JP3087670B2 - 排気ガス処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス処理装置
に関し、特に半導体，液晶ディスプレイ製造プロセスに
おいて発生する排気ガス中、もしくは、その排気ガスを
燃焼，酸化等により無害化した排気ガス中からシリコ
ン，リン等のフッ化錯体塩，酸化物等の微粉末を除去す
る排気ガス処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特に半導体，液晶ディスプレイ製造プロ
セスにおいて発生する排気ガス中、もしくは、その排気
ガスを燃焼，酸化等により無害化した排気ガス中からシ
リコン，リン等のフッ化錯体塩，酸化物等の微粉末を除
去する必要がある。従来、微粉末を除去する排気ガス処
理装置は図３に示すように、微粉末が浮遊する気相と溶
媒の霧滴とを混合することにより微粉末を捕集する捕集
器と、溶媒霧滴を凝縮するための溶媒凝縮器とから構成
されていた。

【０００３】図３に示されるように、捕集器は内外２重
の内室１および外室２からなり、内室１の上部には、溶
媒噴霧口５ならびに導入口３が設けられ、内室１の下部
は、外室２の底部側に貯蔵された溶媒８中に開口されて
おり、外室２の底部に貯蔵される溶媒８は、静置槽９を
経て溶媒噴霧口５から内室１内に噴霧されるようになっ
ていた。

【０００４】また溶媒凝縮器は、内外２重の内室１１お
よび外室１２からなり、内室１１の上部には、捕集器で
分離した気体の導入口１３が設けられ、内室１１の下部
は、外室１２の底部に貯蔵された溶媒８’中に開口され
ており、外室１２にはガス排気口１５が設けられてい
た。

【０００５】導入口３より補集器の内室１内に導入され
て気相中を浮遊する微粉末は、溶媒噴霧口５から噴霧さ
れた溶媒８の霧滴によって捕集されて下降し、外室２の
底部に貯蔵された溶媒８中へ小孔６および下部開口部７
より放出され、微粉末は、付着された溶媒霧滴と共に溶
媒８中に捕集される。霧滴と同時に溶媒８中に放出され
た気体は、外室２の上部に設けられた気体排出口１０に
導かれた後、溶媒凝縮器の内室１１内へガス導入口１３
から入り、内室１１内に設けられた冷却器１４によって
冷却される。これにより溶媒蒸気は、凝縮し液滴とな
る。

【０００６】さらに、内室１１内に導入されたガスは、
外室１２の底部に貯蔵された溶媒８’中に内室１１の下
部に設けられた小孔６’および下端開口部７’を通じて
放出され、溶媒液滴を吸収させた後、ガス排出口１５に
より放出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示された従来の排気ガス処理装置では、圧損は一定で使
用頻度や、または経時的に変化することは少ないが、ガ
スを送る際の圧損そのものが大きく、図示はしていない
が、導入口３より前段の半導体，液晶ディスプレイ製造
装置等の真空ポンプに負担をかけてしまうという問題が
あった。また、これも図示はしていないが、ガス排出口
１５より後段に取り付けることになるブロアも排気能力
が大きいものが必要となってしまうという問題があっ
た。

【０００８】ガスを送る際の圧損が大きい理由は、導入
口３からガス排出口１５に至るまでの排気ガスの経路に
充填された溶媒８，８’にガスを接触させて送ることに
なるためである。さらに半導体，液晶ディスプレイ製造
装置から排出される排気ガスは、一般に原料プロセスガ
スの流量の数十倍以上の窒素や不活性ガスで希釈され、
このような大容量の排気ガスを溶媒中に通すことは、非
常に効率が悪く、その結果、圧損を大きくすることとな
る。

【０００９】さらに、図３に示された従来の排気ガス処
理装置において、溶媒噴霧口５から噴霧する溶媒とし
て、アルコール，炭化水素，石油系等のような引火性，
可燃性の有機系溶媒を用いたとき、図示はしていない
が、導入口３より前後に接続されている燃焼除害室へ溶
媒が拡散もしくは逆流し、火災，爆発の危険があった。

【００１０】また、溶媒噴霧口５から噴霧する溶媒とし
て、水を用いた場合においても、エジェクタ作動ガスが
高速で流れるため、溶媒噴霧口５およびその付近は冷却
され、微粉末を捕集した溶媒霧滴が凝縮し、かつ、溶媒
液滴に捕集されていない微粉末も、溶媒噴霧口５および
その付近の低温のため、その位置にトラップされ、その
結果、導入口３に近く排気ガスが微粉末を多く含んでい
ることもあり、大量の微粉末が付着し、そのこべりつい
た微粉末が溶媒噴霧口５の口径を徐々に縮小し、ついに
は溶媒噴霧口５が微粉末により目詰まりしてしまうとい
う問題があった。

