JP2017142004A - 排ガス処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2には、複数のCVD装置と燃焼式除害装置とがそれぞれ1つの排ガスラインで接続されている図が開示されている。
さらに、特許文献2には、燃焼式除害装置から導出された一次処理ガスの温度を温度測定手段で測定し、測定した一次処理ガスの温度に応じて燃料供給量、大気供給量、冷却水供給量を制御し、一次処理ガスの温度を触媒酸化式除害装置における最適処理温度に調節することにより、燃焼式除害装置の燃料消費量の削減が可能となることが開示されている。
これにより、排ガスの流量を継続的にマスフローメーターで精度良く測定することは、非常に困難であった。
このため、ガスの無害化に必要な燃料が過剰に供給される可能性や、ガスの無害化に必要な燃料よりも少ない量の燃料が供給される可能性があった。
そして、ガスの無害化に必要な燃料が過剰に供給された場合には、必要以上の熱量で除害処理が行われる恐れがあり、ガスの無害化に必要な燃料よりも少ない量の燃料が供給された場合には、ガスの無害化処理を十分に行えない恐れがあった。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る排ガス処理方法を行う際に使用する排ガス処理システムの概略構成を模式的に示す図である。
なお、図1では、説明の便宜上、排ガス処理システム10以外の構成についても図示する。また、図1では、一例として、3つのデバイス製造装置19,29,39を除害装置74と接続した場合を例に挙げて図示する。
第2の可燃性ガス供給源12は、第2の可燃性ガス供給ライン25を介して、チャンバ41内に第1の可燃性ガスとは異なる第2の可燃性ガス(例えば、水素ガス(H2))を供給する。
不活性ガス供給源13は、不活性ガス供給ライン17を介して、チャンバ41内に不活性ガス(例えば、水素ガス(N2))を供給する。
第2の可燃性ガス供給ライン16は、その一端が第2の可燃性ガス供給源12と接続されており、他端がチャンバ41と接続されている。
不活性ガス供給ライン17は、その一端が不活性ガス供給源13と接続されており、他端がチャンバ41と接続されている。
第2の可燃性ガス供給源22は、第2の可燃性ガス供給ライン26を介して、チャンバ51内に第2の可燃性ガス(例えば、水素ガス(H2))を供給する。
不活性ガス供給源23は、不活性ガス供給ライン27を介して、チャンバ51内に不活性ガス(例えば、窒素ガス(N2))を供給する。
第2の可燃性ガス供給ライン26は、その一端が第2の可燃性ガス供給源22と接続されており、他端がチャンバ51と接続されている。
不活性ガス供給ライン27は、その一端が不活性ガス供給源23と接続されており、他端がチャンバ51と接続されている。
第2の可燃性ガス供給源32は、第2の可燃性ガス供給ライン36を介して、チャンバ61内に第2の可燃性ガス(例えば、水素ガス(H2))を供給する。
不活性ガス供給源33は、不活性ガス供給ライン37を介して、チャンバ61内に不活性ガス(例えば、窒素ガス(N2))を供給する。
第2の可燃性ガス供給ライン36は、その一端が第2の可燃性ガス供給源32と接続されており、他端がチャンバ61と接続されている。
不活性ガス供給ライン37は、その一端が不活性ガス供給源33と接続されており、他端がチャンバ61と接続されている。
チャンバ41内には、図示していない基板を載置するサセプタ(図示せず)が設けられている。基板の上面へのCVD(Chemical Vapor Deposition)処理、或いはALD(Atomic Layer Deposition)処理が実施される。
第1の可燃性ガス供給弁43が開状態になると、チャンバ41内に第1の可燃性ガスが供給され、第1の可燃性ガス供給弁43が閉状態になると、チャンバ41内への第1の可燃性ガスの供給が停止される。
第2の可燃性ガス供給弁44が開状態になると、チャンバ41内に第2の可燃性ガスが供給され、第2の可燃性ガス供給弁44が閉状態になると、チャンバ41内への第2の可燃性ガスの供給が停止される。
不活性ガス供給弁45が開状態になると、チャンバ41内に不活性ガスが供給され、不活性ガス供給弁45が閉状態になると、チャンバ41内への不活性ガスが停止される。
チャンバ51は、先に説明したチャンバ41と同様な構成とされている。
第1の可燃性ガス供給弁53は、第1の可燃性ガス供給ライン25に設けられている。第1の可燃性ガス供給弁53は、排ガス処理システム10を構成する制御部115と電気的に接続されている。
第1及び第2の可燃性ガス供給弁53,54としては、例えば、空気弁或いは電磁弁を用いることが可能である。
