KR102511172B1 - 배기 가스 제해 유닛 - Google Patents

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테츠야 이케오쿠
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칸켄 테크노 가부시키가이샤
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Abstract

포어라인 배관으로부터 열분해탑에 이르는 배기 가스 경로의 막힘을 대폭적으로 해소한다.
배기 가스 제해 유닛(U)은, 진공 펌프(1), 배기 가스 도입 노즐부(20), 배기 가스 세정부(40)를 포함한다. 배기 가스 도입 노즐부(20)는, 배기 가스 노즐(21)과, 배기 가스 노즐(21)로부터의 배기 가스(H)를 감싸는 보호 가스 커튼(Gk)을 형성하는 보호 가스 노즐(25)과, 보호 가스 커튼(Gk)을 감싸는 수분 분출 노즐(27)을 포함한다. 배기 가스 세정부(40)는, 상기 수조(41)와 교반부(46)를 포함한다. 수조(41)는 내부에 세정용 물(M)을 저장하는 중공 용기에 배기 가스 도입 노즐부(20)가 접속된다. 수조(41)의 물(M)과 그 천장부(41a)와의 사이의 공간은 배기 가스(H)가 통류하는 통류 공간(45)이다. 교반부(46)는 수조(41)의 천장부(41a)로부터 현수되고, 그 하부가 수조(41) 안의 물(M)에 침지하고 있는 제 1 제방(47)과, 상기 제 1 제방(47)의 하류에 제공되고, 그 상부가 상기 물(M)보다 상부에 노출된 제 2 제방(48)을 포함한다.

Description

배기 가스 제해 유닛
본 발명은, 반도체나 액정 등의 전자 디바이스의 제조 공정으로부터 배출되는 배기 가스를 무해화하여 대기로 방출하는 배기 가스 제해 유닛(exhaust gas detoxification unit)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 배기 가스에 포함된 분진이나 반응 생성물에 의한 배기 가스 통로에서의 배관 또는 기기 내부의 막힘을 대폭적으로 완화시킬 수 있는 배기 가스 제해 유닛에 관한 것이다.
반도체 또는 액정 등의 전자 디바이스의 제조 공정에서, 많은 종류의 유해 또는 인화성·폭발성이 있는 위험도가 높은 가스나, 오존 구멍의 원인이 되는 등의 지구 환경 파괴 가스가 사용된다. 지구 환경 파괴 가스로서는, 예를 들어, CVD 챔버의 클리닝 가스로서 사용되는 CF4 및 C2F6과 같은 과불화수소 또는 NF3와 같은 탄소를 포함하지 않는 불소 화합물 등의 퍼플루오로 화합물(이하, 「PFC」라고 함)을 포함하는 다양한 화합물의 가스를 들 수 있다.
전자 디바이스 제조 공장에서, 일반적으로 위 층의 클린 룸 내에는 CVD와 같은 제조 장치와 기계식 부스터 펌프(mechanical boster pump)가 설치되고, 아래 층에 예를 들어 스크류식 진공 펌프, 입구 스크러버, 열분해탑, 출구 스크러버 등으로 구성되는 일련의 배기 가스 제해 기기류가 개별로 설치되고, 이것들이 배관으로 접속된다(특허문헌 1, 2 등).
그리고, 기계식 부스터 펌프를 통하여 위 층의 제조 장치의 공정 챔버와 아래 층의 스크류식 진공 펌프는 배관 접속되고, 공정 챔버 내의 배기 가스가 상기 진공 펌프로 흡인된다. 공정 챔버로부터 나온 배기 가스는 디바이스 제조 공정에서 생성된 반응 생성 성분(예를 들어, 수용성 성분이나, 수분과 반응해서 대량의 분진을 생성하는 가수분해성 가스)를 포함한다.
아래 층에 있어서는, 상기 진공 펌프에 이어 설치되며, 상기 진공 펌프로부터 배출된 배기 가스를 샤워에 의한 물 세정하여 상기 수용성 성분이나 가수분해성 성분을 제거하는 동시에 반응에 의해 발생한 분진을 포집하기 위한 입구 스크러버, 상기 입구 스크러버로부터 유출된 세정용 물을 수용하는 수조, 상기 수조 위에 설치되고, 물 세정된 상기 배기 가스를 열분해하는 열분해탑, 상기 열분해탑에서 발생하여, 제해 배기 가스에 포함되는 반응 생성 성분(산성 성분이나 분진 등)을 제거하는 출구 스크러버 등이 이러한 순서로 배관 접속된다.
배기 가스 제해용의 열분해탑으로서는, 배기 가스를 전기 히터의 열로 분해하는 가열 분해식의 것(특허문헌 2), 배기 가스를 플라즈마 공간에 통과시켜서 플라즈마 분해 처리를 행하는 플라즈마식의 것 등이 공지되어 있다(특허문헌 3).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특허 공개 2016-33364호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 특허 공개 평11-333247호 특허문헌 3: 일본 특허공보 제5307556호
배기 가스에는 상기와 같이, 가수분해성 성분이 포함되는 경우가 있고, 이것이 공정 챔버로부터 배출되고, 하류의 배기 가스 제해 설비로 흘러가는 동안에 배기 가스 제해 설비의 배관 내 또는 기기류 내의 수분과 반응하여 반응 생성물을 발생시키고, 이것이 배관 내 또는 기기류의 내면에 부착되어서 성장하고, 결국에는 배기 가스 유로 중 어느 부분에서 유로를 막게 하는 폐색 사고를 일으켰었다.
종래의 배기 가스 제해 설비는, 사용자가 진공 펌프 또는 입구 스크러버, 열 분해 탑, 출구 스크러버, 세정수 회수용의 수조 등의 기기류나 이러한 것들의 접속 배관을 개별로 구입하고, 자사의 전자 디바이스 제조 공장 내에서 조립하였었다. 이러한 경우에, 다음과 같은 문제가 있었다.
(1) 배기 가스 제해 설비를 구성하는 개별 장치가 따로따로 배치되고 배관 접속되므로, 배기 가스 제해 유닛의 설치 면적이 넓어지기 쉽다.
(2) 사용자는 성능을 확인하면서 상기 기기류나 접속 배관을 개별로 구입했지만, 따로따로 구입하게 되면 설비 전체로서 보수 관리면에서 통일을 취하기 어렵고, 약점 부분이 있으면 그 부분의 유지 보수가 집중적으로 요구되어 보수 관리를 하기 어렵다. 예를 들어, 전자 디바이스 제조 장치의 공정 챔버와 진공 펌프를 통하여 입구 스크러버를 연결하는 포어라인(foreline)이라고 불리는 배관은, 배기 가스에 포함되는 가수분해성 성분과 입구 스크러버의 샤워수가 반응하고, 샤워 출구에 그 반응 생성물이 퇴적되어, 샤워 출구를 단시간에 폐색시키거나, 상기 샤워수의 수분이 포어라인 배관 내를 흐르는 배기 가스에 역침투하여 포어라인 배관에서 반응하고, 포어라인 배관의 내면에 반응 생성물이 부착되어 성장하여 포어라인 배관을 단시간에 폐색시키는 문제가 있었다.
(3) 또한, 공정 챔버로부터의 배기 가스를 물 세정하면 다량의 분진이 발생하고, 이것이 세정 배기 가스와 함께 열분해탑으로 반입되어, 열분해탑 내부에서 막힘을 발생시키는 경우도 있었다.
