JPH0779949B2 - 排ガス処理装置 - Google Patents

排ガス処理装置

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JPH0779949B2
JPH0779949B2 JP3054711A JP5471191A JPH0779949B2 JP H0779949 B2 JPH0779949 B2 JP H0779949B2 JP 3054711 A JP3054711 A JP 3054711A JP 5471191 A JP5471191 A JP 5471191A JP H0779949 B2 JPH0779949 B2 JP H0779949B2
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由重 青柳
和秀 島村
偉和夫 依田
和就 吉村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置、特に
CVD装置から排出される可燃性ガス、加水分解性ガ
ス、水溶性ガスの処理に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、CVD装置排ガスの処理には、
2 ガス等不活性ガスで希釈する方法、水洗スクライ
バーで処理する方法、活性炭、アルカリ剤、金属酸化
物等で吸着処理する方法および水素炎等で燃焼する方
法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来法のうち、希釈法
は大量のN2 ガスで希釈するためのランニングコストが
高い。また、放出されたガスの絶対量が減っていないた
め、放出されたガスの自然界への悪影響が懸念される。
スクラバー法は加水分解性、水溶性ガスに対しては効果
があるが、水、アルカリ、酸水溶液とも反応しないガス
は自然界にそのまま放出されるため、これも自然界への
悪影響が懸念される。吸着法は定期的に薬剤の交換が必
要となるためランニングコストが高くなる。
【0004】また、燃焼法では燃焼状況の制御不十分に
よる未処理ガス排出の危険性、燃焼排ガス冷却のための
クリーンルーム内空気を大量導入した場合の危険性、排
ガス冷却管引き廻し設置スペースの増大等の問題点があ
った。
【0005】本発明の目的は、ランニングコストが低廉
で、高効率かつ安全に、しかも省スペースでCVD装置
等からの排ガスを処理できる装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は次のような処理装置を提供する。即ち、本発
明は、下記〜記載のものである。
【0007】 排ガス、N2 ガスおよびO2 含有ガス
の順で内側から外側に同心状に構成したガス導入部と、
前記排ガスを加熱酸化分解するための反応部と、該反応
部内に放出された前記排ガス、N 2 およびO 2 ガス含有
ガスと直接接触しないように反応部の周りに設けられ、
かつ反応部内を加熱するヒータと、該加熱酸化分解生成
物を含む処理ガスを水洗するための水洗部と、該水洗処
理されたものを系外に排出するための排出部とを具備し
たことを特徴とする排ガス処理装置。
【0008】 前記ガス導入部を複数備えたことを特
徴とする上記記載の排ガス処理装置。 前記排出部にもう一つ前記水洗部と同じ機能を有す
る水洗部を追加具備したことを特徴とする上記または
記載の排ガス処理装置。
【0009】 前記ヒータの温度を検出する装置、前
記反応部の温度を検出する装置、前記処理ガス温度を検
出する装置、前記反応部を収納するボックス内の温度を
検出する装置、前記反応部内の圧力を検出する装置、前
記ボックス内のガス濃度を検出する装置、O2 含有ガ
ス、N2 ガス、および冷却水の量を検出する装置、前記
水洗部の水位を検出する装置、およびこれらの検出装置
が検出した値を判定し、当該排ガス処理を調整および/
または警報を発するか排ガス元の半導体製造装置を停止
する制御装置を備えたことを特徴とする上記〜の何
れか1項に記載の排ガス処理装置。
【0010】本発明は、例えば、CVD法等による半導
体形成に使用される原材料の未反応ガスおよびこれらの
反応生成ガスからなる排ガスをヒータにより加熱された
反応部内で直接に加熱酸化分解することにより排ガスを
浄化する装置に関するものである。また、該排ガスには
CVD装置のクリーニング排ガスを処理する場合も含
む。
【0011】即ち、本発明は、排ガスをN2 ガスおよび
2 ガスと共に加熱酸化分解して、その分解生成物を含
む処理ガスを水洗し、処理ガスを冷却すると共に処理ガ
