JPS6362528A - 排気ガス処理装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は自燃性ガス特にシランガスを多量に含む有害性
排気ガスを、安全かつ連続的しがも安価なランニングコ
ストで処理できる排気ガス処理装置に関するものである
。

（従来技術とその問題点） 半導体製造プロセスにおいては、近年真空反応室内に化
学的反応性ガスを吹込み、制御された条件下で基板上に
同相合金膜を析出する所謂ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ　
Ｖａｐｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスが仕込ま
れたり、基板材質と同類の結晶性をもつエピタキシャル
層を形成するプロセスとかの堆積プロセス、その他店板
材料の一部を意図的に喰刻するエンチングプロセスの内
、低圧真空中に喰刻反応性ガスを導入してなるプロセス
など、要するにガスを基板上に導いて所定の反応エネル
ギを加えて所望のガス相の反応を行わせるプロセスが必
須のものとなっている。

ところでかかるガス相におけるＣＶＤや工・７チング処
理などの多くは、第１表に示すような化学的に活性のガ
スとか、人体に有害なガスを単独または複数種組合わせ
て導入して行われる場合が多い。また例えばエツチング
ガスとして使用されるＣＦ４　、　Ｎｈ　、　ＳＦｚな
どのように、通常の条件下においては安全であっても、
反応室内で反応エネルギに曝らされて一部が熱分解して
活性ラジカルになると、Ｆ２．　ＨＦなどの有害ガスと
化して反応室外に排出されるガスが使用される場合もあ
る。

従って以上のような反応プロセスを経て排出される有害
ガスは、その濃度を法令で定める基準値以下になるよう
に処理したのち、大気中などに排出されることが強く要
求される。そこでその手段として例えば■化学吸着法に
よる除去処理、■燃焼法による酸化物処理、■中和処理
、■希釈処理法などが開発されている。このうち化学吸
着法は、モルキュラーシーブのような吸着剤層に排出ガ
スを通過されることにより有害ガス分子を吸着させるも
のであり、吸着剤の最高吸着能力に達したとき、ただち
に新しい吸着層に切換えて処理する。

第　　１　　表 注傘Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　
Ｇａｖａｍｅｎｔａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　１ｌｙ
ｑｉｅｎｉｓｔｓ１日８時間　被爆安全限界濃度　時間
加重平均　ＴＷＡ林　自：自燃性　　可：可燃性　　不
：不燃性　　支：支燃性そして有害ガスを吸着した吸着
層は、吸着ガスを脱離させ再生することにより再利用さ
れるが、この方法では脱離した有害ガスは、吸着法以外
の処理方法で最終的に再処理する必要がある。従って処
理コストが高いことと、処理有害ガス量が比較的小量に
限定される短所をもつことから、小規模な実験室規模に
適応するものであって工業的方法とは云えない。

また燃焼法は反応室から排出されるガスに多量の空気を
吹込みながら、例えばプロパンガスをパイロット着火源
として用いるとか、プロパンガスと混合して着火させて
強制燃焼させたり、更には排出ガス中に自燃性ガス例え
ばシリコンエピクキシャルＣＶＤ　７’ロセスやアモル
ファスシリコンＣｖＤプロセスのように、反応室側から
多量のシランガス（Ｓｉｌｌａ　、　５ｉＪ６．５ｉＪ
ｓ　、　５ｉＨｚＣ１ｚ　、　５ｉｌｌＣ１ｉなど）を
含むガスが排気される場合、例えばＳ　ｉ　ＩＩ　ａが
含有される場合には、空気の混合により燃焼させて、第
２表の番号〔１〕の反応により有害ガスの大部分を安定
な酸化物ＳｉＯ□に変化物に変える方法であって、大量
の排気ガスを最も安全確実に処理できる方法として多く
用いられている。

