JP3817428B2

JP3817428B2 - 過弗化物の分解処理装置

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Publication number: JP3817428B2
Application number: JP2001000954A
Authority: JP
Inventors: 一芳入江; 俊浩森; 久男横山; 高行富山; 利英高野; 慎玉田; 周一菅野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: JP2001224924A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過弗化物の分解処理装置に係り、特に半導体製造工場の排ガス中に含まれる過弗化物（以下、ＰＦＣと称す）を分解処理するのに好適な過弗化物の分解処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスでは、ドライエッチング工程の場合はエッチングガスにＣＦ₄ 等、ＣＶＤ工程の場合はクリーニングガスにＣ₂Ｆ₆等、人体に無害で爆発性がなく取り扱いの容易なＰＦＣガスを使用している。これらのＰＦＣガスはエッチング装置又はＣＶＤ装置に導入後、高電圧のプラズマ放電によって電離され、活性ラジカルの状態でウェーハのエッチング又はクリーニングを行う。しかし、実際にエッチングやクリーニングで消費されるガス量は数〜数十vol％で、残りは未反応のまま系外に排出されている。
【０００３】
弗素原子は原子半径が小さく結合力が強いため、その化合物であるＰＦＣは安定な物性を有する。ＰＦＣは、塩素を含まないＦＣ(フルオロカーボン)やＨＦＣ（ヒドロフルオロカーボン）のフロンと、三弗化窒素（ＮＦ₃ ），六弗化硫黄（ＳＦ₆ ）などの過弗化物で、表１に主なＰＦＣ名とその物性及び利用状況などを示す。
【０００４】
【表１】

【０００５】
ＰＦＣは塩素を含まず、分子構造がコンパクトで結合力も強いので、大気中に長時間安定に存在する。例えばＣＦ₄ が５０，０００年、Ｃ₂Ｆ₆が１０,０００年、ＳＦ₆ が３,２００年と寿命が長い。しかし、温暖化係数が大きく、ＣＯ₂ と比較してＣＦ₄ が６,５００倍、Ｃ₂Ｆ₆が９,２００倍、ＳＦ₆ が２３,９００倍である。このため、地球温暖化の原因として削減が求められているＣＯ₂ に比べて放出量は少ないものの、近い将来の放出規制は必至とみられる。この場合、現状のＰＦＣ放出の大半を占める半導体製造工場での排気対策が重要になる。
【０００６】
現在の半導体製造工場では、例えばエッチング工程による場合、チャンバーにエッチング用のＰＦＣガスを供給し、ＰＦＣにプラズマを印加してその一部を腐食作用の高いフッ素原子に変えて、シリコンウェハーのエッチングを行う。チャンバー内の排ガスは真空ポンプで連続的に排気されるが、酸性ガスによる腐食を防止する窒素ガスパージが行われている。このため、排ガスの組成の９９％が窒素で、残りの１％がエッチングに使用されなかったＰＦＣである。真空ポンプを経由した排ガスは、酸ダクトに導かれて酸性ガスを除去した後、ＰＦＣを含んだまま大気中に放出されている。
【０００７】
従来のＰＦＣの分解技術として、薬剤方式と燃焼方式が実用されている。前者は特殊な薬剤を用いることにより、約４００〜９００℃でフッ素を化学的に固定化する方法で、分解による酸性ガスの発生がないので排ガス処理が不要になる。後者はＰＦＣガスを燃焼器に導き、ＬＰＧやプロパンを燃焼させた約１,０００℃ 以上の火炎中で熱分解する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＦＣの分解技術で、薬剤方式は化学的にＰＦＣと反応した薬剤の再利用ができないので、消耗品として消費される高価な薬剤の交換が頻繁になり、運転コストが焼却方式の１０〜２０倍となる。また、処理するＰＦＣガスに比例した薬剤量が必要で、実用の装置規模は据付面積で約３〜５ｍ² と大きい。
