JP3648539B2 - 半導体製造排気の酸化処理のための排気流処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、半導体製造、光起電処理などにおいて生成される排気といった産業流出流体の処理用のシステムに関する。かかるシステムは、排気処理のためのオキシダイザ、ガススクラブ処理、微粒子固体除去その他のユニット作業をさまざまな形で含んでいる。
【０００２】
【背景技術】
産業流出流体の処理においては、上流側の処理設備からの流出物の処理のための多種多様なユニット作業及びそれに対応する別個の処理装置が組込まれてきた。
【０００３】
例えば、半導体製造流出物及び光起電処理オフガスの処理のためには、さまざまな統合型熱システムが市販されている。これらの統合型システムは、CVD,金属エッチング、エッチング及びイオン噴射用ツールと共に使用することに的を絞ったものである。市販の統合型システムとしては、Delatech制御型分解オキシダイザ（CDO）,Dunnschicht Anlagenシステム（DAS）エスケープシステム、及びEdwards熱処理ユニット（TPU）がある。これら市販のシステムの各々は、高温酸化区分からのオフガスの熱制御のための湿式消化と組合わされた排気の酸化的分解用の熱処理ユニット、及び酸化プロセス中に形成される酸性気体及び微粒子の除去のための湿式スクラブ処理システムの統合で構成されている。
【０００３】
Delatech CDOにおいては、熱システムは、排気流からの特に除去困難な化合物を破壊するための火炎を利用する、挿入可能な水素噴射システム（HIS）と任意に組み合わせることのできる電気的に加熱された管を含んで成る。上述のDASエスケープシステムでは、熱オキシダイザは、酸化剤としてO₂を、そして燃料としてメタン又は水素を使用する、火炎を利用するものである。TPUでは、熱オキシダイザは、酸化剤として空気又はO₂、燃料としてメタンを使用する火炎を利用する表面燃焼ユニットを含んで成る。
【０００４】
これらの統合型の市販システムに加えて、
ａ）非加熱物理吸着型充てん層乾式スクラバ ｂ）非加熱化学吸着型充てん層乾式スクラバ ｃ）加熱化学反応型充てん層乾式スクラバ ｄ）加熱触媒反応型充てん層乾式スクラバ ｅ）湿式スクラバ、及びｆ）火炎を利用する熱処理ユニットを含め、排気流の処理のためのさまざまな市販の独立型の単一ユニット作業システムも存在する。これらのユニット作業技術の各々は、処理を受ける気体流の性質に応じて、或る種の利用分野に適したものである。
【０００５】
時として、上述の独立型単一ユニット作業ベースのシステムのエンドユーザーは、このシステムを通過させられているさまざまなガスの各々のカテゴリーについて１つの処理シーケンスを提供するため、これらのさまざまな処理ユニットの２つ以上を組み合わせることを選択することができる。それでもなお、かかる合併型の機器というアプローチの実施が、エンドユーザーにとっては機器のオリジナルメーカーほど便利なことではないということは明らかである。というのも、機器のオリジナルメーカーは最初のケースにおいて単一の小型処理システム内へのさまざまな作業処理ユニットの統合を提供できるからである。これとは対照的に、エンドユーザーは、合併型アセンブリ及び作業のために構成要素である独立型ユニットを実質的に修正しなければならない。
【０００６】
さらに、これらの機器のオリジナルメーカーが統合した排気流処理システムは、明らかに或る種の利用分野において、単一ユニット作業システムに比べ利点を有するものの、標準的には、例えば酸化、急冷及びスクラブ処理といったユニット作業を行うことができるようなこれらの統合型システムは、それぞれの区分ならびにオキシダイザ区分の入口領域内における微粒子の詰まり、酸化区分内での微粒子の発生、スクラバ区分内での酸性気体のスクラブ処理不良、酸性気体及び微粒子洗浄用水の大量消費、及び酸との水性混合物の収集及び濃縮を結果としてもたらすスクラブ処理区分からの飽和オフガスの凝結を含むさまざまな欠点を有している。
【０００７】
入口の詰まりは、（ａ）BCl₃又はWF₆といったような流入感水性ガスとの不均質又は均質な形での加水分解反応をひき起こす、オキシダイザ区分の組み合せ生成物としての水蒸気の逆行；（ｂ）入ってくる感熱性ガスの熱劣化；及び（ｃ）システム内の遷移点に起因する入ガスの凝結、を含めた複数の原因で発生しうる。これらの入口の詰まりの問題は、入口を固体の蓄積の無い状態に保つためプランジャ機構又はその他の固体除去手段を内蔵することを必要とする可能性があるが、これらの機械的解決策は、多大な出費と労力をシステムに追加する。他のケースでは、入口の詰まりの問題は系統的で、入口を固体蓄積の無い状態に保つため定期的な予防メンテナンスを必要とする可能性がある。しかしながら、このようなメンテナンスは、システムの運転停止及び製造設備内の生産性の損失を必要とする。
【０００８】
既存の統合型現場用排気処理システムは、また、その湿式スクラブ処理プロセスからの廃水の処理が困難な工場施設において問題に遭遇する可能性がある。数多くの工場がこれらの現場用システムから生成される廃水中のフッ素（F^-）の処理、又はより一般的に言うと、排気処理システム自体に由来する廃水の処理に問題をもつ可能性がある。
【０００９】
統合型システムのウォータースクラバ及び急冷部分は、また、米国南西部での典型的な状態であるプロセス設備にとって利用可能な補給水の質が低い場合、詰まりの問題を有する可能性もある。直ちに利用できる水の不足、水の高いコスト、及び排出された廃水の高い処分コストも同様に、数多くの場所で重大な問題となる。一部のケースでは、これらの要因のため、詰まりの問題を予防するべくプロセス設備内に高品質脱イオン水を使用することが必要となっている。このような解決法は、スクラバ及び急冷による詰まりを防ぐのに有効であるものの、これには高品質の脱イオン水の実質的コストに付随する非常に高いコストが関与してくる。
【００１０】
スクラブ処理作業においては、スクラバ塔内の酸性気体のスクラブ処理不良が、これらのシステムを通って処理される流量が低いことに起因して発生する可能性がある。このような少ない流量を処理するスクラバ塔の直径は、それに対応して小さいものであり、このことは、従来の大直径パッキンの使用と組み合わせたとき、過度に高いパッキン要素直径対カラム直径を結果としてもたらす可能性があり、スクラバ塔における大きな壁の効果をもたらす。このようなスクラバ塔は結果として、大量の水流を必要とし、このことが今度は、スクラバ洗浄システム内を未処理の状態で通過するプロセスガスのポケットを伴った偏流、溢流及びスラッギングをひき起こす可能性がある。これらのシステムのスクラブ処理不良に起因して、一般にこれらのシステムの下流でダクト構造内に腐食が見られ、これはスクラバからの未処理のオフガスの凝結に起因するものである。排気流内でハロゲン化物ガスが処理されている場合、スクラバからのオフガスは、スクラバの低いスクラブ処理性能の結果として、スクラブ処理されていないハロゲン含有物を含むことになる。スクラブ処理されていないハロゲン含有物は、VLE露点条件で凝結したきわめて濃度の高い酸のプールの形成及び、実質的に予想以上に高い酸と水の混合物を結果としてもたらす可能性がある。
【００１１】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、例えば半導体材料及びデバイスの製造において生成されるもののような産業排気の現場内処理のために有用な、統合型の排気処理システムに関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
１つの形態においては、本発明の統合型排気処理システムは、例えば以下のシステムコンポーネントの一部又は全てのコンパクトな現場内デバイスとしてユニット構造のハウジング内に内含するように構成されている：
（ｉ） 酸性気体及び微粒子除去のための前処理ユニット｛例えば（前置）スクラバ｝；
（ii） 電熱式オキシダイザ又はその他のオキシダイザユニット；
（iii） オキシダイザ排気ガス急冷ユニット；
（iv） 酸性気体スクラバユニット
（ｖ） 能動的原動流れ手段（ブロワ、ファン、ポンプなど）又は受動的流れ手段（エダクター、エジェクタ、吸気ノズルなど）といった気体流誘導手段；及び
（vi） 流入ガス温度制御手段（例えば、統合型システム内に流されたガスの適切な熱特性を確保するための熱交換器その他の手段を含む）、電力供給手段（サージ保護、連続電力供給（UPS）接続又は専用UPSコンポーネントなど）及びシステム内でその作動中のプロセス条件（温度、圧力、流速及び組成）を監視し選択的に調整するための、その他のプロセス制御要素及びサブアセンブリを内含しうる、付随する制御手段。
【００１３】
本発明の統合型排気処理システムは、上流側のプロセス設備からアセンブリへ流体流を導入するため又はその他の形でプロセスシステム内の下流側の場所に気体流の上流側の供給源からプロセス気体流を流すための吸気構造と組み合わせた形で、前スクラバ、オキシダイザ及びスクラバアセンブリを利用することができる。
【００１４】
１つの実施形態におけるこのような入口構造は、微粒子固体含有流体の上流側の供給源から入口構造に対し流体流を受け入れる関係を保って配置された下流側の流体処理システムまで微粒子固体含有流体流を流すことができる、全体として略垂直な流路を直列連結関係において構成する、互いに直列連結された関係で全体として略垂直に配置された、第一及び第二の流路区分を含んで成る。
【００１５】
第一の流路区分は、入口構造の上部区分であり、流路の第一の上部部分を閉じ込める、多孔性金属又は多孔性セラミック又はその他の適当な構成材料で形成されうる内部気体浸透壁を内含する。気体浸透内壁は、流路の上部部分の境界となる内面を有する。
【００１６】
気体浸透壁は、この気体浸透内壁と離隔された関係にある外壁により、包囲された形でとり囲まれている。この外壁は、性質的に多孔ではないが、低圧気体流ポートが具備されている。このような配置により、それぞれの内部気体浸透壁と外部包囲壁の間には、１つの内部環状空間が形成される。
【００１７】
一方、低圧気体流ポートは、例えば適当な弁及び制御手段によって内部環状空間内に予め定められた低速で低圧気体を流し、その後に内部環状空間から流路内へ低圧気体を流すように、かかる低圧気体源に対し流動的関係で連結され得る。第一の流路区分の外壁の中には、高圧ガスを内部環状空間内へ間欠的に流すため、その供給源に対し流動的関係で連結された状態で高圧気体流ポートを任意に具備することもでき、かかる高圧気体流は、（第一の流路区分内で流路の境界を成す）その内面上に堆積する可能性のあるあらゆる微粒子を内部気体浸透壁から清掃するのに役立つ。同様に、高圧ガスは、適切な弁及び制御手段により望ましい圧力にて制御可能な形で流すことができる。
【００１８】
第二の流路区分は、第一の流路区分から第二の流路区分内へ下向きに微粒子固体含有流体を流すため、第一の流路区分に直列連結されている。第二の流路には、水又はその他のプロセス液体といった液体供給源と連結されうる、液体噴射ポートをその中に有する外壁が内含されている。外壁は、例えば第一及び第二の流路区分のそれぞれの外壁上の嵌合可能なフランジなどを用いて、第一の流路区分と連結可能である。第二の流路は、セキを構成するよう第一及び第二の流路区分のそれぞれの内壁の間に空隙を提供するべく、第一の流路区分の内部気体浸透壁に向かって延び、この壁より手前で停止する状態で、その間に内部環状空間を構成するべく、外壁に対し離隔した関係にある内部セキ壁を内含している。液体が、第二の流路区分の外壁とその内壁の間の内部環状空間内に流された時点で、導入された液体は、セキからあふれ、第二の流路区分の内壁の内面を下方へ流れる。内壁の下へのこのような液体の流れは、壁からあらゆる微粒子固体を洗い、内壁の内側壁表面上の固体の付着又は形成を抑制するのに役立つ。
【００１９】
第一及び第二の流路区分の相互のフランジによる連結には、入口構造のそれぞれの第一及び第二の流路区分の即座の分解に対応するべく、急速脱着クランプアセンブリが内含されていてよい。
【００２０】
さらに、入口構造の第一の流路区分は、最も上にある入口構造の急速脱着入口区分に結合されていてよく、この区分も同様に、清掃及びメンテナンスを目的として即座に分解することができる。
【００２１】
もう１つの形態においては、本発明は、排気から酸性気体及び微粒子を除去するための前スクラバ、排気流内の酸化可能な成分の酸化処理のためのオキシダイザ及び排気流をその酸化処理の後にスクラブ処理するための後置されたウォータスクラバを含んで成る排気処理システムに関する。このような前スクラブ処理／酸化／スクラブ処理システムにおいては、オキシダイザにより放出されるような腐食性成分を含有する高温の微粒子を含む気体流を受けとった時の固体の付着、詰まり及び腐食に耐えることのできる気体／液体インターフェース構造を利用することができる。このような気体／液体インターフェース構造は、
−内部に第一の気体流通路を構成し、気体流通路に気体流を導入するための上部入口、及びこの部材内の気体流通路を通して気体流の流れの後に、そこから気体流を放出するための下部出口端部を有する、第一の垂直に延びる入口流路部材；
−間に環状空間を構成するべく第一の流路部材に取り囲まれ、前記第一の流路部材と外向きに離間した関係にあり、かつ第一の流路部材の下部出口端部より下でこの端部に対し下向きに延び、第一の流路部材の下部出口端部より上にある上部液体浸透性部分及び第二の流路部材の気体流通路を構成する下部液体不浸透性部分を有する、第二の流路部材；
−第二の流路部材を包囲する形でこれを取り囲み、それと共に包囲された内部環状空間を構成する外壁部材；及び
−外壁部材と第二の流路部材の包囲された内部環状空間の中に液体を導入するための、かかる外壁部材内の液体流入口ポート：
を含んで成り、かくして、外壁部材内の液体流入口ポートを介して導入された液体は、閉じ込められた内部環状空間の中に入り、第一の流路部材を通って流された気体流がその下部出口端部で放出され、第二の流路部材の流路を通って流れ、その後、気体／液体インターフェース構造から放出されるようになっている状態で、微粒子固体の付着及び蓄積に耐えるべく、第二の流路部材の液体不浸透性部分の内面上を下向きに流れる液体薄膜を提供するように、第二の流路部材の液体不浸透性部分の内面をその後下向きに流れるため、第二の流路部材の上部液体浸透性部分の中をしみ出るように流れることになる。
【００２２】
このような配置により、気体流は、第二の流路部材の内部壁表面により気体流の流路の境界が定められている、構造の下部部分の中で直接、壁と接触しないようになっている。第二の流路部材の「しみ出しゼキ」の上部部分からの水の降下薄膜は、第二の流路部材の内部壁表面内に蓄積する微粒子固体に対する耐性をもつ。このような壁表面上の原動液体流は、気体／液体インターフェース構造からの放出のため下向きに、水薄膜と接触する気体流の中の微粒子を運ぶ。さらに、気体流の中の腐食性種は、インターフェース構造の下部部分内の降下する水薄膜によって保護されている壁と接触しないようになっている。
【００２３】
第二の流路部材の上部液体浸透性部分は、適切な多孔性構造のものであってよく、又、例えば約0.5ミクロンから約30ミクロンの範囲内、又はさらに大きな孔径をもつ可能性のある多孔性の焼結金属壁又は多孔性セラミック壁を含んでいてよい。
【００２４】
本発明のさらにもう１つの形態は、前スクラバユニット、オキシダイザ／急冷ユニット、及びスクラバユニットを含んで成る、排気流の処理のためのシステムにおいて、前スクラバユニットが、向流気体／液体接触塔を利用し、この中で水は塔の上部部分から下向きに流れ、塔の下部部分で導入されたガスと接触し、排気流は、一般に水平に整列せされ中にシールドガスを導入するべくシールドガスポートをもつ外側に取り囲む管状部材との関係において同心的に配置された第一の管状通路を含む入口構造を介して導入されるシステムに関する。排気を収容する内部管状部材は、外部管状部材の中で終端する。外部管状部材は、全体として予備スクラブ処理塔の下部部分の中に、略水平に延び、ここで、外部管状部材は、前スクラブ処理塔の下部部分の中に配置された対角線方向に切り開らかれた開放端を有している。外部管状部材の対角線状に切断された端部は、その最大長円周部分が外部管状部材の最小長円周部分に直径方向に重なり合うように配置され、かくして気体流は、内部管状部材から外部管状部材の内部空間内に放出され、かつ外部管状部材の対角線方向に切り開かれた端部から前スクラブ処理塔の下部部分内に放出されるようになっている。外部管状部材の最小長円周部分より上にその最大長円周部分を位置づけすることにより、外部管状部材は、予備スクラブ処理塔内の落下する液体がかかる管状部材の中に入るのを妨げるように配置されている。さらに、対角線方向に切断された端部のかかる配置は、前スクラブ処理塔に導入されつつある気体流の流れが、落下する液体と中で接触するべく塔の中へのその進入点で発達した状態となることを可能にしている。
【００２５】
以下でさらに詳述される通りのさまざまな他の入口構造を、本発明の排気処理システム内で利用することが可能である。
【００２６】
本発明の付加的な形態には、以下のような特長がさまざまな形で内含される可能性がある：
1.詰まりの無い入口、前スクラバ、オキシダイザ、湿／乾インターフェース、急冷、後置スクラバ及び原動手段を内含する、ユニット構造のキャビネット構成での完全統合型排気流処理システムの提供。
2.フッ化水素吸収のための前処理サブシステムの使用。このような前処理サブシステムは基本的に、酸化プロセス中に形成された細かい微粒子を除去しようとするのではなく、むしろ微粒子前駆物質を除去することによって微粒子予備除去システムとして利用される。3.水の使用を著しく減少させ、システムレベリングを不要にすることのできる、スリット／ホール噴射タイプの湿／乾インターフェース、又は多孔性タイプのインターフェースの提供。
4.管胴側で作動「流体」として放射状フラックスを使用する多管式熱交換器タイプのオキシダイザの提供。
5.無凝結又は最小凝結設計及び微粒子スクラブ処理を生み出す、ウォータスクラバ内の過冷部の（以下でより詳細に記述されるその他の特長と合わせた）提供。
6.スクラバ塔内の充てん要素としてのデミスタメッシュの使用。かかるデミスタメッシュは、小さい直径のスクラバカラム内の壁効果を実質的に低減させることができる。その結果としてのスクラバ塔内の物質移動及び熱移動は、標準的な市販の不規則充てん物を用いてのスクラバカラムの性能に匹敵するか又はそれ以上のものであり、デミスタメッシュを含むスクラバカラムは、比較的低い圧力降下を達成する。スクラバカラムの上部にある空隙部分も同様に、優れた微粒子収集装置としてのスクラバカラムを構成するように、可撓性をもたせて設計可能である。不規則充てん物はさほど可撓性をもたず、デミスタメッシュを含むスクラバカラムで達成可能な可撓性を容易に可能にするものではない。
7.システムの作動全体にわたって可変的な熱フラックスを必要とする利用分野に合わせて、排気流処理システムを製造するための、オキシダイザにおける熱移動増強用インサートの使用。
8.排気処理システム内のオキシダイザユニットの急冷からオキシダイザユニットの入口までの飽和したH₂O/排出流の再循環は、ペルフルオロカーボン（PFC）の酸化のための低コスト水素供給源を提供する。
9.材料のスクラブ処理特性を変えるため、前スクラバ内への化学物質の添加。一例としては、タングステンヘキサフルオリド流出物にNH₃を添加し、タングステン酸アンモニウムを形成し、かくして、スクラブ処理除去のための高い可溶性をもつ材料を生み出すことが挙げられる。
