JPH01288317A - 電子部品の製造に伴うガス状流出物の処理方法および該方法を実施するための焼却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に無機水素化物を含むガス状流出物を焼却
するための方法と、前記流出物を処理するための装置に
関する。

〔従来の技術および発明が 解決しようとする課題〕

集積回路および電子部品の製造、特にケミカル・ペーパ
ー・デポジション（ＣＶＤ）の技術を用いる分野におい
ては、汚染および火−災を防止するために、使用するガ
ス及び／又は該技術により発生したガスの大気中への排
出を回避することが不可欠“である。実際、ガス状流出
物中に含まれる成る種のガス状化合物は人間にとって有
害である。

また、高温で空気と接触することにより燃焼し、大気温
度下であっても、空気等の何らかの酸化剤と接触すれば
即座に燃焼し燃え上がる。

処理さるべき流出物にはメタライゼーションガスのみな
らず、デポジション反応または副反応により発生または
派生する化合物、更にメタライジングガスとこれに接触
する物質（例えばポンプ油）の間の反応によって生じる
生成物が含まれる。

問題になるのは、金属水素化物、金属カルボニル化合物
、場合によってはハロゲン化無機化合物、有機可燃性化
合物またはガス状可燃性化合物である。

従って、特に処理されるべきガス状流出物を例示すれば
、就中ＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６゜５ｉ３ＨＢのような水素
化硅素、アルシンＡｓＨのような水素化砒素、８２Ｈ６
のような水素化ホウ素、ＧｅＨ３のような水素化ゲルマ
ニウム等の可燃性無機水素化物である。また、５ｉＨ）
（Ｃ）４　ｘで示されるハロゲノシラン、および製造原
料に用いられ或いは製造原料中に含まれるモリブデンの
ようなその他の金属の化合物が挙げられる。

金属カルボニルおよびハロゲン化無機化合物の中では、
Ｗ　（ＣＯ）６　、Ｍｏ　（Ｃｏ）　６、硅素。

チタン、タングステン、モリブデン又はタンタルのフッ
化物またはヨウ化物が挙げられる。

また、ポンプのからの排出物中に含まれるものとして、
有機シラン及び／又はハロゲノシラン、ハロゲン化水素
、エツチングガスから派生する窒素を含むガス、ポンプ
に由来する有機化合物等が挙げられる。

上記ガス状流出物を浄化し、これら有毒で危険な成分を
除去する従来の方法は、真空ポンプのような一つ以上の
ポンプを用いてＣＶＤ装置からガス状流出物を吸引し、
次いでこれらのガス状流出物を一つ以上の吸収塔または
カラムに通し、そこで固体または液体の吸収剤に接触さ
せるものである。こうして有害なガス状成分の全部また
は一部を吸収された後、除去さるべき残りの成分の性質
に応じ、ガス状流出物はバブリング又は他の吸収処理に
よって処理される。

しかしながら、この従来の方法では使用する吸収剤が速
やかに汚染および／または消費されてしまうから、所定
のな浄化効果を確保するためには吸収剤を頻繁に取替え
なければならない。更に、上記の用途に用いる吸収剤は
高価で且つ再生できないものが多いから、吸収剤の取替
えが必要であることは、工業的な連続プロセスに殆ど適
合しない。

ガス状流出物が装置を出たときにこれを燃焼させる別の
方法は、可燃性流出物の変動レベルを許容範囲に維持す
るのが困難であるため、危険である。即ち、可熱性物質
の放出が止まれば燃焼は停止する。放出が再開されたと
き、燃焼が維持されていなければ可燃性ガスが蓄積し、
ＣＶＤ装置にまで広がる爆発の危険を生じことになる。