【０００９】
燃焼方式はＣ₂Ｆ₆の分解が１,０００℃以上、ＣＦ₄ の分解が１,１００℃以上の高温で行われるので、多量の熱エネルギーが必要で、高温燃焼によるＮＯｘや多量のＣＯ₂ の発生もある。また、半導体製造プロセスでのＰＦＣは、不活性のＮ₂ ガスで希釈されて排出されるため、失火ポテンシャルが高く、十分な運転管理が求められる。
【００１０】
半導体製造プロセスに対して燃焼方式の適用を検討してみる。ＰＦＣはＮ₂ ガスで希釈された数％濃度の混合ガスとして排出されるので、この混合ガスの燃焼に燃料ガスと共に多量の燃焼用空気が必要になり、結果的に処理ガス量が増えるので、装置規模が大きく据付面積で約０．７〜５ｍ² となる。
【００１１】
例えば、半導体製造プロセスからの１００リットル／min の排ガス中に１％のＣ₂Ｆ₆が含まれる場合、熱分解温度の１,０００℃ 以上とするのに必要なＬＰＧは１０リットル／min 、必要な空気量は過剰率を１.５とすると約４００リットル／min となる。燃焼後の全排ガス量は空気中の酸素が消費され、ＣＯ₂ が３０リットル／min 発生することから約５００リットル／min となり、製造プロセスからのガス量の約５倍に増える。また、半導体製造工場はクリーンルームのためスペースの制約が大きく、特に既設の工場で新たに処理装置を配置するときのスペースの確保は容易ではない。
【００１２】
一方、ＰＦＣと化学組成は類似しているが、オゾン破壊作用のあるＣＦＣ（クロロオフルオロカーボン）やＨＣＦＣ(ヒドロクロロオフルオロカーボン)のフロンに対しては、約４００℃で分解を開始する触媒方式が実用されている。ＣＦＣやＨＦＣは組成中に原子半径の大きい塩素を含むため、原子半径の小さいフッ素や水素と結合した分子構造がいびつになり、このため比較的低温での分解が可能になる。
【００１３】
しかし、ＰＦＣは塩素を含まず分子構造がコンパクトで結合力が強いので、その分解温度は約７００℃と高く、その触媒はＰＦＣの分解処理に適用できなかった。
【００１４】
本発明の目的は、触媒による分解効率を向上できる過弗化物の分解処理装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、加熱装置によって加熱された、過弗化物を含むガスが供給され、アルミナ系触媒が充填されており、その過弗化物を分解する反応器と、この反応器から排出され、前記過弗化物の分解によって生じる分解ガスを弗化水素を吸収する冷却水によって冷却する冷却装置とを備えたことにある。
【００１６】
アルミナ系触媒を用いて過弗化物を分解するので、過弗化物の分解効率が向上する。また、分解ガスを弗化水素を吸収する冷却水によって冷却する冷却装置の作用により、反応器から排出されたガスに含まれている酸性ガス（例えばＨＦ）を低減できる。
【００１７】
上記の特徴を有するＰＦＣ分解処理装置を、半導体製造工場のドライエッチング工程またはＣＶＤクリーニング工程後の排ガスの処理装置として適用し、効率のよいＰＦＣの分解処理が実現できる。また、ＰＦＣ処理装置の出口、または入口と出口の排ガス中のＰＦＣの濃度を測定し、処理状況を監視する管理手段を設け、処理の健全性や触媒交換時期などをチェックする。更に、上記の一体化、特に横型のＰＦＣ処理装置を半導体製造工場のダクトエリアに配置することで、既設工場に付設するときのスペース問題を解決できる。
【００１８】
なお、本発明でいうＰＦＣは、過弗化物で、塩素を含まないＦＣ，ＨＦＣのフロンや三弗化窒素（ＮＦ₃），六弗化硫黄（ＳＦ₆）などを含むが、実質的には半導体製造工場で使用されている表１に示す過弗化物を指す。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の触媒を用いたＰＦＣ処理装置について、半導体製造プロセスからの排ガス処理に適用した複数の実施例を詳細に説明する。各実施例の図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