본 발명은 이러한 종래 시스템의 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 제 1 과제는, 포어라인 배관으로부터 열분해탑에 이르는 배기 가스 경로의 막힘을 대폭적으로 해소하여, 장기간의 연속 조업을 가능하게 하는 것이며, 제 2 과제는, 전체 구성 요소를 통일한 설계 사상 하에서 배기 가스 제해 유닛으로 구축하고, 이것들을 1개의 하우징 내에 집어넣는 집약화를 도모하는 것에 의해, 설치 면적의 공간 절약화를 실현하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명(청구항 1)의 배기 가스 제해 유닛(U)은, 반도체 제조 장치(200)의 공정 챔버(201)로부터 배기 가스(H)를 흡인하는 진공 펌프(1)와, 상기 진공 펌프(1)로부터 배출된 배기 가스(H)를 물 세정하는 배기 가스 도입 노즐부(20)와, 상기 배기 가스 도입 노즐부(20)로부터 물 세정되어 배출된 세정 배기 가스(H)에 포함되는 오탁물을 포집하고, 상기 세정 배기 가스(H)를 다음의 배기 가스 분해 공정으로 송출하는 배기 가스 세정부(40)를 포함하고,
상기 배기 가스 도입 노즐부(20)는, 배기 가스(H)를 배기 가스 세정부(40)로 도입하는 배기 가스 노즐(21)과, 상기 배기 가스 노즐(21)로부터 분출된 배기 가스(H)를 감싸는 보호 가스(G)를 분출하여 보호 가스 커튼(Gk)을 형성하는 보호 가스 노즐(25)과, 상기 보호 가스 노즐(25)로부터 분출된 보호 가스 커튼(Gk)을 감싸는 수분 분출 노즐(27)을 포함하고,
상기 배기 가스 세정부(40)는, 상기 수조(41)와 교반부(46)를 포함하고,
상기 수조(41)는, 수평 방향으로 뻗고, 내부에 세정용 물(M)을 저장한 중공 용기로, 배기 가스 도입 노즐부(20)의 출구가 접속된 배기 가스(H)의 도입 개구(41c)와, 상기 물(M)과 그 천장부(41a)와의 사이의 공간에서 배기 가스(H)가 흘러서 배기 가스 분해 공정으로 보내지는 통류 공간(45)을 포함하고,
상기 교반부(46)는, 수조(41)의 천장부(41a)로부터 현수되어, 그 하부가 수조(41) 내의 물(M)에 침지되고, 상기 침지 부분에 배기 가스 통과로(47a)가 제공된 제 1 제방(weir)(47)과, 상기 제 1 제방(47)의 하류에서, 상기 배기 가스 통과로(47a)를 통과한 배기 가스(H)가 상기 물(M)을 교반하는 교반 영역(49)을 통하여 설치되고, 그 상부가 상기 물(M)보다 상부에 노출된 제 2 제방(48)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 배기 가스 노즐(21)로부터 분출된 배기 가스(H)는, 보호 가스 커튼(Gk)으로 보호되어 있는 범위 내에서 수분 분출 노즐(27)로부터의 수분(M)과의 접촉이 차단되므로, 배기 가스(H)의 가수분해성 성분과 수분(M)과의 접촉에 의한 반응에 의해 생성되는 분진 등의 반응 생성물이 배기 가스 노즐(21)에 부착되어 배기 가스 노즐(21)을 폐색시키는 경우도 없고, 배기 가스 노즐(21)을 흐르는 배기 가스(H)에 역침투하여 배기 가스 노즐(21)의 상류측의 배기 가스 경로를 폐색시키는 경우도 없다.
그리고, 배기 가스 도입 노즐부(20)를 나온 세정 배기 가스(H)는, 배기 가스 세정부(40)의 수조(41) 내로 도입되고, 수조(41) 내의 물(M)과 함께 교반부(46)에서 교반됨으로써 배기 가스에 포함된 분진 등의 오탁물이 물(M)에 효과적으로 포집되어, 오탁물을 포함하지 않는 세정 배기 가스(H)로서 다음 공정에 보내진다.
한편, 본 발명에 있어서는, 수분이란, 물, 미스트, 증기, 살수 등을 포함하고, 전부 부호 M으로 나타낸다.
청구항 2는, 청구항 1의 배기 가스 제해 유닛(U)에 있어서,
배기 가스 도입 노즐부(20)는, 배기 가스 노즐(21)로부터 떨어진 위치에서 보호 가스 커튼(Gk)을 넘고, 상기 배기 가스 노즐(21)로부터 분출한 배기 가스(H)와 수분 분출 노즐(27)로부터의 수분(M)이 충돌하는 위치에 설치되고, 상기 배기 가스(H), 보호 가스(G) 및 수분(M)이 충돌해서 이것들을 주위에 살포시키는 비산 부재(30)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 것에 의해, 배기 가스(H)와 수분(M)과의 기체-액체 접촉이 효율적으로 행해지고, 배기 가스(H) 중의 가수분해성 성분의 대부분이 여기에서 분해되어, 대량의 분진을 발생시킨다.
청구항 3은 청구항 1 또는 2에 기재된 배기 가스 제해 유닛(U)에 있어서,
진공 펌프(1)는, 반도체 제조 장치(200)의 공정 챔버(201)로부터 인출된 제 1 포어라인 배관(P1)에 접속된 기계식 부스터 펌프(2)와, 상기 기계식 부스터 펌프(2)의 하방에 설치되고, 기계식 부스터 펌프(2)로부터 인출된 제 2 포어라인 배관(P2)에 접속된 러프(rough) 진공 펌프(4)로 구성되고,
상기 러프 진공 펌프(4)로부터 인출된 제 3 포어라인 배관(P3)에 배기 가스 도입 노즐부(20)가 접속되고,
상기 제 1 포어라인 배관(P1)에 접속되고, 반도체 제조 장치(200)의 클리닝시에, 제 1 포어라인 배관(P1) 내에 불소 라디컬(Fㆍ)을 공급해서 제 1 포어라인 배관(P1)뿐만 아니라, 상기 배기 가스 도입 노즐부(20)를 포함하는 구성 부재의 내면 부착물(S)을 제거하는 내면 클리닝부(10)와,
상기 제 2 포어라인 배관(P2)에 접속되고, 불소 라디컬(Fㆍ)에 의한 상기 내면 클리닝 후에 세정용 물(M)을 공급해서 상기 제 2 포어라인 배관(P2)뿐만 아니라, 상기 배기 가스 도입 노즐부(20)를 포함하는 구성 부재의 내면 부착물(S)을 물 세정하고, 그런 후, 건조 기체(G)를 공급하여, 제 2 포어라인 배관(P2)뿐만 아니라, 상기 배기 가스 도입 노즐부(20)를 포함하는 구성 부재의 내면을 건조하는 내면 세정부(16)로 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 것에 의해, 제 1 포어라인 배관(P1)뿐만 아니라, 배기 가스 도입 노즐부(20)를 포함하는 구성 부재의 내면 세정이 반도체 제조 장치(200)의 클리닝시에 동시에 실행되고, 유지 보수 시간을 단축할 수 있다.
청구항 4는, 청구항 1에 기재된 배기 가스 제해 유닛(U)에 있어서,
진공 펌프(1), 배기 가스 도입 노즐부(20), 배기 가스 세정부(40), 및 배기 가스 세정부(40)로부터의 세정 배기 가스(H)를 열분해하는 열분해탑(60) 및 상기 열분해탑(60)으로부터의 분해 배기 가스(H)를 물 세정하여 상기 열분해에 의해 생성된 분해 배기 가스(H) 내의 오탁물을 제거해서 분해 배기 가스(H)를 청정 배기 가스(H)로서 장치 밖으로 배출하는 출구 스크러버(80)와, 상기 구성 기기를 연결하는 배관계와, 이것들을 수용하는 하우징(90)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 배기 가스 제해의 구성 기기 및 그 배관계가 1개의 하우징(90) 내에 통합하여 수납되어 있으므로, 종래에 비해 그 설치 면적을 컴팩트하게 할 수 있다. 그리고, 일련의 배기 가스 제해의 구성 기기가 동일 메이커에 의해 준비되어 있으므로, 배기 가스 제해 유닛(U) 전체의 성능이 조화되고, 본래 약점으로 여겨졌던 포어라인 배관 계통의 분진 막힘을 해소할 수 있었다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 배기 가스 도입 노즐부(20)의 수분 분출 노즐(27)과, 배기 가스 세정부(40)의 교반부(46)와의 협동에 의해, 배기 가스(H)를 분진 등의 오탁물을 포함하지 않는 상태로서 다음 공정에 보낼 수 있다.
그리고, 제해 기기나 배관계를 통일한 설계 사상으로 통합하고, 이것들을 1개의 하우징(90) 내에 수납하였으므로, 배기 가스 제해 유닛(U)의 설치 면적을 절약할 수 있는 동시에, 사용자에게 있어서는, 배기 가스 제해 유닛(U)의 입구에서 출구까지 종합적으로 관리할 수 있게 되었다.
도 1은 본 발명을 적용한 배기 가스 제해 유닛의 내부 구조를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 구성 요소의 기능 설명도와 교반부(제방)의 확대도이다.
도 3a는 본 발명의 내면 클리닝부의 제 1실시예의 개략 단면도, 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 배기 가스 도입 노즐부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 열분해탑의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 출구 스크러버의 단면도이다.
이하, 본 발명을 도시된 실시예에 따라서 설명한다. 본 배기 가스 제해 유닛(U)은, 반도체 디바이스 제조 공정에서 사용되는 제조 장치(200), 예를 들어, CVD 성막 장치에서 배출된 배기 가스(H)를 배기 가스 제해 유닛(U)의 하우징(90) 내에 설치된 진공 펌프(1)(기계식 부스터 펌프(2)와 러프 진공 펌프(4))로 흡인하고, 이 배기 가스(H)를 동일한 하우징(90) 내에 수납된 기기류에 순차적으로 이송하고, 이것을 열분해해서 무해화하여 대기로 방출하는 설비이다.
또한, 배경기술의 설명에서는 PFC 배기 가스의 제해를 대표예로서 설명했지만, 난분해성의 배기 가스는 PFC 배기 가스에 한정되지 않으므로, 본 발명의 처리 대상 가스는, 단순히, 배기 가스(H)라고 한다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 배기 가스 제해 유닛(U)의 실시 형태의 일례를 설명한다. 배기 가스 제해 유닛(U)은, 예를 들어, 반도체 제품이나 액정 패널 등의 제조 공장에 있어서, 반도체 제조 장치(200)가 설치되어 있는 클린 룸(210)의 어느 위 층에 대하여 그 아래의 층에 설치되어, 반도체 제조 장치(200)의 배기계를 구성한다.
