JP4772223B2

JP4772223B2 - 排ガス除害装置及び方法

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Publication number: JP4772223B2
Application number: JP2001202478A
Authority: JP
Inventors: 雅彦愛甲; 和幸林; 利明土本; 博明沢田; 秋夫中川
Original assignee: Panasonic Corp; Panasonic Environmental Systems and Engineering Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Environmental Systems and Engineering Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: CN1283343C; KR20040013096A; JP2003021315A; TW531436B; KR100821414B1; CN1582195A; WO2003004133A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスの除害装置に関し、詳しくは、半導体や液晶ディスプレイのモジュールの製造工程ないしは成膜工程で使用される排ガスを除害化するのに有効な装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体や液晶ディスプレイのモジュールの成膜工程で使用されるガスとしては、例えば、成膜用のシラン（ＳｉＨ₄）及びアンモニア（ＮＨ₃）、クリーニング用のフッ素系ガスがある。シランやアンモニア等の成膜用ガス（可燃系ガスともいう。）は、例えば、チャンバー内においてプラズマ放電されることによって、基板上にＳｉ膜やＳｉＮ膜を形成し、クリーニング用のＮＦ₃等のフッ素系ガス（支燃系ガスともいう。）は、チャンバー内に残留するＳｉをＳｉＦ₄として系外へ放出することができる。
【０００３】
このような成膜ガスやクリーニング用ガスを含む排ガスは、従来、図５に示すように、成膜装置の真空チャンバー後段に備えられる、燃焼式除害手段、洗浄式集塵手段によって順に処理されている。
燃焼式除害手段の前段であって真空チャンバーの直後には、クリーニング排ガスからＳｉＦ₄を除去する手段が備えられることも多い。ＳｉＦ₄除去手段は、成膜用のチャンバーからのガス排出口付近に備えられ、排ガスに水分を補給して、ＳｉＦ₄をＳｉＯ₂（シリカ）として捕集しろ過することにより、ＳｉＦ₄を排ガス系から排除するものである。
排ガスの燃焼式除害手段では、可燃系ガスや支燃系ガスを燃焼により酸化してそれぞれ式（１）〜（３）に示すような化学反応を生じさせるようにする。
ＳｉＨ₄＋２Ｏ₂→ＳｉＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ・・・・・・・・・（１）
４ＮＨ₃＋７Ｏ₂→４ＮＯ₂＋６Ｈ₂Ｏ・・・・・・・・・（２）
２ＮＦ₃＋２Ｏ₂→２ＮＯ₂＋３Ｆ₂・・・・・・・・・・（３）
さらに、洗浄式集塵手段では、この燃焼ガスをアルカリを添加した水により中和洗浄しつつ集塵することにより、ＳｉＯ₂を捕集するとともに、酸性成分（ＮＯ₂やＦ₂）を廃液として分離するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、前記ＳｉＯ₂捕集手段やそれ以降の配管の他、洗浄式集塵手段やその後段の配管において析出物が生成し、配管の閉塞や洗浄装置内での目詰まりを起こしていた。このため、頻繁に洗浄式集塵手段の洗浄や配管洗浄などを要していた。また、これらの析出物は、フッ酸でないと洗浄できないため安全に留意する必要があった。さらに、かかる洗浄などのメインテナンス作業のために工程の稼働率が低下するという問題も生じていた。
本発明は、このような成膜装置等の半導体あるいは液晶モジュールの製造装置において発生する排ガスの除害工程において、メインテナンス作業を抑制し、あるいはその作業の安全性を向上させることを目的してなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが、上記した排ガス処理工程における析出物を分析したところ、それは、洗浄式集塵手段以降では、主としてケイフッ化カルシウム（ＣａＳｉＦ₆）であり、成膜装置〜燃焼式除害手段の経路では、主としてケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆）であることがわかった。
さらにかかる析出物の析出原因を探索したところ、ケイフッ化カルシウムは、排ガスや燃焼ガス中に含まれるＳｉＯ₂と、燃焼時等に発生するフッ酸と、洗浄水や工程水に利用する水に含まれるカルシウムに起因することがわかった。また、ケイフッ化アンモニウムは、排ガス中のＳｉＯ₂とフッ酸（ＨＦ）とアンモニアガスに起因することがわかった。
【０００６】