10.酸化段階において反応物／生成物の固体の壁への蓄積を排除するべく、オキシダイザユニットのための反応器設計の利用。
11.急冷ユニットサイズを最小にするための、オキシダイザユニットからの高温排出流を受入れる急冷ユニット内の複式流体噴霧ノズルの使用、又は急冷ユニット内の超音波ノズル又は圧電ノズルといったその他の小滴噴霧手段の代替的使用。
12.特定の半導体製造プロセスツールと、本発明の排気処理システムの統合。
13.例えば、以下でより詳しく記述されている詰まりのない入口構造の展開による、詰まりを回避するための排気導入（入口）手段の利用。
14.電気又は火炎（メタン、プロパン、水素、ブタン）を利用した酸化を利用することに対するオキシダイザユニット内の融通性、及び／又は、空気又はO₂を使用する能力。
15.前置スクラブ処理及び後置スクラブ処理手段としての湿式スクラバ又は乾式スクラバの使用。
16.流動層熱オキシダイザユニットの使用。
17.排気流処理システム内での非PFC破壊式PFC循環／回収ユニットの使用。
18.気体流層流境界層の分断のためのインサートを用いた無閉塞オキシダイザユニットの提供。
【００２７】
その他の態様、特長及び実施形態については、後述の開示から完全に明らかになることであろう。
【発明の効果】
産業上の利用可能性
本発明の排気流処理システムは、半導体製造、光電処理ならびに、他の排気生成作業において生成される排気などの産業排気流体の処理に有効利用される。この処理では、排気流体を純化処理し、ここから有用な気体流成分を抽出し、温度を高めた排出流から熱を熱交換回収し、および／または最終的な排出流体に所望の特徴を持たせるための他の処理を施す。この排気流処理システムは、コンパクトな一体型装置形状に適宜組み込むことができる。
【００２８】
半導体製造の排気流の場合における排気処理では、有害流成分の酸化、気体のスクラブ処理および微粒子固体の除去を含むと有利である場合がある。
【００２９】
本発明の排気処理システムは、微粒子固体の付着、気体流の劣化および流体力学的な流れの悪影響などの入口での影響を最小限に抑えるように構成および配置された入口構造を有効利用できる。
【００３０】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の目的は、対応して多様である工業プロセスに由来するさまざまな排気流を処理するのに利用できる、改良型排気処理システムを提供することにある。
【００３１】
１つの態様においては、本発明は、排気流内の危険な又はその他の意味合いで望ましくない種を低減させるため、酸化及びスクラブ処理プロセスが中で実施される、かかる流出物を生成する上流側の処理ユニットに由来する排気流の酸化処理のためのシステムを考慮している。
【００３２】
特定の一態様においては、かかる排気流処理システムは、酸化及びスクラブ処理ユニットを含むことができ、ここでシステムは、例えば第１のケースでは上流プロセスに由来する可能性のある、又は例えば微粒子反応生成物を結果としてもたらす排気流の酸化処理の結果として、流出物処理システム内で現場にて生成される可能性のある気体流内の固体微粒子の有害な効果を最小限におさえるように構築され配置されている。
【００３３】
本発明はさらに、流体の流体力学的挙動の有害な効果を最小限におさえ、システム内の微粒子固体の蓄積を最小限におさえこの蓄積に付随する詰まりを抑制するために、気体／液体インターフェース構造が利用されている、排気処理システムに関する。
【００３４】
もう１つの態様において、本発明は、市場にあるその他の統合型熱処理システムに対して競争力をもちかつそれより優れた統合型熱処理システムを考慮している。このような統合型ガス処理システムは、初期熱処理と排気ガス条件づけを組合わせ、エンドユーザーに対し低コストを提供している。
【００３５】
本発明の統合型排気流処理システムは、電気を利用する熱酸化処理ユニットを利用することができる。本明細書にある発明についての以下の記述は、まず第１に電気式熱処理ユニットを利用する排気流処理システムに向けられているものの、本発明の処理システムは、代替的には、例えば火炎を利用する処理、流動層処理、プラズマ処理などのその他の熱処理コンポーネントを内含するように構成できるということが認識されることであろう。
【００３６】
融通性あるユニット作業ベースのモジュール式プラットフォームを提供することにより、本発明の排気処理システムは、例えば半導体製造ツールの排気体流といったさまざまな排気流に合わせて容易に調整することができ、又不当な努力無くその他のユニット作業処理を内蔵するよう容易に修正することができる。
【００３７】
本発明のさまざまな実施形態での排気流処理システムは、先行技術の処理システムに比べて、構成要素である排気処理ユニット及びそれに付随する流れ配管及び流路内の詰まりに対する耐性、効率の良い気体／液体インターフェース構造の結果としての増強された耐腐食性、メンテナンスが必要となるまでの商業運転時間の延長、スクラブ処理が利用される時点での低い水利用率、排気物のスクラブ処理可能な種の99.99重量％以上の除去レベルというより優れたスクラブ処理効率、及びHCl,Cl₂及びHFといったハロゲン種についてのTLVレベル以下への低減、危険種のTLVレベル以下への酸化的破壊、オキシダイザユニットの下流側のプロセスラインにおける酸の腐食性蓄積の排除、排気処理システム内の構成要素である処理ユニットの融通性ある配置、及び上流プロセス設備からの多数の排気供給源に対応する能力を含む多大な利点を提供する。
【００３８】
本発明の排気処理システム内のオキシダイザを見てみると、このオキシダイザは、排気種の電熱酸化のため電源を利用することもできるし、或いは水素及びメタンといった燃料を利用することもできる。システムが酸化処理におけるペルフルオロカーボンの破壊を行なうように配置される場合には、システムは、ペルフルオロカーボンの破壊を行なうためのH⁺ラジカル供給源として水蒸気を利用するべく配置することができる。かかる酸化処理のためのオキシダイザ媒体には、空気、酸素又はその他の酸素含有ガスが含まれていてよい。オキシダイザからの高温排気流の急冷において、スクラブ処理目的のためには、ガス接触のために水を利用することができる。この場合この水は、排気処理システムの運転中の水消費量及び液滴サイズを最小限におさえる噴霧器のスプレーノズルその他の適切な分散装置によってかかる接触のために分散される。シリカ粒子を大量に含むオキシダイザからの流れの処理においては、シリカ粒子の除去を行なうため急冷媒体として苛性溶液を利用することが望ましい場合がある。
【００３９】
先行技術の排気処理システムに比較して、本発明のシステムは、詰まり耐性及び耐腐食性、水使用量の削減及びコンパクトで効率のよい形態での処理システムの排気処理ユニットの配置における融通性といったことに関するさまざまな利点を達成する。
【００４０】
プロセス流からの微粒子及び酸性気体が加熱された酸化チャンバ内に到達する前で、かつそれらが低温にある間にこれらを除去し、かくして下流機器装置の条件を簡略化するため、本発明の排気処理システムの中で前処理ユニットを利用することも可能である。
【００４１】
先行技術のシステムは詰まりを発生させ、特殊な詰まり除去機構の導入を必要とする一方、本発明のシステムは、第１のケースでシステムを詰まらないようにするのに、本来の流体力学に実質的に依存している。
【００４２】
本発明の排気流処理システムは、適切な小さい設置面積をもつコンパクトなユニット構造のキャビネットの中に配置でき、かくしてプロセス施設の中でキャビネットが必要とする床の空間面積は最小限におさえられる。
【００４３】
本発明の排気処理システムが、排気流の中の種を酸化するために酸化ユニットを利用する場合、オキシダイザ媒体は好ましくは、清潔な乾燥空気であるが、このような目的のためには、酸素又は酸素富化された空気、ならびに適当な性質をもつその他の酸素含有ガスを利用することも可能である。本発明の排気処理システムは、単一の上流側の処理ユニットが生成する排気の処理のために利用することもできるし、或いは又代替的に、複数の排気供給源を存在させることもでき、この場合この供給源から、構成要素である排気流は、かかる気体流の危険な又はその他の意味合いで望ましくなく成分を低減しかかる成分が減損した最終的流出物を生み出すために、本発明の排気処理システムまで輸送される１つの全体的流れの形に統合される。
【００４４】
一部のケースでは、実施されている排気発生プロセスが異なるため排気の組成が経時的に変動する場合、時変モードで作動することが望ましいことがある。例えば半導体製造においては、タングステン化学蒸着（CVD）の場合、シラン排気体流は蒸着段階で発生する可能性があり、かかるCVD作業の後、CVD反応器が清掃され、結果としてNF₃気体成分が生成される可能性がある。CVD段階に由来するシランは、CVD反応器の清掃段階からのNF₃と激しく反応することになるため、このような気体成分を一体的処理のために混合することはできず、従って、排気処理システムの中での分離した処理が必要となる。
【００４５】
本発明の一般的実践においては、排気処理システムは、排気流の酸化処理の上流で、予備的スクラブ処理段階を実施するため、排気と水を接触させる前処理ユニットを利用することができる。従ってこのような前処理には、水でのスクラブ処理が関与していてよく、又代替的には、かかる前処理ユニットは、排気流との接触のために化学的中和混合物を利用でき、同様にして水又は化学的中和混合物を用いて酸化ユニットからの流出物をスクラブ処理することが可能である。従って、本発明の排気処理システムの広範な実践において考慮されているスクラブ処理ユニット作業は、処理中の特定の気体流に適したあらゆる適切なスクラブ処理媒体を利用することができる。代替的には、スクラブ処理を、湿式スクラブ処理ではなく、むしろ乾式スクラブ処理作業として実施することもできる。このような目的のためには、さまざまなガス乾式スクラバ材料が市販のものとして容易に利用でき、本発明及び当該技術の熟練の広範な実施範囲内でかかる目的のために利用することができる。本発明の実施において利用されるスクラバユニットは、適当なあらゆるタイプのものであってよく、その運転中における固形物の詰まりの問題を最小限におさえるように構築することができる。
【００４６】
かくして、本発明の排気処理システムは、形態及び構成要素である処理ユニットに関して広く変動するものであってよい。かかる構成処理ユニットは、熱オキシダイザ、触媒オキシダイザ、火炎オキシダイザ、排気流組成内の酸化可能な成分の酸化を実施するためのその他の処理ユニットといったさまざまなタイプのものでありうるオキシダイザを内含していてよい。
【００４７】
排気処理システムは、同様に、前述のとおり、中で上流側の設備が水性媒体又は化学的中和組成物と、又は代替的には乾式スクラバ組成物と接触させられ、その後の酸化及びスクラブ処理に先立って排気流内の成分の一部の初期低減を実施するような前処理ユニットを含んでいてもよい。酸化ユニットは、以下でより詳しく記述する通り、主スクラブ処理ユニットと統合できる急冷ゾーンに対し高温排気を放出するように構築し配置することができ、かくしてオキシダイザユニットからの排気の温度は、効率の良いその後の処理のため、著しく低下させられる。そのユニットは、原動流体手段、すなわちポンプ、ファン、コンプレッサ；タービンなどの能動的手段又は、エダクター、吸引器などといった受動的原動流体駆動機構を使用することができる。
【００４８】
本発明の排気処理システムは、さらに、スクラブ処理のための水性媒体の使用と組合わせた形で、そこから酸性成分を除去するため或いは又排気流処理システムからの水の放出を目的として、望ましいpHレベルを達成するため、さまざまな中和プロセスを利用することができる。
【００４９】
さらなる一変形形態としては、本発明の排気処理システムは、さらに、排気流の処理において、湿式静電沈降分離装置を含んでいてよい。
【００５０】
本発明の排気処理システムの設計及び構築のさまざまな形態について、以下で記述する。
【００５１】
オキシダイザユニットには、酸化ユニットの温度制御された作動のため、適切な温度制御及びヒートトレースが具備されていてよい。
【００５２】
排気前処理ユニットは、気体流が酸化ユニットの中に入る前に、気体流からの酸性気体及び微粒子をできるかぎり多く除去するように配置することができ、かくして下流装置上の条件は低減される。前述のとおり、かかる前処理ユニットは、湿式スクラブ処理ユニット及び代替的には乾式スクラブ処理ユニット、又は構成要素である湿式及び乾式スクラブ処理ユニットを含む組合せ型の湿式及び乾式スクラブ処理アセンブリを含んでいてよい。有用となる可能性のある湿式スクラブ処理システムとしては、湿式サイクロン、湿式充てん塔及び湿式スプレー塔が含まれる。かかる湿式塔は、並流又は向流のいずれかの流れの範囲で作動できる。
【００５３】
排気処理システムの前処理ユニットは、例えば、塔の上部部分で噴霧されたスクラブ処理用水を導入するため窒素式噴霧ノズルを利用する湿式スプレー塔を含んでいてよい。化学的添加が望まれる場合、化学的混合は、適切な化学的貯蔵装置及び計測装置を伴うインライン液体を利用した静的混合器といった手段を使用することによって実施可能である。排気処理システムの水消費量を最小限におさえるため、及び排気成分が酸化ユニットの上流側の空気と反応するのを防ぐため、有利には、窒素式水噴霧が利用される。このような湿式処理ユニット作業からの液体は、以下でさらに詳しく記述する通り、スクラバ／急冷塔の一部として設計されうる共通の保持タンクまでドレインされる。さらなる変形形態として、酸性気体吸収及び微粒子除去を実施するため、湿式スプレー前処理段階をスプレー供給式のベンチュリノズルによる作業で置換えることができる。
【００５４】
かくして、本発明は、酸化ユニットの上流側の湿式スクラブ処理ユニットの具備において、酸化ユニット内に存在する条件下で粒子形成因子である排気流成分をスクラブ処理することにより酸化ユニット内での微粒子形成を制御する能力を提供する。
【００５５】
以上に記した酸化ユニットは、適切なあらゆる構成で構築することができる。例えば、酸化ユニットは、加熱器表面と加熱された管の間の大きな間隙をもつラップアラウンド式クラムシェル電気放射加熱器を利用する電熱式オキシダイザによって構成されていてよい。
【００５６】
特定の１実施形態においては、酸化ユニットは、排気がスパージャを通して導入され、かつ排気が実際に酸化チャンバ内に入るまで、反応を抑制するため排気が窒素によっておおわれている状態で、単一の垂直加熱式管を含んでいてよい。ひとたび酸化チャンバ内に入ると、空気又はその他のオキシダイザ媒体は、被覆された排気流と同軸的に流れるように噴射され得る。排気導入手段は、望ましくは、酸化ユニットの運転中に粒子の蓄積をひきおこしうる、再循環ゾーン、渦、停滞ゾーン及びその他の異常な流れ挙動を防止するため、等速層流を密にシミュレートするように構築される。
【００５７】
このような酸化ユニット内の加熱された管は、望ましい運転温度範囲を達成するべく、適切な熱制御手段によって選択的に制御されうる。酸化ユニット内の酸化可能な成分の点火及び破壊を達成するために最小限の温度条件が必要となる可能性はあるものの、過度に高い温度は、管壁表面上の粒子の凝集及び蓄積をも促進する可能性がある。従って、加熱管酸化ユニットは、その中を流れている排気流の中の乱流への流体流の遷移を促進することにより、管の側壁上の粒子の凝集を防ぐため、熱移動増強用管インサートを利用することができる。
【００５８】
代替的には、酸化ユニットは、より高い気体流流速に対応するための伝熱管の束を含むことができ、かくして、管の壁面上の粒子の凝集を抑制することができる。このような伝熱管の束においては、酸化ユニットの単一の垂直加熱管形態に関連して、上述したとおり、熱伝達増強インサートを利用することができる。
【００５９】
さらにもう１つの変形形態として、酸化ユニットは、連続的にらせん状に進む気体流通路を具備することによって、気体流内の粒子の乱流凝集を最大限にする一方で、高い気体流流速及び長い滞留時間に対応するねじり管の多重列を含むことができる。このような配置は、気体流からのその後の固体除去が容易に実施されることになる程度までの粒度の増大を提供しうる。
【００６０】
酸化ユニットの製造材料には、処理されつつある排気流の特定の化学的組成を正当に考慮した上で、適切なあらゆる製造材料が含まれる。適切な材料としては、HF及びHClに関する優れた強度特性を備えた、高温酸化耐性合金が含まれると考えられる。酸化ユニットは、ペルフルオロカーボン成分の破壊を避けるため、還元環境内で作動でき、このような還元条件に耐えるよう適切な材料を製造材料として利用することができる。この点に関して、本発明の排気処理システムは、排気流のペルフルオロカーボン成分をその再循環又はその他の処分のために回収するユニットを利用することができる。
【００６１】
さらなる変形形態として、酸化ユニットは、排気流との混合のため高温まで空気又はその他のオキシダイザ媒体を加熱するための電気発火式加熱器と共に構築されていてもよい。このような配置は、一部のケースでは、オキシダイザ媒体との触媒及び混合時点で、排気流内の酸化可能な成分の自己点火を提供することができ、これは、酸化ユニットの全体的酸化効率を上昇させ得る。
【００６２】
酸化ユニットは、高温にある酸化された排気流を生成する。従って、かかる高温流は、その後の処理及び排気処理システムからの最終的放出のため温度を低下させるべく、急冷又は冷却に付される。
【００６３】
従って、排気処理システムは、酸化ユニットの下流に急冷ユニットを含んでいてよい。急冷ユニットは、例えば、酸化ユニットからの高温排気と水又はその他の急冷媒体とを接触させるための空気式水噴霧ノズルを伴う単一の垂直管を含んでいてよい。急冷区分内には、明確な高温／低温インターフェースを提供するための越流ゼキインターフェース構造を具備することができる。急冷ユニットは、露点腐食耐性合金といった適切な合金から作られていてよい。例としては、A16XN,Carpenter 20,HaC−22及びHaB合金が含まれる。急冷ユニットは、望ましくは、排気処理システムのその他の処理ユニット上の有害な熱効果を最小限におさえるように構築される。
【００６４】
急冷ユニットは、代替的には、熱伝達を行うため管胴側の冷却水供給装置を伴う多管同時流下薄膜の酸吸収カラムを含んでいてよい。
【００６５】
酸化ユニット及び急冷ユニットは、異常な流れ挙動及び粒子蓄積を最小限に抑えるユニット構造の線形気体流通路を提供するべく、単一の垂直な方向性で整列させることができる。
【００６６】
さらにもう１つの変形形態としては、急冷ユニットは、急冷及び粒子除去用のスプレー補給式ベンチュリ急冷装置で構成されていてよい。
【００６７】
本発明の排気処理システムは、酸化ユニットの下流でスクラバを利用することができる。かかるスクラバは、充てん物カラムの上面にある液体噴射マニフォルド及びその上のデミスタパッド又はその他のミスト分離手段を伴う、単一の垂直な充てん塔を含んでいてよい。スクラバには、酸化ユニットから放出され任意にはスクラバの下流で急冷又は予備冷却に付された排気との関係において、深冷されているか又は適切な温度にある液体補給水の補給を受けることができる。従ってスクラバは、スクラバ塔のとなりにあってよい深冷機を内蔵し、スクラブ処理用水又はその他の水性スクラブ処理用媒体を予備深冷することができる。残留ミスト（小型水滴）を最小限におさえるか又は排除するために、デミスタパッド又は類似の機械的手段を使用する代りに、本発明の実施においてスクラバユニットは、気体流からミスト成分を除去すべく、より大きな液滴水と気体流を接触させることによって、このようなミスト成分を流体力学的に最小限におさえるか又は実質的に排除するように構築することができる。