燃焼を維持するために注意を払ったとしても、ＣＶＤ装
置にまで広がる爆発の危険は無くならない。例えば、Ｃ
ＶＤ装置から燃焼部位までのパイプにリーク箇所が発生
すると、装置内の放出圧が低下したときに該リーク箇所
から空気が侵入するため、爆発の危険が生じることにな
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記に定義したガス状流出物を処理する方法
に関し、次の構成によって特徴付けられる。即ち、この
方法は流出ガスを不活性のキャリアガスによって吸引し
、次いで予め加熱された酸化性ガスと良く混合した後、
充分な温度において焼却に充分な時間だけ両者を接触さ
せておく。続いて、凝縮物が得られるまで熱交換により
酸化生成物を冷却し、固体の酸化生成物を集めると共に
、残りのガスを洗浄する。この方法においては、ガスの
流れに沿って連続的な圧力低下を生じさせるのが望まし
い。

本発明において用いる酸化性ガスとしては、酸素、空気
、オゾン等が挙げられる。

酸化性ガスの余熱温度は、酸化すべき物質の種類によっ
ても異なる。酸化性ガスとして空気を用いる場合の余熱
温度は、例えば被酸化物質がシランのときで最低５５０
℃（好ましくは６５０℃〜１」００℃）、水素のときで
最低１０００℃である。

本発明において、焼却のための充分な滞留時間は温度に
依存する。例えば、被処理物質がシランの場合、６５０
℃において必要とされる最低滞留時間は１秒、１１００
℃において必要とされる最低滞留時間は０．８秒である
。

本発明によって焼却された化合物、即ち、温度に応じて
酸化されるに充分な時間だけ焼却室内に滞留された化合
物は、続いてコールドウオールを有する熱交換器内で冷
却され、酸化物の形で凝縮される。

シリコンの酸化物（シリカ）および主な金属の酸化物は
固体の粒子であり、例えば濾過および／または遠心分離
のような機械的な分離手段によって残余ガスから分離さ
れる。

残余ガスは、好ましくはアルカリ溶液中で洗浄されるこ
とにより、例えばＨＦやＨＣノ等の酸をトラップされ、
次いで大気中に放出される。

本発明による方法の第一の利点は、望ましくない元素が
固体の形に酸化されるため、より高い信頼性で且つ容品
にこれをトラップできることである。

ガス流に沿って圧力低下の連鎖が実現されるという本発
明の特徴は、火炎の戻りまたは酸化剤の逆流による爆発
の危険を回避できるという利点をもたらす。

最初の圧力低下はエジェクター装置によって達成される
。エジェクター装置としては、例えば窒素等の不活性な
ガスをキャリアガスとしたアスピレータを用いることが
できる。この中ではベンチュリ効果により、不活性ガス
がＣＶＤ装置の出口で流出ガスをボンピングし又は吸引
する。このボンピング装置は機械的な装置ではないため
、例えばファン等の機械的な装置に比べると、腐蝕によ
る故障の心配がない。

本発明の方法は焼却を含んでいるが、処理すべきガスが
連続的に放出されることを必要としない。

従って、ガス流出が停止したり低下したりしても不都合
を生じない。

本発明はまた、無機水素化物、ハロゲン化無機化合物、
ガス状で可燃性の有機化合物を含有するガス状流出物の
混合物を焼却するための装置に関する。この装置は、空
気入口、バーナーおよび熱空気出口を備えた少なくとも
一つの空気余熱室と、酸化性の熱ガスとガス状流出物と
の混合室であって、酸化性の熱ガス入口、ガス状流出物
の注入口、混合を誘発する手段および混合物のための出
口開口を具備した混合室と、前記混合物の入口を具備し
た焼却室と、焼却々１らの流出物を排気する手段を備え
た冷却および固体物質収集のための領域とを具備してい
る。なお、ガスの流れ方向に連続的な圧力低下を起こさ
せるための手段を具備させるのが望ましい。

