JP3020948B1 - 半導体製造中に生じるガスを処理するための吸着型ガススクラバ― - Google Patents

半導体製造中に生じるガスを処理するための吸着型ガススクラバ―

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Abstract

【要約】 【課題】 触媒吸着剤を受容する吸着剤ケースが容易
に交換できる構造とし、装置の停止時間を短縮させ、半
導体ディバイスの製造中に生じるガスの処理効率を高め
られる吸着型ガススクラバーを提供する。 【解決手段】 本発明による吸着型ガススクラバーは直
六面体状のキャビネットと、吸気されるガスの圧力を測
定するための第1圧力ゲージをそなえた吸気管と連結さ
れる誘導管と、誘導管に隣接して位置され、誘導管から
供給されるガスを吸着処理するための多数の触媒吸着剤
が、積層されて処理されたガスの圧力を測定するための
第2圧力ゲージが設けられた排気管を通して排出するよ
うに排気管と連結される吸着桶と、初期に誘導管から吸
着桶の最下部に位置された触媒吸着剤へガスを供給する
ために最下部に提供されるガス通路と、第1圧力ゲージ
と第2圧力ゲージとの圧力差に伴う作動によって、誘導
管から吸着桶に積層された各々の触媒吸着剤へガスを供
給及び遮断するためのガス通路手段を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造中に生じ
たガスを処理するためのガススクラバーに係り、より詳
しくは半導体製造中に生じたガスが多層で積層されてい
る触媒吸着剤のうち、該当する触媒吸着剤を通過するこ
とによってガスを吸着処理し、浄化させるための吸着型
ガススクラバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ディバイス製造工程では各種有害
性、腐食性、引火性ガスを使用する。例えば、化学蒸気
蒸着(CVD)、低圧CVD、プラズマ強化CVD、プラズマ腐
蝕、エピタクシ蒸着のような半導体製造工程では、多量
のシラン(SiH4)、ジクロロシラン(SiH2Cl2)、アンモニ
ア(4NH3)、酸化窒素(NO)、アルシン(AsH3)、ホスフィン
(PH3)、ジボラン(B2H6)、三塩化ホウ素(BCl3)などを使
用するが、工程中ではこの中の少量のみ使われる。
【０００３】従って、このような半導体製造工程で生じ
た廃棄ガスにはシラン(SiH4)、ジクロロシラン(SiH2C
l2)、アンモニア(4NH3)、アルシン(AsH3)、ホスフィン
(PH3)、ジボラン(B2H6)、三塩化ホウ素(BCl3)、六フッ
化タングステン(WF6)、三臭化リン(PBr3)、テトラエチ
ルオルガノシリケート((C2H5O)4Si)、トリイソブチルア
ルミニウム((C4H9)3Al)及びその他の有機金属のような
毒性物質が比較的高濃度で含まれる。そのため、このよ
うなガスの排出以前に、ガスによる大気汚染を防止する
ため、排出ガス中に含まれる毒性物質を除去するよう法
律で義務づけられている。
【０００４】半導体ディバイス製造工程で排出される有
害性ガスを処理する方法には次の３つの方法がある。第
一には、主に水素基などを含有した発火性ガスを燃焼室
で約500℃ないし800℃の高温で分解し、反応または燃焼
させるバーニング(burning)方式であり、第二には、主
に水溶性ガスが水槽に貯蔵された水を通過する際、水に
溶解させ処理するウェッティング(wetting)方式であ
り、第三には、燃焼されなかったり水に溶けない有害性
ガスが吸着剤を通過する過程で、吸着剤への物理的また
は化学的吸着によって浄化される吸着方式である。
【０００５】前記のようなバーニング方式で、ガス中に
含まれた、例えば、シランは酸素または空気とともに燃
焼され、シリコンジオキサイド粒子を生成することがで
きる。
【０００６】しかし、あいにく、シランの燃焼は次のよ
うな多様な問題を誘発する。第一には、シリコンジオキ
サイド粒子は気相(gas phase)反応の結果として極めて
微細な粉末を形成し、このような微細粉末はバーナーを