【００６８】
スクラブ処理における深冷水の使用は、排気流を大気温以下に深冷させ、かくして、例えば半導体製造作業において、排気流が半導体製造ツールに由来するとき、周囲相対温度条件より低く水蒸気量を減少させるために望ましいことである。深冷水の使用は、同様に、酸性気体吸収及び充てんカラム内の微粒子吸収を増強させるために、熱伝達効果を導入するのに望ましいものである。
【００６９】
代替的なスクラバユニットは、吸収カラムの管胴側に深冷水が補給されている流下薄膜酸吸収カラムを含んで成る。かかるスクラバユニットの場合、前処理ユニット、急冷機及びスクラバユニットからの液体は、スクラバカラムの底面上の共通タンクの中へとドレインするよう導かれ得る。
【００７０】
代替的には、排気処理システム内の構成要素である処理ユニットからのスクラブ処理用液体及びその他の液体流は、遠心ポンプ、ぜん動ポンプ、空気駆動ポンプ、水補給式エダクター又はその他の適当な液体原動式駆動機構手段といったような適切な圧送手段によって加圧されるか又はシステムから放出され得る。＿
【００７１】
充てんカラムスクラバにおいては、デミスタを利用することができる。スクラバカラムは、排気処理システムのその他の構成要素の場合と同様、カラム内で処理中の流体流の中の腐食性種に対する適切な耐性をもつコーティングを有する、金属合金又はコーティング済みの構造鋼又はその他の金属といった任意の適切な材料で形成可能である。
【００７２】
本発明の排気処理システムは、使用済み液体流の再循環のための備えを伴って又は伴わずに製造することができる。上述のとおり、スクラバユニットは、乾式スクラバを含んでいてよく、又一部のケースでは、スクラバユニット及び急冷ユニットを乾式スクラバカートリッジユニットで置換することも実施可能でありうる。スクラバは同様に、スクラバユニットへの湿式又は乾式化学薬品噴射の使用を可能にするため、任意の化学的前処理ユニットが具備されていてもよい。
【００７３】
排気処理システムを通して排気流を引出すための原動力を提供するのに、エダクターを利用することが可能である。このようなエダクターは、好ましくは、望ましい圧力レベルで排気処理システムに適切な入口圧力を提供するための加減用弁及び制御機構を伴う、清潔で乾燥した空気又はその他の排出流体を利用する耐腐食性で閉塞に強い設計のものである。エダクターは、処理システム内で利用されるとき、ウォータスクラバからの水蒸気飽和した排出流に対し加熱された乾燥空気流を供給するために利用することもできる。かくして、加熱された乾燥空気の提供は、肺気流の相対湿度を周囲飽和条件により低く下げるのに役立つ。エダクターは、空気、窒素又はその他の適切な排出媒体を利用することができる。
【００７４】
エダクターは同様に、エダクター放出ガス内の微粒子を捕獲するためこの放出物をろ過できるようにする適切なろ過モジュールを連結されていてよい。
【００７５】
本発明の排気処理システムは、広範な上流側のプロセス設備からの排気流の処理のために利用可能である。例えば、排気処理システム内で処理される排気には、タングステンを上に付着させるためにウェーハを処理し、その後ツールアセンブリのチャンバ壁、ペディスタル要素及び電極から過剰のタングステン付着物を除去するべく、ツールを清掃する、半導体製造工場のタングステンCVDツールからの流出物が含まれていて良い。
【００７６】
半導体製造設備の運転中にさまざまな化学的性質及び流出物が生成され得ること、そして、本発明の排気処理システムの構築、配置及び運転は、上流側のプロセス設備のツール及び製造作業から放出されるガスの処理を実施するべく、大幅に変動させることが可能である。
【００７７】
図を参照して、第１〜３図は、本発明の一実施例による排気処理システム10の概略フローシートの連続的セクションであり、第３図において、本発明の他の実施例による排気処理システムのフローシートの変形を破線で示す。
【００７８】
それに続く開示では、弁、計器および補助的制御手段は、本発明の特徴についての議論を容易にするべく、いろいろと明瞭化のために省略されており、そのような目的のために図面には概略的に示された形で表現されている。弁、配管、計器および制御手段は、当該技術の範囲内で、本発明の広い実施範囲において様々に構成され、具体化されても良いことは理解されよう。
【００７９】
第１図のフローシートのセクションは、ライン16からの冷水がそれを通って流れ、ライン18に放出される熱交換通路14を内部に包含する冷水熱交換器12を備えている。
【００８０】
ライン16は、弁26を内部に包含するドレインライン24に接続される。ライン16、18は、深冷器の効率が最大限まで発揮されるように適当に断熱されても良い。ライン30内の水は、深冷器12を通って流れ、マニフォルドライン32に送られる。そのマニフォルドライン32からの水は、示されるようにシステムを通って送られるライン34の一方の部分と、排気流前処理コラム40に導入するためのスプレーヘッド38に送られるライン36の他方の部分との、２つの部分に分割される。
【００８１】
排気は、ライン62に導入され、前処理コラム40に送られる。ライン62は、その長さ方法に沿って設けられたヒートトレーシング64で絶縁されても良く、断熱されたヒートトレーシングされた特性の、支流ライン66は、第２図に示されるフローシートの次のセクションに進んでも良い。
【００８２】
ライン42は処理システムの酸素ラインであり、ライン44はクリーンな乾燥空気ラインであり、ライン46は窒素供給ラインであり、このライン46は、示されるように前処理コラム40に送られるライン36の水に窒素を導入するための窒素送出ライン47に枝分かれしても良い。
【００８３】
排気流は、ライン62を通してコラム入口セクション50に導入され、必要ならば、所望程度まで支流ライン48からの追加窒素によって増大されても良い。排気流はコラム40内で予備処理されて、第３図のフローシートの部分に送られるボトムをライン60に生成する。コラムの上端部52では、第２図の反応器90に送られるオーバーヘッドがライン68に生成される。オーバーヘッドの一部は、ライン56を通ってコラムに再循環されても良く、さらなる還流が示されるようにライン58によって提供されても良い。
【００８４】
第２図では、システム116は、ライン46からの窒素をその上端部で受ける酸化反応器90を含み、ライン42の酸素と、支流導管108を経てライン44からの任意のクリーンな乾燥空気と混合されて、酸化反応器の上端部に送られる酸素含有気体をライン110に提供する。
【００８５】
ライン34の水は、マニフォルド94において、第３図に示されるシステムのセクション120に送られる支流ライン96と、液体流がライン44の支流ライン97からのクリーンな乾燥空気によって増大され、酸化反応器90内のノズル102に送られる支流ライン98とに分割される。クリーンな乾燥空気の残りは、ライン112を通って処理システムの第３図の部分に流れる。
【００８６】
酸化反応器は、その容器の中間部分に設けられた入口92を介してライン100からの水を受け入れるようにも配置されている。この酸化反応器は、電力ライン80の支流ライン82、84と結合された熱交換通路86を内部に包含する反応器ヒーター88を備えており、その電力ライン80によって反応器ヒーター88が励起されてライン68を通って酸化反応器内に導入された排気流を熱的酸化させるための電気抵抗加熱を反応器に提供する。酸化反応器は、示されるようにその上端部および下端部を相互接続する再循環ライン106を備えていても良い。酸化反応器からの排気は、ライン104を通って処理システムの第３図の部分に流される。
【００８７】
第３図は、処理システムの部分120から構成され、ライン96を通ってノズル126に導入される水でスクラブ処理するための内部容積128を画定するスクラバ124を含む。排気流はライン104を通ってスクラバに導入される。ライン132のスクラバボトムは、ライン60の予備処理された排気流からの液体と合流し、システムから放出され、廃液処理またはそのような液体の他の最終用途処理部に送られる。
【００８８】
スクラブ処理済みオーバーヘッドは、ライン130を通ってエダクター144に通され、そのエダクター144にはライン112からのクリーンな乾燥空気も供給されて処理システム排気を生成し、概略的に示されるようにライン146を通って排出150に流される。この排気は、ライン66からそれに加わるバイパスフュームで増大されても良く、そのようなライン66は前述されたようにヒートトレースされ、断熱されても良い。
【００８９】
第３図では破線で修正例を示し、ここではポンプ136が入口ポンプライン138を介してライン132の液体ボトムを再循環させて、液体ライン134に放出するように配備され、そのライン134から再循環液体がライン96の洗浄水と合流して、内部で行われる再循環液体の処理による洗浄動作を促進する。次に、処理済み液体は、弁142を内部に包含するライン140のシステムから放出される。
【００９０】
第４図は、本発明の他の実施例による排気処理システムの概略フローシートである。このシステムでは、排気流は、ライン160、162、164、166に導入され、ライン184で合流して混合された排気流を形成し、次にライン178に接続された熱交換導管180を含む熱交換器182に通されて、合併流の熱交換を実行する。熱交換された排気流は、次にライン212を通って排気流前処理コラム210に送られても良い。代わりに、排気流の一部または全てがその処理システムからバイパス経由して、必要ならば、ライン186を通って排出256に流出されても良い。
【００９１】
冷水熱交換器174は、ライン168で送られた冷水を受け入れ、リターンライン172でリターン冷水を放出する。ライン170の水は、深冷器を通過し、主窒素供給ライン216からの支流ライン222の窒素とライン224で合流し、前処理コラム210内にノズル226を介して放出される。追加的窒素が、主窒素供給ライン216からライン220を通して前処理コラム210に導入されても良い。
【００９２】
クリーンな乾燥空気は、ライン176を通ってシステムに導入され、その一部は、ライン240を通って反応器198の上端部に、ライン216の窒素と共に送られても良い。酸素はライン214を通って反応器を導入される。反応器はライン230を通して前処理コラム210からのオーバーヘッドを受け入れる。電力ライン218は、示されるように、反応器198の電気抵抗ヒーター200にエネルギーを提供する。
【００９３】
酸化反応器198をその上端部に包含する容器の急冷部分は、ライン202からの水を入口208で受け入れ、水とクリーンな乾燥空気との混合体が容器の急冷部分内のノズル206にライン204を通して導入される。この容器の急冷部分はスクラバ194と連通している。このスクラバの上端部でライン192のノズル196からの水を受け入れる。
【００９４】
スクラバからのオーバーヘッドガスは、ライン250を通ってライン250のエダクター252に送られる。このエダクターは、ライン240からのクリーンな乾燥空気を、ライン259を通して受け入れる。ライン254の排出された流れは、次にライン186からの任意のバイパスされた排気と合流して、ライン258を通って処理システムの排出256に流出される。
【００９５】
排気流予備処理コラム210からのボトムとライン236のスクラバ194からのボトムとは、ライン238で合流し、廃液放出または他の処理部に送られても良い。
【００９６】
第５図は、本発明の他の排気処理システムの概略フローシートである。この排気流は、ライン310の窒素と、ノズル306を介して導入されるライン302の水と共に、ライン312を通って前処理コラム308に導入される。ノズル306への水流は、ライン304からの再循環された液体で増大されても良い。
【００９７】
ライン314の前処理コラムオーバーヘッドは、ライン330の酸素およびライン328の窒素をも受け入れる酸化反応器334に通される。酸化反応器334から構成される容器は、電気抵抗ヒーター332を備えており、急冷水は、ライン324を通して容器333の下側急冷部分に導入される。水または空気／水混合体は、必要ならばライン318からの循環液体によって増大されて、ライン320のノズル322から容器333の急冷部分に噴射される。
【００９８】
スクラバ336は、ライン356にスクラブ処理済み気体を放出し、洗浄水は、ライン344に流され、ポンプ342によってライン341にポンプ供給された容器338からの処理化学物質340と合流して、ライン346に流れ、ライン348の再循環液体と合流して洗浄液を形成し、スクラバ336に導入された洗浄媒体をノズル350に提供する。スクラバからのボトムは、ライン304を通って廃水熱交換器352に流され、ライン354の冷水で熱交換される。
【００９９】
第６図は、本発明の他の態様によるその修正例を示す第９図のフローシートで示されたものと同様の処理システムの概略フローシートである。第６図の実施例では、スクラバ400は、ライン402のスクラブ処理済みのオーバーヘッドと、ライン404のボトムとを放出する。ボトム液の一部は、ライン408で再循環され、ライン410の冷水による熱交換器414で熱交換され、さらにライン430に導入され、主ライン410のライン412、418を貫流する冷水による熱交換器416内で熱交換された水から成る洗浄液を補充するものとして使用されても良い。その結果得られる洗浄液は、ポンプ426によりライン424からポンプ供給される容器420からライン406への液体処理化学物質422の追加によってさらに増大され、ライン430からの洗浄液と合流し、ライン406を通ってスクラバ400内のノズルに送られる。
【０１００】
第７図、８図、９図は、本発明のさらなる態様によるそれぞれの概略フローシートである。
【０１０１】
第７図では、フュームが、ライン440の水または水／窒素混合体と共に、ライン442を通って前処理コラム438に導入され、前処理コラム438内でそのフュームはライン446からの液体と接触して、ライン443を通って酸化反応器450に至るオーバーヘッドが生成される。この酸化反応器は、ライン454の酸素およびライン452の窒素を受け入れる。酸化反応器450を包含する容器の下側部分は、急冷セクション内のノズル460に導入するための、ライン458の空気とライン456の水と共に、ライン448の再循環急冷液を受け入れる急冷セクションである。
【０１０２】
スクラバ464は、先に説明されたように構成され、ライン468の前処理コラムのボトムと、示されるようにライン470のそのボトムを混合されたスクラバボトムとから得られる洗浄液を再循環ライン472からライン478を通して受け入れる。ライン472の再循環液体は、ライン476の冷水によって熱交換器472で熱交換されても良い。
【０１０３】
ライン478の洗浄液は、ライン494からの化学液を前記洗浄液への添加によって増大されても良い。そのような目的の化学液は、ライン482の混合容器4809に導入される水と、ライン484の容器480に導入された乾燥化学物質とから構成される。代わりに、または追加的に、容器486内の液状化学物質は、ライン488を経てポンプ490によりライン492にポンプ供給されても良く、さらにその液状化学物質はそのようなラインに導入される水で希釈されても良い。このようにして、第７図に示されたシステムは、本発明の処理システムの所定最終用途で必要、または望ましい場合に、洗浄液内へのウエットまたはドライ化学物質の添加を利用できるようにしてある。
【０１０４】
第８図では、排気流は、ライン496の水または水／窒素混合体と共に、ライン498を通して前処理コラム500に導入される。そのような液体の一部は、ライン504で進路が変えられ、ライン506からの再循環液体と混合され、前処理容器内のノズルに送られても良い。
【０１０５】
前処理コラム500では、排気流は液体と接触して、ライン502を通って酸化反応器510に至るオーバーヘッドを生成する。酸化反応器は、ライン516の酸素およびライン518の窒素を受け入れる。反応器を包含する容器450の下側部分は、ライン512、514の水と共に、ライン508の再循環急冷液体を受け入れる急冷セクションである。
【０１０６】
スクラバ520は先に説明されたように構成され、ライン540の洗浄液を、ライン530の冷水によって熱交換器538で熱交換した後に受け入れる。ライン524のスクラバボトムは、ライン526からの前処理コラムボトムと混合され、ライン529の混合された液流は、廃液処理または他の処理に送られても良く、混合されたボトム液の一部分はライン506を通って再循環される。スクラブ処理された排気オーバーヘッドは、スクラバのライン522から放出される。
【０１０７】
第９図では、排気流は、ライン544の水または水／窒素混合体と共に、ライン546を通って前処理コラム542に導入され、その中で排気流がライン548からの液体と接触して、ライン550を経て反応器560に至るオーバーヘッドを生成する。この反応器は、ライン562の酸素およびライン564の窒素を受け入れる。反応器を包含する容器560の下側部分は、急冷セクションの内部に配備されたノズルで導入するためのライン556の空気とライン554の水と共に、ライン558再循環急冷液体を受け入れる急冷セクションである。
【０１０８】
スクラバ556は、先に説明されたように構成され、ライン552の前処理コラムのボトムと、示されるようにライン558のそのボトムと混合されたスクラバボトムとから得られる洗浄液を、再循環ライン560からライン582を通して受け入れる。ライン560の再循環液体は、ライン568の冷水によって熱交換器564で熱交換されても良い。
【０１０９】
ライン568の冷水の一部分は、ライン570に引き込まれ、ライン572に導入される水との熱交換のために、熱交換器580に通される。ライン560からの再循環液体と後に混合させるため、ライン582の化学物質／水と混合され、次にスクラバ556の上部端におけるノズルに導入されるので、化学添加物が、ポンプ578の作動時にライン576の貯蔵器574から加えられて、ライン572の洗浄水を増加させても良い。排気流のスクラブ処理は、そのようにして行われて、ライン562のスクラバから放出されるスクラブ処理済みオーバーヘッドを生成する。
【０１１０】
第10図は、前処理ユニット、酸化ユニット、スクラバを利用する本発明の他の実施例による排気処理システムの概略図であり、ここでスクラバと酸化ユニットとは急冷チャンバを介して結合されている。
【０１１１】
上流処理ユニット602は、排気処理システムの入口606に入るライン604に排気流を放出する。入口606は、開口放出端部610を有する内部管状部材608と連通して排気流が自在に流れるように接続されている。この管状部材608は、外部管状部材618内で同心円上に配置されて、それらの間に内部環状容積612を提供する。外部管状部材618は、管状拡張部622によって画定された気体入口ポート620を備えており、それに供給容器624からの気体が、内部および外部管状部材間の内部環状容積612を貫流するようにライン626の管状拡張部622に適当に流入されるので、内部管状部材の開口放出端部610において放出された排気流が気体供給624から供給された気体で包まれる。
【０１１２】
気体供給624からの気体の流れを調整するためには、ライン626は、管状拡張部622に気体を所定流速度で送るようにするための流量制御弁または他の流量制御手段を包含しても良い。
【０１１３】
入口構造の外部管状部材618は、斜めにカットした放出端部630を有し、外部管状部材618の最大長の円周部分がそのような管状部材の最小長円周部分より上の位置になるように配置される。このようにして、最大長円周部分は、「オーバーハング」構造として作用するので、気体供給624からの保護気体に包まれたまま、前処理タワー634内の下降液632とのそのように包まれた排気流の早期接触もなく、排気流の流れの展開が可能となる。