본 발명의 배기 가스 제해 유닛(U)은, 진공 펌프(1), 내면 클리닝부(10), 내면 세정부(16), 배기 가스 도입 노즐부(20), 배기 가스 세정부(40), 열분해탑(60), 출구 스크러버(80) 및 이것들을 연결하는 배관계 및 이것들을 수납하는 하우징(90)으로 구성된다.
반도체 제조 장치(200)에는, 액정 패널, 반도체 웨이퍼의 성막, 에칭 기타 공정을 행하는 공정 챔버(201)가 제공된다. 상기 배기 가스 제해 유닛(U)은, 상기한 바와 같이 그 아래의 층에 설치된다.
진공 펌프(1)는, 공정 챔버(201)의 배기를 행하는 상위 펌프로서 사용하는 기계식 부스터 펌프(2)와, 하위 펌프로서 러프 진공 펌프(4)(예를 들어, 드라이 펌프나 스크류 펌프)를 구비한다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 기계식 부스터 펌프(2)는, 하우징(90)의 선반(91)에 놓이고, 러프 진공 펌프(4)는 그 바로 아래에서, 후술하는 배기 가스 세정부(40)의 수조(41) 위에 놓여 있다.
본 실시예에서, 공정 챔버(201)로부터 인출된 제 1 포어라인 배관(P1)은 바닥(220)을 관통해서 층 아래의 기계식 부스터 펌프(2)에 접속된다.
그리고, 기계식 부스터 펌프(2)와 러프 진공 펌프(4)는 제 2 포어라인 배관(P2)으로 접속되어 있고, 추가로, 러프 진공 펌프(4)으로부터 인출된 제 3 포어라인 배관(P3)에 배기 가스 도입 노즐부(20)가 설치된다.
본 발명에서, 하우징(90) 내에 있어서, 기계식 부스터 펌프(2)와 러프 진공 펌프(4)는 상하로 배치되고, 배기 가스 도입 노즐부(20)는 러프 진공 펌프(4)의 바로 옆에 배치되어 있으므로, 이것들을 연결하는 제 2 포어라인 배관(P2) 및 제 3 포어라인 배관(P3)의 관 길이는 매우 짧다.
그리고, 제 2 포어라인 배관(P2)은 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 J형으로 형성되고, 그 상단이 기계식 부스터 펌프(2)에 접속되고, 제 2 포어라인 배관(P2)의 바닥부가 러프 진공 펌프(4)에 접속되고, 가로 방향으로 향한 제 2 포어라인 배관(P2)의 단부의 커넥터(P2c)에 후술하는 내면 세정부(16)가 접속된다.
내면 세정부(16)는 제 2 포어라인 배관(P2)의 단부에 제공된 커넥터(P2c)에 대하여 착탈 가능하다. 내면 세정부(16)의 비접속시에는, 제 2 포어라인 배관(P2)의 커넥터(P2c)는 폐색되어 있고, 내부 세정시에 내면 세정부(16)가 접속된다.
제 1 포어라인 배관(P1)에는, 불소 라디컬을 생성해서 제 1 포어라인 배관(P1)뿐만 아니라 배관류나 기기류의 내면 부착물(S)을 가스화하고 이것을 제거하는 내면 클리닝부(10)가 설치되어 있고, 제 2 포어라인 배관(P2)에는 제 2 포어라인 배관(P2)뿐만 아니라 배관류나 기기류에 세정용 물(M)이나 건조용의 가열 불활성 가스(G)를 공급하는 내면 세정부(16)가 설치된다.
내면 클리닝부(10)는, 라디컬 생성 챔버(12), 고주파 코일(13) 및 고주파 전원(14)을 포함한다.
라디컬 생성 챔버(12)는, 길이 방향의 양 단면으로 개방이 제공된 중공 원통 부재로, 한쪽의 단면에 제공된 개구를 입구 개구부(12a), 다른 쪽의 단면에 제공된 개구를 출구 개구부(12b)로 한다.
라디컬 생성 챔버(12)의 제 1 포어라인 배관(P1)에 대한 부착은, 도 3a에 나타내는 바와 같이 제 1 포어라인 배관(P1)에 직렬 상태로 접속되는 경우와, 도 3b에 나타내는 바와 같이 출구 개구부(12b)를 통하여 제 1 포어라인 배관(P1)에 접속되는 경우가 있다.
도 3a의 라디컬 생성 챔버(12)에서, 길이 방향의 상단부의 입구 개구부(12a)에 제 1 포어라인 배관(P1)의 전반 부분이 접속되고, 하단부의 출구 개구부(12b)에 제 1 포어라인 배관(P1)의 후반 부분이 접속된다. 그리고, 제 1 포어라인 배관(P1)의 전반 부분에 관내 부착물 분해 가스(예를 들어, NF3)를 공급하는 분해 가스 공급관(12c)이 접속된다.
도 3b의 경우에는, 라디컬 생성 챔버(12)의 입구 개구부(12a)에 분해 가스 공급관(12c)이 접속된다.
또한, 라디컬 생성 챔버(12)의 루프 부분(13a) 내에서 생성되고, 출구 개구부(12b)에서 나오는 화살표는 불소 라디컬(Fㆍ)을 나타낸다.
라디컬 생성 챔버(12)는, 스테인리스강(SUS)나 하스텔로이(등록상표) 등의 금속, 또는, SiO2나 Al2O3 등의 세라믹과 같은 기밀성, 내열성, 내식성 및 기계적 강도가 뛰어난 재료로 구성된 통상의 부재이다.
이 라디컬 생성 챔버(12)의 내부에는, 고주파 코일(13)이 배치된다. 고주파 코일(13)은, 예를 들어 동이나 스테인리스강 등의 도전성 금속으로 이루어진 선재를 나선 형상으로 권취하여 형성한 원통형의 루프 코일이다. 이 고주파 코일(13)은, 나선 형상으로 권취되어 내부에 원통 형상의 공간이 제공된 루프 부분(13a)의 중심축과, 라디컬 생성 챔버(12)의 중심축이 동일한 축이 되도록 라디컬 생성 챔버(12) 내에 장착된다. 또한, 고주파 코일(13)의 루프 부분(13a)의 양 단부는 라디컬 생성 챔버(12) 내로부터 외부로 연장되어, 고주파 전원(14)에 접속된다.
또한, 이 고주파 코일(13)과 상술의 라디컬 생성 챔버(12)는, 과열을 방지하기 위해, 필요에 따라서 냉각하는 것이 바람직하다.
제 1 포어라인 배관(P1) 및 라디컬 생성 챔버(12) 내에 나타낸 점은 내면 부착물(S)을 나타낸다. 공정 챔버(201)에 접속되어 있는 제 1 포어라인 배관(P1)의 내면에는 공정 챔버(201)로부터의 배기 가스(H)에 수반되는 반응 생성물이 부착된다.
고주파 전원(14)은, 고주파 코일(13)에 대하여 고주파 전압을 인가하는 전원이다.
제 2 포어라인 배관(P2)의 커넥터(P2c)에 필요에 따라서 접속되는 내면 세정부(16)는, 세정용의 급수 배관(18)과 건조 기체 공급 배관(19)으로 구성되고, 세정용의 급수 배관(18)과 건조 기체 공급 배관(19)과의 공통 배관(17)이 J형의 제 2 포어라인 배관(P2)의 하단 선단에 제공된 커넥터(P2c)에 불소 라디컬(Fㆍ)에 의한 내면 클리닝에 맞춰서 접속된다. 급수 배관(18), 건조 기체 공급 배관(19) 및 공통 배관(17)에는 개폐 밸브(18v·19v)가 각각 부착된다.
급수 배관(18)으로부터는 청정한 수돗물(M)(또는, 수조(41)의 물(M))이 공급되고, 건조 기체 공급 배관(19)으로부터는 본 실시예에서는 가열 불활성 가스(질소)(G)가 공급된다.
배기 가스 도입 노즐부(20)는 러프 진공 펌프(4)의 출구로부터 연장된 제 3 포어라인 배관(P3)의 출구에 접속된 장치이다. 배기 가스 도입 노즐부(20)에는, 첫째로, 러프 진공 펌프(4)로부터 송출된 배기 가스(H)에 역침투해서 제 3 포어라인 배관(P3)이나 이것보다 상류측의 배관 또는 기기류의 내부에 반응 생성물(S)을 부착하는 것을 방지하는 기능이 요구되고, 두번째로 수분(M)을 살포함으로써 배기 가스(H)에 포함되어 있는 가수분해성 성분을 가수분해하는 기능이 요구된다. 다음에 설명된다.
다음에, 배기 가스 도입 노즐부(20)는, 케이싱(35)과, 상기 케이싱(35)의 천장 부분에 장착된 삼중관(20a)과, 삼중관(20a)의 바로 아래에 제공된 비산 부재(30)로 구성된다.
