JP4163332B2 - 排ガスの除害方法および除害装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスの除害方法または除害装置に関し、特にシリコンウェーハの処理に使用され排出されたシリコン塩化物などの有害な排ガスを無害の固体物質にして除害する除害方法または除害装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは半導体基板の表面に薄膜をエピタキシャル成長させることで作成される。
【０００３】
すなわち半導体基板にはシリコン基板が一般的に使用される。薄膜の原料ガスとしては例えばＳiＨＣｌ3（トリクロロシラン）が使用される。
【０００４】
反応炉内でＳiＨＣｌ3がシリコン基板の表面に供給される。そしてＳiＨＣｌ3の化学反応によってシリコン基板の表面に同じシリコンの薄膜がエピタキシャル成長によって形成されていく。エピタキシャル成長層には不純物として例えば所定濃度のホウ素Ｂが添加される。ホウ素Ｂはエピタキシャル成長の過程で例えば所定濃度のドーピングガスＢ2Ｈ6を炉内に供給することによってエピタキシャル成長層の中にドーピングされる。このようにしてシリコン基板の表面に、所定濃度の不純物Ｂが添加されたエピタキシャル成長層が形成される。
【０００５】
エピタキシャル成長は成長炉内でつぎのように行われる。
【０００６】
エピタキシャル成長炉内には、ガス供給路を介して成長ガスが供給される。ガス供給源より原料ガス（ＳiＨＣｌ3）、ドーピングガス（Ｂ2Ｈ6）、キャリアガス（Ｈ2）からなる成長ガスがエピタキシャル成長炉内に供給される。
【０００７】
エピタキシャル成長炉には、炉内のガスを外部に排気する排出口が設けられている。
【０００８】
エピタキシャル成長炉に成長ガスが供給されると、成長ガスがウェーハの基板の表面を通過する。ウェーハ基板はサセプタによって保持されている。高温気相中（１０００゜Ｃ〜１２００゜Ｃ）での化学反応が基板上でなされ、基板の表面に不純物（Ｂ）が所定濃度で注入されて薄膜が形成される。高温気相中での化学反応に寄与しなかった成長ガス及び化学反応はしたがエピタキシャル成長に寄与しなかった副生成ガス等は、排出口から外部に排出される。
【０００９】
上記サセプタはＳiＣなどから構成されている。よってサセプタ上に原料ガスが通過すると不要なシリコンが堆積される。そこでこの堆積されたシリコンを取り除くべくエピタキシャル成長炉内にはガス供給路を介してエッチングガスが供給される。ガス供給源よりエッチングガスとしてＨＣｌと、これを希釈するキャリアガス（Ｈ2）が供給される。ここでエッチングガスとしては塩化水素ガスの純ガスでもよく塩化水素ガスを含む混合ガスでもよい。
【００１０】
エッチングガスがエピタキシャル成長炉内に供給されると、エッチングガスがサセプタの表面を通過する。これによりサセプタ上に堆積された不要なシリコンがエッチングガスと化学反応（Ｓi(s)＋２ＨＣｌ(g)→ＳiＣｌ2(g)＋Ｈ2(g)）により分解され取り除かれる。エッチングに寄与したエッチングガスの一部は、排出口から外部に排出される。エピタキシャル成長炉に投入されたガスのうちの数十％のガスが排ガスとして排出される。
【００１１】
こうしてエピタキシャル成長炉の排出口から排出されたガスＳiＨＣｌ3、Ｂ2Ｈ6、Ｈ2、ＨＣｌなどは、除害装置に供給される。除害装置で無害の物質に生成された後、大気に放出される。
【００１２】
とりわけＳiＨＣｌ3などのシリコン塩化物、塩化水素ＨＣｌを、そのまま大気に放出させてしまうと人体などに悪影響を与えるため無害の物質に変換させる必要がある。ＨＣｌガスは腐食性を有し機器に悪影響を与える。
【００１３】
そこで従来より除害方法として次に掲げる方法が試みられている。
【００１４】
１）吸着法
吸着材によって排ガス中の有害物質を吸着した上で残りの無害の排ガスを大気中に放出するという方法である。
【００１５】
２）燃焼法
シリコンを含む未反応ガスを燃焼させることによって無害のＳiＯ2と塩化水素ガスを生成し（ＳiＨＣｌ3＋Ｏ2→ＳiＯ2＋３ＨＣｌ＋Ｈ2Ｏ）、さらにＳiＯ2を除去するとともに塩化水素ガスを中和により除害（次項３）の湿式法による除害）した後に、無害となった排ガスを大気中に放出するという方法である。なおドーパントである水素化物（Ｂ2Ｈ6）も燃焼により無害化される。
【００１６】
３）湿式法
３−ａ）漏れ棚式スクラバを使用する方法