【０１１４】
前処理タワー634は、概略的に示されるように構成され、タワーからの洗浄液の導管638での収集および排出を提供する下側液貯蔵器636を備えている。このタワーは、上側部分640を備えており、その内部には、液供給646から供給され、導管644に結合されたライン648を通って、導管644からの予備洗浄液を供給するスプレーノズル642を有する。ライン648は、タワー634への予備洗浄液の流れを調整するための適当な流量制御弁または他の手段を包含しても良い。故に、上流工程の設備602からの排気流は、入口構造を通ってタワー634の下側部分650内に導入され、スプレーノズル642から放出された前洗浄液632と向流的に接触する。故に、排気流は前スクラブ処理されて気体の微粒子および酸性成分を除去する。前スクラブ処理された気体は、次にタワー634の上側端部を通過し、デミスタパッド652を通過してその気体から混入した水を除去する。水分を除去した排気混合体は、次に導管654を通って、入口ユニット666に至り、そこで導管654は、ライン674を通って気体供給672からの包囲気体を受け入れるプレナム670と連通するより大きい直径を有する同心導管668に対して同心円上に配置される。この外部導管668は、順に、ライン680によってプレナム676に接続された酸素媒体供給678からの空気または他の酸素含有気体など、酸化媒体を受け入れるプレナム676によって取り囲まれる。ライン674およびライン680は、それぞれの気体の流れを調整するための、流量制御弁または他の流量制御手段を内部に包含しても良い。そのような入口構造666によって、導管654内に入る排気流は、供給672からの窒素または他の不活性気体で包まれ、供給678から得られるプレナム676からの酸化媒体と共に酸化ユニット682に同時に導入される。
【０１１５】
酸化ユニット682は、ヒーター688によって取り囲まれ、気体流路686を内部に画定する気体流通路684を備えた、マルチゾーン酸化反応チャンバであっても良い。このヒーター688は、電熱ユニット、または他の適当な加熱手段であっても良く、それによって気体流路686内の気体が気体流内の酸化性成分の酸化を引き起こすのに適当な高温度にまで加熱される。
【０１１６】
酸化された排気流は、次に、導管684内を通って後に詳述されるしみ出しセキ気体／液体インターフェース構造690を通過する。このしみ出しセキ気体／液体インターフェース構造は、液体供給ライン694を通って液体供給692からの液体を受け入れる。このしみ出しセキ気体／液体インターフェース構造は、急冷チャンバ696に近接する導管684の下側壁を保護するように作用するので、導管684のそのような内部壁表面は、酸化ユニット682内で処理される排気流内の高熱、腐食性反応生成物から隔絶される。同時に、しみ出しセキ気体／液体インターフェース構造は、しみ出しセキ気体／液体インターフェース構造690の下にある導管684のそのような内部壁表面上に水の落下カーテンを供給して、微粒子を飛沫同伴させ、導管684の内部壁表面上へのそれらの蓄積および融合を防ぐ。
【０１１７】
急冷チャンバ696では、急冷空気は、ライン704を通って水供給702から混合チャンバ706への急冷水の流れと同時に、ライン700を通って急冷空気供給698から急冷チャンバに送られ、結果として得られた空気／水の流れはノズル708によって急冷チャンバ696に放出されて、排気流の急冷冷却を実行する。
【０１１８】
急冷された排気は、次に充填ベッド716およびデミスタパッド718を経由して、スクラバユニット710の下側部分712から上側部分714まで、スクラバユニット710に流入して、放出ライン724の排気処理システムからの最終放出のため、エダクター722の作動下でオーバーヘッド導管720にスクラバユニットから放出される処理済み排気流を生成する。
【０１１９】
このスクラバユニット710は、供給貯蔵器730からの洗浄媒体を供給するための送出導管728によって提供されるスプレーノズル726を内部に有する。この洗浄媒体は、任意にスクラビングユニットの洗浄効果を高めるための化学的補助剤を含む、水または他の水性媒体であっても良い。
【０１２０】
急冷チャンバは、急冷液および洗浄液を内部に収集する下部サンプ部分750を有し、このサンプ部分750は放出導管752を介してタンク754に連通し、タンク754は、ライン638を介して前処理ユニットから底部液体をさらに受け入れる。排気流処理システムの処理ユニットからのこうした「底部液体」は、１種類または複数種類の処理用化学薬品を添加するためのポート758、760および762を有する処理タンク756に適切な酸性または塩基性試薬を添加するなどの方法で、タンク754内で処理され、その後、最終的に処理された液体が放出導管764を介してシステムから放出される。
【０１２１】
図11は、本発明のもう１つの実施例による処理システムの概略的な表現であり、キャビネット800内に配置された状態を概略的に示す。
【０１２２】
図11の排気流処理システムは、半導体製造設備などのような上流側の処理ユニット806からの排気流を搬送する排気流供給ライン804から排気流を受け入れる排気流入口導管802を特徴とする。この入口導管802は、ライン818内のリザーバ816から気体を受け入れる入口ポート814を有する円筒形の壁812を備える気体包囲構造810と連通する。壁812は、内部の気体浸透壁820により内部の環状の内部空間822を画成し、リザーバ816から導入される気体は、この内部空間822から気体浸透壁820を通過して流れ、入口導管802から導入される排気流の流れを包囲する。次に、排気流の流れは、前処理ユニット826の第１脚部824を通過して下方に流れる。前処理ユニットの第１脚部824には、供給導管830に連通するスプレーノズル828が装備され、供給導管830は適切な空気源および給水源（図示しない）に結合する。こうして、下方に流れる排気流は空気／水の噴霧に接触して、気体が前処理されてその酸性が低下し、ノズル828から導入される水性相の排気流から微粒子が伴出させる。次に、結果として得られる液体は、前処理ユニットの下部Ｕ形部分832内に収集され、導管834によってサンプ836に流れる。サンプ836は、マニフォルド842によりスクラバユニット（以下でさらに詳しく説明する）のサンプ840に連通する。
【０１２３】
排気流は、前処理ユニットの第１脚部で空気／水の噴霧に接触した後、前処理ユニットの第２脚部844を通過して上方に流れる。排気流は、この第２脚部844内で、ノズル846から下方に落下する水の噴霧に流れと逆方向に接触する。ノズル846は、導管848により、水またはその他の洗浄媒体（図示しない）など、適切な液体源と結合する。前処理された排気流は、前処理ユニット826から導管850内を通って、排気流管854を備える熱酸化ユニット852に達する。排気流は、排気流管854の内部空間856を流れるとともに、十分な温度まで加熱されて酸化し、気体流の有害な酸化可能な成分が破壊される。次に、酸化した排気流は、熱酸化ユニット852から滴下セキ気体／液体インターフェース構造860（以下でさらに詳しく説明する）に放出される。次に、排気流は、水または空気／水の噴霧などのような急冷媒体を導入する供給ポート864を装備された急冷チャンバを備える導管862内を流れてスクラバ塔870に達する。スクラバ塔は、蓄積した液体を排水管876からサンプ840に排出する低部リザーバ874を備える下部部分872を有し、液体は、サンプ840からマニフォルド842および関連する排出管を介して排出される。スクラバ塔870は、その上部に洗浄媒体噴霧ノズル878が装備され、供給導管880を介して水またはその他の水性もしくは洗浄性媒体を含む適切な洗浄媒体源（図示しない）に結合する。スクラバ塔は、ノズル878の上にデミスタ、または洗浄済み気体の水分もしくは液体分を減少させるその他の液体分流手段（図示しない）を適宜備える。洗浄済み気体はスクラバ塔の上端890に上昇し、オーバーヘッド導管892内に放出され、ライン894を通って排気流処理システムキャビネット800の外側に出る。
【０１２４】
図11に示す装置により、排気流は、熱酸化ユニットの上流で二成分洗浄処理を受け、熱酸化ユニットから放出された排気流は下流で洗浄される。
【０１２５】
熱酸化ユニットは任意の適切なタイプで良いが、排気流を2000゜F（1093.3℃）以上の温度など、高温で処理できなければならない。
【０１２６】
１つの単体キャビネット内に酸化ユニット並びに前処理（つまり前酸化処理）洗浄および後酸化洗浄ユニットを提供することにより、設置面積が小さく、排気流処理システムを半導体製造設備内に展開するか、または本発明のシステムにより排気流が処理されるその他の処理設備を配置するのに適するコンパクトな装置構成が形成される。
【０１２７】
上記のとおり、本発明の排気流処理システム内のスクラブ処理ユニットは、その他の湿式もしくは乾式スクラバ、または微粒子および酸性成分並びにその他の可溶性成分もしくは排気流から洗浄して除去可能な成分を除去する、その他の処理システムと置き換えることができる。
【０１２８】
図12は、上流側の処理ユニット901からの排気流を処理する処理システムを概略的に示し、排気流は、ライン907でキャビネット903に入り、処理ユニット905で処理されて、酸性成分および微粒子固体が除去される。処理ユニット905内で処理された気体流は、次にライン911内を流れて酸化ユニット913に達し、そこで排気流は、気体流の有害であるかまたは好ましくない酸化可能な成分を除去して排気流を清浄するために酸化条件に暴露される。酸化した排気流は、次にライン915内を流れてスクラブユニット917に達し、気体のスクラブ処理が行われて、最終的な処理済み気体流が生成され、原動流体ドライバ921の起動力によってライン919で排気流処理システムから放出される。上記のとおり、原動流体ドライバは、ファン、ポンプ、タービンもしくは圧縮機などの能動装置またはエダクターもしくはアスピレータなどの受動装置で良い。
【０１２９】
図12の排気流処理システムは、急冷ユニット923をさらに備え、排気流の酸化処理後に排気流の潜熱を抽出し、酸化処理排気流を適当な温度まで冷却すると、スクラバユニット917内で効果的に洗浄することができる。
【０１３０】
酸性成分／微粒子除去ユニット905は、弗化水素などの成分の除去を目的とした弗化水素吸収用前処理サブシステムを適宜備えることができる。
【０１３１】
排気流処理システム内の個々の処理ユニットの入口は、スリット／孔式噴射タイプまたは多孔性タイプのインターフェースなど、湿式／乾式インターフェース構造を適宜使用すると、排気流処理システムの様々な処理ステップにおける水の使用量を最小限にすることができる。
【０１３２】
酸化ユニット913は、シェルおよび管の熱交換器を酸化装置として備えるが、任意の適切な手段または方法を使用して良い。たとえば、熱交換器のシェル側に放射状フラックスを使用すると、排気流を適当な温度まで加熱して、排気流中の酸化可能な成分を酸化させることができる。
【０１３３】
後酸化スクラブユニット917は、気体を冷却する熱交換手段を備えると、凝縮を制限してスクラブ処理の効率を高めることができる。排気流処理システム内のスクラブ処理作業は、デミスタメッシュを使用してスクラブ洗浄済み排気流中の水分を分離するスクラバコラム内で行われる。このコラムの頭上内部空間は、微粒子固体を排気流から確実に除去するための空隙率として形成される。
【０１３４】
本発明の排気流処理システムのその他の変形例として、システムは、クロロフルオロカーボン、ペルフルオロカーボンなどを回収するためのハロカーボン回収ユニット927を使用することができる。こうしたクロロ／フルオロカーボン回収ユニット（CRU）は、1995年２月27日に提出されたGlenn M.Tom等の係属米国特許出願第08/395,162号「METHOD AND APPARATUS FOR CONCENTRATION AND RECOVERY OF HALOCARBONS FROM EFFLUENT GAS STREAMS」および1995年６月７日に提出されたGlenn M.Tom等の米国特許出願第08/474,517号「PROCESS FOR REMOVING AND RECOVERING HALOCARBONS FROM EFFLUENT PROCESS STREAMS」に開示されており、これらの出願の開示事項は、引用することにより全体的に本明細書に包含する。ハロカーボン回収ユニット927は、処理ユニット905内における気体流の洗浄またはその他の前酸化処理の後、ライン911からライン925内に排気流を受け入れる。回収されたハロカーボンは、次に、CRUユニット927からライン929に放出され、再循環されるかまたは必要に応じてその他の方法で使用される。その他の代替例として、ハロカーボンは、排気流の酸化処理の下流で回収される。
【０１３５】
酸化処理ユニット913は、上記のとおり熱交換器を備え、こうした熱交換器は、熱交換器の熱伝達経路内に熱の伝達を強化するインサートを使用している。この点については、Mark R.Holst等の名義で1996年２月15日に提出された米国特許出願第08/602,134号「POINT−OF−USE CATALYTIC OXIDATION APPARATUS AND METHOD OF TREATMENT OF VOC−CONTAINING GAS STREAMS」に詳しく記載されており、この出願の開示事項は、引用することにより全体的に本明細書に包含する。
【０１３６】
図12に概略的に示す排気流処理システムのさらに他の変形例として、急冷ユニット923からの飽和水／排出流は、ライン913で酸化ユニット913の入口に再循環され、ペルフルオロカーボンの破壊が必要な場合は回収せずに、ペルフルオロカーボンを酸化させるための低コストの水素源になる。
【０１３７】
前酸化処理ユニット905は、スクラブ処理される材料の特性を変えるために化学薬品が導入される前スクラバを備え、たとえば、アンモニアをタングステンヘキサフルオリド排気流に添加すると、アンモニウムタングステートを生じる。アンモニウムタングステートは良好な可溶性を有し、スクラブ処理して除去することができる。
【０１３８】
酸化ユニット913は、こうしたステップで壁に蓄積する反応体／生成物の固体を除去するために、搬送管反応器を備える。
【０１３９】
急冷ユニット923は、水および空気またはその他の気体など、複数の流体投入部を用いる噴霧ノズルを使用して、急冷ユニットのサイズを縮小する。こうした急冷ユニットは、あるいは超音波ノズル、噴霧器、または急冷作業を行う圧電ノズルなどの噴霧手段を備えても良い。
【０１４０】
酸化ユニット913は電気熱酸化を利用するか、または火炎酸化並びにその他の適切な酸化機器および方法により酸化に作用する。火炎酸化ユニットは、任意の適切な燃料、たとえばメタン、プロパン、水素、ブタンなどを利用し、酸化ユニットに使用する酸化媒体は、空気、酸素、酸素増量空気、またはその他の酸素含有媒体を一般に含む。酸化ユニットは、こうした処理ステップを実施する広い範囲内で、流動床熱酸化ユニットを備えることもできる。
【０１４１】
上記のとおり、前酸化処理ユニット905および後酸化処理ユニット917は、任意の適切なタイプのスクラバ、たとえば湿式および乾式スクラバ、並びに任意の適切な前酸化および後酸化処理手段を備えることができる。
【０１４２】
したがって、本発明の排気流処理システムは、各種の成分処理部品構成として具体化するのに適し、こうした処理ユニットは、半導体製造プラントなどの処理設備に使用する単体のキャビネットまたはハウジングとしてコンパクトに具体化できることが分かるであろう。
【０１４３】
一般に、本発明の処理システムは、気体／液体および気体／気体のインターフェース構造を使用して、気体または液体の外接層または外装により排気流を「包囲」ことを意図している。排気流をこうして包囲することは、たとえば、気体流をこのように包囲しない場合に発生する可能性がある固体の蓄積および付着、並びに特に包囲液膜の場合の粒子の伴出、および気体流からの有害成分の可溶化に関連して、気体流通路の収容壁を保護する上で好ましい。
【０１４４】
したがって、具体的なタイプのインターフェース構造は、以降、こうした方法に関する特定の構造上の特徴および実施例を指す。
【０１４５】
図13は、本発明の具体的な実施例による閉塞防止入口構造を概略的に示す。
【０１４６】
この入口構造は、図13では、こうした入口構造に導入される気体流の源に入口構造を結合するプロセス配管に接続できるものとして示されている。こうした上流の配管は、上流の気体流源、たとえば半導体製造ツールから図示の入口構造上の入口フランジまで、従来の方法で適切にヒートトレースすることができる。こうしたヒートトレースの目的は、配管内の気体流に十分なエネルギーを加えて、こうした気体流の成分が入口構造内で凝縮または昇華するのを防ぐことである。
【０１４７】
図13の入口構造1060は、入口フランジ1016を含む入口部1007を備える。入口フランジは、フランジの上端で終端する上側の環状部分1008のフランジ1018に嵌合できる。入口部は、上流の微粒子固体含有流および／または微粒子固体形成流生成設備1090、たとえば半導体製造ツールに結合される。
【０１４８】
環状部分1008は、適度に多孔性で通気性である内側の多孔性壁1006と外側の中実壁1009とを備え、これらの壁の間に環状内部空間1020が画成される。したがって、内側の多孔性壁1006は、上側の環状部分1008で流路1066に界接する。外側の中実壁1009の上端および下端は、内側の多孔性壁1006に関連して端壁1040および1042により囲まれて、環状の内部空間を囲む。外側の中実壁1009は、気体供給ライン1024が結合される気体入口ポート1022が装備される。この気体供給ライン1024は、その外側端部で気体源1004に接続される。逆止弁1014は、気体供給ライン1024内に配置され、環状の内部空間1020内への気体の流れを受け入れる。供給ライン1024は、その他の流量制御手段（図示しない）がさらに装備され、システムが作動しているときに、気体を供給源1004から環状の内部空間1020内に所望の量だけ、所望の流量で選択的に供給することができる。
【０１４９】
気体供給ライン1024を加熱する手段は、多孔性壁1006を透過する気体の温度を上昇させるために装備される。気体供給ライン1024を加熱する手段は、電気抵抗ヒーター、加熱マントル、または当業者が周知しており、熱エネルギーを気体供給ライン1024の内部通路に伝達して気体の温度を上昇させるのに有用なその他の加熱システムを備える。具体的に示すため、図13の実施例に使用する加熱手段は、加熱コイル1023により構成される。サーマルジャケットは、気体ライン1024の内部温度を上昇させる加熱手段とも連動する。
【０１５０】
上側の環状部分1008には、任意の高圧気体噴射ポート1050がさらに装備され、このポート1050は、高圧気体供給ライン1052に結合し、ひいては高圧気体供給源1005に結合する。この気体供給ラインは、内部に流量制御弁1051を備えており、予め決められた順序で流量制御弁1051を作動させる流量制御手段（図示しない）に結合する。あるいは、高圧気体供給ライン1052は、高圧気体噴射ポート1050に対して任意の適切な角度、たとえば傾斜角で配置しても良い。
【０１５１】