삼중관(20a)의 노즐 구조로서는 내관인 배기 가스 노즐(21), 상기 배기 가스 노즐(21)의 주위를 둘러싸는 중간관이며, 불활성 가스(G)를 분출해서 배기 가스(H)의 주위에 보호 가스 커튼(GK)을 형성하는 보호 가스 노즐(25), 및 상기 보호 가스 노즐(25)의 주위를 둘러싸는 외관이며, 보호 가스 커튼(Gk)의 외측으로부터 수분을 분출하는 수분 분출 노즐(27)로 구성된다.
배기 가스 노즐(21)의 입구 부분은, 러프 진공 펌프(4)로부터 인출된 제 3 포어라인 배관(P3)에 접속된다. 배기 가스 노즐(21)의 내면의 종단면 형상은, 그 입구 부분으로부터 중간 부분까지는 굵은 원형 직관형으로 형성되고, 중간 부분으로부터 그 출구인 배기 가스 분출구(21f)를 향해서 그 내경이 점차 감소되도록 좁혀져 있다. 이 배기 가스 분출구(21f)에 반응 생성물이나 분진이 부착되어 퇴적되지 않도록, 나이프 엣지 형상으로 형성해 두는 것이 바람직하다. 배기 가스 노즐(21)의 외면의 배기 가스 분출구(21f)를 향해서 점차 감소하는 역원추 사다리꼴 형상의 부분이 보호 가스(G)가 분사되는 보호 가스 분출로(T1)를 구성하는 틈의 내면으로 된다.
보호 가스 노즐(25)은, 상면 중앙으로 개방되는 원통 형상의 수납 오목부(25b)가 형성되고, 이 수납 오목부(25b)의 중앙에서 아래쪽을 향해서 끝으로 갈수록 가는(로트 형상)의 노즐 구멍(25a)이 천공된다. 이 노즐 구멍(25a)이 설치되어 있는 부분을 노즐 부분(25c)으로 한다. 이 노즐 부분(25c)은 중공에서 역원추 사다리꼴 형상이다.
이 보호 가스 분출로(T1)의 선단 개구가 보호 가스 분출구(25f)에서, 배기 가스 분출구(21f)의 전체 둘레를 둘러싸고 있다. 그리고, 보호 가스 노즐(25)의 상부 측면에는 보호 가스 공급 배관(26)이 접속되고, 수납 오목부(25b)의 내면과 배기 가스 노즐(21)의 외면과의 사이에 형성된 가스 저장소(26a)에 연통한다. 즉, 가스 저장소(26a)는 보호 가스 분출구(25f)에 이르는 보호 가스 분출로(T1)에 연통하고 있*. 그리고, 보호 가스 분출구(25f)는, 배기 가스 분출구(21f)로부터 배기 가스 분출 방향으로 돌출된다.
수분 분출 노즐(27)은 보호 가스 노즐(25)의 전체 둘레를 둘러싸도록 제공된다.
수분 분출 노즐(27)의 노즐 부분(27c)은, 보호 가스 노즐(25)의 노즐 부분(25c)과 동일한 테이퍼로 형성된 앞이 가는 원추형으로 형성되고, 보호 가스 노즐(25)의 외주면과 수분 분출 노즐(27)의 내주면과의 사이에 수분 분출로(T2)를 구성하는 틈이 보호 가스 노즐(25)의 외주면 전체 둘레에 걸쳐서 형성된다.
이 수분 분출로(T2)는, 물 웅덩이(28a)를 거쳐 수분 공급 배관(28)에 접속된다. 이 수분 공급 배관(28)은 제 1 양수 배관(42)에 접속되고, 상기 제 1 양수 배관(42)에 설치된 제 1 양수 펌프(YP1)로 수조(41)의 물(M)이 공급된다.
도 4에서는 수분 공급 배관(28)은 수분 분출 노즐(27)의 측면에 접속되어 물 웅덩이(28a)에 이어져 있다.
이 삼중관(20a)은 케이싱(35)에 설치되고, 삼중관(20a)의 노즐 입구의 아래쪽에 비산 부재(30)가 설치된다. 비산 부재(30)는, 접시 형상부(31)와, 케이싱(35)에 부착된 지지 부재(34), 및 다리부(32)로서 구성된 접시 형상부(31)는 원형이고 얕은 접시 형상의 부재로, 상면 주위가 솟아올라 있고, 이 솟아오른 테두리(31b)의 내측이 움푹 패여 있다. 이 움푹 패여 있는 부분을 충돌 부분(31a)으로 한다. 이 충돌 부분(31a)과 보호 가스 노즐(25)의 노즐 입구 선단과의 간격은, 수분 분출 노즐(27)로부터 분출한 수분(가열 증기 또는 미세 물방울)이 보호 가스 커튼(Gk)을 돌파하는 지점, 또는 이 지점을 넘는 아래쪽 위치가 바람직하다. 충돌 부분(31a)을 보호 가스 노즐(25)의 노즐 입구에 너무 근접시키면 보호 가스 커튼(Gk)의 수분 차폐 효과가 손상된다.
지지 부재(34)는 원판 형상의 부재로, 케이싱(35)의 내면에 고정된다. 상기 지지 부재(34)의 적소에는 배기 가스 유하(流下)구멍(33)이 천공된다. 그리고, 원기둥 형상의 다리부(32)의 상단은 접시 형상부(31)의 바닥부 중앙에 부착된다. 다리부(32)의 하단은 지지 부재(34)의 중앙에 부착된다.
케이싱(35)은 하면 개구의 원통체로 구성되고, 상기와 같이 그 천장 부분에 삼중관(20a)이 하향으로 부착된다. 그 하면 개구는 후술하는 수조(41)의 배기 가스(H)의 도입 개구(41c)에 부착된다.
배기 가스 세정부(40)는, 수평 방향으로 길게 연장된 중공 용기로, 내부에 세정용 물(M)을 일정한 높이로 저장한 수조(41)와, 상기 수조(41) 속에 제공된 1개 내지 복수의 교반부(46)와 1개 내지 복수의 분사 노즐(50)을 포함한다. 교반부(46)는, 물(M)의 교반에 의한 기체-액체 접촉 효과가 높은 제방이 사용된다(도 2의 확대도).
수조(41)의 천장부(41a)와 세정용 물(M)과의 사이에는 배기 가스(H)가 통류하는 통류 공간(45)이 제공된다. 본 실시예의 수조(41)는, 통류 공간(45)을 흐르는 배기 가스(H)와 세정용 물(M)과의 기체-액체 접촉을 높이기 위해, 본 실시예에서는 제방 구조를 교반부(46)로서 채용한다(이하, 교반부(46)를 단순히 제방(46)이라고도 말하는 경우가 있음). 교반부(46)는, 제 1 제방(47)과 제 2 제방(48)으로 구성되고, 제 1 제방(47)과 제 2 제방(48) 사이에 교반 영역(49)이 제공된다(도 2의 확대도).
제 1 제방(47)은, 배기 가스(H)의 상류측에 수조(41)의 천장부(41a)로부터 현수되고, 그 하단 부분이 세정용 물(M) 속에 수몰된다. 그리고, 그 수몰 부분에 배기 가스 통과로(47a)로 되는 통과 구멍이 형성된다(배기 가스 통과로(47a)는 구멍으로 한정되는 것이 아니고, 배기 가스(H)가 빠져나갈 수 있는 제방이라도 좋다. 여기에서, 배기 가스 통과로(47a)로서 통과 구멍을 사용하기로 한다). 상기 배기 가스 통과로(47a)는, 수면 바로 아래에서 수면에 맞춰서 수평으로 연장된 슬릿 형상의 틈, 또는 수평으로 늘어선 1개 내지 복수의 관통 구멍으로 형성된다. 상기 배기 가스 통과로(47a)의 구멍 가장자리에는 하류 방향으로 연장된 가이드 노즐(47b)이 제공된다.
제 2 제방(48)은, 교반 영역(49)을 통하여 제 1 제방(47)의 하류측에 제공된다. 그 설치 모습은, 제 1 제방(47)에 대하여 제 2 제방(48)의 상부에 대하여 하부가 점차적어로 떨어지는 방향에서, 그 전체가 하류측을 향하여 아래로 경사지도록 제공된다.
제 2 제방(48)의 상부는 수면으로부터 돌출하고, 그 나머지의 하부가 수중에 수몰된다. 그리고, 돌출 부분의 상단 부분이 제 1 제방(47) 방향으로 굴곡 또는 만곡되고, 수몰 부분의 하단 부분이 수조(41)의 바닥부(4lb) 방향에서 제 1 제방(47)측에 비스듬히 아래로 굴곡 또는 만곡하도록 형성된다. 상부의 굴곡 부분을 상부 굴곡 편부(48b), 하부의 굴곡 부분을 하부 굴곡 편부(48a)라고 한다. 전체로서 제 2 제방(48)은 역 C자 형상을 나타낸다.
수중에 수몰된 그 하부의 하부 굴곡 편부(48a)의 굴곡 라인(48l)은, 제 1 제방(47)의 배기 가스 통과로(47a)보다 아래에 위치된다.
