JP2018031570A - 安全装置、安全システム及び燃焼除害装置の安全化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、排気手段が停止した場合であっても、除害装置及び処理装置を安全に保つことができる安全装置、安全システム及び燃焼除害装置の安全化方法を提供することを目的とする。【解決手段】処理室にバルブを介して接続された排気手段の二次側に接続され、該排気手段により排気された有害ガスを燃焼筒で燃焼させて無害化する燃焼除害装置と、前記排気手段が運転状態であるか停止状態であるかを検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段が前記停止状態を検出したときに発する停止状態検出信号を受信したときに、前記燃焼除害装置の燃焼を停止させるとともに、前記バルブを閉にする制御手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、安全装置、安全システム及び燃焼除害装置の安全化方法に関する。

従来から、真空ポンプから排気されるガスを処理対象ガスとして燃焼により除害する燃焼炉と、真空ポンプから排気されるガスを処理対象ガスとして燃焼炉へ導く通常ライン配管と、真空ポンプから排気されるガスを燃焼炉以外へ導くバイパスライン配管と、通常ライン配管とバイパスライン配管とを選択的に切り換えるライン切り換えバルブと、を備え、通常ライン配管内に不活性ガスを供給することにより通常ライン配管内にライン切り換えバルブから燃焼炉へ向うガスの流れを形成するガス供給手段を設けた除害装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかるバイパスライン配管を有する除害装置では、初期排気のため、使用する配管が通常ライン配管からバイパスライン配管に切り換えられた場合、燃焼炉内への処理対象ガスの流れが突然消滅し、通常ライン配管内が負圧になることによって、通常ライン配管内で、燃焼炉からその上流の配管への火炎や高温ガスが逆流する現象（逆火現象）が発生する場合がある。上述の特許文献１に記載の除害装置は、通常ライン配管への不活性ガスの供給により、そのような逆火現象を防止することを目的としている。

特開２０１２−２０７８８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、除害装置の逆火現象の発生については記載されているが、除害装置の上流にある処理装置への有害ガスの逆流防止については、何ら考慮されていない。処理装置の方に有害ガスが逆流すると、処理装置と真空ポンプとを接続する配管にも有害ガスが充満し、配管を分解することが困難となり、復旧作業を速やかに行うことができず、生産効率を低下させる。また、配管内に有害ガスが存在する可能性が高いため、安全面からも好ましくない。

そこで、本発明は、排気手段が停止した場合であっても、除害装置及び処理装置を安全に保つことができる安全装置、安全システム及び燃焼除害装置の安全化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る安全装置は、処理室にバルブを介して接続された排気手段の二次側に接続され、該排気手段により排気された有害ガスを燃焼筒で燃焼させて無害化する燃焼除害装置と、
前記排気手段が運転状態であるか停止状態であるかを検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段が前記停止状態を検出したときに発する停止状態検出信号を受信したときに、前記燃焼除害装置の燃焼を停止させるとともに、前記バルブを閉にする制御手段と、を有する。

本発明によれば、燃焼除害装置及び処理装置を保護できるとともに、有害ガスの外部への漏洩を防止することができる。

本発明の実施形態に係る安全装置及び安全システムの一例を示した図である。 本発明の実施形態に係る安全装置及び安全システムの動作について説明するための処理フロー図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施形態に係る安全装置及び安全システムの一例を示した図である。本発明の実施形態に係る安全システム１００は、処理室１０と、真空ポンプ２０と、燃焼除害装置３０と、配管４０〜４２と、遮断弁５０と、希釈ガス供給源６０と、希釈ガス供給配管６１と、希釈ガス供給バルブ６２と、制御部７０とを有する。

処理室１０と真空ポンプ２０とが配管４０を介して接続され、配管４０には遮断弁５０が設けられている。また、配管４０には、希釈ガス供給源６０が、希釈ガス供給配管６１を介して接続されている。また、希釈ガス供給配管６１には、希釈ガス供給バルブ６２が設けられている。真空ポンプ２０の二次側、つまり排気側は、配管４１を介して燃焼除害装置３０に接続されている。燃焼除害装置３０の二次側には、配管４３が接続されている。制御部７０は、安全システム１００の安全制御を行うための制御手段であり、安全システム１００の各構成要素の動作を制御する。

