JP2006150282A

JP2006150282A - 半導体製造装置の排ガス除害装置

Info

Publication number: JP2006150282A
Application number: JP2004346691A
Authority: JP
Inventors: Keiji Imamura; 啓志今村
Original assignee: Kanken Techno Co Ltd
Current assignee: Kanken Techno Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】本発明は、第一に円筒状発熱体の内外表面に粉塵が付着しないようにすること、第二に円筒状発熱体内に乱流を発生させて円筒状発熱体内における排ガスの酸化分解反応を十分に促進させることをその課題とする。
【解決手段】
半導体製造装置(2)のチャンバ(1)バから排出された排ガス(F)を加熱分解処理する排ガス処理塔(20)を備えた半導体製造装置の排ガス除害装置(10)であって、
前記チャンバ(1)に接続された円筒状発熱体(30)が処理塔本体(21)内に立設されており、処理塔本体(21)の天井部分に垂設された回転アーム(35)に設けられた粉塵払い落としアーム(36b)により、円筒状発熱体(30)の内面に付着した粉塵が払い落とされるようになっていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体製造装置の排ガス処理塔に立設された円筒状発熱体の内外に粉塵の堆積がない排ガス除害装置に関する。

集積回路や液晶などの半導体製造に使用される排ガスには、無害化のために加熱酸化反応をさせた場合、多量の粉塵を生成する成分を多量に含んでいる。この粉塵は非常に微細で羽毛のように軽いものであり、操業中に排ガス処理装置の構成装置内の各所に堆積していき、次第にこれを閉塞していくものである。

該粉塵は前述のように非常に軽いものであるから、軽く払うだけで堆積位置から除去することができるものであるが、排ガス処理塔に立設された円筒状発熱体のように高温に発熱する (或いは熱せられる)部署によっては常時(或いは間歇的に)払い落としていなければ、次第に焼き付いて円筒状発熱体の内外表面に固く固着し、円筒状発熱体の廃棄につながる故障となる。

円筒状発熱体は本装置の心臓部であり、その寿命は本装置の性能に深くかかわっており、円筒状発熱体の粉塵付着による故障は本発明に対する信頼性を揺るがすだけでなく本装置を使用した半導体製造ラインの稼働率に直結するものである。それ故、粉塵付着がない円筒状発熱体が求められていた。然るに、円筒状発熱体は前述のように高温に発熱して送られてきた排ガスを加熱分解する部署であるため、当然多量の粉塵が狭い円筒状発熱体内で発生する。このことは円筒状発熱体内において、粉塵付着の危険性が最も高いことを意味する。

また、前述のように、排ガスは円筒状発熱体で酸化分解されるため、層流となって短時間で円筒状発熱体内を通り抜けると十分に酸化分解がなされないことになるので、出来る限り乱流として酸化分解反応を十分促進させることも本装置において非常に重要なことである。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、第一に円筒状発熱体の内外表面に粉塵が付着しないようにすること、第二に円筒状発熱体内に乱流を発生させて円筒状発熱体内における排ガスの酸化分解反応を十分に促進させることをその課題とする。

「請求項１」は本発明の半導体製造装置の排ガス除害装置(10)の第１実施例にかかり、「半導体製造装置(2)のチャンバ(1)から排出された排ガス(F)を加熱分解処理する排ガス処理塔(20)を備えた半導体製造装置の排ガス除害装置(10)であって、前記チャンバ(1)に接続された円筒状発熱体(30)が処理塔本体(21)内に立設されており、処理塔本体(21)の天井部分に垂設された回転アーム(35)に設けられた粉塵払い落としアーム(36b)により、円筒状発熱体(30)の内面に付着した粉塵が払い落とされるようになっている」ことを特徴とする。

「請求項２」は本発明の半導体製造装置の排ガス除害装置(10)の第２実施例にかかり、「半導体製造装置(2)のチャンバ(1)から排出された排ガス(F)を加熱分解処理する排ガス処理塔(20)を備えた半導体製造装置の排ガス除害装置(10)であって、前記チャンバ(1)に接続された円筒状発熱体(30)が処理塔本体(21)内に立設されており、処理塔本体(21)の天井部分に垂設された回転アーム(35)から枝分かれした粉塵払い落としアーム(36a)(36b)により、円筒状発熱体(3)の内外面に付着した粉塵が払い落とされるようになっている」ことを特徴とする。