任意の高圧気体噴射ポート1050および高圧気体供給ライン1052は、ライン1024で環状の内部空間1020に導入される低圧気体が一定に流動する（つまり「流出する」）にも関わらず、気体浸透壁の内壁面に固体が蓄積する場合に有利である。高圧気体供給ライン1052を加熱する手段は、気体の温度を上昇させるために備えられる。気体供給ライン1052を加熱する手段は、電気抵抗ヒーター、加熱マントル、または当業者が周知しており、気体供給ライン1052の内部通路に熱エネルギーを伝達して気体の温度を上昇させるのに有用なその他の加熱システムを備える。具体的に示すため、図13の実施例に使用する加熱手段は、加熱コイル1054により構成される。サーマルジャケットは、気体供給ライン1052の内部温度を上昇させる加熱手段とも連動する。
【０１５２】
上側の環状部分1008は、その下端が、下側の環状部分1030のフランジ1028と係合するフランジ1026で終端する。フランジ1026および1028は、図13のＯリング1010などのような密閉手段を形成して密閉される。
【０１５３】
下側の環状部分1030は、その上端がフランジ1028で終端する外壁1012を備える。この外壁は、その下端が端壁1044により外壁1012と内側のセキ壁1011との間に環状の内部空間1032を形成する。内側のセキ壁1011は、図示のとおり垂直に上方に延び、上側の環状部分1008の内側の気体浸透壁1006の下端と離間配置されて上側端部1046で終端し、それらの間に下側の環状部分1030の越流ゼキを画定する隙間1036を形成する。
【０１５４】
下側の環状部分1030の外壁1012には吸水ポート1048が装備され、給水源1003に結合された給水ライン1080が吸水ポート1048に結合されて、給水ライン1080の内部には液体流量制御弁1081が備わり、この流量制御弁1081は、下側の環状部分1030に供給される液体を所望の量に保つその他の流量制御手段に作動的に結合する。吸水ポート1048は、径方向の向きかまたは接線方向の向きで下側の環状部分1030に固定される。好適な実施例では、下側の環状部分1030に固定される吸水ポート1048は接線方向の向きに配置され、下側の環状部分に導入される水の運動量ジェットは、下側の環状部分内に流出水の接線方向の渦を形成することにより、固定壁方向に向かわずに噴流自体が散逸する。接線方向に水を導入すると、水の液膜の一番上のレベルに対する運動量の摂動として、下側の環状部分から流出する水の液膜の平坦性が最適化される。
【０１５５】
延長気体流送出管1070を使用し、入口構造の特定の位置において微粒子固体含有および／または微粒子固体形成気体流を導入してもよい。送出管1070は、上流側のソース1090に対して気体流を受け入れる関係で連結されており、内部の気体流路1066内の適当な位置に気体流を送って排出し、入口構造内での固体の形成を最低限に抑えている。送出管1070は、送出管1070を収容するように改良された入口1007を有する外側の中実壁1009によって囲まれている。送出管1070を加熱し、管1070を流れる気体流の凝結に対処してもよい。
【０１５６】
図13に示す入口構造では、管1070は内側の多孔性壁1006によって囲まれ、多孔性壁1006と同軸である。送出管1070の外面と多孔性壁1006の内面との間に環状の空間が規定されている。気体送出管1070は、ガス流源1090に対して気体流を受け入れる関係で連結された第１の端部1072と、気体流路1066内の気体流を排出する第２の端部1074とを含む。第２の端部1074は、上側の環状部分1008内に位置する気体流路1066内で気体流を排出してもよいし、あるいは下側の環状部分1030内に位置する気体流路1066内で気体流を排出してもよい。図示の実施例では、管1070はセキ壁上端1046の約1/2インチ（約1.27cm）下の点で気体流を排出するが、気体流、プロセス用途および条件に応じて、管1070をセキ壁上端1046からさらに下まで延長してもよいし、あるいはセキ壁上端1046より上で終端させてもよい。
【０１５７】
送出管1070は、例えば、内径約1/2〜約４インチ（約1.27〜約6.45cm）のステンレス鋼で構成することができる。様々な材料、様々な大きさ、様々な断面、様々な形状の管1070を構成可能であることは、当業者であれば理解できよう。多孔性壁1006および越流ゼキ1011を考慮して送出管1070を配置することで形成される共通の環状フローパターンが、プロセスガスが送出管を出て領域1066に入る際の、プロセスガスとセキ1011からの水蒸気との混合を最小限に抑えるよう作用する。したがって、送出管1070から流出するプロセスガスとセキ1011からの水蒸気との間の固体形成反応は、セキ1011の作用によって一切の固体を下流側の除去装置に流し出すことができるように、十分に下流の点まで非常に効果的に最小限に抑えられる。
【０１５８】
本発明の範囲内に包含される特定の入口設計の閉塞防止効率を判断するために、適した評価技術は、窒素キャリアガスの平均流量でトリクロロシランの流量１〜5slpmとなった数分後に、固体の堆積量および特定の入口構造の位置を監視し、設計の適切および入口構造のパラメータ変更による影響を判断することである。固体成長の性質を監視するには監視時間を長くする方が望ましい場合もある。また、気体流、プロセス用途および条件によっては、気体送出管ならびに気体送出管の外側と多孔性壁の内側との間の環状部分における気体の層状流を維持し、排出流を適切に保護して入口の壁を収容できるようにすると有利である場合もある。
【０１５９】
また、送出管1070を加熱して凝縮気体を減らしてもよい。固体は、管を流動する気体の凝縮によって管1070の壁面に形成される。管1070を加熱するための適した手段としては、電気抵抗ヒーター、加熱マントルなどが挙げられる。このような加熱システムは、送出管1070の内部の通路に熱エネルギーを伝達して凝縮に対処するように構成および配置されている。図示の目的で、加熱手段は、加熱コイル1076を含むものとして示されている。サーマルジャケットと加熱手段とを協働させ、送出管1070の内部温度を上昇させてもよい。サーマルジャケットを用いて側壁温度を上昇させ、凝縮可能なプロセスガスが管内で凝縮するのを防止してもよい。
【０１６０】
その下端において、下側の環状部分1030をウォータースクラバ1013のハウジングに適宜結合してもよい。ウォータースクラバは、プロセス流の微粒子および可溶化成分をスクラブ除去するように従来の方法で構成可能である。あるいは、入口端から放出端まで、入口構造を通る気体流の処理（treatment/processing）用の他の任意の処理装置に入口構造1060を連結してもよい。
【０１６１】
このように、入口構造1060によって気体流路1066が得られる。この流路を介して、流入気体は図13において矢印1001で示す方向に流動し、図13において矢印1002で示す方向に放出端まで達することができる。
【０１６２】
動作時、上述したようにヒートトレースを行って入口構造内での気体流成分の有害な昇華または凝縮を抑制しておいてもよい適当な接続管によって、半導体製造ツール（図示せず）などの上流側のソースから微粒子固体含有気体を導入する。流れは矢印「１」で示す流動方向で入口構造1060に入り、入口部分1007（または送出管1070を設置してある場合にはこの管）を通過し、上側の環状部分1008に流入する。窒素または他のガスなどの気体は、気体源1004からポート1022に接続された気体供給ライン1024を介して、環状の内部空間1020に流入する。環状の内部空間1020から、導入された気体は気体浸透壁1006を介して内部の気体流路1066に流動する。このため、気体供給ライン1024からの気体が環状の内部空間1020に流入して気体浸透壁1006を通過すると、微粒子含有気体または微粒子形成気体は内部の気体流路1066を介して流動し、ウォータースクラバ1013に入る。
【０１６３】
このようにして、ソース1004からの気体で環状の内部空間1020を加圧する。このような圧力によって、多孔性壁を介して内部の気体流路1066へと流入する安定した気体流を保証できる。このような低流量で安定した、気体浸透壁を通る気体流によって、内部の気体流路1066を流れる気体流中の微粒子は入口構造の内壁面から離れた状態に維持される。さらに、内部の通路1066において気体流と一緒に存在する気体も同様に入口構造の内壁面から離れた状態に維持される。
【０１６４】
必要があれば、気体供給ライン1024をヒートトレースすることが可能である。このようなヒートトレースは、入口構造を流動する気体流が、凝縮または昇華して入口構造の壁面に堆積することのある種を含む場合に望ましいことがある。
【０１６５】
同時に、高圧気体供給装置1005からの高圧気体を、高圧気体噴射ポート1050経由で高圧気体供給ライン1052に周期的に流し、環状の内部空間1020に供給してもよい。この目的のため、ライン1052の内部に流量制御弁（図示せず）を設け、高圧気体の周期的な導入を調節してもよい。このようにして、気体浸透壁1006の内面に堆積した粒子をすべて剥離するために、特定の間隔または予め定められた間隔で高圧気体を環状の内部空間に噴射する。過度に実験を行うことなく、当業者の知識の範囲内で高圧気体の周期的な導入の継続時間および時間的な順序を容易に決定し、気体浸透壁表面での固体の堆積を防止する所望の壁面洗浄作用を達成することができる。必要があれば、半導体製造ツール用のウォータースクラバと関連して入口構造を用いる場合には、ツールのバッチサイクルの間はこのような高圧噴射を中断し、ツール制御系に作用的にリンクした制御手段を適切に調節することによって、ツール排出ポートにおける圧力の変動をなくすようにしてもよい。この目的のために、ツールアセンブリの制御手段にソレノイド弁などの制御弁を適宜連結してもよい。
【０１６６】
図示の入口構造の実施例では、フランジ1026および1028を互いに締付けて、上側の環状部分1008を下側の環状部分1030から急速脱着を可能にしてもよい。このような目的のために、急速脱着クランプを用いてもよい。フランジ1026と1028との間のシーリングガスケット1010については、耐腐食性高温エラストマー材料などの適当な材料で形成すればよい。このエラストマーガスケットはさらに、入口構造の上側の環状部分から下側の環状部分への伝熱を最小限に抑えるための熱障壁として機能する。この特徴は、本発明のヒートトレースを施した実施例において特に重要である。
【０１６７】
入口構造の上側の環状部分の気体浸透壁1006は、例えば、セラミック、金属および金属合金ならびにプラスチックなどの、適当な任意の気体透過性材料で形成可能である。具体的な例として、ハステロイ276材料で壁を形成することができる。上側の環状部分の外壁1009も同様に、適当な任意の材料で形成可能であり、例えば薄壁ステンレス鋼パイプなどであってもよい。
【０１６８】
入口構造の下側の環状部分1030は、ポリ塩化ビニルプラスチックなどの任意の適当な材料で形成可能である。外壁1012と内側のセキ壁1011との間の環状の内部空間1032に、ライン1050を介して給水源1003から水を噴射する。好ましくは、この水を接線方向に噴射し、環状の内部空間1032において水の角運動量が得られるようにし、水がセキ壁1011の上端1046上を螺旋状に移動して、入口構造の内部の流路1066においてセキ壁の内面を下方向に流れるようにする。このようなセキ壁1011の内面を下方向に流れる水を用いて、一切の微粒子を流路1066の下に洗い流し、入口構造の下のウォータースクラバ1014に送る。上述したように、下側の環状部分1030は任意の構造であり、例えば下流側の処理ユニットが燃焼式スクラバである場合には、この特徴は省略可能である。
【０１６９】
入口構造を介しての圧力降下は、上流側の処理ユニットからの排出パイプおよび入口構造の下流のスクラバユニットの圧力を測定することによって、容易に判断可能である。圧力降下は、Photohelicゲージまたは他の適当な圧力検知ゲージ用いて検知することができ、このような圧力降下の目盛を適当な監視制御機器に送ってスクラバ入口の閉塞を監視することができる。
【０１７０】
本発明による入口構造を使用することによって、ウォータースクラバと半導体製造作業からのツール排出流との間に、通常のプロセス動作時は繰り返し閉塞の起こらないインターフィースを提供することができる。本発明の入口構造によって、２本の補助プロセス流すなわち固定の低流量パージ流および高圧パルス流を有するインターフェースが得られる。低流量パージ流は、例えば窒素などの不活性ガスの、上側の環状部分の内面から離れて中央の流路1066の中心線に向かう、正味フラックスを生成する。高圧気体流は、固体閉塞を防ぐ自己清浄機能を提供する。高圧気体流を用いて、中央の流路1066の入口構造上側の環状部分内面への粒子の堆積をなくす。
【０１７１】
次に、粒子混入気体および前に付着した粒子を、入口構造の下側の環状部分内の内壁面において溢流に送り、流体力を利用して入口構造下流のウォータースクラバに送る。このようにして、上側の環状部分の気体浸透壁と入口構造の下側の環状部分のセキ壁との間の直接的なインターフェースが、動作時に微粒子固体の堆積を効率よく最小限に抑える効率の良い入口形状を提供している。
【０１７２】
本発明の入口構造は多数の利点を有する。半導体製造設備ならびに、半導体処理設備におけるツールからの排ガス排気物を処理するためのウォータースクラバ処理系への応用時、ツール排出ポートから、ウォータースクラバ入口構造のウォーターインタフェースまでの全工程にわたって、半導体ツールからの排気を連続的に加熱することが可能である。入口ラインでのヒートトレースを用いて、強制対流によって流動している気体流にエネルギーを伝達する配管系にエネルギーを伝達することによって、ラインを加熱することができる。気体を上側の環状部分まで送る気体流ラインをヒートトレースすること、ならびに周期的な高圧気体を入口構造の上側の環状部分の内部の環状空間に供給している高圧気体フローラインをヒートトレースすることによって、入口構造の下側の環状部分の越流ゼキ壁までの全工程にわたってプロセスガスを加熱してもよい。この加熱気体の流れによって、プロセスガスは、上流側の処理ユニットから入口構造まで流動する気体流における微粒子形成気体の蒸気圧ごとに定められる温度で、入口構造の中央の流路を流れ続けるが、このようにせずにおくとプロセスガスが凝縮または昇華して入口構造の壁面に付着してしまう。
【０１７３】
本発明の入口構造のもう１つの利点は、このような構造が容易に分解可能であることである。入口構造が動作時に閉塞してしまった場合には、入口構造のフランジを互いに保持しているクランプまたは他の固定要素を単に取り外すだけで、この構造を容易に外すことができる。このため、それぞれのフランジを適所に保持しているクランプを取り外し、上側の環状部分へのそれぞれの気体供給ラインを遮断することによって、上側の環状部分を交換することができる。
【０１７４】
本発明の入口構造のさらに別の利点は、この構造に合った自己洗浄式であるという点である。上流側の処理ユニットから入口構造への気体流に捕捉された粒子または入口構造内での化学反応によって形成された粒子は、入口構造の上側の環状部分における内部の環状空間に対して周期的に行われる高圧気体噴射によって、入口構造の気体浸透壁から容易に洗浄可能である。次に、このようにして入口構造の上側の環状部分の内壁面から取り除かれる粒子を、セキ壁の越流部分に送る。ここで、このような微粒子固体は洗い流されて下流側のスクラバに送られる。高圧気体圧力パルスの圧力、継続時間および周期は、普及しているシステムの微粒子濃度状態およびこのような固体の特徴に適応するよう容易に設定可能である。周期的な高圧気体噴射の効力は、微粒子固体の特徴によって左右される。したがって、本発明の入口構造は本来自己清浄型であり、従来技術の流体処理システムのいわゆる自己洗浄装置に一般的なスクレーパまたはプランジャ装置を使用しないタイプのものである。
【０１７５】
入口構造の上側の環状部分の多孔性壁要素の材料の仕様は、上流側の処理ユニットからの流入プロセスガスに左右される。気体流が酸性気体成分を含む場合、このような気体はウォータースクラバにおいて吸着され、入口構造の下側の環状部分における越流ゼキ壁に再循環される水の中に含まれることになる。越流ゼキ壁の水のうち一部が、入口構造の上側の環状部分の多孔性内壁上にはねかかる可能性がある。このような場合の多孔性壁は、耐腐食性構成材料から選択しておくのが望ましい。このような目的のために好ましい金属材料は、低温の含水酸性条件下で優れた耐腐食性を呈するハステロイ（Hastelloy）276鋼（スチール）である。
【０１７６】
本発明の入口構造のもう１つの利点は、本願明細書において例示的に説明するように、ウォータースクラバの上流で入口構造を用いている場合に、ウォータースクラバ頂部からプロセス配管への水蒸気の逆流を最小限に抑えているという点である。この利点を説明することで、半導体ツールによっては、プロセスツールから捕捉された微粒子として、あるいは、気体流の流路内における化学反応の試薬として、排出流中に微粒子が存在する場合があることは理解できよう。
【０１７７】
本発明は、上述したリチャードソンの環状効果を最小限に抑えるかまたは排除する。入口構造の上側の環状部分の多孔性壁内面における固定の気体溢流がゆえに、上側の環状部分内壁面における静止境界層状態が広がることはない。プロセスガス流を「押して」入口構造の中央の流路の境界を定めている壁から離すよう作用し、静止境界条件が存在するのを回避することで、気体浸透壁からの流動気体の正味フラックスが存在し、リチャードソンの環状効果を回避している。したがって、フロー流において化学反応の結果として粒子が形成され、このようにして形成された粒子には凝集する場となる壁が存在しない。したがって、粒子は凝集せずに気体流と一緒にウォータースクラバに流入する。同じことが捕捉された粒子についても言える。一度入口の頂部に達すると、集合する壁面がないため粒子は気体流に捕捉される。
【０１７８】
リチャードソンの環状効果を生じる条件に抗することで、本発明の入口構造の上側の環状部分における多孔性壁は、処理システムの排出ラインへの水蒸気の逆行に対する効果的なバリアとして機能する。上述した相互拡散機構がゆえに、上述した逆行は非常に低速である。スクラバの流入ラインおよび排出ラインは本発明の入口構造では殆ど閉塞しないため、この要因がスクラバの障害までの平均時間を大幅に延ばすことになる。送出管70を用いる場合、多孔性壁６を介して流れる気体の作用によって形成される環状の気体境界層によって、水蒸気の逆流が最小限になるかまたは排除される。
【０１７９】
本願明細書では、金属材料で構成されたものとして本発明の入口構造の上側の環状部分の多孔性壁部材を説明しているが、このような気体浸透壁は、適当な構成材料であればどのような材料で形成してもよいことは理解できよう。例えば、多孔性壁は、多孔性セラミック、プラスチック（例えば、多孔性ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなど）、あるいは、本発明の入口構造の使用時に存在し得る腐食環境、極暑および入力圧に耐えるだけの機能を有する他の材料などで形成可能である。
【０１８０】
本願明細書では、フランジなどによって互いに連結され、急速分離クランプまたは他の相互連結手段と関連した別個の上側および下側の環状部分を備えるものとして、図13に例示的に示す実施例において本発明を説明しているが、本発明の特定の最終用途において望ましい場合または必要に応じて、このような入口構造を一体（unitary/integral）構造として形成してもよいこと、ならびに下側の環状部分は上側の環状部分に対する任意の部分であり、場合によっては必ずしも必要であるとは限らないことは理解できよう。
【０１８１】
