類についても、ベントガス内の被処理ガスに応じて変更可能である。

本発明による除害装置を示す概略図である。 本発明よる除害装置で用いられ得る処理筒を示す断面図である。 図２のIII−III線に沿っての断面図である。 図２の処理筒をキャビネットに組み込んだ状態を示す部分斜視図である。 処理筒の別の実施形態を示す断面図である。 図５のVI−VI線に沿っての断面図である。

符号の説明

１０…除害装置、１２…ガス容器、１４…シリンダキャビネット、２２…エジェクタ、２６…処理筒、２８…薬剤、３０…キャビネット、３２…逆止弁、３４…バッファ容器、４０…オリフィス、４２…ホルダ、４４…薬剤カートリッジ、６４…カップ状部分、７０…略円筒状部分、８２…カートリッジ本体部、８４，２０４…仕切り板、８６，２０６…小室、９６…オリフィス（ガス通路）、２１２…ガス通路。

Claims (4)

1. 配管中に存在する特殊材料ガスを含むパージガスを除害処理する除害装置であって、
   前記配管中のパージガスを排出するエジェクタと、
   前記エジェクタの排出口に接続されたバッファ容器と、
   前記バッファ容器の出口部に設けられ、又は前記出口部に接続されたオリフィスと、
   前記オリフィスに接続され、特殊材料ガスを除害処理する薬剤が充填された処理筒と
   を備える除害装置。
2. 前記処理筒が、内部を複数の小室に区切る複数の仕切り板を備え、前記仕切り板に、流れを制限するガス通路が形成されており、
   前記小室の各々に前記薬剤が密に充填され、当該小室を画す前記仕切り板における前記ガス通路が当該小室内の前記薬剤に対向しており、
   前記ガス通路が千鳥配列となっていることを特徴とする、請求項１に記載の除害装置。
3. 前記ガス通路はオリフィスであることを特徴とする請求項２に記載の処理筒。
4. 前記複数の小室が横方向に並ぶよう配置されるよう構成されており、
   前記仕切り板の前記ガス通路がガスの流れ方向に沿って上下に千鳥配列となるよう前記仕切り板が配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の除害装置。

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