処理室１０は、内部に基板を収容して所定の基板処理を行うための手段である。基板は、一般的には半導体からなるウエハとして構成され、ウエハ上に成膜を行う等の基板処理を行う。基板処理は、燃焼除害装置３０で除害が必要な有害ガスを処理室１０内に導入して行う処理であれば、用途に応じた種々の処理であってよく、成膜の他、エッチング等であってもよい。処理室１０で成膜を行う場合、例えば処理室１０は、ウエハを熱処理する縦型熱処理都炉として構成されてもよい。

真空ポンプ２０は、処理室１０内を排気するための排気手段である。なお、本実施形態では、真空ポンプ２０を排気手段の例として挙げているが、処理室１０内を排気できる手段であれば、必ずしも真空ポンプ２０でなくてもよい。本実施形態においては、処理室１０内で行われるプロセスが真空プロセスである場合を一例として挙げており、真空ポンプ２０により、処理室１０内を真空排気する。真空ポンプ２０は、処理室１０内を真空排気できれば、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ等、種々のポンプを用いることができる。なお、真空ポンプ２０は、ロータを回転させるためのモータ２１を内部に備える。

また、本実施形態に係る安全システム１００では、真空ポンプ２０が運転状態であるか停止状態であるかを検出する運転状態検出器２２が真空ポンプ２０に設けられる。運転状態検出器２２は、安全制御を行うための検出手段であり、本実施形態に係る安全システム１００では、真空ポンプ２０が運転状態から停止状態に切り替わったときに安全制御が行われる。運転状態検出器２２は、真空ポンプ２０が運転状態であるか停止状態であるかを検出できれば、その手段は問わないが、例えば、モータ２１が動作しているか否かにより真空ポンプ２０の運転状態を検出してもよい。この場合、モータ２１が動作していれば真空ポンプ２０は運転状態であると判定し、モータ２１が停止中であれば、真空ポンプが停止状態であると判定する。なお、運転状態検出器２２は、制御部７０と電気的に接続され、真空ポンプ２０が停止状態であることを検出したら、停止状態検出信号を制御部７０に送信する。

真空ポンプ２０は、処理室１０に配管４０を介して接続され、配管４０には遮断弁５０が設けられる。遮断弁５０は、安全制御を行う際に動作し、処理室１０と真空ポンプ２０との接続を遮断する役割を果たすバルブである。

真空ポンプ２０の二次側は、配管４１を介して燃焼除害装置３０に接続される。つまり、真空ポンプ２０により排気された有害ガスは、配管４１を介して燃焼除害装置３０に送られる。

燃焼除害装置３０は、有害ガス（有毒ガス）を燃焼させ、無害化するための装置である。燃焼除害装置３０は、燃焼筒３１と、三方弁３２と、除害配管３３と、バイパス配管３４と、ケーシング３５とを有する。また、燃焼除害装置３０の二次側には、排気用の配管４２が設けられている。

燃焼筒３１は、有害ガスを燃焼させて無害化するための燃焼除害手段である。燃焼筒３１は、燃焼除害装置３０の中心的な構成要素であり、有害ガスを除害するという燃焼除害装置３０の目的となる機能を実行する部分である。

なお、燃焼筒３１は、制御部７０の指令により燃焼を停止させる。この動作も、安全制御の動作の１つであるが、詳細は後述する。

三方弁３２は、真空ポンプ２０の二次側の配管４１を、除害配管３３に接続するか又はバイパス配管３４に接続するかを切り替えるための切替手段である。除害配管３３は、真空ポンプ２０により排気され、配管４１を通過した排気ガス（有害ガス）を、燃焼筒３１に送るための配管であり、燃焼筒３１に接続されている。一方、バイパス配管３４は、真空ポンプ２０により排気され、配管４１を通過した排気ガス（有害ガス）を、燃焼筒３１を経由せず、配管４２に送るための配管であり、燃焼除害装置３０の二次側の配管４２に接続される。通常、三方弁３２は、真空ポンプ２０の二次側の配管４１を除害配管３３に接続し、燃焼筒３３に有害ガスが送られる状態とされているが、制御部７０からの指令により、真空ポンプ２０の二次側の配管４１をバイパス配管３４に接続するように切り替える。なお、この動作も安全制御の動作の１つであるが、詳細は後述する。