除害剤として苛性ソーダ水溶液（ＮaＯＨaq）が用いられる。苛性ソーダ水溶液がポンプによってタンクから吸い上げられ、漏れ棚の上側に供給される。漏れ棚の孔を介して漏れ棚の下側に苛性ソーダ水溶液が落下する。そこに排ガスが供給される。これにより排ガスと苛性ソーダ水溶液が気液接触され下記の反応式（１）によって無害の固体物質（ＳiＯ2の水和物）が生成されるとともに、下記の反応式（２）によって塩化水素ガスが中和により除害される。ＳiＯ2の水和物は苛性ソーダ水溶液に溶解されて苛性ソーダ水溶液とともに回収、除去される。
【００１７】
ＳiＨＣｌ3＋２Ｈ2Ｏ→３ＨＣｌ＋ＳiＯ2＋Ｈ2 …（１）
ＨＣl＋ＮaＯＨ→ＮaＣl＋Ｈ2Ｏ …（２）
３−ｂ）ジェットスクラバを使用する方法
除害剤として苛性ソーダ水溶液（ＮaＯＨaq）が用いられる。図２に示すように苛性ソーダ水溶液４０がポンプによってタンクから吸い上げられ、チャンバ６内に設けられたジェットノズル６ｃの上流側に供給される。一方ノズル６ｃの上流側に排ガスが供給される。これによりノズル６ｃ内で流れの速い苛性ソーダ水溶液４０と排ガスとが気液接触され上記反応式（１）によって無害の固体物質（ＳiＯ2の水和物）が生成されるとともに、上記反応式（２）によって塩化水素ガスが中和により除害される。ＳiＯ2水和物は苛性ソーダ水溶液４０に溶解されてジェット流としてノズル６ｃから噴出される。そしてＳiＯ2水和物は苛性ソーダ水溶液４０とともに回収、除去される。
【００１８】
しかしながら上記１）の吸着法では吸着材が必要となる。このためランニングコストが甚大になるという問題が発生する。
【００１９】
また上記２）の燃焼法では燃焼によって生成されたＳiＯ2を別途除去する処理が必要となるとともに、燃焼によって生成された塩化水素ガスを別途中和により除害する処理が必要となる。
【００２０】
また上記３−ａ）の「漏れ棚式スクラバを使用する方法」では漏れ棚から落下した苛性ソーダ水溶液に排ガスを供給するようにしているため、排ガスと苛性ソーダ水溶液との気液接触の効率は低い。つまり除害の効率は低い。このため除害効率を高めるためにスクラバを大きくする必要がある。
【００２１】
そこでこれら除害方法の欠点のない３−ｂ）の「ジェットスクラバを使用する方法」が近年広く採用されている。
【００２２】
「ジェットスクラバを使用する除害方法」によれば、吸着材を使用しないためランニングコストが高くなるという問題は発生しない。また苛性ソーダ水溶液４０中にＳiＯ2水和物が溶解され苛性ソーダ水溶液４０とともに回収、除去されるために、別途の除去処理が必要となるという問題は発生しない。
【００２３】
またノズル内で流れの速い苛性ソーダ水溶液４０に排ガスを気液接触させるようにしているため、３−ａ）の「漏れ棚式スクラバを使用する方法」と比較して排ガスと苛性ソーダ水溶液４０との気液接触の効率が高まる。つまり除害効率が高まる。このため除害効率を高めるためにスクラバを大きくする必要がないという優れた効果が得られる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし３−ｂ）の「ジェットスクラバを使用する方法」では図２に示すようにノズル６ｃの出口部近辺のチャンバ内壁６ｂにおいて苛性ソーダ水溶液４０の速い流れによってミストおよび水蒸気４１が発生する。このため苛性ソーダ水溶液４０の主流に排ガスが気液接触する前に、その一部がミストおよび水蒸気４１と接触することによりチャンバ６の内壁６ｂに固体のＳiＯ2水和物４２が生成される。
【００２５】
固体のＳiＯ2水和物４２は、除害時間の経過に伴い成長しチャンバ内壁６ｂに堆積されていく。このためついには固体のＳiＯ2水和物４２がノズル６ｃに到達し排ガスの通路を閉塞してしまう。
【００２６】
そこで従来はミスト及び水蒸気４１と排ガスが直接接触しないように、乾燥窒素によってガスのカーテンを作り、ノズル先端部及びチャンバ壁面６ｂにおける固体のＳiＯ2水和物４２の堆積を防止するようにしている。しかしこの方法は機器の構成が複雑になり、かつランニングコストが上昇する。
【００２７】
またこのような堆積物対策を施しても、堆積物を一切生成させないようにすることは不可能である。このためチャンバ内壁６ｂに堆積された固体のＳiＯ2水和物４２を定期的に清掃しこれを除去するようにしている。しかしスクラバの清掃を行うたびに設備の停止によるロスが発生する。