ス中に含まれるSiO2 等の微粒子あるいは分解生成ガ
スと接触させて処理した後、該処理ガスを系外に排出す
るものである。
【0012】本発明で処理されるCVD排ガスを与える
CVD原料、即ちプロセスガスとしては、公知のものが
挙げられ、例示すれば、無機原料、例えば、モノシラ
ン、ジシラン、ジクロルシラン等、有機原料、例えば、
TEOS(テトラエトキシシラン)、TMB(トリメト
キシボラン)等があり、これらは1種以上単独または組
み合わせて用いられる。これらの排ガスには、これらの
未反応物あるいはその誘導体、反応分解物、例えば、H
2 、CO、C2 5 OH等のアルコール、CH3 CHO
等のアルデヒド、C2 4 等の炭化水素等の加熱酸化分
解性物質が含まれ、加熱酸化分解されることにより、主
として、SiO2 等の金属酸化物、H2 OとCO2 にな
る。ここで言う加熱酸化分解とは、分解不能のものの単
なる酸化、例えば、水素、金属等の単体の酸化等をも包
含することは明らかである。
【0013】クリーニングガスとしては、NF3 、CF
4 、C2 6 、SF6 、ClF3 などが挙げられ、クリ
ーニング排ガスは、クリーニングガスとCVD装置内物
質(未排気のCVD処理済物質等)との反応物、例え
ば、SiF4 、クリーニングガス誘導体等、およびクリ
ーニングガスとクリーニングガスにより物理的にクリー
ニングしたCVD内物質等からなる。
【0014】本発明において、排ガスは、N2 ガスおよ
びO2 含有ガスと共に排ガス、N2 ガスおよびO2 含有
ガスの順で内側から外側に同心状に構成したガス導入部
に導かれ、反応部に放出されるが、この時排ガスはN2
ガスによりシールされる状態が得られる。従って、排ガ
スの加熱酸化によるフレーム位置を最適に制御すること
ができので、排ガスの完全燃焼とノズルの目詰まりを防
止できる。
【0015】該ガス導入部は、同心状であれば、その全
体形状および詳細な構成は特に制限ないが、円筒状が一
般的である。また、ガス導入部は1空間で構成しても複
数の空間で構成しても上記順序を満足すればよい。更
に、該ガス導入部を本発明の処理装置内に複数設置する
こともできる。これらの場合、排ガス用のノズルは複数
の排ガス元の装置と連絡することができる。
【0016】該本発明に使用されるO2 含有ガスは、少
なくとも酸素ガスを含んでいればよく、純酸素でも、通
常の空気でもよく、処理すべき排ガスの種類、処理条件
等により、種々その酸素濃度を選定でき、その導入量
は、排ガス量、N2 ガスの導入量に応じて適宜制御され
る。
【0017】該ガス導入部に導入されたガスは、反応部
に放出され、反応し加熱酸化分解生成物を含む処理ガス
となる。この処理ガスは、次いで水洗部にて水洗され
る。従って、反応部はヒータによって所定の温度に維持
されると共に該処理ガスが水洗部までは系の外に出ない
空間を有していることが必要あるが、特にその詳細な
構造は制限されない
【0018】該処理ガスは、排ガス中の加熱酸化分解可
能な化合物の酸素との反応生成物である加熱酸化分解生
成物(CO2 、水等の気体、SiO2 等の金属酸化物微
粒子の固体等を含む)と未反応酸素ガス、N2ガス、他
の非酸化性微量成分等よりなり、排ガス中の加熱酸化分
解可能な化合物は完全に酸化分解されるため、実質的に
含有しない。
【0019】反応部の温度は、排ガスの種類等により異
なるが、NOX の生成を防止する上で通常800〜10
00℃に維持するとよい。該処理ガスは、反応部から水
洗部に移行し、水洗処理される。処理ガスの水洗の方法
は任意であるが、水洗部としては、処理ガスと水の接触
が効率良く行われる構造が望ましいが、特に制限はな
い。水洗の方法としては、噴霧が一般的である。
【0020】処理ガスは、水洗処理により、SiO2
の微粒子等が水に物理的に取り込まれ、F2 、Si
4 、NH3 等の加水分解性あるいは可溶性ガス等が水
に化学的に取り込まれて、系外に排出部より排出され、
同様に残部の処理ガスも系外に排出される。この排出部
の構成も任意であるが、排水流出管と排ガス流出管を設
けるのが一般的である。これら系外に排出される水洗処
理された処理ガスは、更に所望により浄化処理され、浄
化ガス、浄化水として環境に放出される。
【0021】本発明は、上記処理工程が一連のものとし
て連続的かつ自動的に行われるようにかつ所望処理条件
を適宜選定できるように制御装置を具備することができ
る。この制御装置は、通常種々の検出装置、例えば、温
度、圧力、水位等のセンサーと連絡され、常に安全でし
かも最適処理が行えるように構成される。
【0022】
【実施例】図1は本装置実施例の一例を示すもので、こ