〔実施例１〕
図１は、排ガス中からＣＦ₄ を分解，除去するＰＦＣ処理装置を示す。本実施例のＰＦＣ処理装置１は、ドライエッチング工程を持つ半導体製造プロセスからのエッチングガス（ＣＦ₄ ）を含む排ガスに対し、不純物除去の注水を行う前置スプレー１１，排ガスと水を導入して加熱する加熱器１２，触媒層１４を充填しＣＦ₄ を加水分解する反応器１３，分解ガスを冷却しＣＯ₂ などを水に溶解させる冷却装置１６，排気中の酸性ガスを除去する除去装置１７からなる。以下では、加熱器１２，反応器１３及び冷却装置１６の処理プロセスを、特にＰＦＣ分解処理部と呼ぶことがある。
【００２０】
半導体製造プロセスからの排ガスには、エッチングプロセスで消費されなかった約１vol％のＣＦ₄ と共に、エッチングで生成したＳｉＦ₄ 等が不純物として含まれる。この不純物による触媒層１４の閉塞および劣化を防止するために、真空ポンプ２１を経由した排ガスは、配管３により前置スプレー（ケイ素除去器）１１に導入される。配管３７から供給される水は、スプレー２により前置スプレー１１の容器内に連続的に注水され、排ガス中のＳｉＦ₄ は（１）式の反応によりＳｉＯ₂ とＨＦに分解される。
【００２１】
ＳｉＦ₄ ＋２Ｈ₂Ｏ ⇒ ＳｉＯ₂ ＋４ＨＦ …（１）
ＳｉＯ₂ は、固体の微粒子であるので、生成と同時にスプレーされた水により排ガスから除去される。ＨＦも、水への溶解度が大きいので、同様に排ガスから除去できる。前置スプレー１１から排出されたＳｉＯ₂ 及びＨＦを含む排液は、配管７５を通って除去装置（酸性ガス除去装置）１７の底部に導かれる、廃液として処理される。なお、排ガスに同伴している不純物の除去はスプレーではなく、バブリング方式で水と接触させてもよい。
【００２２】
不純物を除去した後のＣＦ₄ を含む排ガスは、配管３５から供給される反応用の水（または水蒸気）と混合されて配管４にて加熱器１２に導入される。排ガス中への水（または水蒸気）の供給は、触媒層１４でのＣＦ₄ の反応が、ＣＦ₄ とＨ₂Ｏによる加水分解となるためである。反応水（または蒸気）の供給流量は、ＣＦ₄ の１モルに対し約２５倍となる。
【００２３】
加熱器１２は、電気ヒータ３２による間接加熱により、触媒層１４でＣＦ₄ の分解が開始する約７００℃の温度まで排ガスを加熱する。温度制御装置３０は、反応器１３の入口に配置された温度計３１で計測した排ガス温度Ｔｅを基に電気ヒータ３２の電流を調整し、触媒層１４での反応温度を維持するように温度制御する。ＣＦ₄ の場合は、約６５０〜７５０℃に加熱される。
【００２４】
加熱されたＣＦ₄ を含む排ガスは、触媒が充填された反応器１３に供給される。触媒層１４には後述のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）系の触媒が充填され、ＣＦ₄ は
Ｈ₂Ｏと（２）式のように反応して、ＨＦとＣＯ₂ に分解される。
【００２５】
ＣＦ₄ ＋２Ｈ₂Ｏ ⇒ ＣＯ₂ ＋４ＨＦ …（２）
排ガス中に含まれているＰＦＣがＣ₂Ｆ₆の場合は、（３）式のように反応して、ＣＯ₂ とＨＦに分解する。
【００２６】
Ｃ₂Ｆ₆＋２Ｈ₂Ｏ ⇒ ２ＣＯ₂ ＋６ＨＦ（３）
図２は、アルミナ系触媒によるＰＦＣの分解特性で、横軸に反応温度，縦軸に分解率を示している。使用した触媒の組成はＡｌ₂Ｏ₃が８０％，ＮｉＯ₂ が２０％である。供試ガスにはＣＨＦ₃，ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆及びＣ₄Ｆ₈の４種のＰＦＣを用いた。試験条件はＰＦＣガス濃度を０.５％，ＳＶを１０００／ｈである。また、反応水として理論値の約１０倍を加えた。図２に示すように、４種のＰＦＣとも約７００℃の反応温度で１００％近い分解率が得られている。ＣＦ₄及びCHF₃ では約６５０℃で９５％以上、Ｃ₂Ｆ₆及びＣ₄Ｆ₈でも約６７０℃で８０％以上の分解率である。この触媒によれば約６５０〜７５０℃の反応温度でＰＦＣの実用的な分解が可能となる。