【００２８】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、気液接触の効率を高く維持したまま気液接触する場所での固体物質の堆積をなくすようにして、湿式法の有利な点を保持しつつ設備停止ロス等の不具合をなくすことを解決課題とするものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明の第１発明は、
排ガス中の有害の被除害物質と特定の液体とを反応させ、無害の固体物質を生成することによって、前記被除害物質の除害を行う排ガスの除害方法において、前記排ガスとの気液接触により前記被除害物質を可溶するとともに前記無害の固体物質を生成しない溶媒を用意し、当該溶媒と前記排ガスとを気液接触させることにより、前記被除害物質の溶液を生成する行程と、
前記生成された被除害物質の溶液と前記特定の液体とを反応させることにより、前記無害の固体物質を生成する行程と
を具えたことを特徴とする。
【００３０】
第１発明を図１を用いて説明する。
【００３１】
第１発明によれば、排ガス４（ＳiＨＣｌ3、ＨＣｌ及びその他の塩化物、Ｈ2）との気液接触により被除害物質（ＳiＨＣｌ3、ＨＣｌその他の塩化物）を可溶するとともに無害の固体物質４２（ＳiＯ2）を生成しない溶媒５（油、フッ素系不活性液体）が用意される。そして吸収装置２において、溶媒５と排ガス４とが気液接触され、被除害物質の溶液５′（ＳiＨＣｌ3等塩化物を吸収した溶媒５）が生成される。
【００３２】
そしてつぎに反応装置３において、上記生成された被除害物質の溶液５′（ＳiＨＣｌ3等塩化物を吸収した溶媒５）と特定の液体（除害剤：Ｈ2Ｏ）とが反応（ＳiＨＣｌ3＋２Ｈ2Ｏ→３ＨＣｌ＋ＳiＯ2＋Ｈ2）することにより、無害の固体物質４２（ＳiＯ2）が生成される。
【００３３】
このように第１発明によれば、吸収装置２のチャンバ６で排ガス４を溶媒５に気液接触させることにより、無害の固体物質４２を生成することなく被除害物質（ＳiＨＣｌ3等塩化物）を吸収した溶液５′が生成される。除害は、上記チャンバ６とは別の場所で液体同士（溶液５′とＨ2Ｏ）を反応させることによりなされる。このため固体物質４２（ＳiＯ2）を気液接触箇所（チャンバ６内）に堆積させることなく確実に除去することができる。
【００３４】
以上のように本第１発明よれば、気液接触の効率を高く維持したまま気液接触する場所での固体物質の堆積をなくすことができるので、湿式法の有利な点を保持しつつ設備停止ロス等の不具合をなくすことができる。
【００３５】
また第２発明は、第１発明において、
有害の被除害物質はシリコン塩化物であり、特定の液体は水（Ｈ2Ｏ）または苛性ソーダ水溶液（ＮaＯＨaq）であり、無害の固体物質４２はシリコン酸化物（ＳiＯ2）であることを特徴とする。
【００３６】
また第３発明は、第１発明において、
前記溶媒は油またはフッ素系不活性液体であることを特徴とする。
【００３７】
また第４発明は、
排ガス中の有害の被除害物質と特定の液体とを反応させ、無害の固体物質を生成することによって、前記被除害物質の除害を行う排ガスの除害装置において、前記排ガスとの気液接触により前記被除害物質を可溶するとともに前記無害の固体物質を生成しない溶媒を用意し、当該溶媒と前記排ガスとを気液接触させることにより、前記被除害物質の溶液を生成する溶液生成手段と、
前記生成された被除害物質の溶液と前記特定の液体とを反応させることにより、前記無害の固体物質を生成する固体物質生成手段と
を具えたことを特徴とする。
【００３８】
第４発明は第１発明の方法の発明を装置の発明に置換したものである。
【００３９】
また第５発明は、第４発明において、
前記溶液生成手段は、チャンバ内で前記溶媒と前記排ガスとを気液接触させ、当該チャンバ内のノズルの出口から前記被除害物質の溶液を噴出させるものであることを特徴とする。
【００４０】
第５発明は、図１に示すように、溶液生成手段２としてチャンバ６および当該チャンバ６内のノズル６ｃが使用され、溶媒５と排ガス４とがチャンバ６内で気液接触され、チャンバ６内のノズル６ｃの出口から被除害物質の溶液５′が噴出されるので、気液接触の効率を高く維持することができる。このため効率よく被除害物質の吸収がなされ、除害を効率よく行うことができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る排ガスの除害方法または除害装置の実施の形態について説明する。
【００４２】
図１は実施形態の排ガス処理装置１の構成を示す図である。
【００４３】