しかしこの方法のように排出ガスの酸化物が微少な固体
粉末となって析出される系では、処理を続けるうちに例
えば第１図のように反応室（ａ）からの排出ガスを燃焼
室（ｂ）に導くガス導入管（Ｃ１の燃焼用開口ｆｄ）お
よびその周辺に酸化物粉末（ｅｌが次第に堆積し、遂に
は排気ガスが導入管ｆＣ１内を多量の酸化物粉末により
埋めつくして閉塞状態とする。このため反応室内のガス
圧力を高めて、予期せぬ重大事故につながり兼ねない危
険性を基本的にもっている。なお（ｆ）は高周波電源、
（ｇ）は反応ガス供給用シリンダ、（ｈｌは真空ポンプ
である。従って燃焼法による排ガス処理装置においては
、生成される固体粉末を如何にして燃焼口や燃焼室内に
堆積させないか、或いは如何にうまく除去できるかが処
理装置としての信頼性を決める重要な因子となっている
。

また中和処理法は反応室から導かれた有害ガスを含む排
気ガスを、ＮａＯＨ，ｋｏｌｌなどを含むアルカ第　　
　２　　　表 す注水溶液のシャワーやアルカリ性水溶液の膜に多数回
潜らせたりして、排気ガスとよ（混合して急速水流とし
て激しく乱流混合させるジェット洗滌と呼ばれる方法に
より、排気ガスとアルカリ性加水分解水溶液とを充分混
合させる。そして例えば第３表のように排気ガス中に含
まれる有害ガスを、加水分解反応により水溶性物質に変
えたり、水中に浮遊するスラッジに変える。

しかるのちそれらを含む排水を沈澱槽、酸アルカリ中和
槽、　ＣａＣ０：＋混入槽、固液分離処理を経て、最終
排水中の有害物質が規定値以下になるようにして工業排
水として流す。またＣａＣＯ３に沈澱固形物を混合する
形態で分離された汚泥は、工業廃棄物として専門業者に
よる最終処理がなされるもので、この中和法による処理
は前記した有害ガスの除害設備としてばかりでなく、一
般排気ガスの最終段、工場排出水の最終段として使用さ
れているものである。しかもこの方法は既設の工場排水
処理設備に接続できることから、反応装置には付属させ
る設備を小規模にすることができるため通常広く用いら
れる。

しかし一方この中和法は、反応室から排気されるガス中
の有害物質と、加水分解処理するためのアルカリ性水溶
液との接触反応のみでしか、化学反応による除害反応が
起きないため、高濃度のガスを長時間連続的に規定値以
下に処理するには難がある。

また希釈法は小量の有害物質を含む発生源に対して、多
量の不活性Ｎ２ガスや空気または水を混合する。そして
規定値以下の濃度に希釈して排出する方法であり、それ
自身除害反応を持たない装置であって、以上述べた各方
法による装置は、排気ガスの性質、量、排気環境などに
応じて単独または組合わせ使用される。

例えば前記したシリコンエピタキシャルＣＶＤプロセス
やアモルファスシリコンＣＶＤプロセスのように、反応
室側から多量のシランガスを含むガスが排気される場合
、即ち第１表のように殆どが自燃性を示し、空気と混合
するだけで燃焼して無害のＳｉＯ□粉末化し、またアル
カリ性水溶液とよ（加水分解反応して無害化されるシラ
ンガスの場合には、燃焼法による装置と、これによって
も無害化にされずに残った有害シランガスを、アルカリ
性水溶液により中和する装置との組合わせが使用される
。

（発明の目的） 本発明は空気と反応して固体微粉末を生成するガスを含
む排気ガス、特に自燃性ガスであるシランガスを含む排
気ガスを、前記した従来装置のように生成微粉末により
燃焼口や燃焼室内が閉塞されることがないようにして、
安全確実かつ安価なランニングコストで、高濃度の有害
ガスを長時間連続的に除害できる処理設備を提供するに
ある。

次に図面を用いてその詳細を説明する。

（問題点を解決するための本発明の手段と作用）本発明
の特徴とするところは次の点にある。その一つは反応室
からの排気ガスを、燃焼室内にｍくために設けられるガ
ス導入管の先端開口部から、生成固体微粉末が沈着する
おそれが考えられる長さまたはそれ以上に亘って、管壁
に洗務水のシャワー吹出口を多数設ける。そして処理中
ここから洗滌水を流し続けることにより、固体微粉末が
管の内壁面などに沈着しないように洗流すようにしたこ
とを特徴とするものである。また第２には必要に応じて
洗滌水に代わりに、シランガスと加水分解反応するアル
カリ性水溶液を用いることにより、燃焼による有害ガス
の無害化と併行して、更に無害化が行われるようにした
ことを特徴とするものである。次に本発明を実施例によ
って具体的に説明する。