これらの析出物は、いずれも、排ガス中に含まれるＳｉＯ₂であることから、洗浄式集塵手段では、ＳｉＯ₂が効率よく捕集されずに内部に残留していること、燃焼式除害手段の前段においては、ＳｉＦ₄除去手段が有効に機能しておらず、水との化学反応により生成したＳｉＯ₂が捕集されきれずに排ガス中にもれていることがわかった。特に、洗浄式集塵手段では、粒径が０．１〜１μｍ程度の微粒子のＳｉＯ₂が残留しやすく、集塵率が５０％程度しかないこともわかった。
【０００７】
排ガス処理工程において、成膜装置直後のＳｉ除去手段と燃焼式除害手段直後の洗浄式集塵手段を備えながら、Ｓｉ成分（ＳｉＨ₄、ＳｉＦ₄、および／またはＳｉＯ₂）の捕集が有効に機能していないことは当業者においては予想外のことであった。また、本発明者らは、工程水中のＣａ濃度が高く析出物の生成が促進されたことによって、Ｓｉ成分の残留をはじめて検知することができた。
以上のことから、本発明者らは、上記した本発明の課題は、洗浄式集塵手段の前段に除塵手段を設けることにより解決されることを見出した。また、本発明の課題は、成膜装置から燃焼式除害手段に至る配管内部を当該部位で析出しうる析出物が析出しない温度に維持することによって解決されることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
よって、本発明によれば、以下の手段が提供される。
（１）成膜後にフッ素系ガスのクリーニングガスが供給されＳｉ成分を含有する成膜排ガスの除害方法であって、排ガスの燃焼処理工程と、燃焼処理によって生成した燃焼排ガスからＳｉ含有粉塵を除塵する工程と、除塵した燃焼排ガスを水性洗浄する工程、とを備え、前記除塵工程では、除塵手段としてバグフィルターを用い、成膜装置から燃焼処理工程に至る配管内をケイフッ化化合物が析出しない温度に維持、前記成膜装置から前記燃焼処理工程に至るまでをケイフッ化化合物が析出しない温度に維持する方法。
（２）バグフィルターは、０．１〜１μｍの微粒子を除塵する（１）記載の方法。
（３）前記バグフィルターの粉塵払い落とし工程において、フィルターに対して圧縮ガスを供給すると同時に、フィルターの外部に対して、フィルター表面近傍から粉塵排出側を指向するガス流を付与することを特徴とする、（１）または（２）記載の方法。
（４）前記除塵工程には、少なくともｍ台（ｍは３以上の整数である。）の除塵手段を備えるようにし、それぞれの除塵手段は、少なくとも１台の除塵手段で粉塵払い落とし工程を実施し、最大で（ｍ−１）台の除塵手段で集塵工程を実施するように切替使用することを特徴とする、（１）乃至（３）のいずれかに記載の方法。
（５）前記除塵工程で除塵されたガスを、当該ガスの排出圧力に応じた風量で排出することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。
（６）前記洗浄工程で洗浄用に導入される水は、純水〜硬度０の水を用いることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の方法。
（７）成膜後にフッ素系ガスのクリーニングガスが供給されＳｉ成分を含有する成膜排ガスの除害装置であって、排ガスの燃焼処理手段と、燃焼処理によって生成した燃焼排ガスからＳｉ含有粉塵を除塵する手段と、除塵した燃焼排ガスを水性洗浄する手段、とを備え、前記除塵する手段としてバグフィルターを用い、成膜装置から燃焼処理手段に至る配管内をケイフッ化化合物が析出しない温度に維持、前記成膜装置から前記燃焼処理工程に至るまでをケイフッ化化合物が析出しない温度に維持する手段を備える装置。
（８）バグフィルターは、０．１〜１μｍの微粒子を除塵する（７）記載の装置。
（９）前記バグフィルターの粉塵払い落とし手段として、フィルターに対して圧縮ガスを供給すると同時に、フィルターの外部に対して、フィルター表面近傍から粉塵排出側を指向するガス流を付与するガス導入手段を備えることを特徴とする、（７）または（８）記載の装置。
（１０）前記除塵手段は、少なくともｍ台（ｍは３以上の整数である。）の除塵手段を備えられており、それぞれの除塵手段は、少なくとも１台の除塵手段で粉塵払い落とし工程を実施し、最大で（ｍ−１）台の除塵手段で集塵工程を実施するように切替可能に設けられていることを特徴とする、（７）乃至（９）のいずれかに記載の装置。
（１１）前記洗浄手段で洗浄用に導入される水は、純水〜硬度０の水を用いることを特徴とする、（７）〜（１０）のいずれかに記載の装置。
（１２）前記除塵手段から排出されるガスの圧力に応じて風量を変量可能な排気手段を備えることを特徴とする、（７）〜（１１）のいずれかに記載の装置。
【００１０】