詰まらせる可能性があり、場合によっては燃焼装置の故
障を引き起こすこともある。第二には、前記のシリコン
ジオキサイド粒子は、通常、水洗浄で収集され、この
際、使用された洗浄水は廃棄前に処理し、前記粒子及び
各種水溶性汚染物質を除去すべきである。
【０００７】また、半導体製造工程で排出される廃棄ガ
スを処理するには、水性化学薬品溶液、及び乾性化学薬
品によるウェッティング方式は排出ガス中の水溶性成分
を水洗浄によって溶解させるものであり、水に対して不
溶性または難溶性である汚染物質に対しては化学的洗浄
方法が利用できる。
【０００８】しかし、前記のようなウェッティング方式
は半導体製造工程で生じるガス処理に効果的ではある
が、水質汚染に対する規制が次第に強化されている現象
に伴い、水または化学的吸着剤が作業場から排出される
以前に事前処理すべきであって、ウェッティング方式の
使用選好度は徐々に低下した。
【０００９】また、ガス吸着方式は、有害性ガスが炭素
(C)、または、酸化アルミナ(Al2O3)粒子、または、これ
に酸化メタル基がコーティングされた粒子で形成されて
一つの粒子の塊りになった触媒吸着剤を通過する間、有
害性ガスが吸着剤に吸着され、次のような物理的または
化学的反応でガス中の有害物質を処理するものである。
【００１０】 2SiH4 + WF6 → WSi2 + 6HF + H2 SiH4 → Si + 2H2 B2H6 → 2B + 3H2 しかし、ガス中の有害成分の浄化に吸着剤が一定期間使
われれば、吸着剤の接触部分で多量の有害性ガスが吸
着、凝集されることにより、ガスが通過する粒子間の気
孔が吸着物質で詰まることになるため、有害性ガスの通
過率は低下し、吸着剤を頻繁に交換しなければならない
という欠点をもっていた。
【００１１】それゆえ、このような従来の吸着方式を利
用したガス処理装置については吸着剤を受容する吸着剤
ケースの交換方式は、停止時間を長時間要するため、半
導体ディバイス製造中に生じたガスの処理効率が低いと
いう問題点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点を解決するためのもので、その目的は触媒吸着剤を受
容する吸着剤ケースが容易に交換できる構造とし、装置
の停止時間を短縮することによって、半導体ディバイス
製造中に生じたガスの処理効率を高められる吸着型ガス
スクラバーを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的は、直六面体状
のキャビネットと、吸気されるガスの圧力を測定するた
めの第1圧力ゲージが設けられる吸気管と連結される誘
導管と、前記誘導管に隣接して位置され、前記誘導管か
ら供給されるガスを吸着処理するための多数の触媒吸着
剤が積層されて処理されたガスの圧力を測定するための
第2圧力ゲージが設けられた排気管を通して排出するよ
うに排気管と連結される吸着桶と、初期に前記誘導管か
ら前記吸着桶の最下部に位置された触媒吸着剤にガスを
供給するために最下部に提供されるガス通路と、前記第
1圧力ゲージと前記第2圧力ゲージの圧力差に伴い作動す
ることによって、前記誘導管から前記吸着桶に積層され
た各触媒吸着剤にガスを供給及び遮断するためのガス通
路手段を含むことを特徴とする、本発明による吸着型ガ
ススクラバーによって達成される。
【００１４】本発明による吸着型ガススクラバーは、前
記吸気管と前記排気管を連結する連結管と、前記吸気管
から前記誘導管への経路上に設けられる第1開閉バルブ
と、前記連結管に設けられる第2開閉バルブを追加的に
含むこともある。
【００１５】前記ガス通路手段は、前記吸着桶の外周面
に固定され、前記第1及び第2圧力ゲージによって測定さ
れた誘導ガス圧力と排出ガス圧力差が所定値より大きい
場合に作動される多層のピストン部材と、前記誘導管の
側面に提供される多層の管型部材と前記吸着桶に積層さ
れたそれぞれの触媒吸着剤と疎通するように前記吸着桶
の一側部に多層で提供される管型部材を疎通させ、前記
ピストン部材と連動するバルブ部材がそれぞれ提供され