【００２７】
触媒層１４から排出された、分解ガスであるＣＯ₂ 及びＨＦを含む高温の排ガスは、冷却装置１６のスプレー６及び７によって連続的に供給される水によって、温度を１００℃以下に冷却して、除去装置１７に導入される。スプレー６及び７への冷却水の供給は、配管３８及び３９によって行われる。スプレーによらずに、水槽の中に高温の排ガスをバブリングして冷却してもよい。また、スプレー６及び７からは、水の替りにアルカリ溶液を供給してもよい。なお、ＨＦの一部はスプレー６及び７から噴射される冷却水に吸収，除去される。冷却装置１６から排出された廃液は、配管８及び７５により除去装置１７の底部に導かれる。
【００２８】
除去装置１７は、排ガス中に約４vol％含まれる高濃度のＨＦを除去するために、プラスチック製のラヒシリングを詰めた充填層１０にスプレー３６から水を連続的に供給し、水と分解ガスを十分に接触させることで、ＨＦを４％から数」ppm まで低減する。スプレー３６への水の供給は、配管７６によって行われる。無害化された分解ガスは、排風機２２を介して配管４３により系外に排出される。
【００２９】
冷却装置１６及び除去装置１７の内部は排風機２２によって負圧に維持され、排ガス中に含まれるＨＦ等が系外に漏洩するのを防止している。なお、除去装置１７もバブリング方式が可能である。ただし、スプレー方式ないしは充填塔方式の方が圧力損失が少なく、排気用の排風機を小さくできる。
【００３０】
一方、前置スプレー１１，冷却装置１６，除去装置１７から排出した不純物及びＨＦを含む廃液は、排水ポンプ２３の駆動により配管４２を通して図示していない中和処理装置へ導かれ、排水処理される。
【００３１】
本実施例は、ケイ素除去器である前置スプレー１１において、排ガスに含まれるケイ素がＳｉＯ₂ として予め除去されるので、ＳｉＯ₂ 等の固体粒子が反応器３の触媒層１４に持ちこまれない。前置スプレー１１を設置しない場合には、配管３５から供給される水によって、配管４と配管３５との合流点より下流側で（１）式の反応が生じ、ＳｉＯ₂ が生成される。このＳｉＯ₂ が触媒層１４内に流入した場合には、以下の▲１▼及び▲２▼の問題を生じる。▲１▼ＳｉＯ₂ が触媒に形成されたポーラスを塞ぐ。▲２▼触媒間に形成される間隙を閉塞する。▲１▼及び▲２▼に起因して触媒の表面積が減少し、ＰＦＣの分解反応が低下する。また、▲２▼に起因して触媒間における排ガスの流れが悪くなり、触媒と排ガスの接触が阻害される。これも、ＰＦＣの分解反応の低下につながる。本実施例は、前置スプレー１１において強制的に（１）式の反応を発生させて排ガスからＳｉＯ₂ を事前に除去するので、上記の問題が生じなく、ＰＦＣの分解効率を向上できる。本実施例は、触媒を用いて高効率でＰＦＣの分解処理を実現でき、地球温暖化の原因ガスの一つであるＰＦＣの大気中への放出を回避できる。
【００３２】
本実施例によれば、従来の燃焼方式より十分に低い温度でＣＦ₄ の分解が可能になり、熱エネルギーや水などのユーティリティも少なくて済む。半導体工場の場合、分解ガス温度の低いことは火災に対する安全面からも有利である。また、触媒は寿命が長く再利用も可能なので、薬剤方式に比べて運転コストを大幅に低減できる。
【００３３】
上記実施例は、半導体工場がエッチングプロセスの処理ガスにＣＦ₄ を採用する場合を対象としたが、これに限られるものではない。例えば、ＣＶＤでクリーニングガスにＣ₂Ｆ₆を採用する場合の排ガスも、同様の構成で処理できる。その他、表１に示したＰＦＣに対し、同様の構成と約７００℃前後の反応温度で処理が可能である。
〔実施例２〕