本発明によれば、除塵工程ないし手段によりＳｉ含有粉塵が除去されるため、洗浄工程ないし手段で析出物の析出が抑制される。このため、安定的に工程ないし装置が稼動され、メインテナンス作業は軽減される。また、大量の洗浄水を要することなく洗浄工程を実施できる。特に、除塵工程ないし手段でバグフィルターを用いることにより０．１〜１μｍ程度の微細なＳｉＯ_２粒子を効率的に捕捉できる。除塵工程ないし手段で０．１〜１μｍの微粒子を除塵するバグフィルターを用いることにより０．１〜１μｍ程度の微細なＳｉＯ _２粒子を効率的に捕捉できる。さらに、フィルターの粉塵払い落とし工程を、圧縮ガスの供給に加えて、前記ガス流を付与することにより、圧縮ガスにより粉塵手段内部の雰囲気に浮遊する微細な粉塵を効果的に集塵・排出することができる。また、当該ガス流の付与により、除塵手段内を雰囲気ガスを置換してＳｉ含有粉塵が捕捉されやすい環境が形成される。さらに、当除塵後のガスの排出圧力に応じた風量で排出することにより、常に除塵工程ないし手段での圧力損失に応じた適切な排出量が確保される。洗浄工程ないし手段では、洗浄用として純水〜硬度０の水を用いることにより、洗浄工程ないし手段あるいはそれ以後の工程ないし手段においてＳｉ含有析出物の生成を抑制し、安定的に稼動可能となり、メインテナンス作業が簡略化される。
【００１１】
また、本発明によれば、燃焼処理工程ないし手段に導入される排ガスが、燃焼処理工程ないし手段よりも前の段階で析出する可能性のある析出物が析出しない温度に維持されることにより、燃焼処理工程ないし手段までの排ガス配管におけるケイフッ化化合物の析出物の生成が回避され、安定した排ガス除害工程を実施できる。成膜装置から燃焼処理工程に至るまでをケイフッ化化合物が析出しない温度に維持され、燃焼処理手段に至るまでに析出が有効に防止される。
【００１２】
また、本発明のバグフィルターによれば、バグフィルターのハウジング内に浮遊する微細な粒径（特に、０．１〜１μｍ程度）のＳｉ含有粉塵を効果的に除塵できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の除害方法及び装置、ないしはバグフィルターは、いずれもＳｉ成分含有排ガスに適用することができる。通常、このような排ガスは、半導体あるいは液晶モジュールの製造工程ないし装置、特に、成膜工程ないし装置において発生するものであり、本発明の方法及び装置並びにバグフィルターはこのような工程ないし装置に適用されることが好ましい。特に、成膜工程においても、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の気相蒸着工程ないし装置で発生する排ガスに適用することが好ましい。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態の排ガス除害装置のないし排ガス除害工程の全体構成を図１に示す。
本形態の除害装置２は、燃焼処理（除害）手段４と、除塵手段１４と、洗浄手段４４とを備えている。なお、図１には、本除害装置が装着あるいは配設される薄膜等の製造装置が付随して記載されているが、本形態においては特にプラズマＣＶＤの成膜装置である。
【００１５】
燃焼式除害手段４は、従来公知の酸化燃焼装置を利用できる。燃焼用ガスとして酸素を外部から供給し、かつバーナー等で火焔を供給して高熱で排ガス成分を燃焼し酸化するようにする。当該除害手段４においては、前述のように、各種可燃系ガス（シラン、アンモニア、ホスフィン等）や支燃系ガス（三フッ化窒素等）の排ガスは、それぞれ、ＳｉＯ₂（シリカ）や、ＮＯ₂等の対応する元素の酸化物、や、水あるいはフッ素等を生じる。したがって、燃焼排ガスは、ＳｉＯ₂粒子の他、これらの各種燃焼排ガスを含んでいる。
【００１６】
燃焼式除害手段４から排出される燃焼排ガスは、除塵手段１４に導入されるようになっている。
除塵手段１４は、従来公知の各種の除塵装置を使用することができる。例えば、遠心分離、スクラバー、バグフィルター等を用いることができるが、好ましくは、バグフィルターである。バグフィルターは、特に、０．１〜１μｍ程度の微粒子の除塵効果が高いからである。
【００１７】
バグフィルターには、従来各種方式のものがある。通常は、フィルターからの粉塵の払い落とし機構により、機械的振動方式、逆流洗浄方式、超音波洗浄方式、リバースジェット方式、パルスエアー方式などの各種形態があり、これらのうちから必要に応じて所要のものを採用することができる。好ましくは、パルスエアー方式のバグフィルターである。
【００１８】
図２に、本発明において使用するのに好ましいバグフィルターの一形態を示す。
通常、パルスエアー方式のバグフィルターは、フィルター１８を保持するハウジング１６と、ハウジング上部において区画されて備えられるトッププレナム２０と、ハウジング下部に備えられる集塵部３０とを備えている。さらに、本発明の除塵装置１４は、ガス導入手段４０を備えている。
【００１９】
ハウジング１６内には、フィルター１８が適数本保持されており、フィルター１８は、通常、円筒形等の筒状に形成されている。フィルター１６内部は、チューブシート２１を介してトッププレナム２０内部に連通されている。
ハウジング１６のフィルター１８の保持部位には、外部から処理すべき燃焼排ガスが導入される導入部を供えている。導入部１９は、排ガス導入時には開口されているが、粉塵払い落とし時には、閉口されるようになっている。
【００２０】
トッププレナム２０は、ハウジング１６とチューブシート２１を介して備えられており、フィルター１６内部と連通されることにより、フィルター１８を介して清浄化ガスが導入されるようになっているとともに、フィルター１８内部に圧縮ガスを導入できるようになっている。すなわち、フィルター１８で除塵された清浄化ガスを排出する排出部２２と、フィルター１８への圧縮ガスの噴射装置２４とを備えている。