【００１１】本発明の目的は、半導体，液晶ディスプレ
イ製造装置から排出された排気ガス中の微粒子を、加湿
した気体を導入して、その微粒子を核として凝縮させ、
排気ガスから分離して捕捉する排気ガス処理装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る排気ガス処理装置は、微粉末除去部を
有する排気ガス処理装置であって、微粉末除去部は、半
導体製造装置からの排気ガスに含まれる微粉末を多湿の
気体と接触させ、該微粉末を核として凝縮させて排気ガ
スから分離捕捉するものであり、混合室と、加湿部と、
液化部と、処理ガス排出部とを有し、混合室は、半導体
製造装置から排出されて微粉末を含む排気ガスと多湿の
気体とを混合接触させる空間であり、加湿部は、気体を
加湿して混合室内に供給するものであり、液化部は、混
合室内で多湿の気体と接触した微粉末を核として凝縮さ
せ、その液滴を排気ガスとの比重差により排気ガスから
分離捕捉するものであり、処理ガス排出部は、微粉末が
分離された排気ガスを排出するものであり、前記混合室
と前記液化部とを同一室内に上下に設置したものであ
り、 前記混合室内で多湿の気体と接触凝縮した微粉末を
含む液滴は、温度１６〜３０℃の範囲に温度管理されて
洗水入口から導入された洗水により排水されるものであ
る。

【００１３】

【００１４】また前記加湿部は、約温度３５℃，湿度８
０％付近で気体を前記混合室の全周方向から内方に面状
に導入するものである。

【００１５】

【００１６】

【作用】本発明では、処理ガス入口から導入された排気
ガスに、加湿器によって高温多湿の状態とした気体を混
合し、排気ガス中の微粉末を核とする不均一核生成によ
り蒸気を凝縮させる。その凝縮した水滴は下降してい
き、流水と共に排水され、一方、微粉末を除去された排
気ガスは、水を通して排出されるのではなく、水の溜ま
り得る位置より上方に設けられた処理ガス出口より排気
されることにより、排気ガス中に含まれる微粉末を除去
することができ、半導体，液晶ディスプレイ製造装置か
ら排気ガス処理装置の配管およびその装置内の閉塞を防
ぎ、メンテナンスの間隔を長く、またその頻度を減ら
し、生産性を向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】図１は、本発明に実施形態に係る排気ガス
処理装置を示す構成図である。図において、本発明に係
る排気ガス処理装置は、微粉末除去部Ｂを有する排気ガ
ス処理装置であって、微粉末除去部Ｂは、例えば半導
体，液晶デイスプレイ製造装置等の半導体製造装置から
排気される排気ガスに含まれた微粉末を多湿の気体と接
触させ、該微粉末を核として凝縮させて排気ガスから分
離捕捉するものであることを特徴とするものである。

【００１９】微粉末除去部Ｂは具体的には、混合室２２
と、加湿部２４，２５と、液化部２７と、処理ガス排出
部２８とからなっている。そして、混合室２２は、半導
体製造装置から排出されて微粉末を含む排気ガスと多湿
の気体とを混合接触させる空間であり、加湿部２４，２
５，２５’は、気体を加湿して混合室２２内に供給する
ものであり、液化部２７は、混合室２２内で多湿の気体
と接触した微粉末を核として凝縮させ、その液滴を排気
ガスとの比重差により排気ガスから分離捕捉するもであ
り、処理ガス排出部２８は、微粉末が分離された排気ガ
スを排出するようになっている。

【００２０】また加湿部２４，２５，２５’は、約温度
３５℃，湿度８０％付近で気体を加湿するようになって
おり、混合室２２内で多湿の気体と接触し液化部２７で
凝縮した微粉末を含む液滴は、温度１６〜３０℃の範囲
に温度管理された洗水により排水されるようになってい
る。

【００２１】次に本発明の実施形態について説明する。
排気ガス処理装置の微粉末除去部Ｂにおける加湿部は、
気体入口２３から導入された気体を高温多湿の状態にす
る加湿器２４と、加湿器２４により加湿された気体を混
合室２２へ導入する加湿気体導入器２５，２５’とを有
している。

【００２２】さらに液化部２７は、凝縮して排気ガスと
の比重差により下降する液滴を、洗水入口２９から導入
された洗水とともにドレイン３０へ流し込み、排水出口
３１から排水する手段を有している。また処理ガス排出
部は、微粉末が分離除去された排気ガスを洗水の溜まり
得る液面より上方位置で処理ガス出口２８を液化部２７
に設けている。