不活性ガス供給弁55は、不活性ガス供給ライン27に設けられている。不活性ガス供給弁55は、制御部115と電気的に接続されている。
ポンプ57は、排ガス処理システム10を構成する後述する排ガス供給ライン85に設けられている。
チャンバ61は、先に説明したチャンバ41と同様な構成とされている。
第1の可燃性ガス供給弁63は、第1の可燃性ガス供給ライン35に設けられている。第1の可燃性ガス供給弁63は、排ガス処理システム10を構成する制御部115と電気的に接続されている。
第1及び第2の可燃性ガス供給弁63,64としては、例えば、空気弁或いは電磁弁を用いることが可能である。
不活性ガス供給弁65は、不活性ガス供給ライン37に設けられている。不活性ガス供給弁65は、制御部115と電気的に接続されている。
ポンプ57は、排ガス処理システム10を構成する後述する排ガス供給ライン101に設けられている。
排ガス処理システム10は、排ガス供給ライン71,85,101と、バイパスライン72,88,103と、除害装置74と、第1の自動弁75,91,106と、第2の自動弁76,92,107と、増設用ライン78,81,93,95,109,113と、第1の接続部79,83と、第2の接続部86,89と、第3の接続部94,96と、第4の接続部102,104と、第5の接続部111,114と、制御部115と、を有する。
第1の排ガスは、排ガス供給ライン71のうち、第1の自動弁75の下流側に位置する部分を介して、除害装置74に供給される。
このようなバイパスライン72を設けることで、第1及び第2の可燃性ガスが含まれていない第2の排ガスが除害装置74に導入されることがなくなるため、第2の排ガスの除害処理に要する熱量(言い換えれば、燃料またはエネルギー)を削減することができる。
除害装置74としては、例えば、液化石油ガス、都市ガス、メタン、プロパン、ブタン、水素のうち、いずれか1種を燃料として使用する燃焼式除害装置であってもよいし、第1及び第2の可燃性ガスを酸化・熱分解させるヒーター式除害装置であってもよいし、プラズマを用いて第1及び第2の可燃性ガスを酸化・熱分解させるプラズマ式除害装置であってもよい。
第1の接続部79は、増設用ライン78の先端に設けられている。第1の接続部79は、第2の接続部86に対して着脱可能な構造とされている。
第1の接続部83は、増設用ライン81の先端に設けられている。第1の接続部83は、第2の接続部89に対して着脱可能な構造とされている。
第2の接続部86は、排ガス供給ライン85の他端に設けられている。第2の接続部86は、第1の接続部79に接続されている。
これにより、チャンバ51から排気された第1の排ガスは、排ガス供給ライン85、増設用ライン78、及び排ガス供給ライン71の一部を介して、除害装置74に供給される。
バイパスライン88は、先に説明したバイパスライン72と同様な機能を有する。このようなバイパスライン88を設けることで、バイパスライン72と同様な効果を得ることができる。
これにより、チャンバ51から排気された第2の排ガスは、バイパスライン88、及び増設用ライン81を介して、バイパスライン72に供給される。
第2の自動弁92は、バイパスライン88に設けられている。第2の自動弁92は、制御部115と電気的に接続されている。
第3の接続部94は、増設用ライン93の先端に設けられている。第3の接続部94は、第4の接続部102に対して着脱可能な構成とされている。
増設用ライン95は、第2の接続部89と第2の自動弁92との間に位置するバイパスライン88から分岐されている。
第3の接続部96は、増設用ライン95の先端に設けられている。第3の接続部96は、第4の接続部104に対して着脱可能な構成とされている。
第4の接続部102は、排ガス供給ライン101の他端に設けられている。第4の接続部102は、第3の接続部94と接続されている。
これにより、チャンバ61から排気された第1の排ガスは、排ガス供給ライン101を介して、除害装置74に供給される。
バイパスライン103は、先に説明したバイパスライン72と同様な機能を有する。このようなバイパスライン103を設けることで、バイパスライン72と同様な効果を得ることができる。
これにより、チャンバ61から排気された第2の排ガスは、バイパスライン103を介して、バイパスライン72に供給される。
第2の自動弁107は、バイパスライン103に設けられている。第2の自動弁107は、制御部115と電気的に接続されている。
第5の接続部111は、増設用ライン109の先端に設けられている。第5の接続部111は、先に説明した第1の接続部79及び第3の接続部94と同様な機能を有する。
増設用ライン113は、第2の自動弁107と第4の接続部104との間に位置するバイパスライン103から分岐されている。
