JP4828722B2

JP4828722B2 - 除害装置

Info

Publication number: JP4828722B2
Application number: JP2001150895A
Authority: JP
Inventors: 敏男加藤
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP2002336649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は除害装置に関し、特に半導体装置の製造等で生成する排ガスを熱分解し生成した腐食性ガスを効率よく除去できる除害装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造のエッチング工程では、ＮＦ₃等のプラズマガスが使用されるが、エッチング後残ったガスは排ガスとして製造装置から排出されるために、予め除害処理する必要がある。例えば、ＮＦ₃を除害する方法としては、（ａ）ＮＦ₃を含有する気体と水蒸気とを混合し、ＮＦ₃を水と反応させて分解する方法（特開平３―６５２１８号公報等）、（ｂ）ＮＦ₃を含む排ガスに水とＮＨ₃と加え、加熱反応させて分解する方法（特開平９―８５０４５号公報等）などがある。
【０００３】
上記（ａ）の方法では、ＮＦ₃は水と反応してＮＯ，ＨＮＯ₃，ＨＦに分解されるものと考えられる（３ＮＦ₃＋５Ｈ₂Ｏ→２ＮＯ＋ＨＮＯ₃＋９ＨＦ）。
【０００４】
また、上記（ｂ）の方法では、ＮＦ₃は水と反応して、フッ化水素、ＮＯｘ等に分解されるものと考えられる（２ＮＦ₃＋３Ｈ₂Ｏ→ＮＯ＋ＮＯ₂＋６ＨＦ）。ここで生成したフッ化水素はアンモニアと反応してフッ化アンモニウムとなり、ＮＯｘもアンモニアと反応して最終的に窒素と水に分解される。また、ＮＦ₃はアンモニアとも直接反応して窒素とフッ化水素に分解されると考えられる（ＮＦ₃＋ＮＨ₃→Ｎ₂＋３ＨＦ）。
【０００５】
図５は、上記の従来技術に使用される除害装置の概要断面図である。ＮＦ３等を含む被除害ガスを導入管１０５から導入する。導入管１０５の内部にはスクラバ１０２が設けられており、導入管１０５に導入された被除害ガスは、このスクラバによって処理され、被除害ガス中に水が混合される。被除害ガス中の水に溶解しやすい成分はスクラバ処理により取り除かれタンク１０８に排水として貯瑠する。スクラバ処理された被除害ガスは、内筒１０７を通って反応室１００に導かれる。反応室１００は、内部に設けられたセラミック等の材料からなるヒーター１０１により通常３００〜１０００℃の範囲に加熱されている。反応室１００に導かれた被除害ガス中のＮＦ₃は上記のように加熱されて水と反応し、ＮＯ，ＨＮＯ₃，ＨＦを生成する。これらの含むガスは導出管１０６に導かれ、導出管１０６内に設けられたスクラバ１０３により処理される。水に溶解しやすいガス成分はスクラバ処理水に溶解し、排水としてタンク１０８に貯瑠する。タンク１０８内に溜まった排液は、タンク１０８外に導かれ、通常のアルカリ処理により中和される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術の除害装置では、反応室１００で生成したＨＦが反応室下部壁１０４に付着する。このＨＦは腐食性が大きく、反応室下部壁１０４を腐食し、該壁にピンホールや亀裂を発生させ、装置の寿命を低下させる問題があった。
【０００７】
その対策として装置内部に樹脂コーティングを施す試みもなされているが、決定的な効果が得られていなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来の除害装置の問題点を解決し、装置の寿命が改善できる除害装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の除害装置は、内部に第１のスクラバを有し、被除去成分含有ガスとしてＮＦ ₃ を含む被除害ガスが導入される導入管と、該導入管の前記第１のスクラバによって処理された前記被除去成分含有ガスを更に熱分解処理するための反応室と、内部に第２のスクラバを有し、前記熱分解処理後のガスを前記第２のスクラバによって処理して排出する導出管と、前記反応室の下方に設けられ、前記第１および第２のスクラバで処理され生成した排水を貯瑠するためのタンクとを備え、前記反応室の下部壁の構造がすり鉢状であり、前記下部壁の上端部に、該壁に同一方向に旋回するように水洗水を噴出するノズルが少なくとも一つ設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記ノズルは同一高さに所定の間隔で複数個設けることができ、また前記ノズルは、異なる高さに複数個設けることもできる。
【００１１】
本発明の除害装置には、前記ノズルから前記水洗水は連続して噴出され、その流量が所定の量以下になった場合に警報を出すアラーム装置を備えることができる。また、前記アラーム装置の警報に基づき前記被除害ガスの導入を中止する電磁弁等の手段を備えることができる。
【００１２】
本発明の除害装置では、反応室の下部壁をすり鉢状にしてその壁に水洗水が壁を旋回するように噴射するノズルを備えることによって水を旋回させて腐食性ガスと水との接触効率を高めて腐食性ガスを高効率で水に溶解させ除去できる。また反応室下部壁には新鮮の水を連続して噴射するために該壁への腐食性ガスの吸着を抑制して、該壁の腐食を防止でき、装置の延命化が図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の除害装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の除害装置の概略を示す断面図である。図１を参照すると、本発明の第1の実施の形態の除害装置は、内部にスクラバ３を有し、ＮＦ₃等の除去されるべき成分を含有する被除害ガスが導入される導入管６と、スクラバ３によって処理された被除去成分（ＮＦ₃等）を含有するガスを更に熱分解処理するための反応室１と、内部にスクラバ４を有し、反応室１で熱分解された後のガスをスクラバ４によって処理して排出する導出管７とを備えている。そして、さらに、反応室１の下方には、スクラバ３，４で処理され生成した排水を貯瑠するためのタンク９とを備えている。
【００１４】
