JP3476779B2 - 半導体排ガス処理装置の粉塵処理方法とその構造 - Google Patents
半導体排ガス処理装置の粉塵処理方法とその構造Info
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Description
電子回路素子の製造中、特にクリーニング,エッチング
工程において発生する排ガスの処理装置において排ガス
処理時に発生する粉塵処理構造に関する。
ような半導体製造設備のオペレーションは、一般的に次
のようにして行われる。SiH4(人体に有毒・爆発性危
険ガス)のようなデポジットガスによるデポジション→
→窒素によるCVDチャンバの残留SiH4ガスのパー
ジ→→C2F6(温室効果を有するが無害)のようなクリー
ニングガスによるCVDチャンバ内の清掃→→窒素によ
るCVDチャンバのクリーニングガスのパージ→→以
下、繰り返し。
グに使用されるガスの一群にPFCがある。これはパー
フルオロカーボン(Perfluorocarbon)の略称であり、
CF4,CHF3,前述のC2F6がその代表的化合物であ
る。Carbonの代わりにCompoundを使用した場合には更
に、NF3,SF6,SF4のようなCを含まないフッ素
化合物が対象として加わってくる。
性であり、又、ガス自体の人体への毒性は不明であり、
少なくとも急性,亜急性の毒性は知られていない。しか
しながら、化合物そのものが安定であるため、大気中に
放出された場合、長期わたって変化せず滞留することに
なる。大気中における消費までのライフはCF4で50,00
0年、C2F6で10,000年といわれており、又、地球温暖
化係数(CO2を1としての比較値)はCF4で4,400、
C2F6で6,200(20年経過時点)であり、地球環境上放
置できない問題を孕んでおり、CF4,C2F6を代表と
するPFCを除害する手段の確立が望まれている。
4,CHF3,C2F6を代表とした化合物はC−F結合が
安定であるため(結合エネルギーが130kcal/molと大き
く)、分解が容易でなく、単純な加熱酸化分解での除害
は極めて難しい。
合はC−C結合枝の切断で分解が進むため、処理温度10
00℃において処理風量を250リットル/min以下に制限し
て除害が可能であるが、CF4は最も結合エネルギーの
大きなC−Fを切断せねばならず、上記風量においても
1400〜1500℃を必要とする。
環境の保全のために避けて通ることができない状況にな
っている。このような半導体排ガスの分解処理において
大きな問題となっているのが半導体排ガスに含まれ並び
に半導体排ガスを熱分解したときに大量に発生する粉塵
である。これら粉塵は半導体排ガス処理装置内のいたる
ところに堆積し、次第に半導体排ガス処理装置を詰まら
せていく。粉塵の堆積による装置内の内部空間の狭隘化
は半導体排ガスの熱分解に重要な悪影響を及ぼすのみな
らずひいては事故の発生につながることがある。
せ、排ガス処理装置内の粉塵除去を行わねばならない。
即ち、半導体製造作業において、排ガス処理装置内の粉
塵除去作業は非常に重要な作業のひとつとなっており、
これが生産性低下の一つの原因になっている。
面図で、半導体排ガス(F)がガス供給パイプ(60)を通じ
て排ガス分解塔(100)の排ガス分解処理室(100a)内に供
給され、ここで電熱ヒータ部材(70)の熱により熱分解さ
れる。半導体排ガス(F)は粉塵(G)を伴っており、ガス供
給パイプ(60)内に付着する。そして、半導体排ガス(F)
は、特にSiH4(シラン)を含む場合、400〜500℃で熱
分解し大量の粉塵(G)を発生させる事になるが、これは
ガス供給パイプ(60)の中段部分で起こる。従って、細い
ガス供給パイプ(60)は短時間で詰まりを生じる事にな
る。また、パイプ詰まりに至る前には前記大量の粉塵
(G)が排ガス分解処理室(100a)内に撒き散らされ、いた
るところに付着堆積していく。特に、天井部分(100b)や
内側壁(100c)、電熱ヒータ部材(70)を覆う電熱ヒータカ
バー(70a)の頂面や上部側面に大量の粉塵(G)が堆積し、
次第に排ガス分解処理室(100a)を狭隘化させてゆき、前
述のように熱分解反応に重要な障害を発生させる。この
粉塵(G)の弊害については実施例の項で詳述する。