第5の接続部114は、増設用ライン113の先端に設けられている。第5の接続部114は、先に説明した第1の接続部83及び第3の接続部96と同様な機能を有する。
第5の接続部111,114は、図1に示す状態(他の接続部が接続されていない状態)において、ガスが外部に漏れない構造とされている。
また、制御部115は、第1の可燃性ガス供給弁43,53,63、及び第2の可燃性ガス供給弁44,54,64が開状態と検知されたデバイス製造装置の台数に基づいて、第1の排ガスの処理に必要な除害装置74の熱量(必要最小限の熱量)を算出し、該熱量に基づいた量の燃料またはエネルギーを除害装置74に供給する。
この場合、可燃性ガスであるN2及びNH3を無害化処理するときにNH3が分解する1000℃まで加熱する熱量が必要であるとすると、N2及びNH3のそれぞれの最大流量(L/min)を加算した流量(L/min)に0.03を乗じたエネルギー(kW)をデバイス製造装置1台あたりの熱量として除害装置74へ供給する。
この場合、可燃性ガスであるN2及びNH3を無害化処理するときにNH3が分解する1000℃まで加熱する熱量が必要であるとすると、N2及びNH3のそれぞれの最大流量(L/min)を加算した流量(L/min)に0.12を乗じたエネルギー(kW)をデバイス製造装置1台あたりの熱量として除害装置74へ供給する。
また、上述したように、特許文献1の場合、排ガス中に含まれる粒子状の副生成物がマスフローメーターのセンサーを汚染するため、マスフローメーターの誤計測を起こし、排ガスの流量を継続的にマスフローメーターで測定することは、現実的な方法ではない。
本実施の形態の排ガス処理方法は、半導体、液晶、太陽光発電パネル、及び発光ダイオード(LED)等の電子デバイスを製造する複数のデバイス製造装置(図1の場合、一例として、3台のデバイス製造装置19,29,39)から排出される第1の可燃性ガス及び/または第2の可燃性ガスを含んだ第1の排ガスを処理する1台の除害装置74を用いた排ガス処理方法である。
この段階では、制御部115は、閉状態となるように、第1の可燃性ガス供給弁43、第2の可燃性ガス供給弁44、及び不活性ガス供給弁45を制御するとともに、開状態となるように、第1の可燃性ガス供給弁53,63、第2の可燃性ガス供給弁54,64、及び不活性ガス供給弁55,65を制御する。
そのため、制御部115は、第1及び第2の可燃性ガス供給弁43,44が閉状態であることを検知した段階で、第1の自動弁75を閉状態にするとともに、第2の自動弁76を開状態にすることで、第1及び第2の可燃性ガスが含まれていない、除害が不要で安全な第2の排ガスをバイパスライン72に流す。これにより、除害装置74を安全に連続的に稼働させることができる。
このため、待機状態の場合も、チャンバ41内には、第1及び第2の可燃性ガスが含まれていない。
したがって、待機状態の場合も、第1の自動弁75の閉状態、及び第2の自動弁76の開状態を維持することで、第1及び第2の可燃性ガスが含まれていない、除害が不要で安全な第2の排ガスをバイパスライン72に流す。
このため、制御部115は、第1及び第2の可燃性ガス供給弁53,54,63,64が開状態であることを検知した段階で、第1の自動弁91,106を開状態にするとともに、第2の自動弁92,107を閉状態にすることで、第1及び第2の可燃性ガスが含まれた第1の排ガスを、排ガス供給ライン85,101を介して、除害装置74に供給する。
このとき、除害装置74を稼働させて、第1の排ガスを無害化するためには、除害装置74に、燃料またはエネルギーを供給する必要がある。
このように、第1の排ガスの処理に必要な除害装置74の最低限の熱量を算出し、該熱量に基づいた量の燃料またはエネルギーを除害装置74に供給することで、除害装置74に必要以上の熱量やエネルギーを供給することがなくなるため、除害処理に要するコストを低減することができる。
このように、除害装置74の出口側の温度を、第1及び第2の可燃性ガスを酸化・熱分解させるために必要な温度の下限値と等しくして、上記最低限のエネルギーに応じた電力量を除害装置74に供給することで、除害性能を確保することができる。
このように、プラズマ印加量(電力量)を、第1及び第2の可燃性ガスを酸化・熱分解させるために必要なプラズマ印加量の下限値と等しくして、上記最低限のエネルギーに応じた電力量を除害装置74に供給することで、除害性能を確保することができる。
図2は、本発明の第2の実施の形態に係る排ガス処理方法を行う際に使用する排ガス処理システムの概略構成を模式的に示す図である。図2では、説明の便宜上、排ガス処理システム120以外の構成についても図示する。図2において、図1に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
