JPH02251007A - 半導体製造ガスの熱分解装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、半導体製造ガスを熱分解によって無害化する
ための熱分解装置に関する。

〔従来技術〕

ＣＶＤ法やドライエツチング法を安全に行なうには、未
反応の半導体製造ガス（Ｓｉ）Ｉ４．　ＰＨ３、Ｂ１０
．、　ＡｓＨ３、ＣＣｌ４、ＳＦ、　ｅｔｃ）を無害化
することが重要である。

従来まで代表的には以下の３つの方法が、行なわれてい
た。

（１）ガスを高温に加熱したシースヒーターパネルヒー
ター等と接触させ、熱分解する方法 この方法は設備コス１〜が小さくかつランニングコスト
を小さくできる点でメリットが大きい。しかしながら、
ガスとヒーターとの接触面積が小さく熱分解に必要な十
分の熱量をガスに与えることが難かしいため。

未分解ガスが残りやすい。現在まで、接触面積を増やす
ためヒーターの形状を工夫したり、フィン等を設けて改
良をはかっているがまだ十分ではない。

（２）ガスを吸着剤で吸着し、無害化する方法半導体製
造ガスは単体で使われるよりは、混合ガスで用いられる
のが一般的である。

そのため、吸着剤を用いる場合は吸着筒が多段になりや
すく、初期の設備コストが大きくなる欠点がある。

また処理能力が比較的小さいため、吸着剤の交換がひん
ばんになり、ランニングコストも高くなる。

＝２ （３）燃焼方式 未反応の半導体製造ガスを火炎と接触させ、燃焼あるい
は熱分解し、無害化する方式である。この方式は、（１
）　（２）の手法で無害化できないＩｆ２等にも効果が
あり、この観点からは望ましい方式といえる。しかしな
がら、燃焼炉及び固気及び固液分離のシステムが大型化
しやすく、初期コストが３法のなかで著しく高い。また
システムの管理も複雑になる。

〔構　　成〕

本発明の半導体製造ガスの熱分解装置は半導体製造ガス
を熱分解するための加熱体を兼用または隣位配置した多
孔質セラミックフィルターを前記ガスの通路に設置した
ことを特徴とするものである。

未処理のガスは、高温の多孔質セラミックフィルター内
を通過することにより加熱され、熱分解を起こし、無害
化する。本発明は特に加熱源として多孔質のセラミック
フィルターを用いるため、シースヒーターやパネルヒー
ター及びフィン等を設けたヒーターよりもガスとの接触
面積が非常に大きい。その結果熱分解に十分なエネルギ
ーが供給され易く、分解が完全に終了するので未処理ガ
スが残らず、安全性が極めて高い。

特に多孔質フィルターの孔径を制御した場合、その効果
は著しく大きい。

一般のセラミックも多孔質であるが、孔径が小さく、ガ
スが内部を通過しにくい。本発明では、ガスとセラミッ
クフィルターの接触面積を増加させるため、通常のセラ
ミックよりも孔径を大きくする必要がある。特にガスが
熱分解を起こし微粒子を発生させる５ｊＨ４ｒ　ＩＩＱ
（Ｃ）Ｉａ　）３等を処理する場合は、孔の目詰りを考
慮し、さらに大きくする必要がある。孔径としては、一
般的に０．１−３０ｍｍ、望ましくは１−２０ｍｍ、最
適には２〜１０ｍｍとするのが良い。孔径が０．１ｍｍ
以下であれば、前述のようにガスがセラミックフィルタ
ーを通過しにくく、接触面積を著しく減少させてしまう
。３０ｍｍ以上であれば処理槽内でのガス流速が速く、
熱分解に十分なエネルギーが与えられない。

処理槽内でのガス速度は、未反応ガスとセラミックフィ
ルターの接触時間に影響を与えるので、重要である。同
じセラミックフィルターの孔径を用いる場合でも、熱分
解温度の高いガスでは、ガス速度を小さくし、比較的低
温で熱分解するガスでは、ガス速度を大きくする工夫が
必要である。

一般的には１０〜４００ｍｍ／ｍｉｎのガス速度を目安
にして、フィルターの孔径および未反応ガス量を決める
のが工業的には望ましい。なお、未反応ガス量は、通常
非常に少ないので、Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガスで希釈し
、所望のガス速度に合わせるのが良い。

次に本発明の一例を第１図に示す。（ａ）はセラミック
フィルタ−１２自体が発熱するタイプ、（ｂ）は発熱体
２５がセラミックフィルターを加熱するタイプである。

第１図（ａ）では処理槽１１の中に、セラミックフィル
ター１２が設置されている。セラミックフィルター１２
は、加熱電源１４から電流導入端子１３を通して電力が
供給され、発熱し、高温に保持される。そして処理槽上
部から導入されるガスと接触し、ガスを無害化する。（
ａ）の場合、セラミックフィルター１２としては、８Ｎ
、　ＳｊＣ，ＬａＣｒＯ３等の導電性セラミックを用い
る。

第１図（ｂ）では加熱電源２４から、電流導入端子２３
を通して発熱体２５に電力が供給され、発熱し、セラミ
ックフィルター２２が加熱され高温に保持される。発熱
体２５としては、処理するガスとの反応性から検討しな
ければならないが、般的には、モリブデン、タングステ
ン、ＮｊＣｒ、カンタル等の金属および合金、ないし前
述の導電性セラミックを用いるのが良い。これらの発熱
体２５とセラミックフィルター２２を並べたり。