교반 영역(49)은, 전술한 바와 같이 제 1 제방(47)과 제 2 제방(48) 사이의 공간에서, 그 사이의 간격은, 배기 가스 통과로(47a)의 출구 부분 근방이 가장 넓고 위로 갈수록 서서히 좁아진다. 그리고, 상부 굴곡 편부(48b)의 선단과 제 1 제방(47) 사이의 간격이 가장 좁고, 이로부터 통류 공간(45)에 연결된다.
이 제방(46)은 수조(41) 내에서 수조(41)의 길이 방향에 대하여 직각 방향의 전체 폭에 제공된다. 이 교반부(46)는 한 곳이라도 좋지만, 두 곳 이상 병설해도 좋다.
수조(41)의 통류 공간(45)에는, 분사 노즐(50)이 수평 방향을 향해서 물(M)을 분출시키도록 설치된다. 도면의 실시예에서, 분사 노즐(50)은 3기 설치되어 있고, 제 1 양수 배관(42)의 지관에 접속되고, 상기 지관에 제공된 분사 펌프(FP)로 수조(41)의 세정용 물(M)이 공급되게 된다.
상기 배기 가스 도입 노즐부(20)에서, 삼중관(20a)의 물 스프레이에 의해, 배기 가스(H) 중의 가수분해성 성분이 물(M)과 반응하여, 다량의 분진를 발생시킨다.
배기 가스 세정부(40)에서, 배기 가스(H)를 다음 공정의 열분해 공정에 보내기 전에 상기 분진을 포집하는 역할과, 보내진 배기 가스(H) 중의 다량의 분진이 수조(41)의 내면에 부착 퇴적해서 수조(41) 내의 통류 공간(45)을 막히게 하지 않도록 하는 역할을 부과한다.
도면의 실시예에서, 제방(46)이 복수의 위치(3개의 위치)에 제공되어 있으므로, 제 1 분사 노즐(50a)은 통류 공간(45)의 최상류에서 수조(41)의 측벽에서 통류 공간(45)의 하류를 향해서 물(M)이 분사되고, 수조(41)의 이 주변(도입 개구(41c))의 내면을 스프레이한다.
도입 개구(41c)의 주위는 가장 분진량이 많은 곳이므로, 통류 공간(45)에 있어서, 도입 개구(41c)의 하류측에도 제 2 분사 노즐(50b)이 설치된다. 제 2 분사 노즐(50b)로부터는 통류 공간(45)의 상류측과 하류측의 2개의 방향으로 분출시키도록 배치되고, 도입 개구(41c)의 하류측에 있어서, 이 주변의 수조(41)의 내면을 스프레이한다.
제 3 분사 노즐(50c)은, 최하류의 교반부(46)의 하류측에서 상·하류의 2방향으로 분출시키도록 배치되고, 이 주변의 수조(41)의 내면을 스프레이한다.
상기의 경우, 분사 노즐(50)을 도면과 같이 복수의 위치에 제공해도 좋지만, 배기 가스(H)의 도입 개구(41c)에만 제공해도 좋다.
수조(41)에서, 그 통류 공간(45)의 하류 부분에 있어서, 후술하는 열분해 탑(60)과 출구 스크러버(80) 사이에, 열분해탑(60)측과 출구 스크러버(80)측을 나누는 분리 제방판(55)이 수조(41)의 전체폭에 걸쳐 제공된다. 이 분리 제방판(55)은 수조(41)의 천장부(41a)로부터 현수되어, 그 하단 부분이 세정용 물(M) 속에 수몰된다. 이러한 것에 의해 통류 공간(45)을 흘러나온 배기 가스(H)는, 분리 제방판(55)에 막혀서 열분해탑(60)으로 인도된다. 분리 제방판(55)보다 하류의 구성에 대해서는, 출구 스크러버(80)의 페이지에서 설명한다.
도 5에 나타내는 본 실시예의 열분해탑(60)은, 대기압 플라즈마를 이용한 배기 가스(H)의 열분해 처리 장치로, 굵은 원통 형상의 탑 본체(62), 상기 탑 본체(62)의 정상부에 설치되고, 상기 탑 본체(62)의 내부를 향해서 고온의 플라즈마 제트(J)를 생성하는 비이행형의 플라즈마 제트 토치(61), 그 바로 아래에 직립 설치된 가는 원통 형상의 연소통부(64), 및 상기 탑 본체(62)의 상단 외주를 둘러싸도록 설치된 링 형상의 공간으로, 상시 물(M)이 공급되고, 오버플로우에 의해 상기 탑 본체(62)의 내벽으로 물을 흘려보내서 수막을 형성하는 물 도입부(63)로 구성된다. 물 도입부(63)에는 제 2 양수 배관(43)에 설치된 제 2 양수 펌프(YP2)에 의해 수조(41)의 물(M)이 공급된다.
상기 열분해탑(60)은, 수조(41)의 통류 공간(45)의 하류 부분에 있어서, 분리 제방판(55)의 상류측에 직립 설치되고, 통류 공간(45)으로 개방되고 수조(41)의 천장부(41a)에 제공된 연통 개구(41d)를 통하여 통류 공간(45)에 연결된다.
연소통부(64)는 탑 본체(62)의 중심축에 일치하여 배치되고, 그 하단 부분이 수조(41)의 물(M)에 침지된다. 그리고, 수면의 바로 위에서 연소통부(64)의 하부로부터의 배기 배관(66)은 수평 방향에 분기되고, 분리 제방판(55)을 관통해서 출구 스크러버(80)측으로 개방된다. 배기 배관(66)이 개방된 출구 스크러버(80)측의 공간은 분해 배기 가스 유입 공간(45a)으로 된다.
열분해탑(60)의 정상부에 제공된 플라즈마 제트 토치(61)는, 내부에 플라즈마 발생실(도시하지 않음)을 갖고, 플라즈마 제트 토치(61)의 하면 중심부에는 플라즈마 발생실 내에서 생성된 플라즈마 제트(J)를 분출시키는 플라즈마 제트 분출 구멍(도시하지 않음)이 제공된다. 플라즈마 제트 토치(61)의 측면 상부에는 필요에 따라서 질소 가스와 같은 작동 가스 송급 배관(도시하지 않음)이 제공된다.
플라즈마 제트 분출 구멍에서 분출한 플라즈마 제트(J)는, 탑 본체(62)의 중심에 제공된 연소통부(64)에 불어넣어진다.
상기 분리 제방판(55)을 넘은,수조(41)의 분해 배기 가스 유입 공간(45a)측에는 수조(41)의 바닥부(4lb)에서 일어나, 그 상단이 세정용 물(M)의 수면과 일치한 오버플로우 제방(56)이 설치되고, 이 오버플로우 제방(56)을 넘은 부분이 배수 영역(57)이며, 공장 배수로서 방류된다.
수조(41)에는 오버플로우로 방류된 물(M)과 같은 양의 새로운 물(M)이 공급되어, 수조(41) 속의 물(M)은 일정한 수위를 유지한다.
출구 스크러버(80)는, 소위 습식 스크러버이며, 다음에 그 구조를 설명한다(도 6). 출구 스크러버(80)는, 수조(41)의 천장부(41a)에 열분해탑(60)에 대체로 직립 설치된다.
출구 스크러버(80)는, 외장 케이싱(81), 사이클론 통부(82), 배기 팬(89) 및 그 부대 설비를 포함한다. 부대 설비로서는, 제 3 양수 배관(44) 및 그 도중에 제공된 제 3 양수 펌프(YP3), 제 1 출구 세정 스프레이(88a), 및 제 2 출구 세정 스프레이(88b) 등이 있다.
외장 케이싱(81)은 하면 개구의 중공 직원관형으로, 그 바닥부는 분해 배기 가스 유입 공간(45a)측에 저장된 물(M)에 침지된다. 물(M)에 침지되어 있는 바닥부에는 수면 바로 아래의 위치에 분해 배기 가스 통류 구멍(81a)이 복수의 위치에 제공된다. 이 분해 배기 가스 통류 구멍(81a)의 구멍 테두리에는 가로 깔때기 형상의 가이드 노즐(8lb)이 안쪽을 향해서 설치된다. 그리고, 외장 케이싱(81)의 천장 부분에는 이것을 관통해서 세정 배기 가스 배출 통부(86)가 아래를 향해 현수된다. 이 세정 배기 가스 배출 통부(86)는 후술하는 배기 팬(89)에 접속된다.
외장 케이싱(81) 내에서, 그 중심에는 사이클론 통부(82)가 외장 케이싱(81)의 천장 부분으로부터 현수된다. 사이클론 통부(82)의 상부는 원통 형상으로 형성되고, 당해 원통 형상 부분(82c)의 중앙에 상기 세정 배기 가스 배출 통부(86)가 위치된다. 그리고, 상기 원통 형상 부분(82c)에는 분해 배기 가스(H)가 사이클론 통부(82) 내로 유입되는 분해 배기 가스 도입구(82b)가 형성된다. 원통 형상 부분(82c)의 하단에는 깔때기 형상으로 좁아진 깔때기 형상 부분(82a)이 아래를 향해서 제공되고, 이 깔때기 형상 부분(82a)의 하단으로부터 가는 관 부분(82d)이 아래를 향해서 제공된다. 가는 관 부분(82d)의 하단 부분은 분해 배기 가스 유입 공간(45a) 내의 세정용 물(M)에 침지된다.