導入管の途中にはタンク内にスクラバ３で処理され生成した排水をタンク９に放出するための排出管６ａが接続されている。導入管６の反応室１への導入部にはセラミックス等の高耐熱材からなる内筒８が設けられており、内筒８の先端開放部から被除去成分（ＮＦ₃等）を含有するガスが反応室１内に放出される。
【００１５】
反応室下部壁５の構造は、すり鉢状であり、該壁に同一方向に旋回するように水洗水を噴出する水洗水ノズル１０を少なくと一つ設けている。
【００１６】
通常、水洗水ノズル１０は反応室下部壁５の上端部に設けられる。このノズルは反応室下部壁５の上端部周囲の同一高さに所定の間隔で複数設けることができる。
【００１７】
反応室１の熱分解処理手段には、セラミック製のヒーター２が使用される。反応室１の内部温度はヒーター２によって３００〜１０００℃の範囲に制御される。なお、反応室１の内壁、反応室下部壁５および内筒８の材料にはアルミナ等の耐熱材が使用される。
【００１８】
図２は図１の水洗水ノズル１０から噴出する水洗水の流動方向を示す反応室下部壁５部の平断面図であり、図３は図１の水洗水ノズル１０から噴出する水洗水の流動方向を示す反応室下部壁５部の縦断面斜視図である。図中、符号２０は水洗水の流動方向を示す。水洗水ノズル１０からは連続して水洗水がすり鉢状の反応室下部壁５を旋回しながら下方に落下して行き、やがてタンク９に落下する。反応室１で熱分解して生成したガスは反応室下部壁の水洗水で冷却され、水に溶解性のガスは、この水洗水に溶解して排水としてタンク９内に落下して貯瑠される。
【００１９】
次に、図１の除害装置の動作について、ＮＦ₃含有ガス（被除害ガスという）を処理する場合を例に説明する。まず、被除害ガスを導入管６に所定の流量速度で導入する。導入管６に導入された被除害ガスの水溶性成分や塵埃はスクラバ３から噴霧される水に溶解または混入して排液となり導入管６に接続された排出管６ａを通ってタンク９への移動して貯瑠される。タンク９の貯瑠液は水の使用量を低減させるためにスクラバ３から噴霧する水として循環される。
【００２０】
スクラバ３によって処理された被除害ガスにはスクラバから噴霧された水が含有されて、導入管６に接続された内筒８の先端開放部から反応室１内に放出される。ヒーター２によって高温に加熱された反応室１に放出された被除害ガス中のＮＦ３ガスは、水と反応し、ＮＯ，ＨＮＯ₃，ＨＦを生成する。ＮＯは被除害ガス中に含まれる酸素と水によって酸化されＨＮＯ₃を生成すると考えられる。
【００２１】
熱分解反応で生成したＨＮＯ₃，ＨＦ等を含むガス（熱分解ガスという）は下方に移動し、反応室下部壁の領域に到達する。反応室下部壁５の壁には水洗水ノズル１０から連続して噴出され旋回しており、この水で熱分解ガスが冷却され凝結し、水溶性のガス（ＨＮＯ₃，ＨＦ）は水洗水中に溶解してタンク内に排水として貯瑠される。水洗水ノズル１０の水の噴出口径が２０ｍｍの場合、反応室ｋ部壁を水洗水が旋回するようにするためには、水の噴出量は例えば、２０Ｌ／分以上が必要である。水洗水の旋回流を作り出す事により、反応室下部壁５の上部より流入してきた腐食性ガスは旋回流に巻き込まれ、水との接触効率及び接触時間が高める。従って、腐食性ガスを高効率で除去することが可能となり、反応室下部壁５やその他の除害装置内部の腐食を防止することができる。なお、水洗水ノズル１０から噴出される水洗水の流量は、接点付き流量計で制御される。そして、流量が所定よりも下がった場合にはアラームを出すアラーム装置を設けておくことが望ましい。また、アラーム装置のアラームによって被除害ガスの導入管６への導入を中止する電磁弁等を設けることができる。
【００２２】
反応室下部壁の領域を通過して水洗水に溶解しなかったガスは導出管７に移動して、スクラバ４によって処理され、水溶性のガス成分はスクラバ水に溶解して排水となりタンク９内に貯瑠される。導出管７を通過したガスは外部に放出されるか、または二次処理装置によって処理された後に、外部に放出される。なお、スクラバ４から噴霧する水は新水が使用される。
【００２３】
次に、本発明の本発明の除害装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態の除害装置の概略を示す断面図である。
【００２４】
本実施の形態の除害装置は、反応室下部壁５の水洗水ノズルを異なる高さにそれぞれ少なくとも一つ設けた場合である。このように水洗水ノズルを配置することによって反応室下部壁５の洗浄性と熱分解生成ガスと水洗水との接触性を高め、熱分解生成ガスの除去率を向上させることができる。
【００２５】
上記の本発明の実施の形態では、ＮＦ₃を水と熱分解反応させて除害する場合について説明したが、導入管６に同時にＮＨ₃ガスを導入してＮＦ₃を水およびＮＨ₃とで本発明の除害装置は熱分解反応させて除害する場合についても本発明は適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では反応室下部壁をすり鉢状にするとともに、壁を旋回するように水洗水を噴出させるノズルを反応室下部壁に設置した構造としたことにより次の効果が得られる。
（１）水を直接腐食性ガスに接触させる事が出来、また接触時間が長いために高効率で熱分解で生成した腐食性ガスを除去出来る。
（２）常に水が流れる構造（滞留しない）となっているため、腐食の原因となる腐食性のある水滴が反応室下部壁に付着（滞留）しないために反応室下部壁の腐食が防止でき、装置の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の除害装置の概略を示す断面図である。
【図２】図１の水洗水ノズルから噴出する水洗水の流動方向を示す反応室下部壁部の平断面図である。
【図３】図１の水洗水ノズルから噴出する水洗水の流動方向を示す反応室下部壁部の縦断面斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の除害装置の概略を示す断面図である。
【図５】従来の除害装置の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１００反応室
２，１０１ヒーター
３，４，１０２，１０３スクラバ
５，１０４反応室下部壁
６，１０５導入管
６ａ排出管
７，１０６導出管
８，１０７内筒
９，１０８タンク
１０，１０ａ水洗水ノズル
２０水洗水の流動方向