「請求項１、２」に記載の発明にあっては、粉塵払い落としアーム(36b)により、円筒状発熱体(30)の内周面に付着しようとすると粉塵が常時(間歇的に)払い落とされ、内周面への堆積が防止される。これに加えて粉塵払い落としアーム(36b)が円筒状発熱体(30)の内周面に沿って回転するので、常時、円筒状発熱体(30)内の排ガス(F)が掻き回されて乱流を形成する。その結果、十分な滞留時間が確保されると共に円筒状発熱体(30)内における十分な加熱分解反応が促進される。また「請求項２」に記載の発明にあっては、外周面側の粉塵払い落としアーム(36a)により、円筒状発熱体(30)の粉塵払い落としも行われる。これにより円筒状発熱体(30)の内外表面における粉塵付着が妨害され、円筒状発熱体(30)の寿命を大幅に伸ばすことができる。

以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１は例えば１チャンバ型半導体製造装置(2)［勿論、複数チャンバ型でもよい。］に対応する１チャンネル型排ガス除害装置(10) ［勿論、多チャンネル型でもよい。］の正面及び平面概念図である。本発明装置(10)は大略入口スクラバ(40)、これとチャンバ(1)とを接続する配管(6)、排ガス処理塔(20)、出口スクラバ(50)及び薬液タンク(60)で形成されている。

図中、(2)はＣＶＤのような半導体製造装置であり、(1)は半導体製造装置(2)に備えられたチャンバである。そして、チャンバ(1)内の排ガス(F)は排気ポンプ(3)により排ガス導入用配管(6)に排出され、前記排ガス導入用配管(6)は入口スクラバ(40)に接続されている。

入口スクラバ(40)及び排ガス処理塔(20)は薬液タンク(60)の上にこの順で設置されており、出口スクラバ(50)は下流側にて薬液タンク(60)とは別に配置され、スクラバ本体(53)はその薬液槽(51)上に設置されている。図示していないが、勿論、薬液タンクと前記薬液槽とを一体とし、薬液タンク内の水と薬液槽内の水とを薬液槽から薬液タンクにオーバーフローにより給水可能な仕切壁にて仕切るようにしておいてもよい。

入口スクラバ(40)には水を噴射するスプレーノズル(41)が備えられており、スプレーノズル(41)から噴出された霧状の高圧水により排ガス(F)中に大量に含まれているＳｉＯ₂のような粉塵やＳｉＦ₄、Ｆ₂のような水加水分解性物質、水可溶成分が水洗除去される。入口スクラバ(40)の排ガス通路(42)はストレートな直管で、薬液タンク(60)の上面に立設されており、その底面は薬液タンク(60)に開口しており、水洗除去成分はそのまま薬液タンク(60)に落下する。

薬液タンク(60)は矩形箱状のもので、また、薬液タンク(60)内にはオーバーフロー升(63)が設置されており、薬液タンク(60)内の水位が一定となるようになっている。オーバーフロー升(63)からオーバーフローした水はオーバーフロー出口(66)から排出されるようになっている。薬液タンク(60)の底面側面には排水口(67)が設けられており、底に溜まった粉塵ヘドロの排出が簡単に行われるように、底面(64)は排水口(67)に向かって傾斜するように形成されている。

また、薬液タンク(60)内には１乃至複数の撒水ノズル(68)が配置されており、薬液タンク(60)内を通流する排ガス(F)に向かって散水すると同時に薬液タンク(60)の内壁に散水して薬液タンク(60)の内壁に水膜(68a)を形成し、排ガス(F)中の腐蝕成分から薬液タンク(60)を保護するようにしている。

また、入口スクラバ(40)及び薬液タンク(60)の内面その他の部分で、本実施例の処理塔本体(21)を除く部分には、半導体排ガス(F)に含まれる、或いは排ガス(F)の分解によって生じるフッ酸などの腐食性成分による腐蝕から各部を守るため、FRP、塩化ビニル、ポリエチレン、不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂(例えば４フッ化エチレン)などによる耐蝕性のライニングやコーティングが施されている。