第２図は本発明の一実施例図、第３図はその要部説明図
である。図において（１）は反応室であって、ここには
反応エネルギ供給用の高周波電源（２）と、反応ガス供
給用のシリンダ（３）および真空ポンプ系（４）などが
接続され、例えばＣＶＤ法によるシリコン＋１９の１１
を積処理が行われる。（５）は排気ガスの専入管であっ
て、その真空ポンプ１４）との接続部（４ａ）には擺釈
ガス導入部（６）を有し、接υε部における空気との接
触にもとづくシランガスの着火燃焼が防止される。また
排気ガス導入管（５）の開口先端（５ａ）から、生成固
体微粉末が沈着するおそれのある長さβ例えば５０Ｃ１
１の長さに亘っては、第３図に示すように内壁を貫通す
るシャワー吹出口（７ａ）を多数備えた２重管構造部（
７）を有する。そして洗滌水または洗滌用アルカリ性水
溶液の供給管（７ｂ）を介して、図示しない水源または
図中※印で示すように、後記アルカリ性水溶液の循環ポ
ンプ（ロ）から供給される洗滌液により、排気ガス導入
管（５）の内壁面が全周に亘って絶えず洗われるように
形成される。（８）は燃焼室を兼ねるシャワー洗滌室、
（９）はその−側面に設けられた燃焼用空気の取入口、
α旧よ空気取入れ量の調節用ダンパであって、上記排気
ガス導入管（５）はシャワー洗滌室（８）に対して傾斜
を持ち、かつ周辺に空気取入口（９）が形成されるよう
にシャワー洗櫓室（８）内に固定される。そして上記（
頃斜によりシャワー吹出口（７ａ）を介して排気ガス導
入管（５）の内壁面に吹出された洗滌水が、真空ポンプ
（４）、更には反応室（１）内に逆流するのを防止する
。また排気ガス導入管（５）の先端開口部（５ａ）がシ
ャワー）先滌室（８）の中央部にまで突出するするよう
に取付けると共に、例えばシャワー洗滌室（８）と外気
との圧力差が約０．５Ｊ／ｃｎｆ以上になるように、後
記するブロアーポンプＱωの排気能力を選定し、またダ
ンパ００）を調節して空気取入れ量を調整する。そして
排気ガス導入管（５）内の圧力が、シャワー洗滌室（８
）内のそれに対して約０．３ｋｇ／ｃｆｆｌ程度以上の
差圧を持ちうるようにされる。また排気ガス導入管（５
）の先端開口部（５ａ）を、シャワー洗滌室（８）の中
央部に位置させることにより、排気ガス導入管（５）か
らの未処理排気ガスがよくシャワー洗滌液によって洗わ
れるようにした状態の下に、シランガス例えば５ｉｌｌ
。

の燃焼による第２表の〔１〕の反応が行われるようにす
る。

（１１）はシャワー洗滌室の下部に設けられたアルカリ
性水溶液のタンク、０コはその循環ポンプ、０■はシャ
ワーノズルであって、シャワーノズル０■による洗滌処
理用の水溶液と、排気ガス導入管（５）の内壁面を洗滌
した液が入るタンク０υ内の９１１度は、ｐｌ＋計０４
１により常に管理される。θ９はダクト、０ｅはガス洗
滌充填塔、０７）はその下部に設けられたアルカリ性水
溶液のタンク、α鴫はその循環ポンプ、０■はシャワー
ノズル、（２（Ｉｌはブロアーポンプ、（２Ｉ）は排気
口であって、タンク０１内の水溶液ＯｐＨ度はｐＨ計Ｑ
２）によって常に管理される。

そして前記した燃焼反応によっても処理しきれなかった
未反応の有害シランガスを、シャワー洗滌室（８）およ
びガス洗滌充填塔ＯＱにおいて、シャワーノズルα濠お
よび０Φからのアルカリ性シャワー洗滌液例えばＮａ０
）Ｉと接触させることにより例えばＳｉしガスを第３表
の〔３〕に示す加水分解反応により水溶性の物質として
、タンク０υおよび０１内に送って別途処理される汚泥
とし、処理空気を排気口（２Ｉ）から大気中に排出する
。