図３に、実施例１のＰＦＣ分解処理部を一体化構成にしたＰＦＣ分解処理部を示す。加熱器１２，反応器１３，冷却装置１６及び熱交換室１５が、フランジ部１２１，１３１及び１６１で一体的に結合されている。加熱器１２，反応器１３及び熱交換室１５は、保温材１２２，１３２，１５２をそれぞれ内装している。
【００３４】
このＰＦＣ分解処理部によれば、処理装置を小型化でき、温度制御装置３０による制御の応答性も改善できる。また、各機器間を配管接続する場合に比べて熱損失が低減できる。なお、熱交換室１５を持たない一体化構成でもよい。
【００３５】
半導体製造工場内は建屋全体が空調管理されたクリーンルームとなるので、工場全体の床面積を少なくするために、機器の設置スペースを小さくすることが望まれる。本実施例におけるＰＦＣ分解処理部によれば、約１％のＣＦ₄ を含む１００リットル／min 程度の排気ガス処理能力を備えるＰＦＣガス処理装置で、据付け面積が約０.４ｍ²になる。これは、燃焼方式及び薬剤方式を採用すると仮定した場合の据付け面積の数分の１〜１０分の１程度である。
【００３６】
更に、本実施例では、反応器１３から排出された約７００℃の排ガスの熱を有効利用する熱交換室１５が、反応器１３と冷却装置１６の間に設けられている。熱交換室１５内には、反応水を供給する配管３５に接続された伝熱管１５１が設置されている。反応水は伝熱管１５１内で水蒸気となり、この水蒸気は配管153により加熱器１２の入口側に導かれる。
【００３７】
図４は、図３に示す一体化構成のＰＦＣ分解処理部適用されたＰＦＣ処理装置１Ｃを示している。伝熱管１５１の入口には低温の反応水（配管３５で供給）が流入する。この反応水は、熱交換室１５内で約７００℃の排ガスと熱交換され、１００℃以上の水蒸気となって配管１５３により加熱器１２に導入される。一方、排ガスはその熱交換によって約３００℃以下に冷却されて、冷却装置１６に導かれる。反応水と高温の分解ガスとの間で熱交換が行われるので、熱エネルギーの回収が可能になり、加熱に必要なエネルギーや冷却に必要な水量をそれぞれ半減できる。
〔実施例３〕
図５は、ＰＦＣ処理装置１を適用した半導体製造工場の排気管理システムを示す。３台のドライエッチング装置５にＰＦＣ処理装置１をそれぞれ接続している。ガスクロマトグラフ４０は、各ＰＦＣ処理装置１の入口側及び出口側から採取した排ガス中のＰＦＣ、例えばＣＦ₄ などの濃度を測定し、各測定値を監視装置４５に伝送している。なお、入口側からのガス採取管４６Ａには酸性ガス除去フィルタ４１が設けられている。
【００３８】
このシステムを具体的に説明する。各ドライエッチング装置５は、内部にPFCガスの１種であるＣＦ₄ をエッチングガスとして供給してウェハーに対するエッチング処理をそれぞれ行っている。各ドライエッチング装置５の排ガスは、真空ポンプ２１Ａ，２１Ｂの駆動により、配管４４Ａ，４４Ｂを通って配管２９に達し、該当するＰＦＣ処理装置１に導かれる。その排ガスは、エッチング処理で消費されなかった約１vol％のＣＦ₄ 、及びエッチングで生成されたＳｉＦ₄ を含んでいる。排ガスは、ＰＦＣ処理装置１で処理された後、配管４３を通って酸ダクト（排気ダクト）２５に排気される。配管３内の排ガスの一部はガス採取管４６Ａ，酸性ガスフィルタ４７によって、それぞれガスクロマトグラフ４０に導かれる。配管４３内の排ガスもガス採取管４６Ｂによって、それぞれガスクロマトグラフ４０に導かれる。各ＰＦＣ処理装置１に供給される排ガス、及び各PFC処理装置１から排出された排ガス内のＣＦ₄ 濃度が、ガスクロマトグラフ４０によって測定される。監視装置４５は、ガスクロマトグラフ４０からＣＦ₄ 濃度の測定値を入力する。監視装置４５は、ある配管４３内のＣＦ₄ 濃度が第１設定値よりも高いとき、異常発生の通知のために該当するＰＦＣ処理装置１の警報器５１を点滅させながら警報音を発生させる。監視装置４５は、ある配管２９内のＣＦ₄ 濃度が第２設定値よりも高いとき、異常発生の通知のために該当するドライエッチング装置５の警報器５０を点滅させながら警報音を発させる。
【００３９】