외장 케이싱(81)과 사이클론 통부(82)의 가는 관 부분(82d)와의 사이의 공간에는, 가는 관 부분(82d)의 하부 전체 주위를 둘러싸도록 방해 통 부재(83)가 직립 설치된다. 이 방해 통 부재(83)의 상부가 물(M)에서 위로 돌출되고, 하부가 물(M)에 침지된다. 물(M)에 침지되어 있는 하부의 하단부(83a)가 가이드 노즐(8lb)측을 향해서 비스듬히 하향으로 굴곡되고, 물(M)에서 위로 돌출한 상부의 상단부(83b)가 가는 관 부분(82d)의 방향을 향해서 수평으로 굴곡된다. 그리고, 외장 케이싱(81)의 가이드 노즐(8lb)에 이러한 방해 통 부재(83)의 수몰 부분이 정면으로 마주하고, 또한 그 전체가 상기와 같이 외장 케이싱(81)에 대하여 경사지도록 배치되고, 수조(41)의 제 2 제방(48)과 동일한 역할을 한다. 또한, 수몰 부분의 굴곡 라인(83l)은 분해 배기 가스 통류 구멍(81a)보다 아래로 제공된다.
방해 통 부재(83)의 윗쪽에는 링 형상 방해판(84)이 외장 케이싱(81)의 내주면에서 내측을 향해 수평으로 제공된다. 링 형상 방해판(84)의 구멍 테두리에는 아래를 향해 연장된 원통 형상부(84a)가 제공된다. 상기 원통 형상부(84a)의 중심에는 사이클론 통부(82)의 가는 관 부분(82d)이 관통한다. 그리고, 이 원통 형상부(84a)는 방해 통 부재(83)의 상부 절반부의 수면 돌출 부분과 사이클론 통부(82)의 가는 관 부분(82d) 사이에 들어가서, 분해 배기 가스(H)의 복잡한 통류 경로를 구성한다.
상기 링 형상 방해판(84)의 윗쪽에는 복수의 제 1 출구 세정 스프레이(88a)가 상기 가는 관 부분(82d)의 주위에 설치되어, 물을 상하 방향을 향해 상하로 살수한다. 이 제 1 출구 세정 스프레이(88a)에는 분해 배기 가스 유입 공간(45a)측에 저장된 물(M)을 양수하는 제 3 양수 배관(44)이 접속되고, 이 제 3 양수 배관(44)에는 제 3 양수 펌프(YP3)가 그 도중에 제공된다. 제 1 출구 세정 스프레이(88a)로부터의 살수(M)는, 사이클론 통부(82)와 외장 케이싱(81) 사이의 공간을 커버하고, 또한 양자의 내면을 물(M)로 상시 적시도록 한다. 제 1 출구 세정 스프레이(88a)로 살포된 상기 물(M)은 양자의 내면을 따라서 흘러 수조(41)로 돌아간다.
세정 배기 가스 배출 통부(86) 내에는 제 2 출구 세정 스프레이(88b)가 설치되고, 세정 배기 가스 배출 통부(86)로부터 깔때기 형상 부분(82a)을 향해 살수하게 된다. 제 2 출구 세정 스프레이(88b)의 살수(M)는 최종 단계의 수세로서, 청정 배기 가스(H)가 대기 방출되기 때문에 새로운 물이 사용된다.
외장 케이싱(81)의 정상부에는 배기 팬(89)이 설치되고, 외장 케이싱(81)의 세정 배기 가스 배출 통부(86)에 접속된다. 그리고, 상기 배기 팬(89)에 설치된 대기 방출용의 배기용 배관(89a)이 하우징(90)으로부터 인출되어 공장 배관(150)에 접속된다.
배기 가스 제해 유닛(U)의 제어반(C)은, 열분해탑(60)의 제어 시스템과, 기계식 부스터 펌프(2) 및 러프 진공 펌프(4)를 집중 제어하는 펌프 집중 제어 시스템을 중심으로 구성된다. 상기 제어반(C)은 하우징(90) 내에 조립된다.
다음에 본 발명의 배기 가스 제해 유닛(U)의 작용에 대하여 설명한다. 반도체 제조 공정에 있어서, 다양한 원료 가스가 반도체 제조 장치(200)의 공정 챔버(201)에 공급되고, 공정 챔버(201) 안에 수납되어 있는 다수매의 반도체 기판을 포함하는 전자 디바이스(도시하지 않음)에 대하여 여러가지 처리가 실시된다. 반응 공정에서 사용된 원료 가스는 배기 가스(H)가 되어 제 1 포어라인 배관(P1)을 통해 배기 가스 제해 유닛(U)으로 배출된다. 배기 팬(89)을 작동시키면 배기 가스 제해 유닛(U)의 배기 가스 경로는 부압으로 유지되고, 배기 가스(H)는 배기 팬(89)에 흡인된다.
배출되는 배기 가스(H) 중에는 상기 공정에서 발생한 분진을 포함하는 반응 생성 성분, 미반응 성분 등의 협잡 성분이 섞여 있다. 제 1 포어라인 배관(P1)뿐만 아니라 배관 또는 기기류를 통과하는 동안 이러한 협잡 성분이 그 내부에 부착되어 퇴적된다. 이것을 내면 부착물(S)이라고 한다. 이러한 내면 부착물(S)의 퇴적은 제 1 포어라인 배관(P1) 이하, 하류로 갈수록 현저해진다.
그리고, 공정 챔버(201)로부터 진공 펌프(1)에 의해 흡인된 배기 가스(H)는 배기 가스 도입 노즐부(20)에 이르고, 배기 가스 노즐(21)로부터 수조(41)의 배기 가스(H)의 도입 개구(41c)를 향해서 분사된다. 그리고, 분사된 배기 가스(H)의 주위를 보호 가스 노즐(25)로부터 분사된 보호 가스 커튼(Gk)이 그 전체 주위를 둘러싼다.
최외층의 수분 분출 노즐(27)의 수분 분출로(T2)의 선단 개구로부터, 그 내측의 보호 가스 커튼(Gk)의 주위를 둘러싸도록, 그리고, 이 보호 가스 커튼(Gk)과 평행하게 가수분해용의 수분(고온 수증기)(M)이 분출한다. 수분 분출로(T2)와 보호 가스 커튼(Gk)를 형성하기 위한 보호 가스 분출로(T1)는 평행하므로, 보호 가스 노즐(25)로부터 특정 거리만큼 떨어진 위치까지 수분 분출로(T2)로부터 분출된 가수분해용의 수분(M)은 보호 가스 커튼(Gk)과 평행하게 분출되고, 그 거리 범위 내에서는 보호 가스 커튼(Gk)을 돌파하여서 내측의 배기 가스(H)에 접촉할 일이 없다.
그리고, 상기 수분(M)이 상기와 같이 수분 분출로(T2)로부터 보호 가스 커튼(Gk)에 평행하게 분출되면, 유속의 하락과 함께 임의의 일정한 거리의 곳에서 퍼지고, 수분(M), 보호 가스 커튼(Gk) 및 배기 가스(H)가 서로 섞인다. 이 지점에 비산 부재(30)의 접시 형상부(31)가 설치되어 있고, 배기 가스(H), 보호 가스 커튼(Gk) 및 수분(M)이 충돌한다. 그리고, 이 충돌에 의해 이러한 것들은 접시 형상부(31)의 주위에서 비산되는 동시에 케이싱(35) 안을 날아오른다. 그동안, 배기 가스(H)와 수분(M)과의 기체-액체 접촉이 효과적으로 행하여져, 배기 가스(H) 중의 가수분해성 성분이 수분(M)과 접촉해서 대량의 분진을 생성한다.
이 분진은, 케이싱(35)의 내면이나 삼중관(20a)에 부착되려고 하지만, 상시, 케이싱(35)을 떠도는 수분(M)에 의해 씻겨내려져, 케이싱(35)의 내면이나 삼중관(20a)으로의 부착이 완화된다.
한편, 케이싱(35) 안으로 날아오르는 케이싱(35)의 상부에서, 보호 가스 커튼(Gk)이 보호 가스 노즐(25)로부터 강하게 분출하고 있으므로, 날아오른 상기 수분(M)은 보호 가스 커튼(Gk)을 돌파할 수 없고, 보호 가스 커튼(Gk)의 보호 범위 내에서는 분출하고 있는 배기 가스(H)에 접촉할 일은 없다. 그 때문에, 제 3 포어라인 배관(P3)을 거슬러 올라가는 수분(M)의 역침투는 없다.
대량의 분진와 함께 수조(41)의 통류 공간(45) 안에 불어넣어진 배기 가스(H)는, 배기 가스(H)의 도입 개구(41c)의 전면을 덮는 제 1ㆍ2 분사 노즐(50a·50b)로부터의 분사수(M)에 접해서 그 일부가 포집되고, 수조(41)의 물(M)에 회수된다. 동시에 이 분사수(M)는 수조(41)의 내벽을 적시고, 내벽에 부착되려고 하는 내면 부착물(S)을 씻어내어, 그 퇴적을 늦춘다.