排ガス処理装置における効果的な粉塵除去方法とその構
造の開発にある。
の半導体排ガス処理装置(A)の粉塵処理方法に関し、(a)
内部に排ガス分解処理室(1a)が形成された排ガス処理塔
本体(3)と、(b)排ガス処理塔本体(3)の本体底部(4)に挿
通され且つ排ガス処理塔本体(3)内に立設され、その先
端から排ガス(F)を排ガス分解処理室(1a)内に放出する
ガス供給パイプ(6)と、(c)前記ガス供給パイプ(6)の周
囲に配設され且つ前記本体底部(4)から立設された電熱
ヒータ部材(7)と、(d)排ガス分解処理室(1a)内の粉塵堆
積部位に向かって開口している粉塵除去手段(2)とで構
成されたことを特徴とする半導体排ガス処理装置(A)に
おいて、粉塵除去手段(2)から排ガス分解処理室(1a)内
に間欠的に不活性ガス(I)を噴出させることを特徴とす
る。
ス(F)の熱分解に伴って生成される粉塵(G)は非常に微細
且つ軽く綿埃のように装置(A)内のいたるところに堆積
する。前述のようにこの堆積した粉塵(G)は装置(A)内の
空間部分を狭隘化させ、次第に装置機能を損なうように
なる。特に、排ガス分解処理室(1a)内での堆積は深刻で
ある。そこで、粉塵除去手段から排ガス分解処理室(1a)
内に間欠的に不活性ガス(I)を噴出させることで排ガス
分解処理室(1a)内に堆積した粉塵(G)を吹き飛ばし、除
去することで排ガス分解処理室(1a)内の粉塵堆積を排除
し、本装置(A)のメンテナンス期間を大幅に拡大するこ
とが出来るようになった。
る理由としては、不活性ガス(I)の吹き出し時の高圧に
よって効果的に粉塵(G)を吹き飛ばすことが出来る事と
不活性ガスの使用量の削減のためである。
施するための具体的構成で、「請求項2」は、(a)内部
に排ガス分解処理室(1a)が形成された排ガス処理塔本体
(3)と、(b)排ガス処理塔本体(3)の本体底部(4)に挿通さ
れ且つ排ガス処理塔本体(3)内に立設され、その先端か
ら排ガス(F)を排ガス分解処理室(1a)内に放出するガス
供給パイプ(6)と、(c)前記ガス供給パイプ(6)の周囲に
配設され且つ前記本体底部(4)から立設された電熱ヒー
タ部材(7)と、(d)その開口(2イ)が天井部分(1b)に沿う
ように開口し、前記開口(2イ)から不活性ガス(I)を間欠
的に噴出させる粉塵除去手段(2a)とで構成されたことを
特徴とする。
理室(1a)が形成された排ガス処理塔本体(3)と、(b)排ガ
ス処理塔本体(3)の本体底部(4)に挿通され且つ排ガス処
理塔本体(3)内に立設され、その先端から排ガス(F)を排
ガス分解処理室(1a)内に放出するガス供給パイプ(6)
と、(c)前記ガス供給パイプ(6)の周囲に配設され且つ前
記本体底部(4)から立設された電熱ヒータ部材(7)と、
(d)その開口(2ロ)がガス供給パイプ(6)の下端部に開口
し、前記開口(2ロ)から不活性ガス(I)を間欠的に噴出さ
せる粉塵除去手段(2b)とで構成されたことを特徴とす
る。
理室(1a)が形成された排ガス処理塔本体(3)と、(b)排ガ
ス処理塔本体(3)の本体底部(4)に挿通され且つ排ガス処
理塔本体(3)内に立設され、その先端から排ガス(F)を排
ガス分解処理室(1a)内に放出するガス供給パイプ(6)
と、(c)前記ガス供給パイプ(6)の周囲に配設され且つ前
記本体底部(4)から立設された電熱ヒータ部材(7)と、
(d)その開口(2ハ)が排ガス分解処理室(1a)の本体底部
(4)から天井(1b)に向かって開口し、前記開口(2ハ)から
不活性ガス(F)を間欠的に噴出させる粉塵除去手段(2c)
とで構成されたことを特徴とする。
1を用いて説明する。図1は本発明の排ガス処理装置
(A)の排ガス分解処理塔(1)の概略断面図である。以下、
排ガス分解処理塔(1)の構造に付いて説明すると、排ガ
ス処理塔本体(3)はスチール製で円筒状の外皮ジャケッ
ト(3a)と、耐火材で構成された内張部材(3b)とで構成さ
れており、内張部材(3b)の内部に排ガス分解処理室(1a)
が形成されている。内張部材(3b)は外皮ジャケット(3a)
の内周全面を覆っており、内張部材(3b)が排気ガス(F)
に直接接触するようになっている。排ガス処理塔本体
(3)の底部には、絶縁部材(9)が装着された本体底部(4)
