JPH0763583B2

JPH0763583B2 - 半導体排ガス除害方法とその装置

Info

Publication number: JPH0763583B2
Application number: JP4031458A
Authority: JP
Inventors: 啓志今村
Original assignee: Kanken Techno Co Ltd
Current assignee: Kanken Techno Co Ltd
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH05192534A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排ガスの除害、特に有
害且つ爆発性を有する半導体製造用排ガスの効果的な除
害方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用排ガスには、爆発性を有す
るシラン系ガス(例えば、SiH₄やSiH₂cl₂)、有毒なりん
系ガス(例えば、PH₃)、ひ素系ガス(例えば、AsH₃)、ホ
ウ素系ガス(例えば、B₂H₆)などが使用されている。これ
ら半導体製造用ガスは半導体製造装置に供給され、装置
内で様々な化学反応を起こして半導体ウェハーを処理し
た後、排ガスとなって装置から排出されるのであるが、
排ガス内には未反応ガスが残留しており、又、装置内で
の反応によって新たに生成した有害成分が含まれてい
る。従って、反応排ガスをそのまま大気放出する事は甚
だ危険であり、従来では、大量の窒素ガスで希釈して排
ガス濃度が爆発下限界以下になるようにし、然る後、大
量の空気を混入してそのまま大気放出するという方法が
取られていた。しかしながら、環境保護の観点から大気
放出がへ規制されるようになって来ており、これまでの
ような希釈大気放出は不可能になってきている。

【０００３】そこで最近では、工場内で除害処理しなれ
けばならなくなって来たが、半導体が高集積化するに連
れて製造現場はクリーン度が要求されるようになり、除
害装置も半導体製造装置に付随して設置され、クリーン
ルーム内で使用されるようになってきた。その方法の１
例を示すと、薬剤を充填したカートリッジを複数本用意
し、これに順番に排ガスを通流してカートリッジ内の薬
剤と排ガス中の有害成分とを反応させて除害し、使用し
終わったカートリッジを新たなカートリッジと交換する
というバッチ式方法がある。このようにバッチ式除害装
置では、使用済みのカートリッジを新しいカートリッジ
に交換する作業をクリーンルームで行わねばならない
が、このカートリッジ交換の際に使用済みのカートリッ
ジから有害成分、特に粉塵が漏れてクリーンルーム内を
汚すという重大な問題があった。又、バッチ式方法で
は、常時カートリッジの消耗状況を把握しておかねばな
らず、繁雑であるという問題もあった。従って、半導体
製造現場では、ランニング・コストも安価であってしか
もバッチ式除害方法でなく、安定的且つ連続的に排ガス
を処理する事のできる除害方法とその装置の開発が望ま
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ランニング・コストも安価で有って、しか
も有害且つ爆発性を有する危険な半導体排ガスを安定的
且つ連続的、特にクリーン室内で室内を汚す事なく処理
する事のできる半導体排ガス除害方法とその装置を提案
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明方法は前記課題を
解決するために、請求項１に示すように、半導体製造装置(1)から排出される排ガスを真空空
間中に吸引した後、真空空間(14)から徐々に引き出した排ガスを加熱し
て排ガス中の含有有害酸化成分を酸化させる事を特徴と
する。これにより、有害且つ爆発性を有する半導体製造
用排ガスを爆発乃至致死量の下限界まで真空希釈した
後、効果的に除害出来るようになった。

【０００６】請求項２に示す方法は、半導体製造装置(1)から排出される排ガスを真空空間
(14)中に吸引した後、真空空間(14)から徐々に引き出した排ガスを加熱して
排ガス中の含有有害酸化成分を酸化させた後、シャワー水(2)を処理排ガスにスプレーし、処理排ガ
ス中に含まれた固形物をシャワー水(2)に捕集させて排
ガスを清浄にし、固形物を捕集した洗浄水を回収すると共に清浄排ガス
を放出する事を特徴とする。これにより、有害且つ爆発
性を有する半導体製造用排ガスの効果的な除害が可能と
なった。