この排ガス処理装置１の前工程ではシリコン基板にシリコン薄膜をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長工程がエピタキシャル成長炉内で行われる。
【００４４】
エピタキシャル成長は原料ガスＳiＣｌ4、ＳiＨＣｌ3、ＳiＨ2Ｃｌ2、ＳiＨ4により異なるが、以下の反応によってなされる。
【００４５】
（ａ）ＳiＣｌ4＋２Ｈ2→Ｓi＋４ＨＣｌ（水素還元反応） …（３）
（ｂ）ＳiＨＣｌ3＋Ｈ2→Ｓi＋３ＨＣｌ（水素還元反応） …（４）
（ｃ）ＳiＨ2Ｃｌ2→Ｓi＋２ＨＣｌ（熱分解反応） …（５）
（ｄ）ＳiＨ4→Ｓi＋２Ｈ2（熱分解反応） …（６）
シリコン薄膜の原料ガスとしては例えば（ｂ）のＳiＨＣｌ3（トリクロロシラン）が使用される。反応炉内でＳiＨＣｌ3がシリコン基板の表面に供給される。そしてＳiＨＣｌ3の化学反応によってシリコン基板の表面に同じシリコンの薄膜がエピタキシャル成長によって形成されていく。エピタキシャル成長層には不純物として例えば所定濃度のホウ素Ｂが添加される。ホウ素Ｂはエピタキシャル成長の過程で例えば所定濃度のドーピングガスＢ2Ｈ6を炉内に供給することによってエピタキシャル成長層の中にドーピングされる。このようにしてシリコン基板の表面に、所定濃度の不純物Ｂが添加されたエピタキシャル成長層が形成される。
【００４６】
すなわちエピタキシャル成長炉内には、ガス供給路を介して成長ガスが供給される。ガス供給源より原料ガス（ＳiＨＣｌ3）、ドーピングガス（Ｂ2Ｈ6）、キャリアガス（Ｈ2）からなる成長ガスがエピタキシャル成長炉内に供給される。
【００４７】
エピタキシャル成長炉には、炉内のガスを外部に排気する排出口が設けられている。
【００４８】
エピタキシャル成長炉に成長ガスが供給されると、成長ガスがウェーハの基板の表面を通過する。ウェーハ基板はサセプタによって保持されている。高温気相中（１０００゜Ｃ〜１２００゜Ｃ）での化学反応が基板上でなされ、基板の表面に不純物（Ｂ）が所定濃度で注入されて薄膜が形成される。高温気相中での化学反応に寄与した成長ガスの一部は、排出口から外部に排出される。
【００４９】
上記サセプタはＳiＣなどから構成されている。よってサセプタ上に原料ガスが通過すると不要なシリコンが堆積される。そこでこの堆積されたシリコンを取り除くべくエピタキシャル成長炉内にはガス供給路を介してエッチングガスが供給される。ガス供給源よりエッチングガスとしてＨＣｌと、これを希釈するキャリアガス（Ｈ2）が供給される。ここでエッチングガスとしては塩化水素ガスの純ガスでもよく塩化水素ガスを含む混合ガスでもよい。
【００５０】
エッチングガスがエピタキシャル成長炉内に供給されると、エッチングガスがサセプタの表面を通過する。これによりサセプタ上に堆積された不要なシリコンががエッチングガスと化学反応（Ｓi(s)＋２ＨＣｌ(g)→ＳiＣｌ2(g)＋Ｈ2(g)）により分解され取り除かれる。エッチングに寄与したエッチングガスの一部は、排出口から外部に排出される。エピタキシャル成長炉に投入されたガスのうちの数十％のガスが排ガスとして排出される。
【００５１】
こうしてエピタキシャル成長炉の排出口から排出された排ガス４つまりＳiＨＣｌ3、Ｂ2Ｈ6、Ｈ2、ＨＣｌは、図１の排ガス処理装置１に供給される。
【００５２】
しかしながら実際の排ガスには、たとえ原料ガスとしてＳiＨＣｌ3を使用したとしてもＨＣｌやＳiＨＣｌ3だけではなく、ＳiＨ2Ｃｌ2も含まれている。
【００５３】
また原料ガスとして（ａ）のＳiＣｌ4が使用された場合も、同様に実際の排ガスには、ＨＣｌやＳiＣｌ4だけではなく、ＳiＨＣｌ3やＳiＨ2Ｃｌ2も含まれている。
【００５４】
すなわち上記（３）の反応式（ＳiＣｌ4＋２Ｈ2→Ｓi＋４ＨＣｌ）を正確に表すと、つぎのようになる。
【００５５】
ＳiＣｌ4＋Ｈ2⇔ＳiＣｌ2＋２ＨＣｌ …（７）
ＳiＣｌ2＋Ｈ2⇔Ｓi＋２ＨＣｌ …（８）
ここで中間体ＳiＣｌ2は周囲のＨＣｌとＨ2とで可逆的につぎの反応を行っている。
【００５６】
ＳiＣｌ2＋ＨＣｌ⇔ＳiＨＣｌ3 …（９）
ＳiＣｌ2＋Ｈ2⇔ＳiＨ2Ｃｌ2 …（１０）
従って排ガス中にはＨ2、ＨＣｌの他にＳiＣｌ4だけではなく、ＳiＨＣｌ3やＳiＨ2Ｃｌ2などが存在することになる。
【００５７】
また原料ガスとしてＳiＨＣｌ3を使用した場合でもＨＣｌの他にＳiＨＣｌ3だけではなくＳiＨ2Ｃｌ2などが存在することになる。
【００５８】