本実施例は、ＰＦＣ処理装置１に供給される排ガス中のＰＦＣ濃度と、その出口から未分解により排出されるＰＦＣ濃度が各装置５毎に測定される。この結果より、監視装置４２は処理装置１の出口排気のＰＦＣ濃度を監視し、目標値を満たしていない場合に表示あるいは警報を出力する。さらに、ＰＦＣ処理装置１の入口側と出口側のＰＦＣ濃度による分解率から、触媒反応の健全性ないしは触媒劣化による交換時期をチェックする。
〔実施例４〕
図６は、半導体製造工場のレイアウトを示している。半導体製造工場の建屋５９は、グレーチング５２より上方及び下方ともクリーンルーム５３，５４となっている。クリーンルーム５４内の空気は、ブロア５５Ａ，５５Ｂの駆動により、フイルタ５５Ａ，５５Ｂで浄化されて配管５７Ａ，５７Ｂでクリーンルーム５３に導かれる。この空気は、フイルタ５８で再度浄化される。クリーンルーム５３はクリーンルーム５４よりもクリーン度が高い。ドライエッチング装置５は、製造装置エリアであるクリーンルーム５３に設置される。クリーンルーム５４は、真空ポンプ２１Ａ，２１Ｂ等が設置される補機エリア１０３，配管及びダクト類を通す配管ダクトエリア１０２となっている。
【００４０】
本実施例は、２台のＰＦＣ処理装置１′をダクトエリア１０２に配置している。ダクトエリア１０２には酸ダクト２５が設置され、酸性ガスを含む排ガスは酸ダクト２５によって酸性ガス処理装置（図示せず）に導かれて処理される。従って、本実施例のＰＦＣ処理装置１′は、上記したＰＦＣ処理装置１の最後段の除去装置１７を省略し、冷却後のＨＦなどを含む排ガスを、直接、酸ダクト（排気ダクト）２５に排気する。
【００４１】
これによれば、スペースの確保に困難のある既設の半導体製造工場においても、ＰＦＣ処理装置の設置が容易になる。この場合、ダクトエリア１０２は一般に高さ寸法が小さいので、ＰＦＣ処理装置１′を図示のように横向きに細長くできれば、ダクトエリア１０２への配置がより容易になることが多い。
【００４２】
図７に、横型のＰＦＣ処理装置１′の構造を示す。図３の縦型構造に対し、各機器を水平方向に並べて一体化した構造としている。前置スプレー１１と冷却装置１６のスプレーの流れを上から下に行えば、横型配置によっても機能的には変わるところがない。ただし、触媒層１４を横向きとした場合、時間が経つと触媒が僅かに沈降して触媒層１４の上部に空隙を生じ、この空隙を未分解の処理対象ガス（ＰＦＣガス）が通過してしまう恐れがある。そこで、触媒層１４の上部にじゃま板１４１が設けられている。更に、反応器１３の入口側及び出口側には、触媒の横移動を押える多孔板の押え板１４２，１４３が設置される。図７（ｂ）に示すように、円筒上の触媒層１４の上部に扇形のじゃま板１４１が配置され、扇形の高さは沈下による最大空隙幅をカバーできるものとする。このじゃま板１４１により、運転中に触媒層１４上部に空隙が生じても、そこを通り抜けるガスを遮断でき、処理対象ガスは全て触媒層１４を通過して分解される。
【００４３】
本実施例によれば、機器の配置スペースに余裕のない既設の半導体工場において、配管ダクトエリア１０２を利用することでＰＦＣ処理装置の設置を容易にし、地球温暖化防止のための近い将来の排気ガス規制に対応することができる。なお、ＰＦＣ処理装置の縦型（図３）と横型（図７）は、適用場所のスペースの事情に応じて適宜選択される。
〔実施例５〕
本発明の他の実施例であるＰＦＣ処理装置１Ｂを、図８に示す。ＰＦＣ処理装置１Ｂは、ＰＦＣ処理装置１の前置スプレー１１を前置スプレーであるケイ素除去装置１１Ａに替え、戻り配管６０を新たに備えたものである。ケイ素除去装置１１Ａは、ケイ素除去器１１Ｂ及び１１Ｃを備える。ケイ素除去器１１Ｂは、スプレー２Ａを容器内に設置する。ケイ素除去器１１Ｃは、スプレー２Ｂ、及び充填物を敷き詰めた拡散部５９を容器内に設置する。ケイ素除去器１１Ｂ及び11Ｃの容器は、ＨＦによる腐食を防止するために、耐食性がある塩化ビニールで構成される。戻り配管６０は、排水ポンプ２３の下流側で配管４２に接続され、しかも、スプレー２Ｂに接続される。配管３７がスプレー２Ａに接続される。