【０００７】請求項３に示す半導体排ガス除害装置は前
記方法を実施するための装置で、半導体製造装置(1)から排出される排ガスを吸引する
ための真空タンク(14)と、真空タンク(14)に吸引され
た排ガスを徐々に引き出して加熱し、排ガス中の酸化有
害成分を酸化させる加熱装置(4)と、酸化反応して粉塵を生成した処理排ガス(3b)にシャワ
ー水(2)を噴射するシャワー洗浄部(5)と、シャワー洗浄部(5)の下方に配置され、中央部に通孔
(6)が穿設されている朝顔状のシャワー受け(7)と、朝顔状シャワー受け(7)の下方に配置され、中央部に
噴流通過用のスロート孔(8)が形成されているロート状
部(9)と、ロート状部(9)のスロート孔(8)から下方に連接して形
成されたスカート状部(10)と、朝顔状シャワー受け(7)
とロート状部(9)との間に形成され、外気導入可能な開
閉手段(11)を有する吸気間隙(12)と、スカート状部(10)の下方に配置された受水槽(13)とで
構成された事を特徴とする。

【０００８】又、請求項３にあっては、請求項３の半導体ガス除害装置において、受水槽(13)に揚水ポンプ(PY)を配置し、揚水ポンプ(P
Y)から導出した揚水パイプ(22)を、スカート状部(10)、
ロート状部(9)のスロート孔(8)並びに朝顔状シャワー受
け(7)の通孔を通してシャワー洗浄部(5)内のシャワー(5
a)に接続した特徴とする。これにより、揚水パイプ(22)
の周囲を揚水パイプ(22)に沿ってシャワー水(2)が渦状
の濃密状態で流下し、より効果的に集塵を行う事ができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明装置を図示実施例に従って詳述
する。図１は本発明装置を含む半導体製造ラインの全体
フロー図で、図２は本発明装置の断面図である。図１に
おいて、(1)は例えばＣＶＤ装置のような半導体製造装
置で、排気ライン(L)が導出され、並列に配置された２
基の真空タンク(14)(14')にそれぞれ接続されている。
真空タンク(14)(14')は、一方が予備でいずれも真空メ
ータ(P1)が設置されており、真空タンク(14)(14')内の
真空度がチェックされるようになっている。(15)は例え
ば窒素のような不活性ガスを供給する不活性ガス供給部
で、バルブ(b1)を介して真空タンク(14)(14')に接続さ
れており、真空タンク(14)(14')中の真空度が低下して
内部に外気が侵入するような場合に真空タンク(14)(1
4')に大量の窒素ガスを供給して吸引排ガスの爆発を防
止するというような緊急メンテナンス用に使用される。

【００１０】真空タンク(14)(14')から導出された排気
ライン(L)は、いったん出口側切換弁(K2)に入って合流
し、再度分流してからフレームアレスタ(16)に入って合
流する。分流ライン(BL1)(BL2)には、それぞれに開閉弁
(17)、真空ポンプ(P2)並びに逆止弁(18)とがそれぞれ装
備してあり、流路切り替えを行うことが出来るようにな
っている。分流ライン(BL1)が主として使用され、分流
ライン(BL2)は予備で、分流ライン(BL1)が故障した場合
に切り替えて使用するものである。

【００１１】フレームアレスタ(16)は、逆火防止用の冷
却装置である。フレームアレスタ(16)から導出された排
気ライン(L)は加熱装置(4)に接続され、ここで加熱され
るようになっている。加熱装置(4)内には、図２に示す
ように細い導管(19)が多数配設されており、生排ガス(3
a)は導管(19)内を流れるようになっており、導管(19)外
を流れる高温ガス又は導管(19)に巻設された電熱コイル
(図示せず)によって導管(19)中を流れている間に生排ガ
ス(3a)は加熱されるようになっている。