ただし本実施形態では説明の便宜のため原料ガスとしてＳiＨＣｌ3を使用した場合に排ガス４中にシリコン塩化物としてＳiＨＣｌ3だけが存在していると想定して説明する。
【００５９】
ここでＳiＨＣｌ3などのシリコン塩化物、塩化水素ＨＣｌは、これをそのまま大気に放出させては人体などに悪影響を与えるため無害の物質に変換させる必要がある。ＨＣｌガスは腐食性を有し機器に悪影響を与える。このため図１の排ガス処理装置１によってこれらガスの除害がなされる。
【００６０】
図１の排ガス処理装置１は、大きくは、ノズル６ｃを中心として構成され排ガス４中のシリコン塩化物たるＳiＨＣｌ3を溶媒５に吸収させる吸収装置２と、上記吸収装置２によってシリコン塩化物ＳiＨＣｌ3を吸収した溶媒５と水Ｈ2Ｏとを反応させることによって無害の固体物質４２（ＳiＯ2）を生成する反応装置３とからなる。また吸収装置２で得られた塩化水素ガスを中和して除害する湿式スクラバ３１と、反応装置３で得られた塩化水素を中和して除害するかまたは塩化水素が溶け込まれた酸性の水を塩酸に濃縮して回収するとともに溶媒５を回収する中和・回収装置３５とを備えている。
【００６１】
これら吸収装置２、反応装置３、湿式スクラバ３１、中和・回収装置３５は、各種配管によって接続されている。
【００６２】
本実施形態では上記溶媒５として、油またはフッ素系不活性液体が使用される。フッ素系不活性液体は登録商標「フロリナート」、「ＧＡＬＤＥＮ」として市販されているものを使用することができる。
【００６３】
溶媒５としての必要な条件は、排ガス４との気液接触によりシリコン塩化物（ＳiＨＣｌ3）を可溶するとともに無害の固体物質４２（ＳiＯ2）を生成しないことである。具体的には、
１）水分を全く含まない液体であること
２）シリコン塩化物を可溶すること
３）水と反応しないこと
４）水に不溶な物質であること
が必要である。さらに、
５）蒸気圧が低いこと
６）オゾン層破壊物質ではないこと
７）不燃性であること
８）安価であること
が望ましい。５）の蒸気圧が低いという条件は、蒸気圧が高いと飛散してしまい気液接触の効率がよくないからである。６）のオゾン層破壊物質ではないという条件は環境に配慮したものである。
【００６４】
以下図１の排ガス処理装置１で行われる処理について説明する。
【００６５】
吸収装置２は従来のジェットスクラバと同じ装置が使用される。
【００６６】
すなわち吸収装置２の下方のタンク９内には吸収剤として溶媒５が貯留されている。チャンバ６内にはジェットノズル６ｃが設けられている。溶媒５はポンプ１１によって吸い上げられ、ジェットノズル６ｃの上流の供給口８よりジェットノズル６ｃ内に供給される。
【００６７】
溶媒５は管路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して矢印Ａに示すようにポンプ１１によって吸い上げられる。管路１０ｂ上には管路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを通過する溶媒５の通過流量を計測する流量計１３が設けられている。また管路１０ｂ上には管路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを通過する溶媒５の通過流量を制御するバルブ１２が設けられている。流量計１３によって溶媒５の通過流量が計測されこの計測結果に基づいてバルブ１２が制御され溶媒５のノズル６ｃへの供給量が目標値に制御される。そしてジェットノズル６ｃから溶媒５が噴出される。
【００６８】
一方チャンバ６の上流には、排ガス４が導入される導入口７が設けられている。
【００６９】
導入口７よりチャンバ６の上流に、エピタキシャル成長炉から排出された排ガス４が導入される。
【００７０】
このためノズル６ｃ、チャンバ６の上流からそれぞれ供給された溶媒５と排ガス４はチャンバ６内のノズル６ｃ噴出口付近で、高速の流れとなって気液接触される。そしてノズル６ｃの出口からジェット流となって噴出される。このため溶媒５と排ガス４との気液接触はきわめて効率よく行われる。
【００７１】
このようにして溶媒５と排ガス４とが気液接触され、ＳiＨＣｌ3を吸収した溶媒５つまり溶液５′が生成される。ここで気液接触部分では水分が存在しないためＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ）等の固体物質が生成されることはない。溶液５′はタンク９の下層９ｂに貯留される。なお排ガス４中のＨＣｌも若干ながら溶媒５に吸収され溶液５′中に取り込まれる。