る多層の通路部材を含む。
【００１６】前記通路部材は一方の端部が前記誘導管に
連結され、中間部分が前記吸着桶に連結され、前記バル
ブ部材は前記誘導管と前記吸着桶が疎通される際に前記
通路部材の他の方の端部に位置される。
【００１７】前記触媒吸着剤は支持台によって前記吸着
桶の内面に固定されて上部が開放される円筒形容器で形
成される吸着剤ケースに提供され、前記吸着剤ケースは
一方の側部に前記通路部材の中間部分と連結される管型
部材を有する。
【００１８】前記で触媒吸着剤は炭素(C)または酸化ア
ルミナ(Al2O3)粒子またはこれに酸化メタル基がコーテ
ィングされた粒子である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の望ましい実施例をより詳しく説明する。
【００２０】図1は本発明による吸着型ガススクラバー
の斜視図であり、図2は図1に示す吸着型ガススクラバー
の吸着桶の断面図である。
【００２１】図1ないし図2に示すように、本発明による
吸着型ガススクラバー1は直六面体状のキャビネット2を
含む。キャビネット2には一側部に外部から開閉可能な
ドア(図示せず)が提供される。半導体ディバイス製造時
に生じるガスはキャビネット2の上部を貫通する吸気管5
を通してキャビネット2内に位置された誘導管3に誘導さ
れる。吸気管5を通して誘導されるガスは吸気管5に設け
られた第1圧力ゲージP1によって誘導圧力が測定され
る。誘導管3は上部が吸気管5とフランジ継ぎ目に連結さ
れ、下部が密閉された状態でキャビネット2の底に分離
可能に固定される。
【００２２】円筒状の吸着桶4が誘導管3に隣接して位置
され、吸着桶4は上部が円板17によって密閉され、円板1
7の上部中央には排気管6と連結される突出管18が形成さ
れる。吸着桶4の下部は多数のブラケット27を通してキ
ャビネット2の底に分離可能に支持され、ドアを通して
キャビネット2の外に取り出すことができるように輪28
が提供される。
【００２３】吸着桶4内には誘導管3から供給されるガス
を吸着処理するための多数の触媒吸着剤33が吸着剤ケー
ス20(図3参照)に受容された状態で積層され、吸着桶4の
上部は前記のように触媒吸着剤33によって吸着処理され
たガスを排出するための排気管6がクランプのような手
段によって分離できるように連結される。排気管6には
処理されたガスの圧力を測定するための第2圧力ゲージP
2が設けられる。
【００２４】また、誘導管3と吸着桶4は図1に示すよう
に、一側部に多数の第1及び第2管型部材8、10が提供さ
れ、第1及び第2管型部材8、10の端部にはそれぞれフラ
ンジ9、16が形成される。誘導管3の最下部に位置される
第1管型部材8は作動初期にガスが吸着桶4の最下部に位
置された触媒吸着剤ケース20a内の触媒吸着剤33に供給
されるようにガス通路15を通して吸着桶4の最下部に提
供される第2管型部材10にクランプのような連結手段に
よって分離可能に連結される。
【００２５】ガス通路15は図面に示すように固形の管型
要素15aと、固形の管型部材15aとフランジと連結される
フレキシブル管型要素15bで構成され、このフレキシブ
ル管型要素15bは誘導管3と吸着桶4間の距離が多少流動
性がある場合に連結距離に対する伸縮性を提供できると
いう利点を有する。
【００２６】一方、図面に示すように、誘導管3及び吸
着桶4の最下部から2番目以上の第1及び第2管型部材8、1
0を連結するためにガス通路手段7が提供され、このよう
なガス通路手段7は誘導管3に誘導されたガスを吸着桶4
の2番目以上の層に位置する触媒吸着剤33にガスを供給
及び遮断するために提供される。
【００２７】ガス通路手段7は図4により詳しく示すよう
に、吸着桶4の外周面に固定される多層のピストン部材1
1と、誘導管3の一側部に提供される多層の第1管型部材8
と吸着桶4に積層されたそれぞれの触媒吸着剤33と疎通
するように吸着桶4の一側部に多層で提供される第2管型
部材10と連通されており、ピストン部材11と連動するバ
ルブ部材13がそれぞれ提供される多層の通路部材12を含