以下、図14を参照すると、閉塞防止入口構造の他の実施例が示されている。入口構造1100は、中空ではない外壁1110によって囲まれた円錐形スカート1105を含んでもよい。送出管1112の外面と円錐形スカート1105の内面との間には、環状の気体流路1115が規定されている。円錐形スカートは、微粒子固体含有気体流および／または固体形成気体流を不活性ガスおよび／または液体で環状に包囲する。不活性ガスは、供給ライン1120を介して入口構造に流入する。下流方向かつ外方向に張り出した円錐形スカートは、段階的に小さくなっている断面領域を有する。これによって、不活性ガスの速度が増し、圧力が小さくなる。円錐形スカート1105は、不活性ガスの速度を送出管1112から排出される気体流の速度と等しくするように設計されている。気体流と不活性ガスの流速が一致することで、同時層流が有利に形成され、気体流の乱流を防止すると共に、２本の流れの間のインターフェースでの相互混合を防止することができる。したがって、動作時に微粒子固体の堆積を最小限にすることで入口の効率が高められる。
【０１８２】
下流方向かつ外方向に張り出している円錐形スカートを利用して、流体を入口構造に有利に導入することもできる。外壁1110および円錐形スカートの下端（底周）は、互いに横方向に離隔した関係にあり、間に液体流路1135を規定している。入口内でスプレーノズル1125を互いに円周方向に離隔させ、液体をそらすことができる。円錐形スカートは、流体を壁面1130の方に送る。液体が、例えば水である場合には、壁面1130表面に水の薄膜が形成され、微粒子固体を下流側のスクラバまで洗い流す。円錐形スカートの材料の仕様は、送出管1112を流れる気体流および不活性ガスによって異なる。気体流に酸性気体成分が含まれる場合、このような気体はスプレーノズル1125まで再循環される水中に存在する。この場合の円錐形スカートは、耐腐食性材料で作製されると望ましい。図13の実施例において説明したように、送出管、不活性ガスおよび／または水を加熱して凝縮を減らしてもよい。
【０１８３】
図15は、閉塞防止入口構造1200の他の実施例を示している。外側の中実壁1205と多孔性内壁1210との間に環状の内部空間が規定されている。延長気体流送出管1212を使用し、入口構造の所望の位置において微粒子固体含有および／または微粒子固体形成気体流を導入してもよい。送出管1212は、上流側のソースに対して気体流受け入れる関係で連結されており、入口構造内の適当な位置に気体流を送って排出している。内部の多孔性壁1210の内側部の対向面は、送出管1212の外側の対向面を囲んでいる。外壁1205の上端はエンドキャップ1215に収容されている。
【０１８４】
外壁には、給水源と結合可能な水入口ポート1225が設けられている。エンドキャップ1215には、保護用の不活性ガスを軸方向に入口構造まで導入するための気体入口ポート1230が設けられている。エンドキャップ1215は、不活性ガスを軸方向に入口構造まで散布するための多孔性散布構造を含んでいてもよい。気体孔またはリザーバに、任意に窒素などの不活性ガスを収容し、入口に導入してもよい。水は、この実施例では多孔性内壁1210を介して噴出され、薄い液膜を形成して入口構造経由で微粒子を洗い流す。多孔性壁1210は、例えば、セラミック、金属、金属合金またはポリ塩化ビニルなどのプラスチックなどの任意の適当な材料で形成可能である。上述したように、送出管、不活性ガスおよび／または水を加熱して凝縮を抑制または排除してもよい。
【０１８５】
図15に示す具体的な構造に対するさらに他の例として、多孔性内壁1210の代わりに、図13を参照して示したようなタイプのセキを用いることも可能である。セキ壁は、例えば、その上端と上側のエンドキャップ1215とが離れていて両者の間に越流ゼキを規定するギャップが形成されるように構成されている。
【０１８６】
図16は、閉塞防止入口構造1300のもう１つの実施例を示している。上側の環状部分1305は、上側の環状内チャンバ1320が間に形成されている上側の内部多孔性壁1310および外部上側の中実壁1315を含む。延長気体流送出管1322は、上側の多孔性壁1310によって囲まれており、多孔性壁1310と同軸に位置した状態で示されている。気体送出管の外面と上側の多孔性壁の内面との間には環状の内部空間が形成されている。送出管1322は、上流気体源に対して気体流を受け入れる関係で連結されている。上側の中実壁1315は、適当な流体を上側の内チャンバ1320に導入するための入口ポート1325を含む。
【０１８７】
下側の環状部分1330は、下側の環状内チャンバ1345が間に規定された下側の内部多孔性壁1335と、外部の下側の中実壁1340とを含む。下側の中実壁は、流体を下側のチャンバ1345に導入するための入口ポート1350を含む。動作時、図16の入口構造は、不活性ガスが上側の多孔性壁1310を通過するのを可能にし、水が下側の多孔性壁1335を介して噴出するのを可能にする。不活性ガスの流れによって、気体流中の微粒子は入口構造の内壁面から離れた状態で維持される。下側の内部多孔性壁1335の内面上の水の薄膜が、全ての微粒子を入口構造から洗い流す。
【０１８８】
図16は、上側部分1305と下側部分1330との間の移行領域1355上の気体流を排出している送出管1322を示している。移行領域1355は、上側の環状部分1305と下側の環状部分1330とを当接結合している領域であってもよい。また、移行領域1355は、上側部分1305と下側部分1330とを分離し、気体送出管1322を囲む領域を含んでもよい。送出管を移行領域1355の下まで延ばして下側部分にかかるようにしてもよいことは理解できよう。送出管1322が、上側部分内で気体流を排出するか、移行領域内で排出するかまたは下側部分内で排出するかは、気体流、プロセスの用途および条件によって異なる。上述したように、送出管、不活性ガスおよび／または水を加熱して凝縮を抑制または排除してもよい。
【０１８９】
図17は、本発明の一実施例による気体／液体インターフェース構造1410の概略断面図である。
【０１９０】
気体／液体インターフェース構造1410は、細長い円筒形の壁1414によって規定される第１の垂直に延びる入口流路部材1412を含む。円筒形の壁1414は、入口流路部材1412内の流路1418を囲んでいる。円筒形の壁1414の上端には、気体／液体インターフェース構造を、関連のプロセスフロー配管、導管、機器などに結合するために、半径方向外側に伸びているフランジ1416が設けられている。
【０１９１】
このため、第１の入口流路部材1412は、その上端に入口1420を有し、下端に対応する出口1422を有する。開放された入口端および出口端が流路1418を含む流路の内側の空間を画定し、上流側の処理ユニット1458からの気体が、図17に例示的に示すライン1460で流動するのと同様に、これを介して流動可能であるようにしている。
【０１９２】
第１の入口流路部材1412の長さは、図13に示すものより有意に短くてもよく、このような流路部材の出口1422の端は、この構造の内部の環状空間1430における上端壁1438のすぐ下で終端していてもよい。あるいは、このような流路部材の出口1422の端は、図13に例示的に示す第２の流路部材1424内の下側の垂直点で終端していてもよい。
【０１９３】
したがって、第１の入口流路部材1412を垂直下方向にどれだけ延ばしておくかは、本発明の実施にあたって変わるものであり、具体的な長さおよび寸法的な特徴は、形状および配置を選択するための過度の実験を行わなくても容易に判断可能であり、これによって本発明の入口構造の具体的な用途において所望の動作特性を達成する。
【０１９４】
上流側の処理ユニット1458は、例えば、半導体製造工具ツールおよび関連の排気処理装置を備える。このような排気処理装置は、排気中の酸化可能な成分を酸化するための酸化装置を備えてもよい。適した酸化装置は、様々なタイプのものであり、例えば、熱酸化ユニット、電熱酸化装置などで構成される。
【０１９５】
上流側の処理ユニット1458が半導体製造作業用の気体生成手段および気体処理手段を備える場合、第１の入口流路部材1412の入口1420に導入される気体流の温度を上げ、実質的な濃度の微粒子固体を例えばサブミクロンサイズの粒子の形で含むようにしてもよい。
【０１９６】
インターフェース構造1410はさらに、図示のように第１の流路部材1412から距離をおいてこれを囲み、環状の空間1430を間に規定する第２の流路部材24を備える。第２の流路部材1424は、第１の流路部材1412の下端の下の下端1468まで下方向に延伸しているため、第１の流路部材の開放された出口1422は、第２の流路1424の開放された下端1468から垂直に距離をおいた関係にある。上述したように、第１の流路部材の出口1422の位置は、本発明の広義での実施にあたり、垂直方向に様々に変更可能である。
【０１９７】
第２の流路部材1424は、上側の液体浸透性部分1426と、図示のように液体浸透性部分1426から下方向に延びている残りの液体不浸透性部分1428とを備える。上側の液体浸透性部分1426および下側の液体不浸透性部分1428は、例えば、上側の円筒形の多孔性セグメント1426を、最初は分離していた下側の中実壁の円筒形セグメント1428とを、それぞれの部分を、ロウ付け、ハンダ付け、溶接、機械的な固定具による固定、あるいは適当な結合手段および方法を用いた他の適当な方法で互いに結合した状態で結合するなど、何れの方法で形成してもよい。
【０１９８】
あるいは、一体の円筒形管部材から第２の流路部材1424を形成してもよい。このような管部材の上部分に多孔性または浸透性の特徴を付与できるウォータージェット加工、エッチング、焼結、マイクロ電子加工または他の任意の適当な技術などの処理によって、この部材の上部分を本質的に液体浸透性にする。好ましくは、最初は別々の上と下の部分を有し、これが互いに結合され、上の部分が多孔性の焼結金属材料、多孔性プラスチック材料、多孔性セラミック材料、または他の多孔性材料で構成され、以下においてより詳細に説明するように、液体の浸透を可能にするのに十分な寸法的な特徴の気孔率が得られる第２の流路部材を形成する。
【０１９９】
気体／液体インターフェース構造1410はさらに、第２の流路部材を包囲すると共に内部の環状空間1470を規定している外壁部材1434を備える。外壁部材1434は、円筒形の側壁1436、上端壁1438および底端壁1440を備える。これらは協働して内部の環状空間1470を囲んでいる。側壁1436には、液体導入ポート1442が設けられている。このポートは、任意の適当な方法で形成可能であるが、図示の実施例では、環状ポート延長部1444によって構成されている。あるいは、このポートは、側壁に形成された単なるオリフィスまたは開口であってもよいし、他の液体入口構造であってもよい。これによって、液体を外部の液体供給源から内部の環状空間1470に導入することができる。
【０２００】
図17の実施例では、液体入口ポート1442が、流量制御弁1448を内部に収容した液体導入ライン1446と連結されている。液体導入ライン1446は、液体供給リザーバ1450と接続されている。
【０２０１】
図18は、図17の装置の上面図であり、図18に示すインターフェース構造の内部の環状空間1470を通る液体の接線的な供給配置を示している。図18は、外壁部材の円筒形の側壁と接線的に交差し、これと結合されるように配置された管状ポート延長部1444を示す。このような方法で、導入された液体を上側の円筒形の多孔性セグメント（液体浸透性の上側部分1426）の周囲で極めて均等に円周に沿って分配することができるため、円筒形の多孔性セグメントを介した液体浸出によって生成される液膜は、これに対応して円周に沿って均一になり、以下において一層完全に説明するように内壁面1472を保護する。
【０２０２】
ライン1446における流体流量制御弁1448は、予め定められているか、それ以外の場合には選択された液体の流れをリザーバ1450からライン1446経由で液体入口ポート1442まで提供するための、中央処理装置（CPU）、マイクロプロセッサ、流量制御コンソールおよび／または補助監視制御手段を含む適当な制御装置／タイマ手段と連結されていてもよい。このように導入された液体は、内部の環状空間1470を満たし、このような液体を適当な処理条件で導入してもよい。
【０２０３】
半導体製造作業からの高温微粒子含有排気流などの気体流の処理のために、内部の環状空間1470における液体には水または他の水性媒体を用いることができる。
【０２０４】
第２の流路部材1424の上側の液体浸透性部分1426の液体浸透性の特徴によって、内部の環状空間1470からの液体は、第２の流路部材の上側部分1426を透過し、このような上側部分の内壁面1432において液滴1454として表れる。
【０２０５】
重力作用の結果として生じるこのような液滴は、下に落ちて他の液滴と合体し、凝集して下方向に流れ落ちる液膜1456を、第２の流路部材の下側の液体不浸透性部分の内壁面1472上に形成する。第２の流路部材の下側の開放端1468から排出している液膜の液体を、例えば気体流がライン1462の第２の流路部材の気体流路1452から流入する下流側の処理ユニット1464での同時処理などのために、適当な回収処理手段（図示せず）に送っても良い。
【０２０６】
下流側の処理ユニット1464は、ウォータースクラバ、反応チャンバ、または他の処理装置または処理領域であってもよい。この場合、ライン1462の通路1452から流れる気体流にさらに処理が施され、最終的な排気がライン1466の下流側の処理ユニットから排出される。
【０２０７】
このため、気体／液体インターフェース構造1410は、第２の流路部材上側の液体浸透性部分1426と共に、第１の流路部材と第２の流路部材との間に内部の環状空間1430が得られるように構成されているため、液体浸透性上側部分を流れる液体は合体して、流れ落ちる液膜1456を形成することができる。この配置により、流路1418から流路1452に流れる気体は、保護液膜1456によって覆われた第２の流路部材の下側部分の内壁面1472に流れていく。したがって、第１の流路部材の下側の開放端1422から排出される気体の腐食性種は、内壁面との関係で「緩和」され、第２の流路部材のこのような内壁面での腐蝕および副反応作用が最小限に抑えられる。
【０２０８】
さらに、第２の流路部材と外壁部材1434との間の内部の環状空間1470に液体を導入することで、液体リザーバ「ジャケット」構造が得られる。これによって、液体は第２の流路部材の多孔性の上側部分に供給され、これを透過して、液体を下方向に「しみ出して」、第２の流路部材の内壁面上に保護膜を形成する。
【０２０９】
第２の流路部材の内面1472上に形成されるこのような流れる膜は、このような液膜が存在しないと第２の流路部材の内壁面に付着して凝集してしまう場合がある微粒子を伴出して、気体流から運び去る作用もある。
【０２１０】
したがって、流れ落ちる液膜は、第２の流路部材の内壁面に対する保護機能をもたらすと同時に、微粒子固体および他の気相成分を全て運び去る伴出媒体となる。これらの固体および気相成分は、液膜がないと流路部材の内壁面に堆積して有害なものである。
【０２１１】
図17に例示的に示す構造のさらに他の利点として、上側の液体浸透性部分1426を使用することで、液体越流ゼキなどの構造を設ける場合よりも用いる液体の量を最小限に抑えられることが挙げられる。この場合、内部の環状空間1470からの液体が単に壁1426の上端に溢流し、壁の膜で下方向に流動し、第２の流路部材の全内面長が覆われる。動作に必要な液体は、本発明のしみ出しゼキ構造によって極めて低位に維持される。
【０２１２】
単なる液体の越流ゼキ構造よりも優れた本発明のしみ出しゼキ構造のもう１つの利点は、越流ゼキではセキを設計通り効率よく機能させるためには垂直に対して正確に整列配置する必要があるが、しみ出しゼキ構造では動作設計効率を落とすまたは悪くすることなく、法線方向（垂直）の向きからの偏位に対して許容範囲があるという点にある。
【０２１３】
換言すれば、本発明のしみ出しゼキ構造は、（従来の越流構造のようにセキからの初期液体放出のために構築および維持される閾値の液体リストは存在しないため、）越流ゼキ水追加速度と、構造の水平さならびに液体浸透性セキ壁による最小湿り率とを切り離すことを特徴とする。
【０２１４】
図17に例示したようなタイプの気体／液体インターフェース構造の図示の例として、インターフェース構造1410に流入するライン1460の気体流の温度が上昇し、シリカや微粒子金属、サブミクロンサイズの粒子またはこれよりも大きな固体などの微粒子ならびに腐食性固体を捕捉するように、半導体製造作業からの排気を処理する熱酸化装置ユニットの下流にこのような構造を用いてもよい。
【０２１５】
このような実施例では、第２の流路部材の上側部分1426を、厚さ約1/16インチ（約0.16cm）、平均細孔径約２ミクロンの焼結金属壁で構成してもよい。第１の流路部材1412の長さは約448インチ（約1138cm）、径は約2.5インチ（約6.35cm）である。対応する第２の流路部材1424はこれに対応する約13.5インチ（約34.3cm）の長さでよく、径は約4.5インチ（約11.4cm）でよい。外壁部材1434の垂直方向の長さは約5.5インチ（約14.0cm）、直径約６インチ（約15.2cm）である。
【０２１６】
このようなシステムでは、第２の流路部材の上側の液体浸透性部分1426の内面1432上に液体を流し、内部の環状空間1470に導入されるリザーバ1450からの液媒として水を用いてもよい。このようなシステムで用いる水の量は、動作１分あたり約0.1〜0.3ガロン（約0.38〜11.3リットル）とすることができる。
【０２１７】
図19は、排気を生成する上流のシステム1512と、出口ライン1514と、マニフォルドダクトライン1516と、第１および第２の入口ライン1518および1520と、下流のスクラバユニット1550とを含むシステム1510の概略図である。図示のように、例えば半導体製造設備または半導体処理ツールを含んでもよい上流のシステムは、マニフォルドおよび入口ラインを介してスクラバユニットと気体流連通状態で閉じている。出口ライン、マニフォルドラインおよび入口ラインは、適当な任意の直径でよく、例えば1.5〜３インチ（3.8〜7.6cm）の範囲の直径である。
【０２１８】
図20は、本発明の一例としての実施例の概略図である。例えば半導体製造ツールシステム1612などが出口ライン1614に連結する。出口ライン1614は、内部に流路を有する細長い管を規定している壁と、第２の端部よりも上流にある第１の端部とを有する。出口ライン1614の内部の流路は、その第１の端部で上流のシステム1612と接続され、上流のシステムからの排気を受け入れている。出口ライン1614の第２の端部は、吸気マニフォルドライン1616のほぼ中点において接続されている。吸気マニフォルドライン1616は、内部に流路を有する細長い本体を規定する壁と、第１および第２の端部とを有する。吸気マニフォルドライン1616の第１および第２の端部は、ほぼ中点の出口ライン1614との接続部よりも下流にある。出口ライン1614とマニフォルド1616とを接続することで、ライン1614の内部の流路からマニフォルドライン1616の内部の流路まで排気を効率よく通過させやすくなる。
【０２１９】
第１の吸気ライン1618および第２の吸気ライン1620は、内部の通路を規定する壁と、第１および第２の端部とを有する。吸気ライン1618および1620のそれぞれの第１の端部は、マニフォルドライン1616の第１および第２の端部に接続されている。これによって、マニフォルドライン1616の内部の流路から吸気ライン1618および1620内部の流路までの排気の通過が容易になる。吸気ラインの第２の端部は、第１の端部よりも下流にある。吸気ライン1618および1620のそれぞれの第２の端部は、スクラバユニット1650に接続されている。