【００７２】
またノズル６ｃからはＨ2、ＨＣｌガスが噴出される。これらＨ2、ＨＣｌガスはタンク９の上層９ａに貯留される。なお上層９ａには、溶媒５に吸収されなかった若干のＳiＨＣｌ3ガスが存在している。
【００７３】
タンク９の上層９ａと湿式スクラバ３１は管路２８、３０によって連通されている。
【００７４】
湿式スクラバ３１では除害剤として苛性ソーダ水溶液（ＮaＯＨaq）が用いられる。湿式スクラバ３１では図２で前述したのと同様の除害処理がなされる。
【００７５】
すなわち管路３０を介して上記Ｈ2、ＨＣｌガスが湿式スクラバ３１に供給される。そして苛性ソーダ水溶液４０とＨ2、ＨＣｌガスとが気液接触され上記（２）式の反応（ＨＣl＋ＮaＯＨ→ＮaＣl＋Ｈ2Ｏ）によって塩化水素ガスが中和により除害される。なおＳiＨＣｌ3ガスが若干存在しており、上記（１）式の反応（ＳiＨＣｌ3＋２Ｈ2Ｏ→３ＨＣｌ＋ＳiＯ2＋Ｈ2）により無害の固体物質４２（ＳiＯ2の水和物）が生成されることになるが、若干であるため固体物質４２が堆積するという弊害は生じない。若干のＳiＯ2水和物は苛性ソーダ水溶液４０に溶解され、苛性ソーダ水溶液４０とともに回収、除去される。
【００７６】
吸収装置２のタンク９の下層９ｂと反応装置３とは管路１４ａ、１４ｂ、２０によって連通されている。またタンク９の下層９ｂは管路１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって環流されている。
【００７７】
管路１４ａ上にはタンク９の下層９ｂの溶液５′を管路１４ａに引き込むポンプ１５が設けられている。また管路２０上には管路１４ａ、２０を通過して反応装置３に供給される溶液５′の通過流量を計測する流量計１９が設けられている。また管路２０上には管路１４ａ、２０を通過して反応装置３に供給される溶液５′の通過流量を制御するバルブ１８が設けられている。流量計１９によって溶液５′の通過流量が計測されこの計測結果に基づいてバルブ１８が制御され溶液５′の反応装置３への供給量が目標値に制御される。
【００７８】
管路１４ｃ上には管路１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通過してタンク９の下層９ｂに環流される溶液５′の通過流量を計測する流量計１７が設けられている。また管路１４ｃ上には管路１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通過してタンク９の下層９ｂに環流される溶液５′の通過流量を制御するバルブ１６が設けられている。流量計１７によって溶液５′の環流する流量が計測されこの計測結果に基づいてバルブ１６が制御され溶液５′のタンク下層９ｂへの戻し量が目標値に制御される。
【００７９】
したがってＳiＨＣｌ3が取り込まれた溶液５′は元の溶媒５に再生するべくタンク９の下層９ｂから管路１４ａ、２０を介して反応装置３に供給される。ここで反応装置３における溶液５′から溶媒５への再生能力には限界がある。そこでタンク９の下層９ｂの溶液５′のうち一部は管路１４ａ、１４ｂ、１４ｃを環流してタンク下層９ｂへ戻される。
【００８０】
つぎに反応装置３における処理について説明する。
【００８１】
反応装置３は撹拌器２１を中心に構成される。本実施形態では除害剤として水Ｈ2Ｏが使用される。
【００８２】
補給用の水 Ｈ2Ｏは管路３６ａ、３６ｂを介して撹拌器２１に供給される。管路３６ａには管路３６ａ、３６ｂを通過する水Ｈ2Ｏの流量を計測する流量計３７が設けられている。流量計３７によって計測された流量に基づいて撹拌器２１に供給される水Ｈ2Ｏの供給流量が制御される。
【００８３】
補給用の溶媒５はタンク２２内に貯留されている。タンク２２の下部出口から溶媒５が落下され管路３８を介して撹拌器２１内に供給される。
【００８４】
撹拌器２１では、管路２０を介して供給される溶液５′と、管路３６ｂを介して供給される水Ｈ2Ｏとが撹拌される。なお溶液５′と水とを撹拌する際に窒素ガスを液体に接触させて乳化させ上記（１）式の反応を促進させてもよい。
【００８５】
この結果溶媒５に溶解されていたＳiＨＣｌ3がＨ2Ｏと反応する。反応式は上記（１）式（ＳiＨＣｌ3＋２Ｈ2Ｏ→３ＨＣｌ＋ＳiＯ2＋Ｈ2）に示される。上記（１）式の反応により、水Ｈ2Ｏ、溶媒５、ＳiＯ2水和物ＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ）が撹拌器２１内で分離される。