【００２１】
排出部２２は、排ガスが導入されて除塵が実施されている間は開口されているが、粉塵払い落とし時には閉口されるようになっている。また、圧縮ガスの噴射装置２４には、外部から圧縮ガス（圧縮空気）が供給されるようになっている。
圧縮ガスの供給経路にはパルス弁が備えられており、パルス弁の開閉により瞬間的に圧縮ガスをフィルター１８内部に対して供給できるようになっている。さらに、図示はしないが、フィルター１８内部には、圧縮ガス供給と同じにフィルター１８を膨張させる誘引ガスを導入できるようになっている。
【００２２】
さらに、ハウジング１６の下部には、下方に行くにつれて徐々に口径が小さくなるテーパー状の集塵部３０が形成されている。集塵部３０の一部、好ましくは底部には、粉塵排出部３２を備え、粉塵排出経路３６に連絡されている。
粉塵排出部３２は、その開閉を手動あるいは自動に制御できるようになっている。通常は、開閉式バルブ３４が備えられている。
粉塵排出部３２は、燃焼排ガスが導入されている間は閉口されており、粉塵払い落とし時には、開口されるようになっている。また、粉塵払い落とし時には、粉塵排出経路３６には、搬送用のガス（空気）が排出方向に向けて導入されるようになっている。
このため、粉塵払い落とし時に粉塵排出部３２が開口されると、ハウジング１６内の雰囲気ガスが一気に当該排出部３２から排出経路３６側に抜けるようになっている。すなわち、ハウジング１６内から粉塵排出方向を指向するガス流がフィルター１８の表面近傍に付与されやすくなっている。
【００２３】
さらに、本除塵装置１４は、ガス導入手段４０を備えている。ガス流付与手段４０は、ハウジング１６内部に外部からガスを導入できるガス導入装置である。構成は特に限定しない。ガス導入量及びガス導入時間等を調整できることが好ましい。
ガス導入手段４０は、ハウジング１６内の、好ましくは、フィルター１８設置部位に対応して設けられており、当該部位にガスを供給できるようになっている。すなわち、フィルター１８の外側からガスを供給できるようになっている。なお、フィルター１８に対しては、その側方からでも上方からでも、フィルター１８の外方からガスを導入できるようになっていればよい。装置の構成上からは、フィルター１８の側方からガスを導入できるようになっていることが好ましい。
ガス導入手段４０は、粉塵払い落とし時に作動するようになっており、粉塵排出部３２が開口状態であって、圧縮ガス噴射装置２４による圧縮ガスの噴射とほぼ同時期にガスを導入するようになっている。ガスの導入は、特に限定しないが、開閉制御可能な開閉式バルブの作動によってコントロールされるようになっている。導入するガスは、特に限定しないが、好ましくは空気である。
【００２４】
洗浄手段４４は、従来公知の排ガスの液洗浄装置を使用できる。通常は、排ガス中の有害成分を溶解可能な洗浄媒体（水性）を利用して有害成分を洗浄媒体に溶解させて除害し、清浄化したガスを排出できるようになっている。
かかる排ガス処理手段としては各種利用できる。排ガスと洗浄媒体との接触形態は各種採用することができる。洗浄媒体の入った洗浄槽に排ガスを導入する方式、排ガスに対してシャワー形式で洗浄媒体を供給する方式を採用することもできる。
【００２５】
本発明においては、好ましくは、排ガス中の粉塵も除去できる手段を用いることが好ましい。これにより、より一層後段の手段あるいは工程において安定的な稼動が確保されるからである。かかる洗浄集塵手段としては、具体的には、洗浄集塵装置（スクラバー）がある。排ガスと洗浄媒体との接触形態から各種採用することができる。好ましくは、排ガスに対してシャワー形式で洗浄媒体を供給する方式（ジェットスクラバー、スプレー塔、ロートクロン、ベンチュリスクラバー）、所定の担体が充てんされたカラムにガスと洗浄媒体とを導入する形式（典型的には充てん塔）等を採用できるが、好ましくは、充てん塔である。
【００２６】
洗浄手段４４には、洗浄媒体として水が使用されることが好ましい。より好ましくは硬度１０以下の軟水であり、特に好ましくは、純水〜硬度０の水である。かかる水であれば、洗浄手段４４内においてＳｉ成分を含有していても、Ｓｉ含有析出物の生成が回避される。当該析出物は、Ｓｉ成分（典型的にはシリカ）と、燃焼排ガスで生成するフッ酸の他、カルシウムを始めとする周期表１族〜２族の金属元素イオンが存在しないと生成しないからである。かかる金属元素イオンは、カルシウム、ナトリウム、カリウム等であり、典型的にはカルシウムである。なお、硬度は、水１００ｃｍ²中に酸化カルシウムとして１ｍｇを含むとき１度とする。
また、通常、フッ酸等が燃焼排ガスに生成しているために、洗浄媒体は、水酸化ナトリウム等のアルカリの水溶液とともに供給されるようになっていることが好ましい。
【００２７】
次に、このような除害装置４４により実施する排ガスの除害工程について説明する。
まず、成膜装置で発生した可燃系ガスおよび／または支燃系ガスは、そのまま、あるいは、水分が供給されてＳｉＯ₂を生成させ、ＳｉＯ₂を捕集するフィルターを介した後、排ガス用配管を通じて燃焼式処理手段４に導入されて、燃焼処理工程が実施される。