【００２３】混合室２２の処理ガス入口２１から導入さ
れた排気ガスは混合室２２にて、加湿された気体と接触
して混合される。混合室２２内に導入される排気ガスの
流量としては、数百ｌ／ｍｉｎを設定した。また、気体
入口２３へ導入する気体としては、安価な圧縮空気を用
いることもできるが、より安全を配慮して窒素，アルゴ
ン等の不活性ガスを使用し、圧力約８ｋｇ／ｃｍ²Ｇに
耐える配管構造とした。さらに、気体入口２３から導入
した気体は、加湿器２４によって温度３５℃，湿度８０
％以上に加湿される。ここで、加湿器２４による加湿条
件を温度３５℃，湿度８０％以上としたが、これ以下で
も所望の効果を発揮することができる。特に液晶ディス
プレイ製造装置の場合は、多量の原料プロセスガスを消
費し、それと同じく、排気ガス中の微粉末も多く、能力
を考慮すると、気体入口２３から導入した気体は、加湿
器２４によって温度３５℃，湿度８０％以上に加湿する
ことが望ましい。

【００２４】加湿気体導入器２５，２５’は、混合室２
２を円周方向に取り巻いて設置され、混合室２２の全周
方向から内方に面状に加湿気体を導入する。また、加湿
気体導入器２５，２５’内にて加湿気体が凝縮すること
もあるため、加湿気体出口２６を取付け、加湿気体導入
器２５，２５’内で凝縮した液滴を排水するようにして
ある。

【００２５】混合室２２から液化部２７にかけて、排気
ガス中の微粉末を核とする不均一核生成により蒸気が凝
縮し、その微粉末を含んで凝縮した液滴は、排気ガスと
の比重差により排気ガスから分離して液化部２７内に降
下し、洗水入口２９から導入された洗水によりドレイン
３０中へ流され、微粉末を含む排水として排水出口３１
から排出される。洗水入口２９へは、温度１６〜３０℃
に管理された洗水を供給している。また、ドレイン３０
中に微粉末が溜まる可能性があるため、半導体，液晶デ
ィスプレイ製造装置をメンテナンスする際に、ドレイン
３０中に溜まった微粉末を取り除くようにしている。

【００２６】一方、微粉末と分離された排気ガスは、洗
水の液面より上方に設けられた処理ガス出口２８より液
化部２７外に排出され、液中を通して排気されることは
ない。また図示はしていないが、処理ガス出口２８より
後段にエリミネータを取付け、排気ガス中の水蒸気を気
液分離してもよく、さらに後段にブロアを取付け、排気
圧力を保つようにすると良い。

【００２７】図２は、本発明の実施形態に係る排気ガス
処理装置を半導体製造装置に組込んだ場合を示す構成図
である。図２に示した排気ガス処理装置の微粉末除去部
４５，４５’は、図１に具体構造を示した微粉末除去部
Ｂを用いている。

【００２８】（実施例１）次に、図２において本発明の
実施形態に係る排気ガス処理装置を半導体製造装置に組
込む場合の実施例を説明する。図２において、半導体，
液晶デイスプレイ製造装置は、原料プロセスガスを充填
したガスボンベ４１と、反応室４２と、真空ポンプ４３
と、燃焼除害室４６等から構成されている。燃焼除害室
４６は、半導体，液晶デイスプレイ製造装置から排気さ
れる排気ガスを加熱分解により処分するものであり、半
導体，液晶デイスプレイ製造装置に既設のものである。
実施例１では、排気ガス処理装置の微粉末除去部４５’
を燃焼除害室４６の後段側にのみ設置している。燃焼除
害室４６から排出される排気ガスは、微粉末としてシラ
ンの燃焼生成物である酸化シリコンを多く含み、その他
プロセス条件によってホスフィンの燃焼生成物である酸
化リン等も含まれるが、これらの微粉末は、排気ガス処
理装置の微粉末除去部４５’により排気ガスから分離さ
れて捕捉される。

【００２９】実施例２では、燃焼除害室４６の排気ガス
導入側にのみ微粉末除去部４５を設けている。半導体，
液晶ディスプレイ製造装置の排気ポンプ４３から排気分
岐点４４を通して排出される微粉末は、反応室４２内で
セルフクリーニングを行わない場合、成膜中基板上へは
成膜されなかった生成物の粉であるが、これらの微粉末
は、微粉末除去部４５を通過する際に微粉末を核として
蒸気が凝縮し、その微粉末を含んだ凝縮した液滴として
排気ガスから分離され、微粉末が除去された排気ガスが
燃焼除害室４６内に導入されて処理される。