배기 팬(89)의 흡인에 의한 열분해탑(60) 방향으로의 기류에 의해 배기 가스(H)는, 포집을 피한 분진와 함께 교반부(46) 방향으로 흐른다. 이 분진은 다음 공정의 열분해 공정에 가능한 한 갖고 들어가지 않도록 할 필요가 있다.
교반부(46)에서, 배기 가스(H)는 제 1 제방(47)에 충돌하고, 그 기세로 제 1 제방(47) 부근의 수면을 억누르고, 수면 바로 아래의 배기 가스 통과로(47a)를 지나 교반 영역(49)에 들어간다. 교반 영역(49)에서 교반되면서 거품이 되어서 부상하고, 그동안, 물(M)과 배기 가스(H)가 기체-액체 접촉하고, 배기 가스(H) 중의 분진 등 오탁물이 물(M)에 효과적으로 포집된다. 제 2 제방(48)에서는 그 하부 굴곡 편부(48a)가 제 1 제방(47) 방향으로 하향 만곡하고 있으므로, 상기 거품의 부상에 의해 제 2 제방(48)을 따라 내뿜은 물(M)은 돌출 부분의 상부 굴곡 편부(48b)에 부딪쳐서 아래쪽으로 되돌아가, 교반 영역(49)을 충분히 교반한다. 이러한 것에 의해 분진 포집 효과가 높아진다.
거품상의 배기 가스(H)는 그대로 부상해서 수면에서 터져, 통류 공간(45)에 들어간다.
상기 교반부(46)를 복수의 단계로 제공하면, 상기의 포집 작용이 반복되어, 열분해탑(60)에 이를 즈음에는 분진 등 오탁물을 거의 포함하지 않는 세정 배기 가스(H)가 된다.
이상으로부터 제 1 포어라인 배관(P1)으로부터 배기 가스 도입 노즐부(20)의 배기 가스 노즐(21)에 이르는 배기 가스 경로에서, 배기 가스 도입 노즐부(20)의 보호 가스 커텐(Gk)에 의해, 배기 가스 도입 노즐부(20) 내의 수분(M)과, 가수분해성 성분을 포함하는 배기 가스(H)의 접촉이 차단되어 상기 경로의 막힘이 억제된다. 그리고, 배기 가스 도입 노즐부(20)의 케이싱(35) 안에서, 비산 부재(30)의 존재에 의해 배기 가스(H)와 비산된 수분(고온 증기)(M)의 기체-액체 접촉에 의해, 배기 가스(H) 중의 가수분해성 성분의 대부분이 분해되어, 대량의 분진을 동반하게 된다.
그리고, 이러한 분진을 동반하는 배기 가스(H)는 수조(41)의 교반부(46)에서 다수의 단계로 세정되고, 분진을 동반하지 않는 상태로 열분해탑(60)에 공급된다.
수조(41)에서 세정된 배기 가스(H)는, 수조(41)의 연통 개구(41d)로부터 열분해탑(60) 안으로 도입되고, 탑 본체(62) 및 연소통부(64)의 상부의 열분해 영역(65)에서 플라즈마 제트 토치(61)의 플라즈마 제트(J)에 접촉해서 수분의 존재 하에서 열분해된다. 이러한 것에 의해, 분해 배기 가스(H)에는 분진이나 반응 생성물 등의 오탁물이 발생한다.
열분해된 배기 가스(H)는 오탁물과 함께 연소통부(64)를 통과한다. 연소통부(64)는 하단이 개방되어 있으므로, 분해 배기 가스(H) 안에 포함된 분진이나 반응 생성물 등의 오탁물의 대부분은 그대로 낙하하여 수조(41)의 물(M)에 낙하하여 포집되어, 분해 배기 가스(H)는 잔여의 가벼운 오탁물과 함께 배기 배관(66)을 통과하여, 분해 배기 가스 유입 공간(45a)으로 유입된다.
분해 배기 가스 유입 공간(45a)으로 유입된 분해 배기 가스(H)는, 배기 팬(89)의 흡인력에 의해 외장 케이싱(81)의 분해 배기 가스 통류 구멍(81a) 근방의 수면을 눌러서 분해 배기 가스 통류 구멍(81a)으로 흘러 들어가고, 외장 케이싱(81)과 방해 통 부재(83) 사이의 교반 영역(87)에서 거품으로 되어 상승한다. 이 거품화에 의해 상기 교반 영역(87)의 물(M)은 크게 교반된다. 이러한 것에 의해 분해 배기 가스(H)에 포함된 분진을 포함하는 오탁물의 대부분이 교반 영역(87)의 물(M)에 의해 포집된다.
세정된 분해 배기 가스(H)는, 방해 통 부재(83)와 링 형상 방해판(84)에서 구불구불한 통류 경로를 통과하여, 추가로 링 형상 방해판(84)의 원통 형상부(84a)와 가는 관 부분(82d) 사이의 공간으로부터 링 형상 방해판(84) 위의 공간으로 나온다. 상기 구불구불한 통류 경로에서, 세정된 분해 배기 가스(H)는 난류가 되어 방해 통 부재(83), 링 형상 방해판(84) 및 가는 관 부분(82d)에 접촉한다. 링 형상 방해판(84)의 윗쪽에는 제 1 출구 세정 스프레이(88a)가 설치되고, 이부터의 살수(M)에 의해 부착된 오탁물이 흘러내린다.
제 1 출구 세정 스프레이(88a)는 상하 2방향으로 살수(M)하므로, 외장 케이싱(81)의 내면은 아래로 흐르는 수막으로 덮여 있으므로, 오탁물은 씻겨내려가서 부착되지 않는다.
분해 배기 가스(H)는, 상기 샤워링에 의해서도 포집되지 않고, 낙하하지 않은 얼마 안된 오탁물이나 미스트와 함께 상승하고, 분해 배기 가스 도입구(82b)를 통과하여 사이클론 통부(82) 안으로 들어간다. 사이클론 통부(82) 안으로 들어간 분해 배기 가스(H)는 세정 배기 가스 배출 통부(86)의 주위를 선회하고, 사이클론 통부(82) 내에서의 소용돌이 형성에 의해 분해 배기 가스(H)보다 무거운 오탁물이나 미스트는 그 원심력과 중력에 의해 선회하면서 낙하하고, 수조(41)의 물(M)로 회수된다.
물 세정 및 사이클론을 거쳐 오탁물을 포함하지 않는 청정 배기 가스(H)는, 배기 팬(89)에 흡인되어 배기용 배관(89a)에 방출되어, 공장 배관(150)으로 흘러 나간다.
상기 반응 공정와 그 제해 작업이 종료하면, 공정 챔버(201)의 클리닝 공정으로 바뀐다. 클리닝 공정에서, 내면 세정부(16)의 공통 배관(17)이 제 2 포어라인 배관(P2)의 커넥터(P2c)에 접속된다. 이 단계에서, 개폐 밸브(18v·19v)는 폐쇄된다.
그런 후, 공정 챔버(201) 안으로 불소계 클리닝 가스(예를 들어, C2F6, NF3 등)가 흐르고, 공정 챔버(201)의 내면에 부착된 반응 생성물이 NF4와 같은 휘발성 가스로 배기 가스 제해 유닛(U)측으르 흐른다. 이러한 것에 의해 공정 챔버(201) 안의 클리닝이 행해진다.
배기 가스 제해 유닛(U)측에서, 제 1 포어라인 배관(P1)으로부터 배기 가스 도입 노즐부(20)에 이르는 배기 가스 경로에 분진이나 반응 생성물이 부착된다. 클리닝 공정에서 클리닝 가스가 공정 챔버(201)에 공급되지만, 이 클리닝 가스의 대부분은 공정 챔버(201)의 클리닝 과정에서 소비되고, 제 1 포어라인 배관(P1)에 흡인되는 클리닝 후의 배기 가스에는 제 1 포어라인 배관(P1)뿐만 아니라 배기 가스 경로에서의 클리닝 능력이 거의 없다.
그래서, 개폐 밸브(10a)를 열고, 내면 클리닝부(10)에 별도 클리닝 가스(예를 들어, NF3)를 공급하고, 제 1 포어라인 배관(P1)뿐만 아니라 배기 가스 경로의 내면 클리닝을 행한다.
즉, 내면 클리닝부(10)의 라디컬 생성 챔버(12)에 별도 클리닝 가스를 공급하면서 고주파 전원(14)을 작동시켜서 고주파 코일(13)로의 고주파 전압을 인가한다. 이러하면, 고주파 코일(13)의 루프 부분(13a)의 내측에 용량 결합성의 플라즈마(CCP)가 생성되고, 이러한 CCP로 유도 자기장에 의한 유도 전류가 흐름으로써 유도 결합 플라즈마(ICP)가 생성한다.