燃焼式処理手段４では、燃焼性ガスや火焔等による高温が供給されて、排ガス中の可燃性ガスおよび／または支燃系ガスは燃焼される。
【００２８】
次に、燃焼排ガスは、除塵手段１４に導入されて除塵工程が実施される。除塵手段１４によって除塵が実施されたガスは、従来に比して粉塵量の低い状態で洗浄手段４４に導入され、洗浄工程が実施される。
除塵工程で効果的に除塵されていれば、洗浄手段４４では、除塵を実施しなくてよい場合もありうる。洗浄手段において同じに除塵も実施すればより効果的である。
洗浄工程において、洗浄媒体として、純水〜硬度０の水を用いることにより、洗浄工程においてＳｉ成分が存在していても、析出物の生成が有効に回避され、メインテナンス作業は回避され安定的運転が確保される。
【００２９】
以下、図２に示す除塵手段を用いた除塵工程について特に説明する。
まず、除塵工程は、集塵工程と粉塵払い落とし工程とからなる。
燃焼排ガス導入時には、排ガス導入部１９が開口されるとともに、排出部２２も開口状態とされる。一方、粉塵排出部３２においては、バルブ３４が閉じられて、閉口状態となっている。
このような状態で導入された燃焼排ガスは、フィルター１８の外面から内方へと通過し、フィルター１８内部、及びトッププレナム２０内部を介して、排出部２２から清浄化されて排出される。
ハウジング１６内においては、集塵部３０の粉塵排出部３２が閉口状態なので、微細な粒子状の粉塵（典型的には、０．１〜１μｍ程度のシリカ粒子）の多くはハウジング内で浮遊した状態が形成されている。
【００３０】
排出部２２からの排出ガスの排出圧力が一定以下、あるいは圧力損失が一定以上となった場合、集塵工程を停止し、除塵工程を開始する。除塵工程に先立って、燃焼排ガスの導入を停止し、導入部１９及び排出部２２を閉口する。
除塵工程は、まず、排出バルブ３４を開いて、集塵部３０の粉塵排出部３２を開口させる。このとき、粉塵排出経路３６では、粉塵の排出方向へとガスが供給されている。したがって、ハウジング１６内を下方へ向かうガス流が形成され、あるいはされやすくなっている。すなわち、フィルター１８の表面近傍から粉塵排出方向へ向かうガス流が付与されやすい状態が形成されている。
【００３１】
次いで、圧縮ガス噴射装置のバルブ調整により、フィルター１８に圧縮ガスをパルス状に供給する。圧縮ガスのフィルター１８への供給と同時に、あるいはこれより少しタイムラグをおいて、ガス導入手段４０を作動させて、フィルター１８の表面に対して、その外方から外部ガスを供給する。
このガスの供給により、もとからハウジング１６内を粉塵排出方向へ向かうガス流が形成されやすくなっているところ、より強力にそのようなガス流が形成されることになる。特に、フィルター１８の表面近傍においてはそのような方向性を有する安定したガス流が形成されることになる。
このようなガス流により、ハウジング内に浮遊する微粒粉塵が集塵部３０の排出部３２から排出されるようになる。かかるガス流により、ハウジング内の雰囲気ガスがに置換され、かつ雰囲気ガスから微粒粉塵が排出される。
【００３２】
本除塵手段１４では、燃焼排ガス導入時には、排出部３２が閉口状態であり、ハウジング内に浮遊する微粒粉塵を排出する能力はなく、浮遊粉塵は集塵工程中蓄積するが、粉塵払い落とし工程において、フィルター１８に付着した粉塵もろともハウジング１６内から排出される。このような排出形態としたことにより、相乗的にフィルター１８及び雰囲気から良好に粉塵が排出されるようになる。
【００３３】
このような除塵手段１４によれば、効果的に燃焼排ガスから除塵することができ。本除塵手段１４や工程のみならず、後段の処理手段や工程におけるメインテナンス作業を軽減し、安定稼動を確保できるようになる。特に、微細シリカ粒子を排除できるため、除塵手段１４におけるフィルターの長寿命化も達成されるとともに、後段の洗浄手段や工程における析出物生成を効果的に回避させることができる。
【００３４】
なお、本形態の除塵手段ないしは工程において分離排出された粉塵は、別途、集塵手段ないし工程により、集塵される。集塵は、従来公知の方法によって実施することができる。
また、除塵手段ないしは工程からの清浄化ガスの圧力を検知して、この検知した圧力に基づいて、排出手段、典型的には排出用ブロアの風量を調整することが好ましい。フィルターの圧力損失に応じた風量を供給して清浄化ガスを排出するようにすることにより、適切な集塵工程を省コスト（運転コストおよび／または設置コスト）で実施できる。また、清浄化ガスの組成も安定化する。
【００３５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
本形態の除害装置ないし工程は、特に、成膜装置から燃焼処理手段に導入する排ガスに関連するものである。
成膜装置内の残留ケイ素（Ｓｉ）は、成膜後に、ＮＦ₃等のクリーニングガスが供給されてＳｉＦ₄等とされる場合がある。かかるガスは、そのまま排ガスとして、あるいは排ガス系から除去されるように構成される場合もある。
本形態では、かかるガスが排ガスとともに排出されるか、あるいは系外に排出されるか否かにかかわらず、クリーニング手段ないしは工程を備える成膜装置ないしは工程に適用できるものである。