以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

第１図において、ＣＶＤ装置１の流出ガスはパイプ１１
を通り、ポンプ２により吸引されることにより、パイプ
１２を通ってエジェクター３に導入される。エジェクタ
ー３は、化学実験室等で用いられる通常のアスピレータ
と同様の構成を有している。但し、エジェクターを駆動
するためのキャリガスとして、例えば窒素等の不活性な
ガスを用いる。このキャリアガスはパイプ１４を通して
エジェクター３に導入され、その流れはベンチュリ効果
によってＣＶＤ装置からの流出ガスを随伴させる。従っ
て、流出物はベンチュリ効果により吸引され、キャリア
ガスにより稀釈および随伴される。

また、エジェクタ３はＣＶＤ装置側へのガスの逆流を防
止する上で極めて有効である。従って、爆発の危険を回
避できるのみならず、装置保守の観点からも極めて有用
である。例えば、装置を停止している間に水分が装置側
に侵入した場合、内部に残存する反応性ガスと水とが反
応して腐蝕性のガスを発生し、パイプに腐蝕孔を生じる
。これはリークの原因となり、既述した爆発の危険を生
じる。このような事態は、装置の停止中でもエジェクタ
ー３に不活性ガスを流しておくことにより、略完全に防
止できる。

エジェクター３でキャリアガスに稀釈され、同伴された
流出物はパイプ１４を通って予備混合室４に達し、パイ
プ１６を通って供給される不活性ガスでシースされて予
備混合室内に入る。バーナー１７で燃焼された可燃性ガ
スは、パイプ１８を通過する空気流を予備混合室４に入
る前に加熱する。ここでは、パイプ１４及び１８から来
るガスが、渦効果によって焼却室５に達する前に良好に
混合される。使用される酸化性ガスは空気であるが、酸
素または他の酸化剤を添加した空気を用いてもよい。滞
留の期間は、可燃性物が確実に酸化物に転化されるに充
分な時間である。熱交換器６内では酸化物が凝縮され、
パイプ１９を通ってフィルター７に導入され、ここで酸
化物の粒子はトラップされる。残余ガスは湿潤媒体を満
した洗浄塔または洗浄槽８を通り、ファンエクストラク
ター９により装置から引出された後、パイプ２２を通っ
て大気中に排出される。

安全装置として設けたパイプ１４，１５中のバルブ２４
．２５は、吸・収剤のカートリッジ１０ヘガス流をバイ
パスすることを可能とする。これにより、焼却装置４，
５．６が一時的に停止した場合にも流出ガスの浄化が行
なわれる。

第２図は、本発明による焼却装置の一実施例を示してい
る。この装置には、円筒状の予備混合室３４が設けられ
ている。予備混合質３４の一部には余熱された空気を供
給するパイプ３１が設けられ、他部にはシース用の不活
性ガス源（図示せず）に接続された二重パイプが設けら
れている。二重パイプ３２の内部パイプ３３は、稀釈さ
れた流出物の供給源に接続されている。

シージングが達成されることにより、可燃性ガスが注入
される際の可燃性ガスの酸化が防止される。これにより
、可燃性ガスの酸化物で流入口が閉塞され、注入が停止
される事態が回避される。

これらパイプ３２．３Ｂは予備混合室３４の主軸に対し
て平行に設けられているが、該主軸に一致してはいない
。パイプ３１は、予備混合室３４の主軸に直行する方向
に設けられているが、該軸から偏位した方向に設けられ
ている。この構成は、渦効果による酸化剤と流出混合物
との良好な混合を可能とする。スロットルネック３８に
よって、予備混合室３４はこれよりも容積の大きい焼却
室３５から分離される。なお、二重パイプ３２，３３も
、予備混合室３４の主軸に直行し且つ該軸から偏位した
方向に設けてもよい。

スロットルネック３９によって、焼却室３５は水で冷却
されたコールドウオールを有する冷却室３６から分離さ
れる。このコールドウオールを有する熱交換器の中で冷
却される間に、焼却室から出されたサブミクロン寸法の
粒子は凝集し、フィルターで容易に捕捉され得る数ミク
ロン程度の大きさに達する。収集器４には排出パイプ３
７が設けられている。該排出パイプ３７は、図示しない
粒子フィルター、ガス洗浄器およびファンエクストラク
ターに導かれる。