が一体的に取り付けられており、締結具(10)で両者(3)
(4)が着脱可能に設置されている。
に優れた金属パイプで構成された熱交換機能を有する供
給パイプ(6)が立設されており、その周囲を電熱ヒータ
棒(7a)が取り巻くように配設されており、ヒータカバー
(7b)で覆われている。電熱ヒータ部材(7)は、前記電熱
ヒータ棒(7a)とヒータカバー(7b)で構成される。ガス供
給パイプ(6)は前述のように本体底部(4)の絶縁部材(9)
の中央を貫通するように配設されており、前記電熱ヒー
タ部材(7)の給電部(8)はガス供給パイプ(6)を取り巻く
ように絶縁部材(9)内に配設されている。ガス供給パイ
プ(6)の高さは、前記電熱ヒータ部材(7)とほぼ同じかそ
れより高く形成されている。排ガス処理塔本体(3)の本
体底部(4)にはガス排出部(5)が開設されており、分解ガ
ス送給配管(35)を介して次の後部スクラバ(図示せず)に
接続されている。
には冷却部(12)が設けられている。冷却部(12)は、排ガ
ス分解処理塔(1)の中段下部に形成された冷却流体回流
部(14)、冷却流体回流部(14)から下に伸びる冷却壁(13)
とで構成されているに。
(3)の全周を取り巻くように構成されている中空部分
で、冷却流体回流部(14)には1乃至複数箇所に噴出管(1
7)が装着されている。噴出管(17)の先端は冷却流体回流
部(14)に合わせて周方向に屈曲されており、噴出管(17)
が冷却流体回流部(14)内にて周方向に噴出されるように
なっている。また、冷却流体回流部(14)の下端にはその
全周にわたって本体底部(4)に向かって開口するように
スリット(18)が斜め下方に穿設されている。
構成されており、その形状は図の実施例では下窄まりの
円錐台状である。勿論、円筒状でもよいが後述するよう
に冷却流体がスムーズに流下するようにするためには下
窄まりの円錐台状の形状が好ましい。
部には、前記冷却壁(13)内に収納される絶縁部材(9)が
装着された本体底部(4)が締結具(10)にて取り外し可能
に取り付けられており、前記冷却壁(13)と本体底部(4)
との間には冷却流体が溜まる冷却流体溜部(21)が形成さ
れ、冷却流体溜部(21)に溜まった冷却流体で絶縁部材
(9)を直接冷却するようになっている。
は複数本(本実施例では120°間隔で3箇所)のパイプ
からなる第1の粉塵除去手段(2a)が取り付けられてお
り、その下端は電熱ヒータ部材(7)の頂部あるいは前記
頂部と排ガス処理塔本体(3)の内側壁(1c)との間に向か
って開口しており、更にその突出部分の側面には通孔(2
イ)が穿設されている。もちろん前記粉塵処理手段(2a)
は前記場合に限られず、図2に天井部分(1b)に沿うよう
に粉塵除去手段(2a)の先端を曲げでもよい。この部分の
粉塵除去手段(2a)の主な目的は、天井部分(1b)から内側
壁(1c)上部に付着堆積した粉塵(G)を吹き飛ばすためで
ある。勿論、不活性ガス(I)が天井部分(1b)に沿って回
るように排ガス処理塔本体(3)の中心円の接線方向に粉
塵除去手段(2a)の先端を曲げてもよい。
端が電熱ヒータ部材(7)の頂部あるいは前記頂部と排ガ
ス処理塔本体(3)の内側壁(1c)との間に向かって開口し
ている場合は、電熱ヒータ部材(7)の頂部や排ガス処理
塔本体(3)の内側壁(1c)の上部に付着堆積している粉塵
(G)を吹き飛ばすことが出来る。
(2b)がガス供給パイプ(6)の下端部に挿通されており、
ガス供給パイプ(6)の底部から上端開口に向かって不活
性ガス(I)を間欠的に吹き出すようになっている。これ
により、ガス供給パイプ(6)の堆積粉塵(G)、特に上端開
口内面に堆積した粉塵(G)を吹き飛ばすことが出来る。
の側面から複数本(本実施例では120°間隔で3箇所)
のパイプからなる第3の粉塵除去手段(2ハ)が取り付け
られている。第3の粉塵除去手段(2ハ)の挿入端は、排
ガス処理塔本体(3)の内側壁(1c)下端と電熱ヒータ部材
(7)との間から上向きに屈曲されており、不活性ガス(I)
が排ガス処理塔本体(3)の内側壁(1c)下端と電熱ヒータ
部材(7)との間に間欠的に吹き込まれ、前記部分の堆積
粉塵(G)を吹き飛ばすようになっている。
素ガスが使用される。勿論、必要に応じて他の不活性ガ
ス、例えばアルゴンガスを使用することも出来る。また