排ガス処理塔(20)は、大略、ケーシングを構成する処理塔本体(21)と円筒状発熱体(30)とで構成されており、前記入口スクラバ(40)は前述の薬液タンク(60)を通って円筒状発熱体(30)に接続されている。

円筒状発熱体(30)としては円筒状部材内に発熱体が埋設されたものや円筒状セラミックヒータが使用される。

処理塔本体(21)の概略構造は、スチール製で円筒状の外皮ジャケット(21a)と、ハステロイのような耐熱・耐食性内張部材(21b)と、前記外皮ジャケット(21a)と内張部材(21b)との間に充填された断熱耐火材(21c)とで構成されており、内張部材(21b)の内部に排ガス分解処理室(R)が形成されている。この内張部材(21b)は排ガス分解処理室(R)の内周全面を覆っており、内張部材(21b)が熱分解された排ガス(F)に直接接触するようになっている。

排ガス処理塔本体(21)の底面には、底部(22)が一体的に取り付けられており、締結具で底部(22)両者が着脱可能に取り付けられている。そして、排ガス処理塔本体(21)の底には冷却部(23)が設けられて冷却水(24)が貯留されている。冷却水(24)は冷却部(23)の側面に設けられた給水管(25)により供給され、螺旋水流が冷却部(23)の外壁部分である朝顔状(下窄まりの円錐台状)冷却壁(23a)に沿ってグルグル旋回しつつ流下するようになっている。冷却壁(23a)はハステロイのようなものが好ましいが、常に前記螺旋水流の水膜で覆われているため、表面がFRP層その他前記樹脂層で覆われた耐食性ステンレス鋼板のようなものでもよい。

また、排ガス処理塔本体(21)の底部(22)には、円筒状発熱体(30)の下端部を囲繞するハステロイ或いは前述のような表面がFRP層で覆われた耐食性ステンレス鋼板で形成された円筒状発熱体保護壁(27)が囲繞しており、円筒状発熱体保護壁(27)と冷却壁(13)との間に前記冷却水(24)が溜まるようになっている。前記冷却水(24)は円筒状発熱体保護壁(27)をオーバーフローして排気筒(62)に流れ込む。(61)は薬液タンク(60)を排ガス供給側ゾーン(X)と排気側ゾーン(W)を２分する隔壁で、その上端は薬液タンク(60)に天井面から内側面全体に気密的に溶接接合されており、その下端は薬液中に浸漬されて前述のように薬液タンク(60)を排ガス供給側ゾーン(X)と排気側ゾーン(W)を２分する。

また、排ガス処理塔本体(21)の天井部分にはモータ(M)に接続された回転アーム(35)が垂設されており、回転アーム(35)に粉塵払い落としアームが設けられている。図の場合、粉塵払い落としアームは４本に枝分かれしており、内側の２本が(36b)、外側の２本が(36a)で示されている。勿論、図示していないが粉塵払い落としアームは内側の２本だけでもよい。また、内側の粉塵払い落としアーム(36b)は１本でもよいし、２本以上でもよい。また、図のように棒状のものでなく、１枚の板状のものでもよい。外側の粉塵払い落としアーム(36a)も同様１本でもよいし、２本以上でもよい。また、円筒状発熱体(30)は内側の方が下部まで高温となっているので、外側に比べて長くなっている。

ここでは４本に枝分かれした粉塵払い落としアーム(36a)(36b)をその代表例として説明するが、粉塵は極く微細な綿埃状のもので、回転する粉塵払い落としアーム(36)に軽く接触するだけで落下する程度のものであるから、粉塵払い落としアーム(36a)(36b)は円筒状発熱体(30)の内外面に近接してその周囲を回転して円筒状発熱体(30)の内外面に付着した粉塵を払い落とすことになる。