〔実施例〕

上述した装置を、ＣＶＤ装置の化学反応器および／また
は主ポンプから出される排出物の焼却に適用した。酸化
性ガスとしては空気を用いた。

エジェクターにおいて、駆動流体Ｎ２の流速は標準状態
で２〜３ｍ３／ｈｒ、圧力は約１島／ｄである。エジェ
クター３の中で発生した次の特性で表わされるベンチュ
リ効果によって、ＣＶＤ装置の排出物が吸引される。

シースガスおよび予備混合室で発生する渦は、酸化物粒
子の形成および該粒子が混合室の壁に付着して蓄積する
のを防止する効果をも存し、これによって予備混合室の
動作が停止する危険が回避される。

バーナーは空気／プロパンの火炎を生じ、これによって
１０００℃、最高１４００℃の温度にまで空気を余熱す
る。このバーナーはＬｏ、０００ｋｃａｌ／　ｈｒＯ熱
パワーを発揮する。

火炎ガスの流速は、何れも標準状態でプロパンが０．２
〜０．３　ｍ３／ｈｒ、空気が８ｍ３／ｈｒである。

これによって、温度約１１００℃、最高１２００℃のチ
ャンバー内に、その接線方向に注入される標準状態で６
７Ｗ３／ｈｒの空気を余熱できる。

予備混合室において、標準状態で２ｍ３／ｈｒのシース
窒素は、標準状態で１〜５ノ／■ｉｎの処理さるべき流
出物を随伴している。

酸化物の形成を可能とする焼却室内の滞留時間は約５秒
で、酸化物は約８００℃の温度で発生する。

熱交換器は約６００℃の入口温度および約１１０℃の出
口温度（最高温度は夫々８００℃及び１８０℃）を有し
、これによって５＋１ＪＩＨ２０の圧力低下がもたらさ
れる。

フィルターとしては、ゴルテックス（ｇｏｒｔｅｘ）の
名前で知られるＰＴＰＥフィルターを用いた。このフィ
ルターは、ミクロン寸法の粒子を捕捉することができ、
また操作温度（１８０℃未満）および酸に対して耐性を
有する。

冷却器とフィルターとの間、およびフィルターと洗浄槽
との間のパイプは、水の凝縮を回避するために１００℃
を超える温度に維持した。

残余ガスから特に酸をトラップするために適用される洗
浄槽には、３％の洗濯ソーダを用いた。

洗浄槽の下流に配置され、残余ガスを大気中に排出する
前に低圧を与えるファンエクストラクターは、２ｍ３／
ｓｉｎの流速を有し、５００１１Ｈ２０の圧力低下をも
たらす。

装置全体を通してのシール性、特に焼却装置におけるシ
ール性は、銅またはアスベスト製のシール部材を用いる
ことにより確保した。

金属製の部材または壁には、３１６　Ｌ型のステンレス
鋼を用いた。特に予備混合室および焼却室に用いた絶縁
材料は、耐火材料Ａノ２０．−５ＬＯ２である。

上記のプロセス及び装置で処理することにより、排出ガ
ス中における問題の化学物質含有量は、工業上の基準で
ある許容値よりも低い値に押えられた。これらの濃度は
、排出ガスの環境下において一日８時間で週５日の間、
何等の影響もなく作業することを可能とするものであっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の構成を示
すフローチャート、第２図は本発明による焼却装置を模
式的に示す断面図である。 １・・・ＣＶＤ装置、２・・・ポンプ、３・・・エジェ
クター、４・・・混合室、５・・・焼却室、６・・・熱
交換器、７・・・フィルター、８・・・洗浄槽、９・・
・ファンエクストラクター、１０・・・吸収カートリッ
ジ、１１〜２３・・・パイプ、２４．２５・・・バルブ
、３１・・・余熱空気供給パイプ、３２・・・二重管、
３３・・・内管、３４・・・予備混合室、３５・・・焼
却室、３６・・・冷却室、３７・・・排出パイプ、３８
．３９・・・スロットルネッ図面のｒｊＩ書（内容に変
更なし）