【００３０】実施例２において、反応室４２内でセルフ
クリーニングを行う場合、微粉末として、前述の成膜さ
れなかった生成物の粉とクリーニングガスである三フッ
化窒素との生成物であるヘキサフルオロケイ酸アンモニ
ウムを多く含み、その他プロセス条件によってヘキサフ
ルオロリン（Ｖ）酸アンモニウム等も含まれるが、これ
らの微粉末は、微粉末除去部４５を通過する際に微粉末
を核として蒸気が凝縮し、その微粉末を含んだ凝縮した
液滴として排気ガスから分離され、微粉末が除去された
排気ガスが燃焼除害室４６内に導入されて処理される。

【００３１】実施例２に示した微粉末は、物性として水
に溶解するため、実施例１とは少し異なり、微粉末を核
として蒸気が凝縮し、液滴ができるが、液滴中に含まれ
る微粉末は溶けだし、排水出口３１から排出される排水
は微粉末を含まず、またドレイン３０に微粉末が溜まる
ことは少ない。

【００３２】また、実施例２に示した微粉末が溶けた水
溶液は、加水分解により微酸性を呈することが多く、弱
酸に配慮した装置材料，配管を用いる必要があり、例え
ば、ステンレス材料，塩化ビニル製配管、また内面を塩
化ビニルで覆った配管等を用いる必要がある。

【００３３】また、実施例２に示した水溶液には、加水
分解し酸性を呈する物質としてフッ化水素を含んでいる
ため、皮膚が腐食されぬように装備を整え作業すること
が望ましい。

【００３４】実施例３では、燃焼除害室４６の排気ガス
導入側及び排気ガス排出側に微粉末除去部４５，４５’
をそれぞれ設置している。実施例３によれば、実施例
１，２による双方の効果を得ることができるという利点
がある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
気ガスに高温多湿の状態とした気体を混合し、排気ガス
中の微粉末を核とする不均一核生成により蒸気を凝縮さ
せ、その微粉末を含んで凝縮した液滴を排気ガスとの比
重差に分離するため、排気ガス中に含まれる微粉末を効
率的に除去することができ、排気ガスの配管系に異物と
して付着するのを防止できる。

【００３６】したがって、装置のメンテナンスを行なう
期間を延ばすことができ、またメンテナンスの頻度を減
らし、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス処理装置を示
す構成図である。

【図２】本発明の実施形態に係る排気ガス処理装置を半
導体製造装置に組込んだ実施例を示す構成図である。

【図３】従来例に係る排気ガス処理装置を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２１ 処理ガス入口 ２２ 混合室 ２３ 気体入口 Ｂ 微粉末除去部 ２４ 加湿器 ２５，２５’ 加湿気体導入器 ２６ 加湿気体導出口 ２７ 液化部 ２８ 処理ガス出口 ２９ 洗水入口 ３０ ドレイン ３１ 排水出口 ４５，４５’ 微粉末除去部 ４６ 燃焼除害室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 47/00 - 47/18 B01D 51/04 B01D 51/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉末除去部を有する排気ガス処理装置
   であって、 微粉末除去部は、半導体製造装置からの排気ガスに含ま
   れる微粉末を多湿の気体と接触させ、該微粉末を核とし
   て凝縮させて排気ガスから分離捕捉するものであり、混
   合室と、加湿部と、液化部と、処理ガス排出部とを有
   し、 混合室は、半導体製造装置から排出されて微粉末を含む
   排気ガスと多湿の気体とを混合接触させる空間であり、 加湿部は、気体を加湿して混合室内に供給するものであ
   り、 液化部は、混合室内で多湿の気体と接触した微粉末を核
   として凝縮させ、その液滴を排気ガスとの比重差により
   排気ガスから分離捕捉するものであり、 処理ガス排出部は、微粉末が分離された排気ガスを排出
   するものであり、 前記混合室と前記液化部とを同一室内に上下に設置した
   ものであり、 前記混合室内で多湿の気体と接触凝縮した微粉末を含む
   液滴は、温度１６〜３０℃の範囲に温度管理されて洗水
   入口から導入された洗水により排水される ものであるこ
   とを特徴とする排気ガス処理装置。
2. 【請求項２】 前記加湿部は、約温度３５℃，湿度８０
   ％付近で気体を前記混合室の全周方向から内方に面状に
   導入するものであることを特徴とする請求項１に記載の
   排気ガス処理装置。