ないし発熱体２５を線状にし、セラミックフィルター２
２を巻いて用いる。発熱体２５とセラミックフィルター
２２を並べる場合は、ガスを効率良く流すためにも、発
熱体２５にも穴を設けた方が良い。セラミックフィルタ
ーとしては、比較灼熱伝導度の大きな絶縁性セラミック
たとえば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等を用
いると良い。

なお、処理槽１１及び２１は内部が高温になるのでステ
ンレスを用いて製作し、外壁を冷却する必要がある。

第１図ではセラミックフィルターが１段ないし２段であ
るが、多段にすることによって、さらに分解の効率を上
げることができる。

〔実施例〕

次に実施例を述べる。

実施例１ 実施例１の構成を第２図に示す。外径１２５ｍｍ、厚み
５ｍｍ、長さ４００ｍｍのステンレス製パイプ（以下５
ＬＩＳパイプと称す）３０１の上下に、フランジ３０２
　＆介して管径１インチのＳＵＳパイプ３０３を溶接し
た処理槽３００を作製する。なお、処理槽の外壁中央に
、電流導入端子３０１１を２ケ所設け、外壁全体には１
７４インチ銅パイプ３０５を溶接し、水冷できるように
する。

処理槽の中に直径］、　ＯＯｍ　ｍ、厚さ５０　ｍ　ｍ
の円板状のＳｊＣセラミック３０６（平均孔径０．］１
１１１ｍ１ｍｍ、５ｍｍ、］　Ｏｍｍ、３０ｍｍの５種
類を使用）をカス流に対して直角に設け、電流導入端子
より２００Ｖ］２Ａの電力を供給する。その結果セラミ
ックの温度はガス通過時では約６５０℃になる。

処理槽上部の１インチＳＵＳパイプ３０３より、Ｓ］１
−１４ガス２　ｓｅｃｍをＮ２ガスで希釈し、導入し、
処理槽下部の５ｔｌＳパイプ３０３よりなる出口におい
て、ガス分析を行ない、残留５ｊｌ１４ガスを測定した
。

なお希釈Ｎ２ガス流量は、処理槽内でのカス速度が２５
ｍｍ／ｍｉｎになるように調整した。

結果を表１に示す。

（以下余白） ＊） ０．１　　ｍｍ　　　　　　　　　１００１．０　　　
　　　　　　　　１００ ５．０　　　　　　　　　　　１００ ］０．０　　　　　　　　　　　　９８３０．０　　　
　　　　　　　　　７２＊）検出ｉ１ｐｐｍ以下のとき
は、１００％とした。

以上の結果、５ｉｎ４ガスに対しては、孔径０．１〜３
０　ｍ　ｍで効果があり、特に孔径を０．１〜１０ｍｍ
において著しい。しかしながら、孔径０．Ｉｍ’ｍでは
発生するＳユの微粉末のため、目づまりをおこしメンテ
ナンスサイクルが短かい。このことがら孔径は約１．０
〜１０ｍｍとするのが好ましい。

実施例２ 実施例１の処理槽３００にｃｃ１４ガス２ｓｅｃｍ（気
化させて使用）をＮ２ガスで希釈し、導入する。希釈Ｎ
２量は処理槽３００内でのガス速度を５０ｍｍ／ｍｉｎ
になるようにした。なお、供給電力は２００Ｖ８Ａとし
、セラミックの温度を約４００　’Ｃにした。

結果を表２に示す。

表２ セラミック孔径 実施例２の結果 ＣＣｌ４分解効率（％） ＊） ０．１　　　ｍｍ　　　　　　　　　　　１．００１．
０　　　　　　　　　　　　　１．００５．０　　　　
　　　　　　　　　１００］０．０　　　　　　　　　
　　　　１００３０．０　　　　　　　　　　　　　９
８＊）検出量ｌｐｐｍ以下のときは、１０ｏｚとした。

ＣＣＶ４ガスに対しては、セラミツタ径０．１〜３０ｍ
■１までほぼ同様の効果が得られた。ＣＣ，１−、、は
、熱分解によって微粉末を発生しないので、セラミック
径約０．１ｍｍより使用可能である。

実施例３ 実施例３の構成を第３図に示す。実施例１と同様の外形
の処理槽４００の中に直径］、　ＯＯｍ　１１１厚さ］
　ｍｎ１のモリブデン板よりなる発熱体４０６に直径４
ｍｍの穴を多数個あけ、そのモリブデン板の両側しこ直
径１００ｍｍ厚さ２５ｍｍのＡ１□０３セラミックフィ
ルター４０７（平均孔径４ｍｍ）を固定し、ガス流に対
して直角に設ける。なお、モリブデン板よりなる発熱体
４０６は電流導入端子４０４より２００Ｖ１２Ａの電力
を供給されて、発熱し、Ａｌ２Ｏ，が加熱される。

Ａ１□０３セラミックフィルター４０７の温度は、ガス
通過時で約６００℃である。

上記処理槽にＮ２希釈の５ｉｎ４ガス２ｓｃｃＩＩｌを
ＳＵＳパイプ４０３より導入する。処理槽内でのガス速
度は、２５ｍｍ／ｎ＋ｉｎとした。

その結果ガス出口４０３では、ＳｉＨ，の分解効率は１
００％であった。

〔効　　果〕

本発明の方式を用いると、未反応ガスを効率的に分解す
ることができる。また、ランニングコストについても、
安価にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置である（ａ）、（ｂ）２つのタイプ
を例示するものである。第２図は実施例１および２で使
用した熱分解装置であり、第３図は実施例３で使用した
熱分解装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体製造ガスを熱分解するための加熱体を兼用ま
   たは隣位配置した多孔質セラミックフィルターを前記ガ
   スの通路に設置したことを特徴とする半導体製造ガスの
   熱分解装置。