なお、円筒状発熱体(30)の内面面は上下ストレートの直管であるので、前記粉塵の大部分は途中でひっかかることなく薬液タンク(60)内に落下する。

薬液タンク(60)の排気側ゾーン(W)に対応する排ガス処理塔本体(21)の底部(22)に、排気筒(62)が底部(22)から薬液タンク(60)の粉塵溜まり(64a)内に向かってストレートに設けられている。そして、この排気筒(62)の側面に排気連通管(69)が接続されており、出口スクラバ(50)の薬液槽(51)の上部に接続されている。また、薬液槽(51)の底部には薬液タンク(61)の水位以上の部分或いは薬液槽(51)の水位が薬液タンク(60)の水位以上の場合には水位以下において通水管(52)が接続されており、汚れの少ない薬液槽(51)の水を薬液タンク(61)に供給するようになっている。

出口スクラバ(50)は、加熱分解処理された排ガス(F)中の有害成分を最終的に除害するためのものであり、その下端に薬液槽(51)が設置されており、その上に直管型のスクラバ本体(53)が接続されている。このスクラバ本体(53)内にて垂直方向に間隔を隔てて複数（本実施例では２段）設置された穿孔プレート(54)と、前記穿孔プレート(54)の下面に向けて薬液を噴霧する上向きのスプレーノズル(55)と、最上部の穿孔プレート(54)の直上部に取り付けられ、半導体排ガス(F)の通流方向に対向するように上方から洗浄水(或いは薬液)を噴霧する下向きのスプレーノズル(56)とで構成されている。

ここで穿孔プレート(54)は、スクラバ本体(53)内部空間の全面を横切るように取り付けられた板状の部材であり、その表面には半導体排ガス(F)を通流させるための小さなガス通流孔が多数穿設されている。なお、この穿孔プレート(54)としては、パンチングメタルや網などが好適である。

また、最下部に取り付けられたスプレーノズル(56)の下側には、穿孔プレート(54)のガス通流孔(54a)よりも小さな開口を有する網状部材(57)がスクラバ本体(53)内部空間の全面を横切るように取り付けられている。

この出口スクラバ(50)は、洗浄水(或いは薬液)を貯留する薬液槽(51)上に立設されており(或いは図示していないが、別個に配設された薬液槽とを配管で接続してもよい。)、スプレーノズル(56)から噴霧された洗浄水(又は薬液)が、排気連通管(69)を経由して送り込まれる排ガス(F)に気−液接触して薬液槽(51)に送り込まれるようになっている。

なお、スプレーノズル(56)には薬液槽(51)内の循環薬液ではなく、新水などの新しい洗浄水(又は薬液)が供給されている。そして出口スクラバ(50)の頂部出口は処理済み排ガス(F)を大気中へ放出する排気ファン(70)に接続されている。

次に、図１の実施例の作用に付いて説明する。半導体製造プロセス、特にＣＶＤ（化学的気相成長法）プロセスでは、前述のようにＳｉＨ_４のようなデポジットガスによるデポジット終了後、ＣＶＤチャンバをクリーニングするため、Ｃ_２Ｆ_４、ＣＦ_４およびＣＨＦ_３のようなパーフルオロカーボン（以下、「ＰＦＣ」という。）、ＮＦ_３のような炭素を含まないフッ素化合物などのクリーニングガスによるクリーニングが行われ、粉塵を大量に含む排ガス(F)が排出される。

入口スクラバ(40)に供給された排ガス(F)はスプレーノズル(41)にて洗浄され、更に入口スクラバ(4)に対応する排ガス供給側ゾーン(X)を通って円筒状発熱体(30)に排ガス(F)に至る。前記入口スクラバ(40)内では排ガス(F)中の粉塵がスプレーノズル(41)から散布された霧状の薬液(アルカリ液、酸性液又は水)に接触してある程度捕捉され薬液タンク(60)に送り込まれる。換言すれば、入口スクラバ(4)の排ガス通路(42)がストレートの直管状のものであるため、すばやく通過して十分な除塵が行われない。なお、これと同時に排ガス(F)中の水溶性成分も薬液中に吸収除去される。

排ガス供給側ゾーン(X)では散水ノズル(68)により排ガス供給側ゾーン(X)の内面に常に水が吹き付けられて水膜(68a)が形成されており、腐食性の排ガス(F)が排ガス供給側ゾーン(X)の内面に接触してこれを腐食することを防止している。また、垂直に立設された入口スクラバ(4)に対して排ガス供給側ゾーン(X)は水平に伸びているので、排ガス(F)が入口スクラバ(4)から排ガス供給側ゾーン(X)に流入する際に通流方向が変わり、乱流を生ずると同時に前記散水ノズル(68)からの噴霧により排ガス(F)中の粉塵が効率よく捕集され噴霧と共に薬液タンク(60)に落下していく。