【０２２０】
スクラバ1650は、図示のようにスクラバ水ライン1652に接続されている。この接続によって、水をスクラバ水ライン1652からスクラバ1650に送りやすくなる。スクラバ1650はまた、スクラバ1650からの気体をライン1654経由で放出位置まで送るための換気放出ライン1654にも接続されている。スクラバ1650はまた、液体廃棄物をスクラバ1650から液体廃棄物放出位置まで途中の妨害なく送るための流体廃棄ライン1656にも接続されている。スクラバ水ライン1652、換気放出ライン1654、流体廃棄ライン1656、出口ライン1614、マニフォルド吸気ライン1616および第１および第２の吸気ライン1618および1620は、設備で必要となる具体的な気体流量および処理ユニット動作に適した適当な任意の直径とすることができる。
【０２２１】
マニフォルドライン内の通路が、第１および第２の吸気ライン内の通路内からの水の逆行を遅らせるウォーターバッフルとして機能するように、マニフォルド吸気ラインと第１および第２の吸気ラインとの接続は45〜90゜の角度でなされる。
【０２２２】
第１および第２の吸気ダクトの上流端に近接して接続されているのは、第１および第２の吸気弁1622および1624である。この吸気弁は二方弁であり、各々開位置および閉位置を有している。閉位置にある時には、吸気弁はマニフォルドライン1616から吸気ラインへの排気の流れを防止する。
【０２２３】
吸気ラインの第２の下流端に近接して位置するのは、第１および第２の加熱手段1646および1648である。ヒーターコイルの形で示してはあるが、加熱手段は、熱エネルギを第１および第２の吸気ライン内の通路に伝達するための、当業者間で周知のどのような加熱システムを備えていてもよい。例示の目的で、加熱手段を加熱コイルと呼ぶ。
【０２２４】
以下、気体源からの気体を第１および第２の吸気ライン内の通路まで送出するための気体送出系について説明する。本発明の気体送出系は、気体源1626と、内部に通路を有する第１および第２の気体送出ライン1628および1632と、第１および第２の端部と、第１および第２の気体流量制御弁1630および1634とを含む。
【０２２５】
本願明細書に記載の気体送出系は２個以上の気体源を含んでもよいことは理解できよう。複数の気体源を気体流連通状態で気体源マニフォルドに接続する。気体源マニフォルドは、各気体源ごとの気体源分離弁と、各気体源ごとの気体源流量制御弁とを含んでもよい。この気体源マニフォルドを気体流連通状態で気体送出系に接続する。
【０２２６】
気体源1626は、第１および第２の吸気ラインに近接して位置している。気体源626は、１時間あたり２〜100標準立方フィート（0.054〜27標準立法リットル）の量で、第１および第２の吸気ライン1618および620内の通路に送出される窒素などの気体を供給する。吸気ラインへの効率的な気体送出は、（カップリング、コネクタなどの適当な任意の接続手段によって）第１および第２の気体送出ラインを第１および第２の吸気ラインに接続することで容易になる。
【０２２７】
気体源1626は、ライン1628の第１の端部において第１の気体送出ライン1628に接続されている。第２の気体送出ライン1632の第１の端部は、第１の気体送出ライン1628の長さ方向に沿ったほぼ中点で接続されている。前記第１の気体ライン1628と第２の気体ライン1632との間の接続は、ライン1628の気体がライン632内の通路に漏洩したり障害にぶつかったりすることなく流れるようになされている。第２の気体送出ライン1632を、ライン1628と気体源1626との接続より下流のライン1628の長さ方向に沿った点においてライン1628に接続する。
【０２２８】
第１の気体送出ライン1628の下流端は、第２の弁1624より下流の第２の吸気ライン1620の長さ方向に接続されている。気体ライン1628と吸気ライン1620との接続によって、気体ライン1628内の通路にある気体が、吸気ライン1620内の通路に漏洩せずに障害なく自由に流動する。ライン1632の第１の端部よりも下流にある第２の気体送出ライン1632の第２の端部は、第１の吸気ライン1618に接続されている。気体ライン1632と吸気ライン1618とを接続することで、ライン1632内にある気体を吸気ライン1618内に漏洩させずに自由に流動させることができる。
【０２２９】
第２の吸気ライン1620との接続より上流、かつ第２の気体送出ライン1632との接続より下流の第１の気体送出ライン1628に沿って位置しているのは、第１のガス弁1630である。第１のガス弁1630は、上述した第１および第２の吸気弁と等価な二方弁である。第１のガス弁1630は、第１の気体送出ライン1628内に沿って第２の吸気ライン1620への気体の通過を調節する。第１の気体線ラインとの接続より上流の第２の気体送出ライン上に位置しているのは第２のガス弁1634である。第２のガス弁1634は、これを介しての第２の気体ラインから第１の吸気ラインへの気体の通過を容易にする。
【０２３０】
以下、加圧水送出システムについて説明する。水送出システムは、水源1636と、第１および第２の端部および内部の通路を有する第１および第２の水ライン1638および1642と、第１および第２の水弁1640および1644とを含む。
【０２３１】
第１および第２の吸気ラインに近接して位置しているのは加圧水源636である。加圧水源1636は、１分あたり0.5〜５ガロン（1.90〜19.0リットル）の範囲の圧力で水の流れが生成する。水源636は、ライン1638の第１の端部において第１の水ライン1638内の通路に接続されている。この接続によって、加圧水をソースからライン1638内の通路に効果的に通しやすくなる。前記第１の端部より下流の第１の水ライン1638の第２の端部は、加圧水を第１の水ライン1638内の通路から第２の吸気ライン1620内の通路に送出するための第２の吸気ライン1620に接続されている。第２の吸気ライン1620との接続より上流の第１の水ライン1638上に位置しているのは、吸気ライン1620への加圧水の選択的な通過を容易にするための第１の水弁1640である。第１の水弁1640は二方弁である。
【０２３２】
第２の水送出ライン1642の第１の端部は、第１の水弁1640より上流かつ水源1636より下流の位置で第１の水送出ライン1638に接続されている。第１の端部より下流の第２の水送出ライン1642の第２の端部は、加圧水をライン638内の通路から吸気ライン1618内の通路まで送出するための第１の吸気ライン1618に接続されている。第１の吸気ライン1618に対する接続より上流の第２の水ライン上に位置しているのは、加圧水の通過を選択的に制御するための第２の水弁1644である。第２の水弁1644は二方弁である。
【０２３３】
第１のサーマルジャケット1658は、第１の吸気ライン1618の端から端まで、第１の吸気弁1622、ライン1618と第２の気体送出ライン1634との接続部、ライン618と第２の水送出ライン1642との接続部、第１の加熱手段1648を収容している。第１のサーマルジャケットは、内部に収容された要素に対する絶縁特性を提供し、加熱手段と協働して第１の吸気ダクトライン1618の内部温度を上昇させる。サーマルジャケット1658は、N₂流動時に側壁温度を上昇させ、側壁に付着した水を蒸発させる。また、サーマルジャケット1658は、側壁温度を上昇させ、凝縮可能なプロセスガスがラインで凝縮するのを防止する。金属エッチの例では、プロセスからのBCl₃が、スクラバ入口での加水分解反応時にホウ酸を生成するが、同時にプロセスラインを加熱してラインに沿ったAlCl₃の凝縮を防止しなければならない。次に、金属エッチまたはWCVDの場合と同様にこのラインをプロセス源から加熱してもよい。
【０２３４】
第２のサーマルジャケット1660は、第２の吸気ライン1620の端から端まで、第２の吸気弁1624、ライン1620と第１の気体ライン1628との間の接続、ライン1620と第１の水ライン1638との間の接続、第２の加熱手段1646を収容している。第２のサーマルジャケットは、内部に収容された要素に対する絶縁特性を提供し、加熱手段と協働して第２の吸気ライン1620の内部熱温度を上昇させる。
【０２３５】
上述した弁は、各々開位置および閉位置を有する二方弁である。以下での説明の目的で、この弁は、空気による開動作モードとバネによる閉動作モードとを有する空気圧弁であると仮定する（この弁は、システム要件、性能、目的に応じて、空気による閉モードとバネによる開モードのあるものでもよい）。このような空気圧弁はKF−50接続、一体式ソレノイドを有する電空弁、閉確認スイッチおよび開確認スイッチリードを含んでもよい。このような弁は、MKS InstrumentsのHPS Divisionから型番190として入手可能である。上述した弁と以下に述べる弁との間の電気接続は、制御パネル（図示せず）に対して維持される。制御パネルは、システム弁との電気接続にプログラムできる論理制御器（PLC）を含む。PLCは、弁との電気接続を維持して弁位置を監視し、弁位置（開または閉）を切り換える。また、タイマをPLCに接続し、弁位置のPLC計時を容易にする。しかしながら、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく、他の弁および制御の実施例に置き換えてもよいことは、当業者であれば理解できよう。例えば、この弁は、様々な市販のタイプのうち、電気的、機械的、電気機械的、磁気的または他のタイプの弁であってもよい。＿
【０２３６】
以下、本発明の上述した図20の実施例の動作方法を図21のフローチャートを参照して説明する。この説明では、図20の参照符号に鑑みて装置を識別する。
【０２３７】
本発明の動作における第１番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1701）は、全ての弁1622、1624、1630、1634、1640および1644を閉じることである。プログラム可能な論理制御器（PLC）が、空圧空気の流れ（図示せず）を調節することによって弁の開閉を制御する。弁への空圧空気の供給を停止すると、バネが弁のバッフルを閉塞位置まで移動させ、これによって弁の上流位置から弁の下流位置への気体流材料の流れを防止する。第１番目のステップでは、上述したダクトライン一切を介しての排気、加圧水、または他の気体の全ての流れを防止する。これは、本発明の装置を使用する前に、上流のシステム1612からの排気の流れがどの吸気ラインにあるかをオペレータが常に気にすることができるようにするための安全上の理由からなされる最初のステップである。この最初のステップでは、（加圧水および気体源1636からの気体を伴う）排気の流れはまだ開始されていない。
【０２３８】
本発明の動作における第２番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1702）では、全ての弁が閉じているか否か照会する。この照会は、制御パネルに収容されたPLCによって実行される。上述したように、PLCは、上述した弁に収容された電気位置インジケータ手段と電気的に通信を行っている。この照会は、位置決めインジケータ手段からの信号を検出し、これを、閉位置に示す予め定められた弁と関連させることでPLCによって実行される。上述した弁が閉位置にあると判断されると、第３番目のステップが開始される。上述した弁が開位置にあると判断されると、アラームの音が発せられ、前のステップが繰り返される。
【０２３９】
第３番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1703）では、第２の吸気弁1624を開放する。弁1624の開放は、空圧空気を弁に流入させ、第２の吸気弁1624を介してマニフォルド1616からの排気が第２の吸気ライン1620に送られるように弁バッフルの位置を内部のバネで調節することで達成できる。第２の吸気弁1624の開放はPLCによって作動される。第１の吸気弁1622は閉位置に維持されているため、第１の吸気ラインへの排気流は遮断され、排気はオフガスによって第２の吸気ライン1620を介してのみ流れる。
【０２４０】
第４番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1704）では、第２の吸気弁1624が開放されているか否か照会する。弁位置についての照会は、ステップ２において説明した弁位置照会と同一の方法でPLCによって実行される。PLCによって第２の吸気弁が閉じていると判断されると、アラームの音が発せられ、前のステップが繰り返される。吸気弁が開放されていることをPLCが検出すると、動作手順における次のステップが実施される。
【０２４１】
第５番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1705）では、第２の水弁1644を開放する。弁1644の開放は、上述したものと同様にしてPLCによって行われる。弁1644を開放することで、水源1636からの加圧水の流れを、第１の水送出ライン1638および第２の水送出ライン1642経由で第１の吸気ライン1618に送る出口が形成される。第１の水弁1640は、水源1636からの水がこれを介して第２の吸気ライン1620に流れることがないように閉位置に維持される。弁1644は、PLCに接続されたタイマによって設定および監視される時間の第１の継続時間、PLCによって開放状態に維持される。第２の水弁1644は、１分〜10分の範囲の時間開放状態に維持される。第１の吸気ライン1618への加圧水の流れによって、ライン1618内の通路を洗い流すと共に、可溶性微粒子を溶解し、これによって微粒子などを第１の吸気ラインを介して、第２の端部経由でスクラバユニット1650に排出する。
【０２４２】
第６番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1706A）では、第１の継続時間経過後に水弁1644を閉じる。第２の水弁1664が閉じられた後、第２のガス弁1634を開放し（図21のフローチャートのブロック1706B）、まだ作動していなければ第１の加熱手段を作動させる。（図21のフローチャートのブロック1706C）。弁の開閉は、上述したようにしてPLCによって行われる。PLCの制御下で電流を発生させて流すことによって第１の加熱要素を作動させる。電流には、加熱手段の自然の抵抗が加わり、常に電気抵抗があるため熱が発生する。第２のガス弁1664は、PLCに接続されたタイマによって設定および監視される第２の継続時間、開放状態に維持される。第２のガス弁を開放状態で放置し、加熱手段を作動させておく好ましい時間範囲は、30分から８時間である。気体源1626からの気体の流れが第１の気体送出ライン1628に沿って第２の気体送出ライン1632および第１の吸気ライン1618に送られるように、第１のガス弁は閉位置に維持される。第１の加熱手段648によって伝達される熱と協働して、気体は第１の吸気ラインの壁の内側を乾燥させる。
【０２４３】
第７番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1707）では、第１の加熱手段を停止させ、第１の吸気弁1622を開放する。弁1622の開放は、上述したものと同様にして行われる。加熱手段は、PLCによる制御下で電流の供給を遮断することで停止される。
【０２４４】
第８番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1708）では、第１の吸気弁1622が開放されているか否かを照会する。この照会は、上述した照会方法と同様にしてPLCによって行われる。第１の吸気弁が開放されていないとPLCによって判断されると、アラームが作動して第７番目のステップが繰り返される。新たに洗浄された入口が開放されていることをPLCが確認した場合に限り、PLCは他の入口を洗浄用に閉じる。それ以外の場合には、プロセスガスの流れを遮断することができる。第１の吸気弁が開放されていることをPLCが判断した場合、動作手順における次のステップが実施される。
【０２４５】
第９番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1709）では、第２の吸気弁1624を閉じる。第１の入口弁1622は開位置に維持される。第２の吸気弁1624を閉じることで、排気の流れの方向が、現在閉じられた第２の吸気ラインから現在開放されている第１の入口ラインへと変わる。
【０２４６】
第10番目のステップ（ブロック1710の図21のフローチャート）では、第２の吸気弁1624が閉じているか否かを照会する。この照会は、上述したようにして第２の吸気弁との電気接続状態でPLCによって行われる。第２の吸気弁が閉じていないことがPLCによって判断された場合、アラームが作動して第９番目のステップが繰り返される。第２の吸気弁は閉じていると判断された場合には、動作手順における次のステップが実施される。
【０２４７】
第11番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1711）では、第１の水弁1640を開放する。第２の水弁1644は閉位置に維持される。第１の水弁の開放（および第２の水弁1644の閉止）によって、加圧水が水源1636から第１の水送出ライン1638および第１の水弁1640経由で第２の吸気ライン1620に流入するための通路が開放される。第２の水弁1644を閉位置に維持し、水がここを通って第１の吸気ライン1618に流入しないようにする。加圧水は、第１の吸気ラインに対して、上述したような洗い流しおよび洗浄作用を行いながら、第２の吸気ライン1620経由で流れる。加圧水は、スクラバ1650に接続された第２の端部を経由して第２の吸気ラインから出る。この加圧水は、１分〜10分の予め選択された時間範囲の間、第２の吸気ラインを洗い流すことができる。PLCに電気接続された調整可能なタイマが、これと協働して加圧水の放出時間を計時する。
【０２４８】
第12番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1712）では、第１の水弁1640を閉じる。第13番目のステップでは、第１のガス弁1630を開く（図21のフローチャートのブロック1713）。第14番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1714）では、第２の加熱手段1646を作動させる。弁の開閉は、上述したようにしてPLCによって行われる。第２のガス弁1634を閉位置に維持し、気体がここを通過して第１の入口ダクトライン1618に流入しないようにする。第１のガス弁1630を開放することで、気体が気体源1626から第１の気体送出ライン628および第１のガス弁1630経由で第２の入口ライン1660に流入する通路が開放される。第２のサーマルジャケット1660と協働して第２の加熱手段を作動すると、第２の吸気ラインの内部温度が上昇する。気体および第２の加熱手段によって発生した熱が、第２の吸気ライン1620内の通路を乾燥させる。気体は、第２の吸気ラインを介してラインの第２の端部経由でスクラバ1650に流入する。30分〜８時間の計時した継続時間、第１のガス弁は開放状態で保持され、第２の加熱手段は作動状態にある。計時した継続時間は、上述したようにPLCに接続されたタイマによって監視される。
【０２４９】