ケーシング３５は、燃焼筒３１、三方弁３２、除害配管３３、バイパス配管３４及び配管４２の一部を収容するための筐体である。三方弁３２及びバイパス配管３４は、ケーシング３５の外部に設けることも可能であり、そのような構成としてもよい。但し、一般的には、三方弁３２及びバイパス配管３４はケーシング３５内に設けられ、燃焼除害装置３０の外部に余分な構成要素が露出しないように構成される。

配管４２は、燃焼除害装置３０で除害された無害化されたガスを排出するための配管であり、例えば、除害されたガスを排出するための設備に接続される。

希釈ガス供給源６０、希釈ガス供給配管６１及び希釈ガス供給バルブ６２は、配管４０に希釈ガスを供給する手段であり、有害ガスを希釈化する役割を果たすための手段である。希釈ガス供給源６０、希釈ガス供給配管６１及び希釈ガス供給バルブ６２を全体で、希釈ガス供給手段６０〜６３と呼んでもよい。

希釈ガス供給バルブ６２は、通常は閉とされているが、真空ポンプ２０が停止し、安全制御を行う際に開とされ、希釈ガス供給源６０から希釈ガス供給配管６１を介して希釈ガスが配管４０に供給される。これにより、配管４０内の有害ガスが希釈化され、配管４０から真空ポンプ２０や処理室１０を外したり、配管４０を分解したりすることが可能となる。これにより、真空ポンプ２０の停止に伴う安全化動作の後の事後処理を安全に行うことができる。

なお、希釈ガスは、例えば、パージガス等に一般的に用いられる窒素（Ｎ_２）ガスが用いられる。希釈ガスは、有害ガスと反応せず、燃焼等も誘発せずに有害ガスを希釈できれば種々のガスを用いることができる。窒素の他、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いることも可能である。

制御部７０は、安全システム１００の安全動作を制御するための制御手段であり、制御を行うのに必要な演算処理を行う機能を有する。例えば、制御部７０は、ＣＰＵ（Central Control Unit、中央処理装置）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶手段を備え、プログラムにより動作するマイクロコンピュータから構成されてもよいし、特定の用途向けに複数機能の回路を１つにまとめたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路として構成されてもよい。

制御部７０は、真空ポンプ２０の運転状態検出器２２からの運転状態検出信号を受信し、燃焼筒３１及び遮断弁５０に指令信号を送信するため、少なくとも運転状態検出器２２、燃焼筒３１及び遮断弁５０とは電気的に接続されている。また、制御部７０は、必要に応じて、三方弁３２及び希釈ガス供給バルブ６２にも指令信号を送信するため、必要に応じて、三方弁３２及び希釈ガス供給バルブ６２と電気的に接続される。しかしながら、無線で通信を行う場合には、必ずしも電気的に接続される必要は無く、通信可能に構成されていればよい。

なお、運転状態検出器２２、燃焼除害装置３０、制御部７０、遮断弁５０、希釈ガス供給手段６０〜６３は、安全装置８０を構成する。安全装置８０は、真空ポンプ２０が停止したときに、燃焼除害装置３０の安全化を図るための装置である。

次に、本発明の実施形態に係る安全化装置８０及び安全システム１００の動作、つまり燃焼除害装置の安全化方法について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る安全装置８０及び安全システム１００の動作について説明するための処理フロー図である。前提として、所定の基板処理が行われ、処理室１０を有する基板処理装置、真空ポンプ２０及び燃焼除害装置３０が総て正常に動作している状態を開始状態とする。

まず、ステップＳ１００において、真空ポンプ２０の停止状態であるか否かを検出する。真空ポンプ２０が運転状態であれば、正常に基板処理が行われ、燃焼除害装置３０も正常に動作していることを意味するので、そのまま運転状態検出器２２による真空ポンプ２０の運転状態の検出を継続する。