【００４４】
ＣＦ₄ 及びＳｉＦ₄ 等が不純物として含まれる排ガスが、配管３によりケイ素除去器１１Ｃの容器内に排出される。排ガスは、容器内を上昇して拡散部５９を通過して容器内を拡散して流れるようになる。排水ポンプ２３から吐出された一部の排水が、戻り配管６０を経てスプレー２Ｂから噴射される。排水ポンプ２３から吐出された排水中のＦイオン及びＳｉイオンの濃度は、数十ppm 以下である。この排水は、Ｓｉ及びＨＦの除去性能を十分に有している。排ガスに含まれる一部のＳｉＦ₄ とスプレーされた排水との接触によって、（１）式の反応が生じる。生成されたＳｉＯ₂ は排水により排ガスから除去される。また、ＨＦは排水に溶解する。
【００４５】
ケイ素除去器１１Ｃから排出された排ガスは、ケイ素除去器１１Ｂに導かれる。配管３７から供給される新しい水が、スプレー２Ａからケイ素除去器１１Ｂ内に噴射される。ケイ素除去器１１Ｂでは、排ガス中に残留しているＳｉＦ₄ とスプレーされた水との接触によって、（１）式の反応が生じる。ＳｉＯ₂ 及びＨＦを含むケイ素除去器１１Ｂの排液は、ケイ素除去器１１Ｃに導かれ、スプレー２Ｂから噴射された排液と共に配管４１を通って除去装置１７の底部に導かれる。ＰＦＣ処理装置１Ｂの他の部分での処理は、ＰＦＣ処理装置１での処理と同じである。
【００４６】
ＰＦＣ処理装置１ＢのＰＦＣ分解処理部は、ＰＦＣ処理装置１のＰＦＣ分解処理部を一体化した構成を有する。ＰＦＣ処理装置１ＢのＰＦＣ分解処理部の構成を図９を用いて説明する。
【００４７】
本実施例におけるＰＦＣ分解処理部は、加熱器１２，反応器１３及び冷却装置１６を一体化したものである。ケーシング６２及び内管６３は、加熱器１２及び反応器１３で共有される。内管６３の内径は下部よりも上部で小さい。内管６３のフランジ６６がボルトでケーシング６２のフランジ６８に固定される。加熱器１２と反応器１３は一体構造である。環状板６４が内管６３の上部に設置される。加熱器１２は、環状板６４よりも上方に位置し、電気ヒータ３２及びこれを覆う断熱材１２２を有する。ギャップ７３がケーシング６２と環状板６４との間に形成される。ギャップ７３は、高温（７００℃）の排ガスの熱が内管６３及び環状板６４からケーシング６２に伝わり、外部に放出されることを防止する。すなわち、排ガスのヒートロスが減少できる。
【００４８】
反応器１３は、環状板６４よりも下方に位置する。反応器１３は、金網７４上にアルミナ系触媒を充填してなる触媒層１４を有する触媒カートリッジ６５を備える。アルミナ系触媒はＡｌ₂Ｏ₃８０％，ＮｉＯ₂ ２０％を含む触媒である。触媒カートリッジ６５は内管６３内に挿入されている。円筒７０は、フランジ６９をフランジ６８に結合することによって、ケーシング６２に取り付けられる。触媒カートリッジ６５はフランジ６７をフランジ６８に係合することによってケーシング６２に保持される。反応器１３は、ケーシング６２と内管６３との間に設置された保温用ヒータ（図示せず）を有する。バッフル７２を有するバッフル保持部材７１が、円筒７０に取り付けられる。冷却装置１６は、バッフル保持部材７１の下方に位置し、これに取り付けられる。空気が配管６１によって加熱器１２内に供給される。
【００４９】
本実施例における加熱器１２，反応器１３及び冷却装置１６は、ＰＦＣ処理装置１のそれらと同じ機能を発揮する。
【００５０】
ＰＦＣ処理装置１ＢはＰＦＣ処理装置１で得られる効果を生じる。ＰＦＣ処理装置１Ｃは、給水配管３８から供給される新しい水の量が減少するので、中和処理装置（図示せず）に導かれる排水量が減少する。また、（１）式の反応がケイ素除去器２及び７２の二個所で生じるので、排ガスに含まれるＳｉＦ₄ 等のＳｉ成分の除去効率が向上する。また、バッフル７２の設置によって、バッフル保持部材７１内から冷却装置１６内に排ガスを導く通路が蛇行するので、スプレー６及び７から噴射された冷却水の飛沫が触媒層１４に達することを防止できる。このため、その飛沫による触媒層１４の温度低下が防止できるので、未分解のＰＨＣの排出がなくなる。