の処理装置1は、反応ボックス2と制御ボックス3から
なる。反応ボックス2は、排ガス流入管4、窒素源と連
絡されたN2 注入口5、酸素源と連絡された酸素源注入
口6、三層ノズル7を備えたガス導入部8、外筒9と内
筒10の間にセラミックヒータ11を供えた反応槽12
および冷却水源と連絡されたスプレーノズル13、排気
管14、U−トラップ付排水管15を備えた水洗部16
からなる。
【0023】処理される排ガスは、流入管4から入り三
層ノズル7にてN2 ガスでシールされ、酸素源との接
触、混合が調整された後、反応槽12に入り、反応槽1
2内でセラミックヒータ11による熱と酸素源により排
ガス中の可燃性ガスは酸化分解されその後水洗部16に
おいて冷却水により処理排ガスの冷却と排ガス中の加水
分解性ガス、水溶性ガスが除去され、排気管14から排
出される。一方、排水は水洗部16からU−トラップ1
5を経てボックス外に排出される。なお、反応部ボック
は換気用に吸気用ギャラリー17、換気口18を、
緊急時の圧力逃がし用に天井にリリーフダンパー19を
備えている。
【0024】図2は、本発明の別の実施例を示すもので
ある。この実施例はガス導入部8の排ガス流入管4およ
びノズル7を複数備えている。本実施例により複数の半
導体製造装置と接続が可能となり、本排ガス処理装置の
稼働率が上がり、ひいてはヒータ加温用の電気、冷却
水、N2 、酸素源の使用のむだがなくなり製造装置1台
当たりの排ガス処理コストを低くすることができる。
【0025】図3は、本発明のさらに別の実施例を示す
ものである。この実施例は加熱酸化分解処理した排ガ
ス、即ち処理ガスの冷却と排ガス中の固形物、加水分解
性排ガス、水溶性ガスの除去を行う水洗部16の後にも
う一段水洗塔20を備えている。本実施例により、Si
4 等を含む排ガスを加熱酸化分解した時に発生する固
形物の除去率を1段水洗の90%から95〜99%にあ
げることができる。更に、加水分解性ガス、水溶性ガス
についてもほぼ100%除去することが可能となる。
【0026】図4は、本発明の制御についての実施例を
示すものである。尚、図4中、点線は、検知信号または
制御信号のルートを示す。半導体製造装置から排出され
た可燃性ガス、加水分解性ガス、水溶性ガスを含む排ガ
スは排ガス流入管4から三層ノズル7を経て反応槽12
に導かれる。排ガス流入管4には反応槽12内の圧力を
検出する圧力計21が設置されており、反応槽12内の
圧力値が異常になった時は、制御装置22から警報及び
装置停止信号が製造装置に送られる。
【0027】三層ノズル7にはシール用N2 と酸化分解
用酸素源(空気あるいは純酸素)が供給されるが、供給
量はマスフロー、電磁流量計、直視流量計等の流量計2
3、24にて監視、検出し、異常値になった時は、制御
装置22から警報および装置停止信号が製造装置に送ら
れる。
【0028】反応槽12に導かれた排ガスはセラミック
ヒータ11によって加熱され、酸化分解されるが、セラ
ミックヒータ11の温度は熱電対25によって検出さ
れ、制御装置22で温度調節および温度異常時の酸素供
給弁30閉指令あるいはパージ用N2 弁31開指令と製
造装置への警報と停止信号の送り出しが行われる。
【0029】また、反応槽12内の温度は熱電対26で
検出できるようになっており、製造装置のマスフローの
異常で大量の可燃ガスが流入した場合、反応槽12内の
温度異常を検出し、制御装置から警報及び装置停止信号
が製造装置に送られる。
【0030】加熱酸化分解された排ガスは水洗部16に
導かれ、ガスの冷却及び反応生成物である固形物および
加水分解性ガス、水溶性ガスの除去が行われる。水洗部
16へ供給される冷却水量は流量計27で監視、検出さ
れ、異常値になった時は制御装置から警報が製造装置に
送られる。
【0031】また、水洗後の排水を流す配管が詰まり、
水洗部16の水位が上昇した時、水位計28にて水位の
上昇を検知し、制御装置22から冷却水弁29閉の指令
を出すと共に製造装置に警報を送る。
【0032】水洗部16を出た排ガスは必要に応じて更
にもう一段の水洗装置17を通り、排気管14から反応
部ボックスから集合ダクトへと導かれる。処理排ガス
の冷却が十分になされているかについては熱電対32に
て処理ガス温度を検出し、異常値になった時は制御装置
から製造装置に警報および停止信号が送られる。
【0033】一方、反応部ボックス内上部には熱電対
33が設置されており、ボックス換気が停止あるいは減
少して反応部ボックス内温度が異常値まで上昇した時検
出し、制御装置22から警報および停止信号が製造装置