一方、真空ポンプ２０が停止した場合には、燃焼除害装置３０から熱又は火炎の逆流が発生するおそれがある。なお、運転状態検出器２２が、モータ２１の動作等から、真空ポンプ２０が停止状態であることを検出した場合には、真空ポンプ２０が停止したことを示す停止状態検出信号が制御部７０に送信される。

ステップＳ１１０において、制御部７０は、運転状態検出器２２から停止状態検出信号を受信したときには、燃焼筒３１の燃焼動作を停止させるとともに、遮断弁５０を閉じる制御を行う。これは、例えば、燃焼筒３１に燃焼停止を命令する燃焼停止信号を送信するとともに、遮断弁５０に閉（ＣＬＯＳＥ）信号を送信することにより行う。これにより、燃焼筒３１を停止させて火炎及び熱の逆流を防ぐことができるとともに、処理室１０内に有害ガスが逆流することを防止することができる。燃焼筒３１の停止により、火炎の発生を停止させることができ、火炎の逆流を防ぐことができる。また、燃焼筒３１の燃焼を停止させることにより、燃焼除害装置３０内の温度の上昇によるＯ−リングの溶解、配管３２、３４、４１、４２の変色も防止することができる。更に、遮断弁５０を閉じることにより、処理室１０を配管４０から遮断することができ、処理室１０から排気され、配管４０内に存在する有害ガスが処理室１０内に逆流することを防止することができる。これにより、処理室１０を配管４０から切り離す事後処理を安全に行うことが可能となる。

ステップＳ１２０は、必要により行われる制御であり、必須ではないが、安全化を確実にするためには、行われることが好ましい。なお、ステップＳ１１０と、ステップＳ１２０は、異なるステップとして記載されているが、ステップＳ１２０の処理を行う場合には、ステップＳ１１０と同時に行うようにすることが、迅速な安全化の観点から好ましい。

ステップＳ１２０では、制御部７０は、三方弁３２をバイパス配管３４への接続に切り換え、真空ポンプ２０の二次側の配管４１を、バイパス配管３４に接続する。これにより、配管４１内のガスは、燃焼が停止した燃焼筒３１を経由せず、燃焼除害装置３０の二次側の配管４２に送られる。この動作は、制御部７０が、三方弁３２に指令信号を送信することにより行われてもよいし、燃焼除害装置３０に指令信号を送信し、燃焼除害装置３０が、三方弁３２を指令通り動作させるとともに、ステップＳ１１０における燃焼筒３１の停止動作を指令通り行う構成としてもよい。

同様に、ステップＳ１２０では、制御部７０は、希釈ガス供給バルブ６２を開とし、希釈ガス供給源６０から希釈ガス供給配管６１を経由して希釈ガスが配管４０に供給されるように制御する。この場合も、制御部７０が、希釈ガス供給バルブ６２に指令信号を送信することにより、希釈ガス供給動作が行われてもよい。

ステップＳ１１０、必要に応じてステップＳ１２０の動作を継続し、ステップＳ１３０において、所定時間経過したら、有害ガスの危険性が低下したと判定する。

ステップＳ１４０において、処理室１０の開放、真空ポンプ２０の開放、配管４０の分解等を必要に応じて行う。なお、この開放動作を行う場合には、配管４０内が窒素ガス等の希釈ガスで希釈され、有害ガスが希釈されているのが好ましいので、ステップＳ１２０の動作も行う方が好ましい。

このようなステップを経ることにより、真空ポンプ２０が停止した場合であっても、迅速に燃焼筒３１を停止し、処理室１０を遮断することができる。これにより、燃焼筒３１の火炎及び熱の逆流を防止することができるとともに、有害ガスの処理室１０への逆流も防ぐことができる。更に、配管４０内の有害ガスを希釈化することができ、処理室１０、配管４０及び真空ポンプ２０の開放を安全に行うことができ、真空ポンプ２０の停止時における安全性を担保するとともに、迅速な復旧が可能となる。