【００３６】
本形態の典型例を図３に基づいて説明する。クリーニング手段を備える成膜装置では、クリーニング工程によって生じたＳｉＦ_４等のクリーニング排ガスが、そのままあるいは系外排出手段を介して燃焼処理手段に導入されるようになっている。図３に示す成膜装置５２においては、系外排出手段５４を備える形態が示されているが、本形態は必ずしも当該排出手段５４を備えていることを要しない。系外排出手段５４は、成膜装置５２のチャンバーから吸引したクリーニング排ガスに冷却水を供給して、ＳｉＦ_４等と水とを反応させてＳｉＯ_２さらにはケイフッ化水素化合物を析出させて、これらをフィルターで捕捉しようとするものである。しかしながら、このような手段５４を備えていても、完全にはこれらの析出物は捕捉しえず、また、同時に生成するフッ酸やＳｉＦ_４自体がそのままフィルターを通過することもある。なお、かかる排出手段５４を備えていなくても、成膜装置５２から排出されて燃焼処理手段６４に至る間に、排ガスが冷却されて水蒸気が液化することにより、同様の析出物がフッ酸が生成することもある。
【００３７】
本形態では、図３に示すように、成膜装置５２から燃焼処理手段６４に至る配管５５内を、析出する可能性のある析出物が析出しない温度に維持する手段５６を備えている。ここで析出する可能性のある析出物とは、排ガスの種類等から当該成膜系において予測される析出物を意味する。
当該手段５６は、配管を積極的に加温する手段であってもよいし、また排ガスの温度を保温することにより一定温度を維持する手段であってもよい。あるいはこれらの双方であってもよい。
加温手段としては、配管５５内に加温したガスを供給する手段や、配管５５の外部あるいは内部に設けられる加温手段を例示できる。図３に示す形態においては、配管５５内に加温したガスを供給する手段５６と配管５５の周囲に備えられた加温手段５７とを示す。
【００３８】
配管５５内に加温ガスを供給する手段５６には、ガスは不活性ガスである必要があり、典型的には窒素ガスを用いる。また、外部加温手段５７としては、加熱源のみでもよく、また、加熱源と保温部材との双方を兼ね備えていてもよい。加熱源や保温部材は特に限定しないで使用できる。
また、排出されたガスの温度の保温手段を採用する場合における保温部材も特に限定しないで各種使用できる。
【００３９】
これらの加温手段ないしは保温手段によって配管５５内を維持する温度は、予測される析出物の析出を回避するのに有効な温度である。
予測される析出物は、排ガス成分や、クリーニングガスによっても異なるが、Ｓｉ膜生成において発生するＳｉ成分含有排ガスの場合には、典型的にはケイフッ化化合物である。特に、可燃系ガスとしてシラン、アンモニアが使用され、支燃系ガスとしてＮＦ₃のフッ素系ガスが使用されるばあいには、ケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆）が予測される。
ケイフッ化アンモニウムの析出（昇華）温度は、１３７℃であるため、これを超える温度に配管５５内を維持することにより、本化合物の析出を回避できる。好ましくは、１５０℃以上とする。
【００４０】
なお、成膜装置５４から燃焼処理手段６４に至る配管５５は、好ましくは、その全体が温度維持手段により温度維持されていることが好ましい。特に、成膜装置から排出される部位及びその近傍の配管部位は、急激に排ガス温度が低下する部位であるので、当該部位を含めて温度維持することが好ましい。
【００４１】
本形態の除害装置ないし工程によれば、成膜装置５４から燃焼処理手段６４に至る配管に温度維持手段を備えているために、当該配管部位で析出物の析出が抑制されており、メインテナンス作業が軽減され、また、危険が洗浄剤の使用も回避され安全性が向上されている。
さらに、燃焼処理手段ないし工程の後段に備えられる除塵手段ないしは工程における、除塵除去の負担を軽減できる。
【００４２】
なお、本形態では、特に、成膜手段５４から燃焼処理手段６４との間の配管、ないしは燃焼処理工程に供給される排ガスについて説明し、たが、本形態は、第１の実施形態で包含される各種形態の装置２や工程にも当然に適用することができるものである。特に、バグフィルターの除塵手段、なかでも、ガス導入手段４０による粉塵払い落とし工程を実施できるバグフィルターを除塵手段として用いる場合には、成膜装置５４に系外排出手段を備えていなくても、燃焼処理手段に至るまでに析出が有効に防止され、さらに除塵手段により効果的に除塵されるようになる。
【００４３】
[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本形態では、特に、除塵手段ないしは工程において、少なくともｍ台（ｍは３以上の整数である。）の除塵手段を備えるようにし、それぞれの除塵手段は、少なくとも１台の除塵手段で粉塵払い落とし工程を実施し、最大で（ｍ−１）台の除塵手段で集塵工程を実施するように切替使用するように構成されている。なお、ｍは、好ましくは６台以下でありより好ましくは３台である。
【００４４】
本形態の典型例について、図４を参照して説明する。