【００８６】
こうして無害の固体物質４２（ＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ））は撹拌器２１の最下層２１ｄに沈殿析出される。溶媒５は最下層２１ｄの上部の層２１ｃに貯留される（ただし溶媒５としてフッ素系不活性液体を用いた場合）。上記（１）式の反応によってＨＣｌが生成される。このＨＣｌを含んだ水Ｈ2Ｏ（酸性水）は層２１ｃの上部の層２１ｂに貯留される。上記（１）式の反応によって生成されたＨ2、ＨＣｌガスは層２１ｂの上部の層２１ａに貯留される。
【００８７】
なお原料ガスとしてＳiＨＣｌ3の代わりにＳiＨ2Ｃｌ2が使用される場合には、上記（１）の代わりに下記（１１）式の反応がなされる。
【００８８】
ＳiＨ2Ｃｌ2＋２Ｈ2Ｏ→２ＨＣｌ＋ＳiＯ2＋２Ｈ2 …（１１）
撹拌器２１の最下層２１ｄの流出口とその上部の層２１ｃの流入口とは管路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｇによって連通されている。
【００８９】
管路２３ａ上には撹拌器２１の最下層２１ｄのＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ）を管路２３ａに引き込むポンプ３９が設けられている。管路２３ｃ、２３ｄ上にはそれぞれＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ）を回収するフィルタ２３ｅ、２３ｆが設けられている。
【００９０】
このため管路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを溶媒５、ＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ）が通過しフィルタ２３ｅ、２３ｆにて無害の固体物質４２（ＳiＯ2・（ｎＨ2Ｏ））が回収される。フィルタ２３ｅ、２３ｆを通過した溶媒５は管路２３ｃ、２３ｄ、２３ｇを介して撹拌器２１の溶媒５の貯留層２１ｃに流入される。
【００９１】
撹拌器２１の溶媒貯留層２１ｃとノズル６ｃの供給口８とは管路２４ａ、２４ｂ、１０ｃによって連通されている。管路２４ａ上には撹拌器２１の溶媒貯留層２１ｃの溶媒５を管路２４ａに引き込むポンプ２５が設けられている。また管路２４ｂ上には管路２４ａ、２４ｂ、１０ｃを通過してノズル６ｃの供給口８に供給される溶媒５の通過流量を計測する流量計２７が設けられている。また管路２４ｂ上には管路２４ａ、２４ｂ、１０ｃを通過してノズル６ｃの供給口８に供給される溶媒５の通過流量を制御するバルブ２６が設けられている。流量計２７によって溶媒５の通過流量が計測されこの計測結果に基づいてバルブ２６が制御され溶媒５の吸収装置２のノズル６ｃへの供給量が目標値に制御される。
【００９２】
このため撹拌器２１内で分離され再生された溶媒５は、矢印Ａに示す経路を辿る溶媒５とともに吸収装置２のノズル６ｃに吸収剤として供給される。
【００９３】
撹拌器２１の酸性水（Ｈ2Ｏ、ＨＣｌ）貯留層２１ｂと中和・回収装置３５とは管路３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって連通されている。
【００９４】
管路３２ａ上には撹拌器２１の酸性水貯留層２１ｂの酸性水（Ｈ2Ｏ、ＨＣｌ）を管路３２ａに引き込むポンプ３３が設けられている。管路３２ｃには管路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを通過する酸性水の流量を計測する流量計３４が設けられている。流量計３４によって計測された流量に基づいて中和・回収装置３５に供給される酸性水の供給流量が制御される。
【００９５】
中和・回収装置３５では、撹拌器２１の酸性水貯留層２１ｂから供給される酸性水（Ｈ2Ｏ、ＨＣｌ）に含まれる塩化水素が上記（２）式の反応（ＨＣl＋ＮaＯＨ→ＮaＣl＋Ｈ2Ｏ）により中和され除害され回収される。または塩化水素が溶け込まれた酸性水が塩酸に濃縮され回収される。撹拌器２１から中和・回収装置３５へは酸性水だけではなく溶媒５も若干ながら供給される。そこで中和・回収装置３５では溶媒５が回収され、タンク２２の補給用溶媒として使用される。
【００９６】
管路３２ｂは管路３２ｄを介して管路３６ｂに連通されている。このため管路３２ｂ内の酸性水の一部は、管路３６ａを通過する水とともに混合され、酸性度が減じられた上で反応装置３の撹拌器２１に除害剤として供給される。