粉塵除去手段(2)はパイプのようなもので構成されてい
るが、勿論、それ以外のもので構成してもよく、前述の
例に限定されることはない。また、排ガス処理塔本体
(3)の天井部分(1b)の近傍の側壁には酸素(または、空
気)吹き込み用のノズル(11)が挿入されており、排ガス
分解処理室(1a)内の排ガス(F)の熱分解の用に供されて
いる。
明する。半導体製造装置から排出された排ガス(F)は、
前部スクラバ内に導入され、スプレーノズルから散布さ
れた霧状の薬液(アルカリ液、酸性液又は水)に接触し、
排ガス中の粉塵が散布された微細液滴に接触して捕捉さ
れ水槽に送り込まれる。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。
ス(F)は、洗浄ガス送給配管(34)を介してガス供給パイ
プ(6)へと送り込まれる。排ガス(F)はまず絶縁部材(9)
に接触してこれを冷却し、続いてガス供給パイプ(6)を
上昇し、その上昇中に周囲温度によって加熱され、十分
予熱された時点でガス供給パイプ(6)の先端から排ガス
分解処理室(1a)内に放出される。従って、ガス供給パイ
プ(6)は熱交換機能を有する事になる。この時、排ガス
(F)内には前部スクラバで取りきれなかった粉塵(G)がな
お少量含まれており、ガス供給パイプ(6)の内面に付着
する。
てその間に加熱されていくのであるが、排ガス(F)中に
SiH4(シラン)が含まれている時は、前述のようにガ
ス供給パイプ(6)の中程の400〜500℃に加熱されている
部分で主に分解されて大量の粉塵(G)を発生させる。こ
れに対しては前述のようにガス供給パイプ(6)の下端底
部に第2の粉塵除去手段(2ロ)が設置されており、間欠
的に不活性ガスをブローするので、ガス供給パイプ(6)
の内面に付着した粉塵(G)はそのガス圧で排ガス分解処
理室(1a)内に吹き飛ばされる。その結果、この大量の粉
塵(G)は排ガス分解処理室(1a)内に持ち込まれ天井部分
(1b)に付着する。
の先端は熱分解可能な高温に達しているので、クリーニ
ング工程で排出される排ガス(F)のように、その中にC2
F6が含まれている場合には、前記電熱ヒータ部材(7)の
先端部分や十分な高温を保っている天井付近の高温雰囲
気と接触し且つ天井部分(1b)に吹き込まれた酸素(また
は空気)の存在によって有効に熱分解される。
対しては、天井部分(1b)に設けられた第1の粉塵除去手
段(2a)によって処理される。即ち、下端開口(2イ)且つ
側面に通孔(2イ)が形成されている第1の粉塵除去手段
(2a)から吹き出された不活性ガス(I)の一部は、下端開
口(2イ)から電熱ヒータ部材(7)の先端や排ガス分解処理
室(1a)の内側壁(1c)に向かって吹き出され、この部分に
堆積した粉塵(G)を吹き落とす。一方、不活性ガス(I)の
残部は、天井部分(1c)に沿って吹き出され、この部分に
堆積した粉塵(G)を吹き落とす。
に排ガス分解処理室(1a)の内部を天井部分(1b)から本体
底部(4)方向に流下する。この時、排ガス分解処理室(1
a)の下部内側壁(1b)に前記粉塵(G)が付着する。そこ
で、第3の粉塵除去手段(2c)が働くことになる。即ち、
本体底部(4)に設けられ、その開口(2ハ)が天井方向に向
いている第3の粉塵除去手段(2c)から前記分解排ガス
(F)の流下方向に逆らって不活性ガス(I)が天井方向に間
欠的に噴き出されることによって渦が発生し、効果的に
この部分の粉塵(G)が吹き飛ばされることになる。吹き
飛ばされた粉塵(G)は分解排ガス(F)と共に本体底部(4)
に設けられた分解ガス送給配管(35)から次工程のスクラ
バへと送り出される。
は、続いて後部スクラバに導入され、アルカリ液、酸性
液或いは水のような薬液による薬液洗浄と温度低下がな
され、排気ファンによって大気放出される。
1、2)及び5(従来例=図3)はSiH4とC2F6とを
排ガス処理装置(A)(B)で除害した場合である。図4の場
合は、間欠的に前記粉塵除去手段(2)を間欠的に作動さ
せているので、排ガス処理装置(A)内の粉塵(G)の量は少
なく且つ増加せず、半導体製造装置の稼働サイクルが1
60サイクルの後もSiH4とC2F6除害効率並びにヒー
タ出力の低下が見られず、排ガス処理装置(A)のメンテ