【００１２】又、加熱装置(4)の上流側には高圧不活性
ガス供給手段(20)、例えば、高圧窒素配管を接続し、加
熱装置(4)の導管(19)内に高圧窒素ガスを間欠的に噴射
して管(19)内を清掃出来るようになっている。又、生排
ガス(3a)の希釈手段としても使用される。加熱装置(4)
の下流端から導出された排気ライン(L)は、ジェットス
クラバ(J)のシャワー洗浄部(5)に接続されている。(30)
は加熱装置(4)をう回するバイパス回路である。

【００１３】ジェットスクラバ(J)は、シャワー洗浄部
(5)、スクラバ塔部(T)、排気部(H)並びに受水槽(13)と
で構成されている。シャワー洗浄部(5)は、スクラバ塔
部(T)上に設置されており、内部中央にシャワー(5a)が
設置されており、下向きに高圧シャワー水(2)が噴出す
るようにしてある。(21)は開閉可能な点検窓である。ス
クラバ塔部(T)の上端には、前記シャワー洗浄部(5)が設
置されており、シャワー洗浄部(5)の底部には中央部に
通孔(6)が穿設されている朝顔状のシャワー受け(7)が設
置されている。これにより、高圧シャワー水(2)は絞ら
れ且つ揚水パイプ(22)の周囲に沿って中央の通孔(6)を
通って下方に流れて行く。又、シャワー洗浄部(5)のケ
ーシング(5b)には開閉弁付きの外気導入管(23)が設置さ
れており、必要に応じに開閉弁(23a)を開いて外気をケ
ーシング(5b)内に取り込む事ができるようになってい
る。これにより、生排ガス(3a)内に酸素が含まれていな
かった場合乃至酸素含有量が少なかった場合に酸素を補
給できるようにしている。

【００１４】朝顔状シャワー受け(7)の下方にはロート
状部(9)が設置されており、ロート状部(9)の中央部に噴
流通過用のスロート孔(8)が形成されている。更に、ロ
ート状部(9)のスロート孔(8)から下方に連接して下広が
りのスカート状部(10)が形成されており、スロート孔
(8)で処理排ガス(3b)が絞られるようになっている。
又、朝顔状シャワー受け(7)とロート状部(9)との間には
外気への開閉が可能となっている吸気間隙(12)が形成さ
れており、外気が吸引されて処理排ガス(3a)と混合する
ようになっている。開閉方法は、開閉扉を設けるなど公
知の給気用開閉手段(11)が採用される。

【００１５】スクラバ塔部(T)の下端には受水槽(13)が
設置されており、受水槽(13)には薬液(2a)が貯水されて
いる。受水槽(13)の上部にはオーバーフロー管(24)と給
水管(25)とが接続されており、底部にはドレン抜き管(2
6)が接続されている。受水槽(13)に揚水ポンプ(PY)が配
置されており、揚水ポンプ(PY)から導出した揚水パイプ
(22)を、スカート状部(10)、ロート状部(9)のスロート
孔(8)並びに朝顔状シャワー受け(7)の通孔(6)を通して
シャワー洗浄部(5)内のシャワー(5a)に接続してある。

【００１６】図１の場合は、ミストセパレータ(27)がス
クラバ塔部(T)に並列して受水槽(13)上に立設されてお
り、排気ファン(HF)に接続されている。又、(28)はペー
ハー計であり、受水槽(13)内の薬液(2a)のペーハーを測
定し、必要があればポンプ(P3)を作動させて併設されて
いる薬液供給タンク(29)から必要量の酸性液又はアルカ
リ液などのペーハー調整液の供給を受け、ペーハー調整
を行うようになっている。新鮮薬液(2a)はオーバーフロ
ーに合わせて給水管(25)から供給される。

【００１７】図２の実施例は、図１の場合に比べて小型
であり、主として室内で使用出来るように工夫されてい
るものであり、スクラバ塔部(T)の上部には排気ダクト
(D)が接続されており、排気ダクト(D)の出口は排気ファ
ン(HF)に接続されている。必要に応じて図１と同様、ペ
ーハー計や薬液供給タンクの設置も可能である。又、図
１のものも室内で使用する事も可能である。