ガス濃度検知器123は、バイパスライン72に流れるガスに第1の可燃性ガス及び/または第2の可燃性ガスが含まれているか否かを検知する。
ガス濃度検知器123は、第1の可燃性ガス及び/または第2の可燃性ガスの濃度を検知した際に、制御部115に濃度検知信号を送信する。
制御部115は、排ガス処理システム120が動作不良を起こしている可能性があるので、デバイス製造装置19、29、39及び除害装置74を停止するよう停止信号を送信する。
上述したガス濃度計測用バイパスライン125、及びガス濃度検知器126は、先に説明したガス濃度計測用バイパスライン121、及びガス濃度検知器123と同様な機能を有しており、ガス濃度計測用バイパスライン121、及びガス濃度検知器123を設けた場合と同様な効果を得ることができる。
上述したガス濃度計測用バイパスライン128、及びガス濃度検知器129は、先に説明したガス濃度計測用バイパスライン121、及びガス濃度検知器123と同様な機能を有しており、ガス濃度計測用バイパスライン121、及びガス濃度検知器123を設けた場合と同様な効果を得ることができる。
Claims (7)
- 電子デバイスを製造する複数のデバイス製造装置から排出される可燃性ガスを含んだ第1の排ガスを処理する1台の除害装置を用いた排ガス処理方法であって、
制御部により、複数のデバイス製造装置に設けられた可燃性ガス供給弁の開閉状態を検知する開閉状態検知工程と、
前記開閉状態検知工程において、前記複数のデバイス製造装置のうち、前記可燃性ガス供給弁が開状態と検知されたデバイス製造装置から排出された前記第1の排ガスを、排ガス供給ラインを介して、前記除害装置に供給するとともに、前記複数のデバイス製造装置のうち、前記可燃性ガス供給弁が閉状態と検知されたデバイス製造装置から排出された前記可燃性ガスを含まない第2の排ガスを、排ガス供給ラインから分岐し、かつ前記除害装置をバイパスするバイパスラインに供給するライン切替工程と、
前記除害装置により、前記第1の排ガスの除害処理を行う除害工程と、
を含み、
前記除害工程では、前記制御部により、前記複数のデバイス製造装置のうち、前記可燃性ガス供給弁が開状態と検知されたデバイス製造装置の台数に基づいて、前記第1の排ガスの処理に必要な前記除害装置の熱量を算出し、該熱量に基づいた量の燃料またはエネルギーを前記除害装置に供給することを特徴とする排ガス処理方法。 - 前記可燃性ガス供給弁は、空圧弁であり、
前記開閉状態検知工程において、前記制御部は、前記空圧弁の開閉信号または制御空気圧の有無により、前記空圧弁の開閉状態を検知することを特徴とする請求項1記載の排ガス処理方法。 - 前記可燃性ガス供給弁は、電磁弁であり、
前記開閉状態検知工程において、前記制御部は、前記電磁弁の開閉信号により、前記電磁弁の開閉状態を検知することを特徴とする請求項1記載の排ガス処理方法。 - 前記排ガス供給ラインには、前記制御部と電気的に接続された第1の自動弁が設けられており、
前記バイパスラインには、前記制御部と電気的に接続された第2の自動弁が設けられており、
前記ライン切替工程では、前記可燃性ガス供給弁の開閉状態に応じて、前記制御部が前記第1及び第2の自動弁の開閉を制御することを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1項記載の排ガス処理方法。 - 前記除害装置は、液化石油ガス、都市ガス、メタン、プロパン、ブタン、水素のうち、いずれか1種を前記燃料として使用する燃焼式除害装置であることを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の排ガス処理方法。
- 前記除害装置は、前記可燃性ガスを酸化・熱分解させるヒーター式除害装置であり、
前記除害工程では、前記除害装置の出口側の温度を、前記可燃性ガスを酸化・熱分解させるために必要な温度の下限値と等しくすることを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の排ガス処理方法。 - 前記除害装置は、プラズマを用いて前記可燃性ガスを酸化・熱分解させるプラズマ式除害装置であり、
前記プラズマ式除害装置は、前記第1の排ガスの除害処理に必要な前記プラズマ式除害装置に基づいた前記エネルギーに対応するプラズマを印加することを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の排ガス処理方法。
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