ナンス期間を大幅に延長することができた。
次第に装置(B)内に堆積していくため、装置(B)内の空間
が次第に狭隘化し、装置入り口と出口との差圧が次第に
高くなり、半導体製造装置の稼働サイクルが40サイク
ルとなった処でSiH4の除害効率が徐々に悪くなり、4
2または43サイクルあたりから急速に悪化していく。
一方、C2F6の場合も43サイクルあたりから急激に除
害効率が悪化していく。ヒータ出力も同様43サイクル
あたりを境に大幅に低下していく。従って、従来装置
(B)の場合は遅くとも40サイクル以前には半導体製造
ラインを止め、排ガス処理装置(B)を分解して装置内の
清掃を行う必要がある。
解処理室内の粉塵堆積部位に向かって開口している粉塵
除去手段にて、粉塵除去手段から排ガス分解処理室内に
間欠的に不活性ガスを噴出させるようにしているので、
非常に微細且つ軽く綿埃のような粉塵を効果的に吹き飛
ばして装置外に排出させ、装置内に堆積しないようにす
ることができる。従って、粉塵による装置内の空間部分
を狭隘化を防止することができ、長期にわたって装置機
能を損なうことがない。従って、従来装置に比べてメン
テナンス期間を大幅に拡大することが出来るようになっ
た。
構成説明断面図
構成説明断面図
Claims (4)
- 【請求項1】(a)内部に排ガス分解処理室が形成された
排ガス処理塔本体と、(b)排ガス処理塔本体の本体底部
に挿通され且つ排ガス処理塔本体内に立設され、その先
端から排ガスを排ガス分解処理室内に放出するガス供給
パイプと、(c)前記ガス供給パイプの周囲に配設され且
つ前記本体底部から立設された電熱ヒータ部材と、(d)
排ガス分解処理室内の粉塵堆積部位に向かって開口して
いる粉塵除去手段とで構成されたことを特徴とする半導
体排ガス処理装置において、 粉塵除去手段から排ガス分解処理室内に間欠的に不活性
ガスを噴出させることを特徴とする半導体排ガス処理装
置の粉塵処理方法。 - 【請求項2】(a)内部に排ガス分解処理室が形成された
排ガス処理塔本体と、(b)排ガス処理塔本体の本体底部
に挿通され且つ排ガス処理塔本体内に立設され、その先
端から排ガスを排ガス分解処理室内に放出するガス供給
パイプと、(c)前記ガス供給パイプの周囲に配設され且
つ前記本体底部から立設された電熱ヒータ部材と、(d)
その開口が天井部分に沿うように開口し、前記開口から
不活性ガスを間欠的に噴出させる粉塵除去手段とで構成
されたことを特徴とする半導体排ガス処理装置の粉塵処
理構造。 - 【請求項3】(a)内部に排ガス分解処理室が形成された
排ガス処理塔本体と、(b)排ガス処理塔本体の本体底部
に挿通され且つ排ガス処理塔本体内に立設され、その先
端から排ガスを排ガス分解処理室内に放出するガス供給
パイプと、(c)前記ガス供給パイプの周囲に配設され且
つ前記本体底部から立設された電熱ヒータ部材と、(d)
その開口がガス供給パイプの下端部に開口し、前記開口
から不活性ガスを間欠的に噴出させる粉塵除去手段とで
構成されたことを特徴とする半導体排ガス処理装置の粉
塵処理構造。 - 【請求項4】(a)内部に排ガス分解処理室が形成された
排ガス処理塔本体と、(b)排ガス処理塔本体の本体底部
に挿通され且つ排ガス処理塔本体内に立設され、その先
端から排ガスを排ガス分解処理室内に放出するガス供給
パイプと、(c)前記ガス供給パイプの周囲に配設され且
つ前記本体底部から立設された電熱ヒータ部材と、(d)
その開口が排ガス分解処理室の本体底部から天井に向か
って開口し、前記開口から不活性ガスを間欠的に噴出さ
せる粉塵除去手段とで構成されたことを特徴とする半導
体排ガス処理装置の粉塵処理構造。
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JP2001026159A JP3476779B2 (ja) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | 半導体排ガス処理装置の粉塵処理方法とその構造 |
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2001
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