【００１８】シャワーされる薬液(2a)は、排ガス(3a)の
種類によって選定され、水、アルカリ水、酸性水が適宜
使用される。排ガス(3a)には各種のものがあり、一例を
挙げるとホスフィン、ジボラン、シラン、アルシン、セ
レン化水素、水素、塩酸ガス、アンモニアガスなどがあ
り、これらは毒性、爆発性、腐食性その他危険な性質を
有する。

【００１９】しかして、半導体製造装置(1)から排出さ
れた生排ガス(3a)は、排気ライン(L)を通って主真空タ
ンク(14)に導入される。真空タンク(14)中は十分な真空
度が保たれており、吸引された排ガスは真空タンク(14)
内で拡散して希薄化し、水素、ジボラン、ホスフィン、
アルシンなど爆発性成分を含有する排ガスにおいては爆
発下限界以下、アルシン、ホスフィン、ジボラン、セレ
ン化水素など毒性の強い成分を含む排ガスにあっては致
死量下限界以下、その他各種指標の下限界以下の濃度に
なる。尚、真空タンク(14)は、真空ポンプ(P2)によって
排気されて真空にされている。又、主真空タンク(14)に
故障が発生した場合には、入り口側切替弁(K1)によって
予備真空タンク(14')への切り替えが迅速に行なわれ、
同時に主真空タンク(14)には大量の窒素ガスが供給され
て真空タンク(14)内部の排ガスを素早く希釈し、外気と
接触して排ガスが爆発する事を防止するようになってい
る。

【００２０】生排ガス(3a)が主真空タンク(14)に吸引さ
れて希釈されると、その希釈濃度で主真空タンク(14)か
ら引き出され、出口側切換弁(K2)を介して加熱装置(4)
に接続される。加熱装置(4)への供給は通常分流ライン
(BL1)が使用され、加熱装置(4)に供給されて加熱され
る。ここで、半導体製造装置(1)から排出される生排ガ
ス(3a)内には通常微量ながら単体又は化合物の形で酸素
が含まれている事があり、加熱装置(4)で生排ガス(3a)
を加熱する事によって生排ガス(3a)中に含まれている酸
素と生排ガス(3a)中の反応成分とを酸化反応させる。こ
の反応によって多量の乾いた粉塵が発生し、導管(19)内
に溜って行く。導管(19)内に溜った大量の粉塵は間欠的
に高圧不活性ガス供給手段(20)により高圧不活性ガス
(例えば窒素など)を噴出させる事により吹き飛ばされ、
処理排ガス(3b)と共にシャワー洗浄部(5)に送り込まれ
る事になる。

【００２１】乾式酸化反応の例を下記に示す。 (1)シラン系ガスを含む場合 SiH₄＋2O₂→Si0₂(粉塵)＋2H₂0 (2)ハロゲン化シランを含む場合 SiH₂cl₂＋0₂→Si0₂(粉塵)＋2Hcl(アルカリ液で中和) (3)リン化合物を含む場合 PH₃＋4O₂→P₂O₅＋3H₂O (4)ひ素化合物を含む場合 AsH₃＋3O₂→As₂O₃＋3H₂O (5)ほう素化合物を含む場合 B₂H₆＋3O₂→B₂O₃＋3H₂O

【００２２】このようにして酸化反応し、粉塵を大量に
含む処理排ガス(3b)は、シャワー洗浄部(5)に入り、高
圧シャワー(5a)によって粉塵がシャワー噴霧(5)に捕集
される。高圧シャワー水(5)は、中央部に通孔(6)が穿設
されている朝顔状のシャワー受け(7)に向かって噴射さ
れ、通孔(6)で絞られ流速を上げて通過する。この時、
シャワー噴射(5)と粉塵との接触機会が増大して効果的
に捕集される。本実施例において、揚水パイプ(22)が中
央に立設している場合には、揚水パイプ(22)を中心にし
てその周囲を高圧シャワー水(5)が渦状になって通過し
て行き、高密度で前記接触が計られる。