に送られる。反応部ボックス内の換気については換気
口に反応部ボックス内の圧力を検出する圧力計34が設
置されており、ボックス内の負圧が低下した時、制御装
置から警報を製造装置に送る。
【0034】また、万一反応部ボックス2内に排ガスが
漏洩しても検出できるようにガス漏洩検知器35が設置
されており、反応部ボックス内のガス濃度が規制値を
越えた時に検出し、制御装置から警報および停止信号が
製造装置に送られる。
【0035】実験例 プロセスガスにSiH4 あるいはH2 を使用したCVD
装置排ガスの処理結果を表−1に示す。尚、ヒータ温度
は850〜1000℃、排ガス量は60リットル/分と
した。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、半導体製造装置からの
排ガスを効率よく完全にかつ低いランニングコストで処
理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的実施例を説明するための図であ
る。
【図2】本発明の具体的実施例を説明するための図であ
る。
【図3】本発明の具体的実施例を説明するための図であ
る。
【図4】本発明の具体的実施例を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 排ガス処理装置 2 反応部ボックス 3 制御部ボックス 4 排ガス流入管 5 窒素注入口 6 酸素源注入口 7 ガスノズル 8 ガス導入部 9 反応槽外筒 10 反応槽内筒 11 セラミックヒータ 12 反応槽 13 スプレーノズル 14 排ガス流出管 15 U-トラップ付排水管 16 水洗部 17 吸気用ギャラリ 18 換気口 19 リリーフダンパー 20 水洗塔 21 圧力計 22 制御装置 23 N2 流量計 24 酸素源流量計 25 熱電対 26 熱電対 27 流量計 28 水位計 29 冷却水 30 酸素源供給弁 31 パージ用N2 弁 32 熱電対 33 熱電対 34 圧力計 35 ガス漏洩検知器
───────────────────────────────────────────────────── 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 53/68 53/72 B01D 53/34 120 D 134 C ZAB (72)発明者 吉村 和就 東京都港区港南1丁目6番27号 荏原イン フィルコ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−279014(JP,A) 特開 昭61−174928(JP,A) 特開 昭64−51125(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガス、N2 ガスおよびO2 含有ガスの
    順で内側から外側に同心状に構成したガス導入部と、
    記排ガスを加熱酸化分解するための反応部と、該反応部
    内に放出された前記排ガス、N 2 およびO 2 ガス含有ガ
    スと直接接触しないように反応部の周りに設けられ、か
    つ反応部内を加熱するヒータと、該加熱酸化分解生成物
    を含む処理ガスを水洗するための水洗部と、該水洗処理
    されたものを系外に排出するための排出部とを具備した
    ことを特徴とする排ガス処理装置。
  2. 【請求項2】 前記ガス導入部を複数備えたことを特徴
    とする請求項1記載の排ガス処理装置。
  3. 【請求項3】 前記排出部にもう一つ前記水洗部と同じ
    機能を有する水洗部を追加具備したことを特徴とする請
    求項1または2記載の排ガス処理装置。
  4. 【請求項4】 前記ヒータの温度を検出する装置、前記
    反応部の温度を検出する装置、前記処理ガス温度を検出
    する装置、前記反応部を収納するボックス内の温度を検
    出する装置、前記反応部内の圧力を検出する装置、前記
    ボックス内のガス濃度を検出する装置、O2 含有ガス、
    2 ガス、および冷却水の量を検出する装置、前記水洗
    部の水位を検出する装置、およびこれらの検出装置が検
    出した値を判定し、当該排ガス処理を調整および/また
    は警報を発するか排ガス元の半導体製造装置を停止する
    制御装置を備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れ
    か1項に記載の排ガス処理装置。
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