第15番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1715）では、計時した継続時間に達した後に、第１のガス弁1630を閉じて第２の加熱手段646を停止させる。第16番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1716）では、PLCは第１の吸気弁1622に照会を行い、弁が開放状態に維持されていることを確認する。弁の動作は、上述したようにして行われる。
【０２５０】
第17番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1717）では、第２の吸気弁1624を開放し、第２の吸気弁1624が開放されているか否かについて、PLCが照会を行う（図21のフローチャートのブロック1718）。第２の吸気弁が開放されていないと判断されると、アラームが作動され、前にステップが繰り返される。PLCは、上述したものと同様にして照会プロセスを行う。
【０２５１】
第19番目のステップ（図21のフローチャートのブロック1719）では、第１の吸気弁1622を閉じ、第１の吸気弁が閉じていることを確認するための照会を行う（図21のフローチャートのブロック1720）。弁1622が閉じていない場合には、アラーム音が発せられ、前のステップが繰り返される。第１の吸気弁1622が閉じている場合には、動作手順はオペレータに対して以下のように照会を行う。
【０２５２】
最後に、オペレータは、第５番目のステップに戻って上述した洗浄ステップを繰り返すか、あるいは洗浄サイクルを終了するかについて照会を受ける（図21のフローチャートのブロック1721）。
【０２５３】
【図面の簡単な説明】
【図１から図３】本発明の１実施形態に従った排気処理システムについての概略的流れ系統図の連続する区分を表わし、図３の破線表示では、本発明のもう１つの実施形態に従った排気処理システムのための流れ系統図の変形形態を示す。
【図４】図４は、本発明のもう１つの実施形態に従った排気処理システムの概略的流れ系統図である。
【図５】図５は、本発明のさらなる排気処理システム実施形態の概略的流れ系統図である。
【図６】図６は、本発明のさらなる態様に従ったその修正を示す、図９の流れ系統図に例示されたものに類似するプロセスシステムの概略的流れ系統図である。
【図７】本発明のさらなる態様に従ったそれぞれの概略的流れ系統図である。
【図８】本発明のさらなる態様に従ったそれぞれの概略的流れ系統図である。
【図９】本発明のさらなる態様に従ったそれぞれの概略的流れ系統図である。
【図１０】図10は、前スクラブ処理塔に結びつけられた気体／液体インターフェース入口構造を示す、本発明のもう１つの実施形態に従った排気処理システムの概略的流れ系統図である。
【図１１】図11は、キャビネット内に収納されている状態で概略的に示された、本発明に従ったもう１つの排気処理システムの概略的表示である。
【図１２】図12は、さまざまな任意の補助的特長を示す本発明のもう１つの実施形態に従った排気処理システムの概略的表示である。
【図１３】図13は、本発明の実施例に従った詰まり耐性をもつ入口構造の概略的表示である。
【図１４】図14は、本発明の変形実施形態に従った詰まり耐性を持つ入口構造の概略的表示である。
【図１５】図15は、本発明のさらなる変形実施形態に従った詰まり耐性をもつ入口構造の概略的表示である。
【図１６】図16は、本発明のさらにもう１つの変形実施形態に従った詰まり抵抗性入口構造の概略的表示である。
【図１７】図17は、本発明の実施例に従った気体／液体インターフェース構造の概略的断面立面図である。
【図１８】図18は、図17に示されたインターフェース構造の包囲された内部環状空間へと通過した液体のための接線方法への送り装置を示す、図17の上面平面図である。
【図１９】図19は、（１）上流半導体製造システム；（２）マニフォルドアセンブリ；及び（３）下流スクラブ処理ユニットを含むシステムの概略的表示である。
【図２０】図20は、本発明の実施例の概略的表示である。
【図２１】図21は、図20の実施例において実施できる洗浄サイクルの各段階のブロック図である。

Claims (70)

1. 処理システムに流入する排気流の酸性気体濃度及び微粒子成分を減少させ、スクラバを備える前酸化処理ユニットと、
   前記前酸化処理ユニットからの排気流を受け、前記排気流の少なくとも一部の酸化可能成分を酸化させるように配置された酸化ユニットと、
   （ｉ）前記酸化ユニットからの排気流を受け、（ii）前記排気流をスクラブ処理するように配置された後酸化処理ユニットと、を備える排気流処理システムであって、
   前記前酸化処理ユニット、前記酸化処理ユニット及び前記後酸化処理ユニットの少なくとも一のユニットが前記排気流を導入するための閉塞防止入口構造を備え、
   該閉塞防止入口構造が、
   （１）排気流を下方向に流すための第一の流路部材と、
   （２）前記第一の流路部材を取り囲み、前記第一の流路部材と離間した関係にある第二の流路部材と、
   （３）前記第二の流路部材を囲繞し、前記第二の流路部材と環状内部空間を画定する外壁部材と、
   （４）前記外壁部材と前記第二の流路部材との間の前記環状内部空間に、液体を導入させる前記外壁部材内の液体流入口ポートと、を備え、
   前記環状内部空間に、接線方向に流れる液体の渦巻きを発生させるため、前記環状内部空間に対して接線方法に向きに前記液体流入口ポートが配置され、前記液体が前記第二の流路部材の少なくとも一部を通じて、前記環状内部空間から前記第二の流路部材の内面を下に向かって流れ、前記内面から微粒子固体物を洗浄し、前記内面に固体の付着若しくは形成を抑制する、排気流処理システム。
2. 前記閉塞防止入口構造は、第二の流路部材の内面から前記排気流をさらに囲むように、気体を導入する気体入口ポートを、さらに備える、請求項１記載の排気流処理システム。
3. 前記第二の流路部材は、液体が流れる前記第二の流路部材の内面を介した隙間を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
4. 前記第二の流路部材は液体浸透部分を備え、該液体浸透部分を通じて液体が浸透して、前記第二の流路部材の内面を流れる液体の流れを形成する、請求項１記載の排気流処理システム。
5. 前記第一の流路部材は、前記排気流を放出する端部を備え、前記第二の流路部材は、前記第一の流路部材の端部より下にある端壁を備え、前記第二の流路部材は上側液体浸透部分と、前記上側液体浸透部分よりも下にある下側液体不浸透部分と、を備え、該上側液体浸透部分は前記第一の流路部材の前記端部よりも上であり、前記環状内部空間の液体は前記第二の流路部材の前記液体浸透部分を通じて浸透し、前記第二の流路部材の内面に沿って下側液体不浸透部分の下へ流れる液体を形成する、請求項１記載の排気流処理システム。
6. 前記第二の流路部材の液体浸透部分は、円筒形の多孔性壁部材を備える、請求項５記載の排気流処理システム。
7. 前記円筒形の多孔性壁部材は焼結金属材料で形成されている、請求項６記載の排気流処理システム。
8. 前記第二の流路部材の液体浸透部分は、多孔性セラミック材料で形成されている、請求項５記載の排気流処理システム。
9. 前記液体浸透部分は、平均細孔径が0.5〜30ミクロンの範囲である多孔性壁で構成される、請求項５記載の排気流処理システム。
10. 前記第一及び第二の流路部材は、各々円筒形を有し、互いに同軸である、請求項１記載の排気流処理システム。
11. 前記第二の流路部材を囲繞する前記外壁部材は、前記第二の流路部材に対して半径方向に離間した関係にある円筒形の側壁と、上端壁であって、前記第一の流路部材が介して延びる上端部と、前記第二の流路部材と前記外壁部材の円筒形側壁との間の底端壁と、を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
12. 前記閉塞防止入口構造は、前記第一の流路部材を取り囲み、前記第一の流路部材と離間した第一の流路区分と、該第一の流路区分の下で、前記第一の流路部材と直列連結した関係で配置された前記第二の流路部材により構成された第二の流路区分と、をさらに備え、該第一の流路区分は、
    （ｉ）前記第一の流路部材の上側部分の境界を定める内面を有する内部気体浸透壁と、
    （ii）前記内部気体浸透壁との間で環状内チャンバを画定するように前記内部気体浸透壁を囲繞する外部気体不浸透壁と、
    （iii）所定の流速度で前記環状内チャンバに低圧気体を流入し、続いて、前記内部気体浸透壁の内面から排気流を包囲するために内部気体浸透壁を通じて流動させる、前記外部気体不浸透壁に形成された低圧気体源に連結可能な低圧気体流ポートと、
    （iv）前記環状内チャンバに高圧気体を流入し、前記内部気体浸透壁に付着若しくは形成される微粒子を除去するように、前記外部気体不浸透壁に形成された高圧気体源と連結可能な高圧気体流ポートと、
    を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
13. 前記第二の流路部材の下側の端部は、前記閉塞防止入口構造を通じて流れる微粒子固体含有排気流をスクラブ処理するためのウォータスクラバに結合されている、請求項１記載の排気流処理システム。
14. 前記第一及び第二の流路区分は互いに連結され、互いに迅速に脱着可能である、請求項12記載の排気流処理システム。
15. 前記第一の流路区分の前記内部気体浸透壁及び外部気体不浸透壁は円筒形である、請求項12記載の排気流処理システム。
16. 前記第一及び第二の流路区分は、互いに同軸に整列配置される、請求項12記載の排気流処理システム。
17. 前記第一の流路区分の前記内部気体浸透壁は、多孔性金属材料で形成されている、請求項12記載の排気流処理システム。
18. 前記第一の流路区分の前記内部気体浸透壁は多孔性セラミックで形成されている、請求項12記載の排気流処理システム。
19. 前記第一の流路区分の前記内部気体浸透壁及び前記外部気体不浸透壁は断面円筒形である、請求項12記載の排気流処理システム。
20. 前記外壁部材及び前記第二の流路部材は断面円筒形である、請求項１記載の排気流処理システム。
21. 前記前酸化処理ユニットは湿式スクラバを備える、請求項１記載の排気流処理システム。
22. 前記前酸化処理ユニットのスクラバは水溶性スクラブ処理媒体を用いた湿式スクラバである、請求項21記載の排気流処理システム。
23. 前記前酸化処理ユニットは、乾式スクラバを備える、請求項１記載の排気流処理ユニット。
24. 前記前酸化処理ユニットは、前記排気流が水溶性洗浄媒体と接触する湿式スクラバ塔を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
25. 前記水溶性洗浄媒体は水である、請求項24記載の排気流処理システム。
26. 前記水溶性洗浄媒体は化学薬品を含む、請求項24記載の排気流処理システム。
27. 前記前酸化処理ユニットは、前記排気流が導入される前記閉塞防止入口構造を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
28. 前記前酸化処理ユニットは、水溶性洗浄媒体を導入するために内部に配置されたスプレーノズルを有する上側部分を含むスクラブ処理塔であって、前記スプレーノズルの上に位置する前記塔の上側部分にデミスタパッドを有するスクラブ処理塔を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
29. 前記酸化ユニットは、前記排気流を導入する閉塞防止入口構造を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
30. 前記酸化ユニットの下流に気体／液体インターフェース構造をさらに備え、前記気体／液体インターフェース構造は、前記酸化ユニットからの排気流と前記気体／液体インターフェース構造との間に気体／液体インターフェースを形成するように、気体を導入するための、セキ壁若しくは液体浸透壁を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
31. 前記酸化ユニットと前記後酸化処理ユニットとの間に急冷ユニットをさらに備える、請求項１記載の排気流処理システム。
32. 前記酸化ユニット、急冷ユニット及び後酸化処理ユニットは、これらのユニットを通じて排気流に対して、一体構造を備える、請求項31記載の排気流処理システム。
33. 前記後酸化処理ユニットは、スクラブ処理媒体を放出し、前記排気流と向流接触させるためのスプレーノズルを上側部分に有する湿式スクラバ塔を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
34. 前記湿式スクラバ塔は、気体／液体接触を促進するためのパッキングを内部に有する、請求項33記載の排気流処理システム。
35. 前記湿式スクラバ塔は、前記上側部分における前記ノズルの上にデミスタパッドを備える、請求項33記載の排気流処理システム。
36. 前記酸化ユニットからの排気流を冷却するための急冷媒体を導入するために、急冷ユニットが前記酸化ユニットの下流に配置される、請求項31記載の排気流処理システム。
37. 前記前酸化処理ユニット及び前記後酸化処理ユニットは、各々、接触後の液体を回収するためのサンプリザーバを備える湿式スクラバと、前記サンプリザーバからの液体の流れを受けるため、前記サンプリザーバに結合したリザーバと、を具備する、請求項１記載の排気流処理システム。
38. 前記酸化ユニットの下流に急冷ユニットを備え、該急冷ユニットから前記酸化ユニットへの飽和水／排出液を再循環させ、前記酸化ユニットにおけるペルフルオロカーボンを酸化させる手段を含む、請求項１記載の排気流処理システム。
39. 前記酸化ユニットは電熱酸化装置を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
40. 前記酸化ユニットは流動床熱酸化装置を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
41. 前記酸化ユニットは熱交換器を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
42. 前記熱交換器は、その流路内に熱伝導促進性インサートを備える、請求項41記載の排気流処理システム。
43. 前記酸化ユニットの上流又は下流でペルフルオロカーボンを回収する、請求項１記載の排気流処理システム。
44. 前記前酸化処理ユニット、酸化ユニット及び後酸化処理ユニットは一体型キャビネット構造内に収納されている、請求項１記載の排気流処理システム。
45. 前記後酸化処理ユニットよりも下流に流体原動駆動装置を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
46. 前記流体原動駆動装置はポンプを備える、請求項45記載の排気流処理システム。
47. 前記流体原動駆動装置はエダクターを備える、請求項45記載の排気流処理システム。
48. 前記前酸化処理ユニットは回収リザーバにより互いに結合された第一及び第二の脚部分を含むＵ字筺体を備え、前記第一の脚部分が、前記排気流と噴射水とを接触させて酸性度を下げ、前記排気流の微粒子を捕捉するための散水手段を含み、前記第二の脚部分が、前記排気流に噴射水をさらに接触させるための散水手段を含み、前記回収リザーバが前記第一の脚部分と前記第二の脚部分において前記排気流と接触させた噴射水を回収する、請求項１記載の排気流処理システム。
49. 前記前酸化処理ユニットは、前記排気流が前記酸化ユニットに流入する前に、排気流の微粒子形成成分をスクラブ処理して除去することによって、前記酸化ユニットにおける微粒子形成を制御するための湿式スクラブ処理ユニットを、前記酸化ユニットの上流に備える、請求項１記載の排気流処理システム。
50. 前記急冷ユニットは、前記酸化ユニットから放出される排気流を苛性溶液と接触させ、シリカ粒子を前記排気流から除去するように構成及び配置される、請求項36記載の排気流処理システム。
51. 湿式電気集塵装置をさらに備える、請求項１記載の排気流処理システム。
52. 前記第二の流路部材は、
    （Ｉ）液体が前記環状内部空間から前記第二の流路部材の下側の液体不浸透部分の内面の下へ流れる上側の液体浸透部分と、
    （II）下側の内部多孔性壁を備える下側の環状部分であって、前記内部多孔性壁を通じて液体が前記環状内部空間から前記第二の流路部材の前記内部多孔性壁の内面の下へ流れる下側の環状部分と、
    （III）内側のセキ壁を備える下側の環状部分であって、前記内側のセキ壁を通じて液体が前記環状内部空間から前記第二の流路部材の前記下側の環状部分の内面の下へ流れる下側環状部分と、
    からなる群から選択された一の部分を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
53. 少なくとも一の半導体製造プロセスツールからの排気流を受けるように構成される、請求項１記載の排気流処理システム。
54. 前記前酸化処理ユニットは、前記排気流からの水溶性成分を除去するように構成される、請求項１記載の排気流処理システム。
55. 前記前酸化処理ユニットは、前記排気流からの微粒子を除去するように、さらに構成される、請求項54記載の排気流処理システム。
56. 前記排気流の少なくとも一部の前記酸化可能成分を酸化させる際に、前記酸化ユニットが前記排気流の温度を上昇させるように構成される、請求項１記載の排気流処理システム。
57. 前記酸化ユニットの下流に急冷ユニットをさらに備え、前記排気流の温度を下降させるように構成される、請求項56記載の排気流処理システム。
58. 前記後酸化処理ユニットは、前記排気流からの酸性成分を除去するように構成される、請求項１記載の排気流処理システム。
59. 前記後酸化処理ユニットは、前記排気流から微粒子を除去するように、さらに構成される、請求項58記載の排気流処理システム。
60. 前記前酸化処理ユニットは、湿式スプレー塔を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
61. 前記湿式スプレー塔は不活性ガス利用型噴射ノズルを備える、請求項60記載の排気流処理システム。
62. 前記後酸化処理ユニットは湿式スプレー塔を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
63. 前記湿式スプレー塔がデミスタメッシュ・パッキングを備える、請求項62記載の排気流処理システム。
64. 前記急冷ユニットは噴射ノズルを備える、請求項57記載の排気流処理システム。
65. 前記酸化ユニットは触媒作用による酸化装置を備える、請求項１記載の排気流処理システム。
66. 前記酸化ユニットは排気流と酸化触媒とを混合するように構成される、請求項１記載の排気流処理システム。
67. 前記半導体プロセスツールは、CVDツール、エッチングツール及びイオン噴射用ツールからなる群から選択される、請求項53記載の排気流処理システム。
68. 前記酸化ユニットは前記排気流の少なくとも一部のハロゲン含有成分の分解を行うために水素源を利用するように構成される、請求項１記載の排気流処理システム。
69. 前記水素源が水蒸気である、請求項68記載の排気流処理システム。
70. 前記ハロゲン含有成分は、フッ素、塩素及びペルフルオロカーボンの少なくとも一を含む、請求項68記載の排気流処理システム。

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