み、ピストン部材11は第1及び第2圧力ゲージP1、P2によ
って測定された誘導ガス圧力と排出ガス圧力差が所定値
より大きい場合に作動される。
【００２８】ガス通路手段7はピストン部材11と通路部
材12はブラケット部材14を介して相互連結されるピスト
ン部材11と通路部材12を有し、誘導管3の管型部材8と吸
着桶4の外周面に形成されるまた他の管型部材10間を相
互分離可能に連結する。通路部材12はその構成がガス通
路15と同様な構成を有することによって、誘導管3と吸
着桶4の連結距離に対する伸縮性も提供できる。
【００２９】本発明で使われる触媒吸着剤33は炭素(C)
または酸化アルミナ(Al2O3)粒子またはこれに酸化メタ
ル基がコーティングされた粒子である。このような粒子
で形成される触媒吸着剤33は図3に示すような触媒吸着
剤ケース20に受容され、触媒吸着剤ケース20は第2管型
部材10に挿入される管型体19が一側部に形成される容器
の形態を成す。触媒吸着剤ケース20は触媒吸着剤33が受
容された状態でリード部材21によって覆われる。リード
部材21は中央部分に締結ボルト22が貫通する穴24と触媒
吸着剤33を通過したガスが上部へ放出されるように多数
のガス通過孔26が形成される。触媒吸着剤ケース20もボ
ルト22が貫通する穴24 が底の中央に形成される。
【００３０】前記のような構成によって、触媒吸着剤33
が触媒吸着剤ケース20にぎっしり受容された状態で、ボ
ルト22がリード部材21に形成された穴24と触媒吸着剤ケ
ース20に形成された穴24 を貫通し、触媒吸着剤ケース2
0の底を通して突出された状態で、ボルト22の端部にナ
ット23が締結されることによって、リード部材21は触媒
吸着剤ケース20に固定結合される。従って、触媒吸着剤
33は触媒吸着剤ケース20に確実に受容される。
【００３１】前記のように、触媒吸着剤33を受容した最
下部の触媒吸着剤ケース20aは図2に示すように支持台25
を介してキャビネット2の底に支えられ、2番目以上の触
媒吸着剤ケース20b、c、dは支持台25を介して真下の触
媒吸着剤ケース20に支えられる。支持台25の流動を防止
するためにリード部材21の表面と触媒吸着剤ケース20の
底の表面には支持台25が挿入される溝または穴が形成さ
れることが望ましい。
【００３２】一方、吸気管5はクランプのような連結手
段によって連結される連結管31を通して排気管6と疎通
し、連結管31と排気管6もクランプのような連結手段に
よって、分離が可能であるように連結される。吸気管5
には第1バルブ29が、連結管31には第2バルブ30が設けら
れ、例えば吸着桶4内に設けられる全触媒吸着剤33のガ
ス通路空間が異物質によって閉鎖され、ガス吸着効率が
低下することにより、触媒吸着剤33を交換する場合、吸
気管5に吸気されたガスが排気管6にバイパスすることが
できる。
【００３３】すなわち、第1バルブ29を閉鎖し、吸気管5
から誘導管3へのガスの流れを遮断し、これと共に連結
管31に設けられた第2バルブ30を開放することによっ
て、吸気管5に吸気されたガスは連結管31を通して排気
管6にバイパスされる。
【００３４】連結管31は図面に示すように、通路部材12
及びガス通路15と同様にフレキシブル管型体を持たせる
ことによって吸気管5と排気管6間の連結距離に対する伸
縮性を有することができる。
【００３５】前記のような構成を有する本発明による吸
着型ガススクラバー1の動作に対して説明する。
【００３６】まず、初期に吸気管5を通して誘導管3に誘
導されたガスは誘導管3から通路部材12を通して吸着桶4
の最下部に位置された触媒吸着剤33に供給される。触媒
吸着剤33の粒子間の通路空間を通過する間、ガスは含ま
れた有害成分が触媒吸着剤33に化学的及び物理的に吸着
され、前記のような化学的及び物理的な反応を起こし、
このような化学的及び物理的な反応によって有害成分が
処理されて浄化されたガスは触媒吸着剤ケース20の上部
を覆うリード部材21に形成されたガス通過孔26を通して
上部に排出される。
【００３７】一方、このような触媒吸着剤33の粒子はガ