更に、本発明の実施形態に係る安全装置８０及び安全システム１００においては、真空ポンプ２０と燃焼除害装置３０が異なるメーカーの製品であっても、制御部７０を介することにより、機差を吸収することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ 処理室
２０ 真空ポンプ
２２ 運転状態検出器
３０ 燃焼除害装置
３１ 燃焼筒
３２ 三方弁
３３ 除害配管
３４ バイパス配管
４０〜４２ 配管
５０ 遮断弁
６０ 希釈ガス供給源
６１ 希釈ガス供給配管
６２ 希釈ガス供給バルブ
７０ 制御部
８０ 安全装置
１００ 安全システム

Claims (9)

1. 処理室にバルブを介して接続された排気手段の二次側に接続され、該排気手段により排気された有害ガスを燃焼筒で燃焼させて無害化する燃焼除害装置と、
   前記排気手段が運転状態であるか停止状態であるかを検出する運転状態検出手段と、
   該運転状態検出手段が前記停止状態を検出したときに発する停止状態検出信号を受信したときに、前記燃焼除害装置の燃焼を停止させるとともに、前記バルブを閉にする制御手段と、を有する安全装置。
2. 前記燃焼除害装置は、前記排気手段の二次側を前記燃焼筒を経由せずに前記燃焼除害装置の二次側の配管に接続可能なバイパス配管と、前記排気手段の二次側を前記燃焼筒への接続又は前記バイパス配管への接続に切り替え可能な切替手段とを有し、
   前記制御手段は、前記停止状態検出信号を受信したときに、前記切替手段を前記バイパス配管への接続に切り替えさせる請求項１に記載の安全装置。
3. 前記バルブと前記排気手段との間の配管には、希釈ガスを供給可能な希釈ガス供給手段が接続され、
   前記制御手段は、前記停止状態検出信号を受信したときに、前記希釈ガス供給手段から前記バルブと前記排気手段との間の配管に前記希釈ガスを供給させる請求項１又は２に記載の安全装置。
4. 処理室と、
   該処理室に第１の配管を介して接続された排気手段と、
   前記第１の配管に設けられたバルブと、
   前記排気手段の二次側に第２の配管を介して接続され、前記排気手段により排気される有害ガスを燃焼筒で燃焼させて無害化する燃焼除害装置と、
   前記排気手段が運転状態であるか停止状態であるかを検出する運転状態検出手段と、
   該運転状態検出手段が前記停止状態を検出したときに発する停止状態検出信号を受信したときに、前記燃焼除害装置の燃焼を停止させるとともに、前記バルブを閉にする制御手段と、を有する安全システム。
5. 前記燃焼除害装置の二次側に接続された第３の配管を更に有し、
   前記燃焼除害装置は、前記第２の配管を前記燃焼筒を経由せずに前記第３の配管に接続可能なバイパス配管と、前記第２の配管を前記燃焼筒への接続又は前記バイパス配管への接続に切り替え可能な切替手段とを有し、
   前記制御手段は、前記停止状態検出信号を受信したときに、前記切替手段を前記バイパス配管への接続に切り替えさせる請求項４に記載の安全システム。
6. 前記第１の配管には、希釈ガスを供給可能な希釈ガス供給手段が接続され、
   前記制御手段は、前記停止状態検出信号を受信したときに、前記希釈ガス供給手段から前記第１の配管に前記希釈ガスを供給させる請求項４又は５に記載の安全システム。
7. 処理室を排気する排気手段が停止したことを検出する工程と、
   前記排気手段の停止を検出したときに、前記排気手段の二次側に接続され、前記排気手段により排気される有害ガスを燃焼筒で燃焼させて無害化する燃焼除害装置の燃焼を停止させる工程と、
   前記排気手段の停止を検出したときに、前記処理室と前記排気手段とを接続する配管に設けられたバルブを閉にする工程と、を有する燃焼除害装置の安全化方法。
8. 前記排気手段の停止を検出したときに、前記排気手段の二次側を、前記燃焼筒への接続から、前記燃焼筒を経由せずに前記燃焼除害装置の二次側に接続されたバイパス路への接続に切り替える請求項７に記載の燃焼除害装置の安全化方法。
9. 前記排気手段の停止を検出したときに、前記処理室と前記排気手段とを接続する配管に希釈ガスを供給する請求項７又は８に記載の燃焼除害装置の安全化方法。

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