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化され得るガス状流出物を不活性なキャリアガ
   スによって吸引する工程と、この吸引されたガス状流出
   物に、予め加熱された酸化性ガスを混合する工程と、こ
   の混合ガスを焼却に充分な温度において充分な時間だけ
   両者を接触させて酸化する工程と、酸化生成物を熱交換
   器で冷却することにより凝縮させる工程と、固体状に凝
   縮した酸化生成物を集める工程と、残りのガスを洗浄す
   る工程とを具備したことを特徴とする酸化可能なガス状
   流出物を連続的に処理する方法。
2. （２）前記吸引の前においても、前記ガス状流出物に不
   活性のキャリアガスを混入することを特徴とする請求項
   １に記載の方法。
3. （３）ガス流に沿った連続的な圧力低下を実現すること
   とを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. （４）前記ガス状流出物と酸化剤との混合が、ガスの渦
   によって達成されることを特徴とする請求項１〜３の何
   れか１項に記載の方法。
5. （５）前記吸引されたガス状流出物と酸化剤とを混合す
   る際、流出ガスを不活性ガスでシースした状態で混合す
   ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の
   方法。
6. （６）前記酸化剤と混合される前に、前記ガス状流出物
   がキャリアガス流によって稀釈され随伴されることを特
   徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
7. （７）無機水素化物、ハロゲン化無機化合物、ガス状で
   可燃性の有機化合物を含有するガス状流出物の混合物を
   焼却するための装置であって、酸化性ガス入口、バーナ
   ーおよび酸化性熱ガス出口を備えた酸化性ガスのための
   少なくとも一つの余熱室と、酸化性熱ガス入口、ガス状
   流出物を注入するためのノズル、混合を誘発する手段お
   よび混合物のための出口を備えた酸化性熱ガスとガス状
   流出物とを混合するための予備混合室と、この予備混合
   室で形成された混合物のための入口を備えた焼却室と、
   焼却室からの流出物を冷却するための領域と、排気手段
   を備えた固体物質収集器とを具備したことを特徴とする
   装置。
8. （８）前記予備混合室の上流に、ガスの逆流を防止する
   ための手段を具備したことを特徴とする請求項７に記載
   の装置。
9. （９）前記予備混合室に至る前のガス流路をバルブを介
   して分岐し、この分岐した流路に、吸収剤を充填した処
   理室をバックアップシステムとして設けたことを特徴と
   する請求項７又は８に記載の装置。
10. （１０）ガスの流れ方向に沿って連続的な圧力低下を起
    こさせるための手段を具備したことを特徴とする請求項
    ７〜９の何れか１項に記載の装置。
11. （１１）前記圧力低下を生じるための手段が、特に予備
    混合室と焼却室との間および焼却室と冷却領域との間に
    設けたスロットルを含むことを特徴とする請求項１０に
    記載の装置。
12. （１２）前記予備混合室がガス状の渦を形成する手段を
    備えていることを特徴とする請求項７〜１１の何れか１
    項に記載の装置。
13. （１３）前記予備混合室が筒状で、酸化性熱ガスの入口
    パイプの方向が前記ガス状流出物を注入するためのノズ
    ルに対して実質的に直行しており、ノズルの注入方向が
    予備混合室の軸に平行で且つ両者は一致しておらず、ま
    た前記パイプの方向は予備混合室の軸に交差しないこと
    を特徴とする請求項７〜１２の何れか１項に記載の装置
    。
14. （１４）前記冷却領域が、コールドウォールを有する熱
    交換器であることを特徴とする請求項７〜１３の何れか
    １項に記載の装置。