상기 클리닝 가스는 이 라디컬 생성 챔버(12) 안의 ICP의 고열이나 전자 충격에 의해 분해된다. 이러한 것에 의해 불소 라디컬(Fㆍ)이 대량으로 생성되며, 제 1 포어라인 배관(P1)이나 기계식 부스터 펌프(2), 또한 그 하류의 기기류나 배관류를 통과하는 동안에 이것들의 내면에 부착된 반응 생성물(S)을 가스화한다. 즉, NF3을 분해해서 생성시킨 F 라디컬(Fㆍ)에 의해, Si＋4F→SiF4라는 반응으로 반응 생성물(S)을 가스화시켜서 클리닝한다. 이러한 것에 의해, 제 1 포어라인 배관(P1)이나 기계식 부스터 펌프(2), 또한 그 하류의 기기류나 배관류의 내면은 공정 챔버(201)의 클리닝 공정 동안 동시에 클리닝된다.
상기 불소 라디컬(Fㆍ)에 의한 내면 클리닝이 종료하면, 내면 클리닝부(10)의 개폐 밸브(10a)를 폐쇄한다.
내면 세정부(16)의 공통 배관(17)은, 상기 내면 클리닝에 앞서 제 2 포어라인 배관(P2)의 하단 선단의 커넥터(P2c)에 접속된다. 내면 클리닝부(10)의 개폐 밸브(10a)를 폐쇄한 후, 내면 세정부(16)의 급수 배관(18)의 개폐 밸브(18v)를 개방한다.
급수 배관(18)으로부터 나온 세정용 물(M)은, 공통 배관(17)을 통과하여 러프 진공 펌프(4)로 흘러 들어가고, 러프 진공 펌프(4)를 통과하여 제 3 포어라인 배관(P3)으로 들어가고, 계속해서 배기 가스 노즐(21)을 지나 수조(41)에 흘러 들어간다. 이러한 것에 의해 러프 진공 펌프(4)뿐만 아니라 기기류와 제 3 포어라인 배관(P3)의 내부가 세정된다. 또한, 기계식 부스터 펌프(2)에는 통수할 수 없기 때문에, 물 세정용은 러프 진공 펌프(4) 이하에서 행해진다.
상기 물 세정이 종료하면, 급수 배관(18)의 개폐 밸브(18v)를 폐쇄하고, 건조 기체 공급 배관(19)의 개폐 밸브(19v)를 연다. 이러한 것에 의해 건조 기체 공급 배관(19)으로부터 가열 불활성 가스(예를 들어, 가열 질소 가스)(G)가 공급되고, 상기 수세 경로를 지나 수조(41)로 흘러 들어가고, 이 경로의 내면을 건조시킨다. 이 건조에 의해 배기계의 클리닝은 종료하여, 다음 제조 공정으로 옮겨간다.
이상과 같이, 본 발명에서, 배기 가스 도입 노즐부(20)와 배기 가스 세정부(40)의 협동에 의해, 배기 가스(H)에 포함되는 가수분해성 성분의 분해와, 이 분해에 의한 분진 등의 오탁물의 배제가 가능해질 뿐만 아니라, 내면 클리닝부(10)와 내면 세정부(16)의 협동에 의해, 클리닝 공정에 맞춰서 제 1 포어라인 배관(P1)으로부터 배기 가스 도입 노즐부(20)까지의 배기 가스 경로를 세정할 수 있고, 막힘 사고가 가장 발생하기 쉬운 이 부분의 막힘을 대폭적으로 억제할 수 있게 된다.
C: 제어반, F·: 불소 라디컬, FP: 분사 펌프, G: 보호 가스(건조 기체·가열 가스·불활성 가스), Gk: 보호 가스 커튼, H: 배기 가스, J: 플라즈마 제트, M: 수분(물, 물방울, 안개, 증기, 분사수, 살수), P1: 제 1 포어라인 배관, P2: 제 2 포어라인 배관, P2c: 커넥터, P3: 제 3 포어라인 배관, S: 내면 부착물(반응 생성물), T1: 보호 가스 분출로, T2: 수분 분출로, U: 배기 가스 제해 유닛, YP1: 제 1 양수 펌프, YP2: 제 2 양수 펌프, YP3: 제 3 양수 펌프, 1: 진공 펌프, 2: 기계식 부스터 펌프, 4: 러프 진공 펌프, 10: 내면 클리닝부, 10a: 개폐 밸브, 12: 라디컬 생성 챔버, 12a: 입구 개구부, 12b: 출구 개구부, 12c: 분해 가스 공급관, 13: 고주파 코일, 13a: 루프 부분, 14: 고주파 전원, 16: 내면 세정부, 17: 공통 배관, 18: 급수 배관, 18v: 개폐 밸브, 19: 건조 기체 공급 배관, 19v: 개폐 밸브, 20: 배기 가스 도입 노즐부, 20a: 삼중관, 21: 배기 가스 노즐, 21f: 배기 가스 분출구, 25:보호 가스 노즐, 25a: 노즐 구멍, 25b: 수납 오목부, 25c: 노즐 부분, 25f: 보호 가스 분출구, 26: 보호 가스 공급 배관, 26a: 가스 저장소, 27: 수분 분출 노즐, 27c: 노즐 부분, 28: 수분 공급 배관, 28a: 물 웅덩이, 30: 비산 부재, 31: 접시 형상부, 31a: 충돌 부분, 3lb: 솟아오른 테두리, 32: 각부, 33: 배기 가스 유하 구멍, 34: 지지 부재, 35: 케이싱, 40: 배기 가스 세정부, 41: 수조, 41a: 천장부, 4lb: 바닥부, 41c: 도입 개구, 41d: 연통 개구, 42: 제 1 양수 배관, 43: 제 2 양수 배관, 44: 제 3 양수 배관, 45: 통류 공간, 45a: 분해 배기 가스 유입 공간, 46: 교반부(제방), 47: 제 1 제방, 47a: 배기 가스 통과로, 47b: 가이드 노즐, 48: 제 2 제방, 48a: 하부 굴곡 편부, 48b: 상부 굴곡 편부, 48I: 굴곡 라인, 49: 교반 영역, 50(50a 내지 50c): 분사 노즐, 55: 분리 제방판, 56: 오버플로우 제방, 57: 배수 영역, 60: 열분해탑, 61: 플라즈마 제트 토치, 62: 탑 본체, 63: 물 도입부, 64: 연소통부, 65: 열분해 영역, 66: 배기 배관, 80: 출구 스크러버, 81: 외장 케이싱, 81a: 분해 배기 가스 통류 구멍, 8lb: 가이드 노즐, 82: 사이클론 통부, 82a: 깔때기 형상 부분, 82b: 분해 배기 가스 도입구, 82c: 원통 형상부, 82d: 가는 관 부분, 83: 방해 통 부재, 83a: 하단부, 83b: 상단부, 83I: 굴곡 라인, 84: 링 형상 방해판, 84a: 원통 형상부, 86: 세정 배기 가스 배출 통부, 87: 교반 영역, 88a: 제 1 출구 세정 스프레이, 88b: 제 2 출구 세정 스프레이, 89: 배기 팬, 89a: 배기용 배관, 90: 하우징, 91: 선반, 150: 공장 배관, 200: 반도체 제조 장치, 201: 공정 챔버, 210: 클린 룸, 220: 바닥.

Claims (4)

  1. 반도체 제조 장치의 공정 챔버로부터 배기 가스를 흡인하는 진공 펌프와, 상기 진공 펌프로부터 배출된 배기 가스를 물 세정하는 배기 가스 도입 노즐부와, 상기 배기 가스 도입 노즐부로부터 물 세정되어 배출된 세정 배기 가스에 함유된 오탁물을 포집하고, 상기 세정 배기 가스를 다음의 배기 가스 분해 공정으로 송출하는 배기 가스 세정부를 포함하는 배기 가스 제해 유닛에 있어서,
    상기 진공 펌프는, 반도체 제조 장치의 공정 챔버로부터 인출된 제 1 포어라인 배관에 접속된 기계식 부스터 펌프와, 상기 기계식 부스터 펌프의 하방에 설치되고 상기 기계식 부스터 펌프로부터 인출된 제 2 포어라인 배관에 접속된 러프 진공 펌프로 구성되고,
    상기 러프 진공 펌프로부터 인출된 제 3 포어라인 배관에 배기 가스 도입 노즐부가 접속되고,
    상기 제 1 포어라인 배관에만 접속되고, 반도체 제조 장치의 클리닝시에, 상기 제 1 포어라인 배관 내에 불소 라디컬을 공급해서 제 1 포어라인 배관뿐만 아니라, 상기 배기 가스 도입 노즐부를 포함하는 구성 부재의 내면 부착물을 제거하는 내면 클리닝부와,
    상기 제 2 포어라인 배관에 접속되고, 불소 라디컬에 의한 상기 내면 클리닝 후에 세정용의 물을 공급해서 상기 제 2 포어라인 배관뿐만 아니라, 상기 배기 가스 도입 노즐부를 포함하는 구성 부재의 내면 부착물을 물 세정하고, 그런 후에, 건조 기체를 공급하여, 제 2 포어라인 배관뿐만 아니라, 상기 배기 가스 도입 노즐부를 포함하는 구성 부재의 내면을 건조하는 내면 세정부(16)로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 제해 유닛.
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