前記排ガス供給側ゾーン(X)を通過した低温湿潤排ガス(F)は円筒状発熱体(30)内を上昇し、ここで上昇中に酸化分解されるのであるが、排ガス処理塔本体(21)の天井部分に設置されたモータ(M)によって回転アーム(35)が回転し、これに設けられた粉塵払い落としアーム(36a)(36b)が円筒状発熱体(30)の内外両面に近接して回転し、円筒状発熱体(30)の内外において粉塵払い落としと乱流を発生させている。

排ガス(F)中にＳiＨ₄（シラン）が含まれている時は、円筒状発熱体(30)の中程から上の400〜600℃に加熱されている部分で主に分解されて大量の粉塵を発生させるので、特に円筒状発熱体(30)の内面に粉塵の付着が見られるが、常時(或いは間歇的に)回転して発生した粉塵、例えばＳｉＯ₂を自動的に払い落とす。払い落とされた粉塵は薬液タンク(60)内に落下して集まる。また、ガス種によっては円筒状発熱体(30)内の加熱酸化分解により新たにＦ₂、ＨＦその他の生成物が発生する。

円筒状発熱体(30)はそれ自体で分解温度より若干高い温度迄発熱するので、円筒状発熱体(30)内の反応空間となる細い通流孔内雰囲気を分解温度以上に昇温させる。排ガス(F)はこの円筒状発熱体(30)の細い反応空間となる通流孔内を通過する間に直接加熱されて酸化分解され熱ロスなく無害化される。

また、円筒状発熱体(30)の外周面からも放熱があり、排ガス処理塔本体(21)の天井部分近傍部分(21H)に高温ゾーンが形成され、円筒状発熱体(30)から出た排ガス(F)中に未分解成分が残留しておれば、この高温ゾーンにて最終的に分解される。

以上のように円筒状発熱体(30)および高温ゾーンにて処理されたガスは大気放出ファン(70)により吸引されて出口スクラバ(50)の薬液槽(51)内に導かれる。本実施例では薬液槽(51)は１つであり、排ガス処理塔本体(21)から排出された処理済み排ガス(F)はここで集合する。なお、ＳｉＨ₄の酸化用にＯ₂を必要とするが、通常は外部空気を使用して円筒状発熱体(30)の上部に導入する。

集合した処理済み排ガス(F)は共通の出口スクラバ(50)を通過する際に洗浄とガス冷却される。出口スクラバ(50)を通過した処理済み排ガス(F)は大気放出ファン(70)を経て大気に放出される。

本発明装置の第１、２実施例の概略概念図

符号の説明

(F)…排ガス
(H)…発熱体
(1a)(1b)(1c)…チャンバ
(2)…半導体製造装置
(6a)(6b)(6c)…配管
(10)…排ガス除害装置
(20)…排ガス処理塔
(21)…処理塔本体
(30)…円筒状発熱体
(40)…入口スクラバ
(50)…出口スクラバ

Claims

半導体製造装置のチャンバから排出された排ガスを加熱分解処理する排ガス処理塔を備えた半導体製造装置の排ガス除害装置において、
前記チャンバに接続された円筒状発熱体が処理塔本体内に立設されており、
処理塔本体の天井部分に垂設された回転アームに設けられた粉塵払い落としアームにより、円筒状発熱体の内面に付着した粉塵が払い落とされるようになっていることを特徴とする半導体製造装置の排ガス除害装置。
半導体製造装置のチャンバから排出された排ガスを加熱分解処理する排ガス処理塔を備えた半導体製造装置の排ガス除害装置において、
前記チャンバに接続された円筒状発熱体が処理塔本体内に立設されており、
処理塔本体の天井部分に垂設された回転アームから枝分かれした粉塵払い落としアームにより、円筒状発熱体の内外面に付着した粉塵が払い落とされるようになっていることを特徴とする半導体製造装置の排ガス除害装置。