スが継続的に触媒吸着剤33を通過することによって、ガ
ス中の有害成分が吸着され、このような有害成分の吸着
によって触媒吸着剤33の粒子間の通路空間が詰まること
になり、有害ガスの通過量が少なくなる。
【００３８】前記のように、触媒吸着剤33に対するガス
中の有害成分の吸着によって触媒吸着剤33の粒子間の通
路空間が詰まる場合、触媒吸着剤33を通過し、排気管6
を通して排出されるガスの圧力が低くなって、このよう
なガスの圧力は排気管6に設けられた第2圧力ゲージP2に
よって測定される。
【００３９】第2圧力ゲージP2によって測定されたガス
の圧力は吸気管5に設けられた第1圧力ゲージP1によって
測定された誘導ガス圧力と比較され、圧力差が求められ
る。この際、求められた圧力差が前もって設定した圧力
差より大きくなる場合に、ガス通路15の真上に位置され
たガス通路手段7のピストン部材11が作動される。この
ようなピストン部材11の作動は前記のように求められた
圧力差が前もって設定した圧力差より大きくなる場合
に、真上に位置されたガス通路手段7が作動されるよう
に本発明に伴う吸着型ガススクラバーの主装置に前もっ
てプログラムする。
【００４０】第2圧力ゲージP2によって測定された圧力
値と第1圧力ゲージP1によって測定された誘導ガス圧力
値との圧力差が前もって設定した圧力差より大きい場合
に、該当ガス通路手段7のバルブ部材13はピストン部材1
1の作動によって図4に示された実線位置から２点鎖線で
示された位置に移動することによって、誘導管3から吸
着桶4の下部から2番目に積層された触媒吸着剤33へのガ
ス供給が開示され、最下部に位置された触媒吸着剤33と
同様な作用を遂行する。
【００４１】前記のような過程が、吸着桶4の最上部に
位置する触媒吸着剤33まで繰り返され、最上部に位置さ
れた触媒吸着剤33がガス中の有害成分に対する吸着効率
が低下されれば、すなわち最上部の触媒吸着剤33を通過
し、排気管6を通して排出されるガスの圧力が第2圧力ゲ
ージP2によって測定され、第1圧力ゲージP1によって測
定された誘導ガス圧力値と比較し、その圧力差が前もっ
て設定した圧力差より大きい場合に、吸着桶4に設けら
れた全触媒吸着剤33は新しい触媒吸着剤33に交換すべき
である。
【００４２】触媒吸着剤33の交換はクランプのような連
結手段によって吸着桶4に連結された多数の構成要素、
例えば、排気管6、ガス通路手段7、ガス通路15及び連結
管31などが吸着桶4から分離された後に、吸着桶4がキャ
ビネット2から取り出した状態で行われる。
【００４３】この際、吸着桶4の上部を密閉する円板17
の上部ボルト32を解除することによって吸着桶4から分
離し、吸着桶4の上部を開放し、開放された吸着桶4の上
部を通して最上部に位置する吸着剤ケース20dから最下
部に位置する吸着剤ケース20aの順序で、吸着剤ケース2
0を吸着桶4から分離し、新しい触媒吸着剤33を装着した
吸着剤ケース20を前記順序の逆順で吸着桶4内に設け
る。
【００４４】新しい触媒吸着剤33を装着した吸着剤ケー
ス20を設けた吸着桶4は、前記吸着桶4の分離順序の逆順
でキャビネット2内に設ける。
【００４５】
【発明の効果】上述のように、本発明による吸着型ガス
スクラバーによれば、触媒吸着剤を受容する吸着剤ケー
スを吸着桶内から容易で且つ速かに交換できる構造を持
たせることによって、装置の停止時間を短縮させ、半導
体ディバイスの製造中に生じる有害ガスの処理効率を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による吸着型ガススクラバーの斜視図。
【図２】図１に示された吸着型ガススクラバーの吸着桶
の断面図。
【図３】吸着桶に設けられる触媒吸着剤ケースの側面
図。
【図４】本発明による吸着型ガススクラバーでガスの通
路を開閉するためのバルブピストンの断面図。
【符号の説明】