【００２３】通孔(6)を通過したシャワー噴霧(5)と洗浄
された排ガス(3c)は、通過速度を上げた状態でスロート
孔(8)を通過し、この部分でもシャワー噴霧(5)と粉塵と
の接触機会が増大し、排ガス(3c)の洗浄が更に進行す
る。排ガス(3b)の濃度が高い場合には、開閉手段(11)を
大気開放して吸気間隙(12)から外気を吸引し、大量の外
気を混合して高濃度排ガス(3b)を希釈し、続いてスロー
ト孔(8)を通過してスカート状部(10)に導入される。

【００２４】スカート状部(10)は、下側に行く程広がっ
ているため排ガス流速は低下すると同時に液滴が合体し
てより大きな液滴に成長して受水槽(13)に入る。受水槽
(13)内の薬液(2a)は揚水ポンプ(22)で揚水され、シャワ
ー(5a)で再度高圧噴霧される。このようにして薬液(2a)
は循環して使用されるので、次第に粉塵量や可溶性有害
成分が増加して薬液(2a)が汚れて行く。そこで、オーバ
ーフロー管(24)を通して古い薬液(2a)の一部を排出する
と同時に新しい薬液(2a)を同量だけ供給する。このよう
にして薬液(2a)を順次更新していく。

【００２５】又、揚水パイプ(22)は前述のように通孔
(6)、スロート孔(8)並びにスカート状部(10)の中央を通
過しているので、揚水パイプ(22)を中心に圧力噴霧(5)
がその周囲を濃密な渦状態で通過し前述のように粉塵の
捕集効果を高める事になる。

【００２６】尚、生排ガス(3a)中に微量酸素が含まれて
いない場合には、生排ガス(3a)の酸化を促進するために
外気導入用の開閉弁(23a)を開き、シャワー洗浄部(5)の
ケーシング(5b)内に外気を導入し、ケーシング(5b)内で
酸化を促進する事になる。この場合、生排ガス(3a)の爆
発下限界まで不活性ガスで希釈しておかねばならないこ
とは言うまでもない。

【００２７】このようにして処理された排ガス(3a)は清
浄排ガス(3c)となって排気部(H)により戸外に大気放出
される。以上により、連続的に排ガス処理を行うことが
できる。特に、図２のように小型化すればクリーンルー
ム内で半導体製造装置(1)に１対１対応で使用できるも
のである。

【００２８】

【発明の効果】本発明方法は前述のとおり、半導体製造
装置から排出される半導体排ガスを真空空間中に吸引す
るので、真空度に合わせて排ガス濃度は瞬間的に希釈さ
れ、爆発下限界、致死量下限界その他指標の下限界以下
の濃度となる。それ故、従来のように大量の窒素ガスで
排ガスを希釈する必要がなく、窒素ガスの費用を節減す
る事ができ、ランニングコストの低減を図ることができ
る。更に、この真空空間で希釈された排ガスを徐々に引
き出して加熱酸化させるので、有害成分はこの段階で除
去される事になり、全体として効果的な除害処理を安全
に行う事が出来る。

【００２９】又、請求項２ではこれに加えて真空空間か
ら徐々に引き出した排ガスを加熱して排ガス中の含有有
害酸化成分を酸化させるので、有害成分はこの段階で除
去され、続いてシャワーされるので、処理排ガス中に含
まれる粉塵などは総てシャワー水に捕集され清浄空気と
なる。このように連続的に処理する事ができるので、従
来例のバッチ式ようにクリーンルーム内で使用済みカー
トリッジを交換しなければならないというような事がな
く、クリーンルーム内を常時清浄に保っておく事ができ
るという利点がある。