図４には、除塵手段７２として３台の除塵手段７４、７６、７８を備える形態が示されている。
本形態においては、除塵手段７４、７６、７８の種類は問わずに、公知の除塵装置をそれぞれ使用することができるが、好ましくは、全ての除塵手段は、バグフィルター形式であり、より好ましくは、粉塵払い落とし手段がパルスエアー方式のバグフィルターである、さらに好ましくは、フィルターに対して圧縮ガスを供給すると同時に、フィルターの外部に対して、フィルター表面近傍から粉塵排出側を指向するガス流を形成可能なバグフィルターである。本形態において適用する最も好ましい形態は、第１の実施形態において明示される形態である。
【００４５】
少なくとも３台の除塵手段７４、７６、７８は、燃焼排ガスの供給経路に対して並列に配列されている。そして、燃焼処理手段に連結される燃焼排ガスの供給経路は、各除塵手段７４、７６、７８に対応して分岐され、分岐された配管には、燃焼排ガスの供給量ないしは供給の有無を調節するバルブ８４、８６、８８が備えられている。さらに、除塵手段７４、７６、７８から清浄化されたガスの排出用配管がそれぞれ備えられており、排出を調節するバルブ９４、９６、９８が備えられている。
【００４６】
各除塵手段７４，７６，７８は、いずれか１台が粉塵払い落とし工程ないしはメインテナンスを実施していても、残りの２台あるいは１台で必要除塵能力が確保できるようになっている。
備えられるｍ台の各除塵手段は、それぞれが同じ除塵能力、すなわち、同じろ過面積を有していることが好ましい。本形態においては、各除塵手段７４、７６、７８は、それぞれが同じ除塵能力、すなわち、同じろ過面積を有するように設計されている。
同時に、最大で（ｍ−１）台で（好ましくは（ｍ−１）台で）必要な除塵能力、すなわち、必要な全ろ過面積を確保できるように設計されていることが好ましい。したがって、本形態においては、各除塵手段は、必要な除塵能力（ろ過面積）を１とすると、それぞれ０．５の除塵能力（ろ過面積）を備え、全体として１．５の除塵能力（ろ過面積）を備えるようになっている。すなわち、２台（ｍ＝３のときの（ｍ−１）である）で必要な除塵能力を備えている。
【００４７】
次に、このように構成した除塵手段３２を使用して実施する燃焼排ガスの除塵工程について説明する。
図３では、燃焼処理手段から導入される燃焼排ガスは、除塵手段７６、７８に導入されて除塵工程が実施される。このためバルブ８４、９４は閉状態であり、バルブ８６，８８、９６，９８が開状態となっている。
この場合、除塵手段７６，７８は、それぞれあるいは合計で必要な除塵能力を備えているため、適切な除塵工程が実施される。いずれか一方の除塵手段で必要な除塵能力を備えている場合には、１台の稼動でもよい。
一方、除塵手段７４の使用は、必要な除塵能力を超えているため、必要に応じて、当該除塵手段７４においては粉塵払い落とし工程やメインテナンスを実施できる。
【００４８】
さらに、除塵手段７６，７８のいずれかが所定の圧力損失を超えるなどの稼動の停止を要する事態が発生したら、その除塵手段への燃焼排ガスの導入を停止し、粉塵払い落とし工程ないしはメインテナンスを実施し、除塵手段７４への燃焼排ガスの導入を開始して、除塵工程を実施するようにする。
このように、除塵手段を複数備え、その一部において必要な除塵能力を備えるようにすると、残部の除塵手段を、粉塵払い落とし工程等に使用することにより、従来、除塵手段の圧力損失の許容範囲まで運転を継続し、粉塵払い落とし工程やメインテナンスにかかる時間をできるだけ少なくするようにしなくても、必要に応じて容易に粉塵払い落とし工程やメインテナンスを実施できる。このため、常に圧力損失が低い状態で安定運転が可能となり、さらには、安定した除塵が達成され、安定した組成の清浄化ガスを排出できるようになっている。
【００４９】
特に、本形態においては、全除塵手段ｍ台を全て同じ除塵能力とし、（ｍ−１）台で必要除塵能力を備えるようにしたために、全体として最小限の全除塵能力で効率的な除塵工程の実施が可能となっている。すなわち、少なくとも１台の除塵手段で粉塵払い落とし工程を実施し、最大で（ｍ−１）台の除塵手段で集塵工程を実施するように切り替え使用することにより、圧力損失を低く維持しつつ、効率的かつ良好な除塵工程を実施することができる。
【００５０】
なお、当然に、必要に応じて、除塵能力を超えて存在する除塵手段を用いて他の除塵手段と同時に除塵工程を実施することもできる。
【００５１】
本形態では、特に、除塵手段ないしは工程について説明したが、本形態の除塵手段ないしは工程は、第１の実施形態ないしは第２の実施形態に包含される各種態様に適用することができる。
特に、第２の実施形態で説明した、除塵手段から排出される清浄化ガスの圧力に対応して風量を変化可能な排出用ブロアを備えることにより、最適な圧力状態での除塵工程、特に、集塵工程を省コストで実施することができる。
【００５２】
以上、各種実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した範囲内の態様を包含するものである。