【００５１】
図８の構成において、戻り配管６０を、配管４２ではなく、除去装置１７の底部に直接接続してもよい。この場合には、スプレー２Ｂに廃液を供給するためのポンプを、戻り配管６０に設置する必要がある。このような構成においても、図８の構成と同じ効果を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒による過弗化物の分解効率を向上できる。また、冷却装置の作用により、反応器から排出されたガスに含まれている酸性ガスを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例であるＰＦＣ処理装置の構成図である。
【図２】アルミナ系触媒によるＰＦＣの分解率を示す特性図である。
【図３】一体化構造のＰＦＣ分解処理部の一例（縦型）を示す構成図である。
【図４】図３のＰＦＣ分解処理部を適用した本発明の他の実施例であるＰＦＣ処理装置の構成図である。
【図５】図１のＰＦＣ処理装置を適用した半導体製造装置の排気管理システム構成図である。
【図６】図７のＰＦＣ処理装置を配置した半導体製造工場の概略のレイアウトを示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施例であるＰＦＣ処理装置の構成を示し、（ａ）はＰＦＣ処理装置の概略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のじゃま板１４１付近でのＰＦＣ処理装置の軸方向に直行する方向における縦断面図である。
【図８】本発明の他の実施例であるＰＦＣ処理装置の構成図である。
【図９】図８のＰＦＣ分解処理部の詳細構成図である。
【符号の説明】
１，１′，１Ｃ，１Ｂ…ＰＦＣ処理装置、２，２Ａ，２Ｂ，６，７，３６…スプレー、５…ドライエッチング装置、１１…前置スプレー、１１Ａ…ケイ素除去装置、１１Ｂ，１１Ｃ…ケイ素除去器、１２…加熱器、１３…反応器、１４…触媒層、１５…熱交換室、１６…冷却装置、１７…除去装置、２１…真空ポンプ、２２…排風機、２３…排水ポンプ、２５…酸ダクト、３０…温度制御装置、３１…温度計、３２…電気ヒータ、４０…ガスクロマトグラフ、４１…酸性ガス除去フィルタ、６０…戻り配管、７２…バッフル戻り配管、１０１…製造装置エリア、１０２…配管ダクトエリア、１０３…補機エリア、１４１…じゃま板、１５１…伝熱管。

Claims

水及び水蒸気のいずれかが添加された、過弗化物を含む排ガスを加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱された前記ガスが供給され、アルミナ系触媒が充填されており、前記過弗化物を分解する反応器と、この反応器から排出され、前記過弗化物の分解によって生じる分解ガスを、弗化水素を吸収する冷却水によって冷却する冷却装置とを備えたことを特徴とする過弗化物の分解処理装置。
水及び水蒸気のいずれかが添加された、過弗化物を含む排ガスを加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱された前記ガスが供給され、アルミナ系触媒が充填されており、前記過弗化物を分解する反応器と、この反応容器から排出された、前記過弗化物の分解によって生じた分解ガスを含む排ガスを、弗化水素を吸収する冷却水によって冷却する冷却装置と、冷却された前記排ガスに含まれている弗化水素を除去する除去装置とを備えたことを特徴とする過弗化物の分解処理装置。
前記触媒層に供給される前記ガスの温度を検出する温度検出器と、この温度検出器の測定温度に基づいて前記加熱装置を制御する制御装置とを備えた請求項１または請求項２の過弗化物の分解処理装置。