【００３０】又、請求項３に示す半導体排ガス除害装置
では、前述のように半導体製造装置から排出される排ガ
スを真空空間中に吸引するので、真空度に合わせて排ガ
ス濃度は爆発下限界、致死量下限界その他指標の下限界
以下の濃度に瞬間的に希釈される事になり、窒素ガスの
節約によってランニングコストの低減を図ることができ
るだけでなく、次工程で加熱装置を有するので、真空タ
ンクから希釈状態で取り出される排ガスを安全に加熱し
て排ガス中の有害成分を酸化させて無害化する事がで
き、更にシャワー洗浄部を有するので、酸化反応により
発生した粉塵を除去する事ができる。加えてシャワー洗
浄部の下方の朝顔状シャワー受けと、朝顔状シャワー受
けの下方に配置されたロート状部とで２度にわたってシ
ャワー噴霧流を絞る事ができるので、粉塵と噴霧の接触
が効率良く行なわれ、粉塵が効果的に捕集されて高い排
ガス洗浄効果を得る事ができる。更に、朝顔状シャワー
受けとロート状部との間に吸気間隙が形成されているの
で、必要に応じて高濃度排ガスの希釈を行う事ができ、
前記本発明方法を実施する事ができる。

【００３１】又、請求項３にあっては、受水槽内の揚水
ポンプから導出した揚水パイプを、スカート状部、ロー
ト状部のスロート孔並びに朝顔状シャワー受けの通孔を
通してシャワー洗浄部内のシャワーに接続しているの
で、噴射されたシャワー水は揚水パイプの周囲を旋回し
ながら高密度となって流下し且つ通孔やスロート孔で絞
られるために塵埃との接触が効果的に行なわれ、排ガス
の洗浄効果を高める事ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１実施例のフローチャート

【図２】本発明装置の第２実施例のフローチャート

【図３】本発明における揚水パイプとスカート部を横切
る断面図

【符号の説明】

(1)…半導体製造装置 (2)…シャワー水 (3)…排ガス (4)…加熱装置 (5)…シャワー洗浄部 (6)…通孔 (7)…朝顔状シャワー受け (8)…スロート孔 (9)…ロート状部 (10)…スカード状部 (11)…開閉手段 (12)…吸気間隙 (13)…受水槽 (14)…真空タンク (20)…高圧不活性ガス供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体製造装置から排出される排
ガスを真空空間中に吸引した後、真空空間から徐々に引
き出した排ガスを加熱して排ガス中の含有有害酸化成分
を酸化させる事を特徴とする半導体排ガス除害方法。
【請求項２】半導体製造装置から排出される排
ガスを真空空間中に吸引した後、真空空間から徐々に引
き出した排ガスを加熱して排ガス中の含有有害酸化成分
を酸化させた後、シャワー水を処理排ガスにスプレー
し、処理排ガス中に含まれた固形物をシャワー水に捕集
させて排ガスを清浄にし、固形物を捕集した洗浄水を回
収すると共に清浄排ガスを放出する事を特徴とする半導
体排ガス除害方法。
【請求項３】半導体製造装置から排出される排
ガスを吸引するための真空タンクと、真空タンクに吸引
された排ガスを徐々に引き出して加熱し、排ガス中の酸
化有害成分を酸化させる加熱装置と、酸化反応して粉塵
を生成した処理排ガスにシャワー水を噴射するシャワー
洗浄部と、シャワー洗浄部の下方に配置され、中央部に
通孔が穿設されている朝顔状のシャワー受けと、朝顔状
シャワー受けの下方に配置され、中央部に噴流通過用の
スロート孔が形成されているロート状部と、ロート状部
のスロート孔から下方に連接して形成されたスカート状
部と、朝顔状シャワー受けとロート状部との間に形成さ
れ、外気導入可能な開閉手段を有する吸気間隙と、スカ
ート状部の下方に配置された受水槽とで構成された事を
特徴とする半導体排ガス除害装置。
【請求項４】請求項２の半導体ガス除害装置に
おいて、受水槽に揚水ポンプを配置し、揚水ポンプから
導出した揚水パイプを、スカート状部、ロート状部のス
ロート孔並びに朝顔状シャワー受けの通孔を通してシャ
ワー洗浄部内のシャワーに接続した特徴とする半導体排
ガス除害装置。