【００９７】
撹拌器２１のガス貯留層（Ｈ2、ＨＣlガス）２１ａと湿式スクラバ３１は管路２９、３０によって連通されている。
【００９８】
湿式スクラバ３１では図２で前述したのと同様の除害処理がなされる。
【００９９】
すなわち湿式スクラバ３１には管路３０を介して上記Ｈ2、ＨＣｌガスが供給される。これにより苛性ソーダ水溶液４０とＨ2、ＨＣｌガスとが気液接触され上記（２）式の反応（ＨＣl＋ＮaＯＨ→ＮaＣl＋Ｈ2Ｏ）によって塩化水素ガスが中和により除害される。
【０１００】
以上のように本実施形態によれば、吸収装置２のチャンバ６内で排ガス４を溶媒５に気液接触させることにより、無害の固体物質４２を生成することなく被除害物質（ＳiＨＣｌ3）を吸収した溶液５′が生成される。除害は、上記チャンバ６とは別の場所で液体同士（溶液５′とＨ2Ｏ）を反応させることによりなされる。このため反応によって生成された無害の固体物質４２（ＳiＯ2）をチャンバ６内に堆積させることなく確実に除去することができる。以上の説明では各ユニット１台の構成を前提としているが、複数台で構成することも可能である。連続式、バッチ式等様々なバリエーションで実施することが可能である。
【０１０１】
以上のように本実施形態によれば、気液接触の効率を高く維持したまま気液接触する場所での固体物質の堆積をなくすことができるので、湿式法の有利な点を保持しつつ設備停止ロス等の不具合をなくすことができる。
【０１０２】
なお本実施形態ではエピタキシャル成長炉の排ガスの処理を想定しているが、本発明としてはこれに限定されることなく排ガスが排出される対象機器は任意である。
【０１０３】
また本実施形態では反応装置３の撹拌器２１に除害剤として水Ｈ2Ｏを供給しているが、除害剤として苛性ソーダ水溶液（ＮaＯＨaq）を供給してもよい。
【０１０４】
また本実施形態では吸収装置２として従来のジェットスクラバと同じ装置を用いているが、排ガス４と溶媒５とを気液接触させて溶媒５に排ガス４中の被除害物質（ＳiＨＣｌなどのシリコン塩化物）を吸収させることができるのであれば、吸収装置２の構成は任意である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の排ガス処理装置の構成図である。
【図２】図２は従来のジェットスクラバの一部を示す図である。
【符号の説明】
１ 排ガス処理装置
２ 吸収装置
３ 反応装置
４ 排ガス
５ 溶媒
５′ 溶液
６ チャンバ
６ｃ ジェットノズル

Claims (5)

1. 排ガス中の有害の被除害物質と特定の液体とを反応させ、無害の固体物質を生成することによって、前記被除害物質の除害を行う排ガスの除害方法において、
   前記排ガスとの気液接触により前記被除害物質を可溶するとともに前記無害の固体物質を生成しない溶媒を用意し、当該溶媒と前記排ガスとを気液接触させることにより、前記被除害物質の溶液を生成する行程と、
   前記生成された被除害物質の溶液と前記特定の液体とを反応させることにより、前記無害の固体物質を生成する行程と
   を具えたことを特徴とする排ガスの除害方法。
2. 前記有害の被除害物質はシリコン塩化物であり、前記特定の液体は水または苛性ソーダ水溶液であり、前記無害の固体物質はシリコン酸化物であることを特徴とする請求項１記載の排ガスの除害方法。
3. 前記溶媒は油またはフッ素系不活性液体であることを特徴とする請求項１記載の排ガスの除害方法。
4. 排ガス中の有害の被除害物質と特定の液体とを反応させ、無害の固体物質を生成することによって、前記被除害物質の除害を行う排ガスの除害装置において、
   前記排ガスとの気液接触により前記被除害物質を可溶するとともに前記無害の固体物質を生成しない溶媒を用意し、当該溶媒と前記排ガスとを気液接触させることにより、前記被除害物質の溶液を生成する溶液生成手段と、
   前記生成された被除害物質の溶液と前記特定の液体とを反応させることにより、前記無害の固体物質を生成する固体物質生成手段と
   を具えたことを特徴とする排ガスの除害装置。
5. 前記溶液生成手段は、チャンバ内で前記溶媒と前記排ガスとを気液接触させ、当該チャンバ内のノズルの出口から前記被除害物質の溶液を噴出させるものであることを特徴とする請求項４記載の排ガスの除害装置。

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