1 吸着型ガススクラバー 2 キャビネット 3 誘導管 4 吸着桶 5 吸気管 6 排気管 7 ガス通路手段 8 第1管型部材 9、16 フランジ 10 第2管型部材 11 ピストン部材 12 通路部材 13 バルブ部材 14 ブラケット部材 15 ガス通路 17 円板 18 突出管 19 管型体 20 触媒吸着剤ケース 21 リード部材 25 支持台 26 ガス通過孔 29 第1バルブ 30 第2バルブ 31 連結管 33 触媒吸着剤 P1 第1圧力ゲージ P2 第2圧力ゲージ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 20/20 Ｂ０１Ｊ 20/20 Ｅ Ｈ０１Ｌ 21/00 Ｈ０１Ｌ 21/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直六面体状のキャビネットと、吸気され
    るガスの圧力を測定するための第1圧力ゲージが設けら
    れる吸気管と連結される誘導管と、前記誘導管に隣接し
    て位置し、前記誘導管から供給されるガスを吸着処理す
    るための多数の触媒吸着剤が積層されて処理されたガス
    の圧力を測定するための第2圧力ゲージが設けられた排
    気管を通して排出するように排気管と連結される吸着桶
    と、初期に前記誘導管から前記吸着桶の最下部に位置さ
    れた触媒吸着剤にガスを供給するために最下部に提供さ
    れるガス通路と、前記第1圧力ゲージと前記第2圧力ゲー
    ジの圧力差に伴う作動によって、前記誘導管から前記吸
    着桶に積層された各々の触媒吸着剤に、ガスを供給及び
    遮断するためのガス通路手段とを含むことを特徴とする
    吸着型ガススクラバー。
  2. 【請求項２】 前記吸気管と前記排気管との連結管と、
    前記吸気管から前記誘導管への経路上に設けられる第1
    開閉バルブと、前記連結管に設けられる第2開閉バルブ
    とを追加的に含むことを特徴とする請求項１に記載の吸
    着型ガススクラバー。
  3. 【請求項３】 前記ガス通路手段は、前記吸着桶の外周
    面に固定され、前記第1及び第2圧力ゲージによって測定
    された誘導ガス圧力と排出ガス圧力との差が、所定値よ
    り低い場合に作動する多層のピストン部材と、前記誘導
    管の側面に提供される多層の管型部材と前記吸着桶に積
    層された各触媒吸着剤と疎通するように前記吸着桶の側
    面に多層で提供される管型部材を疎通させ、前記ピスト
    ン部材と連動するバルブ部材が、それぞれ多層の通路部
    材を含むことを特徴とする請求項１に記載の吸着型ガス
    スクラバー。
  4. 【請求項４】 前記通路部材は片方が前記誘導管に連結
    され、中間部分が前記吸着桶に連結され、前記バルブ部
    材は前記誘導管と前記吸着桶が疎通される際に、前記通
    路部材の他方端部に位置されることを特徴とする請求項
    ３に記載の吸着型ガススクラバー。
  5. 【請求項５】 前記触媒吸着剤は支持台によって前記吸
    着桶の内面に固定され、上部が開放型の円筒形容器で形
    成された吸着剤ケースに提供され、前記吸着剤ケースは
    側部に前記通路部材の中間部分と連結される管型部材を
    有することを特徴とする請求項１に記載の吸着型ガスス
    クラバー。
  6. 【請求項６】 前記触媒吸着剤は炭素(C)粒子であるこ
    とを特徴とする請求項５に記載の吸着型ガススクラバ
    ー。
  7. 【請求項７】 前記触媒吸着剤は酸化メタル基がコーテ
    ィングされた炭素(C)粒子であることを特徴とする請求
    項５に記載の吸着型ガススクラバー。
  8. 【請求項８】 前記触媒吸着剤は酸化アルミナ(Al2O3)
    粒子であることを特徴とする請求項５に記載の吸着型ガ
    ススクラバー。
  9. 【請求項９】 前記触媒吸着剤は酸化メタル基がコーテ
    ィングされた酸化アルミナ(Al2O3)粒子であることを特
    徴とする請求項５に記載の吸着型ガススクラバー。
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