Claims

内部に第１のスクラバを有し、被除去成分含有ガスとしてＮＦ ₃ を含む被除害ガスが導入される導入管と、
該導入管の前記第１のスクラバによって処理された前記被除去成分含有ガスを更に熱分解処理するための反応室と、
内部に第２のスクラバを有し、前記熱分解処理後のガスを前記第２のスクラバによって処理して排出する導出管と、
前記反応室の下方に設けられ、前記第１および第２のスクラバで処理され生成した排水を貯瑠するためのタンクと
を備え、
前記反応室の下部壁の構造がすり鉢状であり、
前記下部壁の上端部に、該壁に同一方向に旋回するように水洗水を噴出するノズルが少なくとも一つ設けられていることを特徴とする除害装置。
前記ノズルが同一高さに所定の間隔で複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の除害装置。
前記ノズルが異なる高さに複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の除害装置。
前記ノズルから前記水洗水が連続して噴出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の除害装置。
前記ノズルから噴出する流量が所定の量以下になった場合にアラームを出すアラーム装置を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の除害装置。
前記アラーム装置の警報に基づき前記被除害ガスの導入を中止する手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の除害装置。
前記反応室の熱分解手段としてセラミックヒーターが使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の除害装置。
前記導入管にさらにＮＨ₃ガス導入管が接続されていることを特徴とする請求項１記載の除害装置。