（発明の効果） 以上のように構成された実施例装置においては、真空ポ
ンプ（４）により反応室（１１内から排気された自燃性
をもつシランガスを多量に含むガスに、真空ポンプ（４
）と排気ガス導入管（５）との接続部において着火せず
、シャワー吹出口（７ａ）を設けた２重管部（７）（第
３図参照）において、始めて空気取入口（９）から多量
の空気と接触して燃焼が開始されるように量が調節され
た、不活性Ｎ２ガスが希釈ガス導入部（６）により混合
されて排気ガス導入管（５）内に送りこまれる。一方前
記した排気ガス導入管（５）内とシャワー洗滌室（８）
内の差圧関係から、空気取入口（９）から一部の空気は
排気ガス導入管（５）の先端開口部（５ａ）から真空ポ
ンプ（４）側に例えば２０〜３０ｃｍ逆流する。

従って排気された自燃性をもつシランガスが例えば５ｉ
）Ｉ４の場合には、排気ガス導入管（５）の開口端（５
ａ）を含む２重管構造部（７）内における空気との接触
により自然着火して前記第２表（１１の反応式で表され
る反応が起こる。従ってこれを放置したときには、開口
端（５ａ）付近の排気ガス導入管（５）の内壁面には粉
末状のＳｉｎ、が付着する。特に反応室（１１側から多
量にシランガスが流されるシリコンエピタキシャルＣＶ
Ｄプロセスや、アモルファスシリコンＣＶＤプロセスで
は多量のＳｉ０ｇ粉末が沈着し、遂には排気ガス導入管
（５）の開口端（５ａ）の断面を閉塞させる状態となっ
て、前記したように反応室＋１）の反応ガス圧力を上昇
させたり、真空ポンプ（４）の背圧を上昇させて排気能
力を低下させたりする危険極まりない結果を招く。

しかし本発明においては前記したように、排気ガス導入
管（５）の先端開口端（５ａ）から約５０ｃｍの長さ、
即ちシャワー洗滌室（８）からの空気の逆流長さ分のシ
ャワー吹出口（７ａ）を備えた２重管構造部（７）を設
けて、排気ガス導入管（５）の内壁面にシランガスの排
気中絶えず洗滌液を流し続けてシャワー洗滌する。この
ため燃焼反応により生成された５ｉＯｚの微粉末を、管
壁に付着する暇を与えることなく流し去る。従って２重
管構造部（７）に設けたシャワー吹出口（７ａ）からの
洗滌液の吹出量を適当に選定することにより、ＳｉＯ２
のような酸化物の固体がたとえ高濃度で連続的に生成さ
れる状態であっても、排気ガス導入管（５）の先端開口
部（５ａ）の断面の閉塞を確実に防止できる。このため
閉塞によって引き起される事故や不具合を全く危惧する
ことなく、有害排ガスを安全確実に処理できる。

また実施例装置のように燃焼反応による処理に止まらず
、加水分解反応により処理を組合せて処理するようにし
、しかも燃焼反応処理過程における前記２重管構造部（
７）に使用されるシャワー洗滌液として、加水分解反応
処理に使用されている循環ポンプ回によるアルカリ性水
溶液を利用すれば、ランニングコスト上の負担増を生じ
たり、処理装置や管理の複雑化を招いたりすることなく
効率よく、有害ガスを化学的に最も安定した無害物質化
して安全確実に処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の説明図、第２図および第３図は本発
明の一実施装置例図およびその要部の説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自燃性有毒ガスを含む排気ガスを、排気ガス導入
   管により燃焼室に運んで空気と混合させることにより燃
   焼させて無害な酸化物として処理する排気ガス処理装置
   において、上記排気ガス導入管の排気ガスと空気の接触
   部分付近の内壁面に洗滌液の連結通水部を設け、これに
   より上記燃焼による生成酸化物の沈着を連続的に防ぐよ
   うにしたことを特徴とする排気ガス処理装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、連続通水部の洗
   滌液として有毒ガス成分を加水分解して無害物として変
   化させるアルカリ性水溶液を用いることを特徴とする排
   気ガス処理装置。