また、特許請求の範囲内において包含される態様における各手段や工程は、上記実施形態において具体的に説明される態様を包含するものである。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体あるいは液晶モジュール等の製造装置において発生する排ガスの除害工程において、メインテナンス作業を軽減し、あるいはその作業の安全性を向上させることができる。成膜装置から燃焼処理工程または燃焼処理手段に至る配管内をケイフッ化化合物が析出しない温度に維持、前記成膜装置から前記燃焼処理工程に至るまでをケイフッ化化合物が析出しない温度に維持することで、成膜装置から燃焼処理工程または燃焼処理手段に至る配管内のケイフッ化化合物の析出を回避、成膜装置から燃焼処理手段に至るまでの析出を回避できる。また、微細シリカ粒子を排除できるため、後段の洗浄手段や工程における析出物生成を効果的に回避させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略を示す図である。
【図２】本発明のバグフィルターの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の概略を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の概略を示す図である。
【図５】従来の排ガス除害工程を示す図である。
【符号の説明】
２除害装置
４燃焼処理手段
１４、７４、７６、７８除塵手段
１６ハウジング
１８フィルター
１９燃焼排ガス導入部
２０トッププレナム
２１チューブシート
２２排出部
２４圧縮ガス噴出装置
３０集塵部
３２粉塵排出部
３４バルブ
３６粉塵排出経路
４０ガス導入手段
５２成膜装置
５５配管
６４燃焼処理手段
４４洗浄手段

Claims

成膜後にフッ素系ガスのクリーニングガスが供給されＳｉ成分を含有する成膜排ガスの除害方法であって、排ガスの燃焼処理工程と、燃焼処理によって生成した燃焼排ガスからＳｉ含有粉塵を除塵する工程と、除塵した燃焼排ガスを水性洗浄する工程、とを備え、前記除塵工程では、除塵手段としてバグフィルターを用い、成膜装置から燃焼処理工程に至る配管内をケイフッ化化合物が析出しない温度に維持、前記成膜装置から前記燃焼処理工程に至るまでをケイフッ化化合物が析出しない温度に維持する方法。
バグフィルターは、０．１〜１μｍの微粒子を除塵する請求項１記載の方法。
前記バグフィルターの粉塵払い落とし工程において、フィルターに対して圧縮ガスを供給すると同時に、フィルターの外部に対して、フィルター表面近傍から粉塵排出側を指向するガス流を付与することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
前記除塵工程には、少なくともｍ台（ｍは３以上の整数である。）の除塵手段を備えるようにし、それぞれの除塵手段は、少なくとも１台の除塵手段で粉塵払い落とし工程を実施し、最大で（ｍ−１）台の除塵手段で集塵工程を実施するように切替使用することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
前記除塵工程で除塵されたガスを、当該ガスの排出圧力に応じた風量で排出することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
前記洗浄工程で洗浄用に導入される水は、純水〜硬度０の水を用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
成膜後にフッ素系ガスのクリーニングガスが供給されＳｉ成分を含有する成膜排ガスの除害装置であって、排ガスの燃焼処理手段と、燃焼処理によって生成した燃焼排ガスからＳｉ含有粉塵を除塵する手段と、除塵した燃焼排ガスを水性洗浄する手段、とを備え、前記除塵する手段としてバグフィルターを用い、成膜装置から燃焼処理手段に至る配管内をケイフッ化化合物が析出しない温度に維持、前記成膜装置から前記燃焼処理工程に至るまでをケイフッ化化合物が析出しない温度に維持する手段を備える装置。
バグフィルターは、０．１〜１μｍの微粒子を除塵する請求項７記載の装置。
前記バグフィルターの粉塵払い落とし手段として、フィルターに対して圧縮ガスを供給すると同時に、フィルターの外部に対して、フィルター表面近傍から粉塵排出側を指向するガス流を付与するガス導入手段を備えることを特徴とする、請求項７または８記載の装置。
前記除塵手段は、少なくともｍ台（ｍは３以上の整数である）の除塵手段を備えられており、それぞれの除塵手段は、少なくとも１台の除塵手段で粉塵払い落とし工程を実施し、最大で（ｍ−１）台の除塵手段で集塵工程を実施するように切替可能に設けられていることを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載の装置。
前記洗浄手段で洗浄用に導入される水は、純水〜硬度０の水を用いることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の装置。
前記除塵手段から排出されるガスの圧力に応じて風量を変量可能な排気手段を備えることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の装置。