TW201938250A - 排氣之減壓除害方法及其裝置 - Google Patents

排氣之減壓除害方法及其裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201938250A
TW201938250A TW107112996A TW107112996A TW201938250A TW 201938250 A TW201938250 A TW 201938250A TW 107112996 A TW107112996 A TW 107112996A TW 107112996 A TW107112996 A TW 107112996A TW 201938250 A TW201938250 A TW 201938250A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
exhaust gas
reaction
vacuum pump
decompression
exhaust
Prior art date
Application number
TW107112996A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI669151B (zh
Inventor
柳澤道彥
吉田哲久
塚田勉
今村志
Original Assignee
日商康肯環保設備有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商康肯環保設備有限公司 filed Critical 日商康肯環保設備有限公司
Application granted granted Critical
Publication of TWI669151B publication Critical patent/TWI669151B/zh
Publication of TW201938250A publication Critical patent/TW201938250A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Abstract

本發明是為了提供一種排氣之除害方法及其裝置，能使稀釋用的氮氣之使用極小化而具有優異的能量之利用效率。 　　亦即，本發明的排氣之減壓除害方法及其裝置，其特徵在於，是將透過真空泵而由產生源供給的排氣，保持減壓狀態並藉由電熱加熱器加熱而進行分解及/或反應處理。

Description

排氣之減壓除害方法及其裝置
本發明主要是關於適用於電子產業之製造程序所排出之可燃性氣體、有毒氣體、溫室氣體等的有害氣體的處理之排氣之除害方法及其裝置。
在製造半導體、液晶等的電子產業，是使用氮化矽膜CVD、氧化矽膜CVD、TEOS氧化膜CVD、高介電常數膜CVD、低介電常數膜CVD及金屬膜CVD等之各種CVD程序。其中，例如為了形成矽系薄膜，主要採用使用了具有爆炸性、毒性之矽烷系氣體之CVD法。在該CVD法所使用之包含上述矽烷系氣體的程序氣體，當在CVD程序被使用後，是成為排氣而藉由下述專利文獻1所記載般的除害裝置實施無害化，以往，在該除害裝置的前方，為了將排氣中的矽烷系氣體稀釋到爆炸極界以下而投入大量的稀釋用氮氣。在此，在典型的氮化矽膜CVD，是使用SiH4 /NH3 /N2 O=1slm/10slm/10slm(slm:standard liter per minute，將1atm、0℃下之每1分鐘的流量用升表示的單位)，因為SiH4 的爆炸範圍為1.3%~100%，從CVD程序排出之這樣的氣體，必須立刻用稀釋用氮氣稀釋成約76倍左右。只要進行該稀釋，就能利用習知的燃燒方式、大氣壓電漿方式的熱分解裝置安全且確實地進行除害處理。
專利文獻1：日本特開平11-333247號公報
發明所欲解決之問題
然而，在上述的習知技術存在以下的問題。亦即，如上述般為了將包含用氮氣稀釋後的矽烷系氣體之排氣全體加熱到分解溫度所需的能量，必須為僅將包含稀釋前的矽烷系氣體之排氣加熱的情況之約76倍的能量。亦即，以往之必須用氮氣進行稀釋的除害程序，不僅隨著使用多量的氮氣而造成成本增加，且與排氣的除害沒有直接關係之氮氣也必須加熱，因此能量效率低，還導致電力或燃料等的成本增加。
有鑑於此，本發明的主要目的是為了提供一種排氣之除害方法及其裝置，可不減損安全性而使稀釋用氮氣的使用極小化，而具有優異的能量利用效率。 解決問題之技術手段
為了達成上述目的，本發明所採用的對策，是將排氣的除害在減壓下進行。亦即，本發明中的第1發明是一種排氣之減壓除害方法，其特徵在於，將透過真空泵14而由排氣產生源12所供給的排氣E，保持減壓狀態並藉由電熱加熱器17加熱而進行分解及/或反應處理。
該第1發明例如發揮以下的作用。將透過真空泵14而由排氣產生源12所供給的排氣E，保持減壓狀態並藉由電熱加熱器17加熱而進行分解、反應處理，因此反應所產生的熱變稀薄，不致發生急劇的溫度上昇、爆炸反應，稀釋用氮氣變得不需要或是極少量就足夠了。此外，因為如此般利用氮氣的稀釋變得不需要或極少量就足夠了，從電熱加熱器17所供給的熱能量幾乎全部都能直接利用於排氣E的分解、反應。此外，因為從排氣E的產生源到處理部都是在減壓下，縱使是排氣E中包含對人體有毒的氣體的情況，仍不會有在藉由電熱加熱器17進行加熱分解及/或反應處理之前使該排氣E往系統外漏出的疑慮。
在此，在前述第1發明中較佳為，前述減壓狀態是在1Torr以上且700Torr以下的範圍內，更佳為15 Torr以上且685Torr以下的範圍內，特佳為100±50Torr的範圍內。當減壓狀態為未達1Torr的情況，為了實現高度真空環境必須採用高價且大規模的裝置，相反的，當減壓狀態為超過700Torr的情況，因為與大氣壓的差異變小，必須將排氣E用多量的氮氣進行稀釋。
本發明中的第2發明是用於實施上述排氣之減壓除害方法的裝置，例如圖1及圖2所示般，排氣之減壓除害裝置10是如以下般構成。排氣之減壓除害裝置10係具有反應筒16，該反應筒16是將透過真空泵14而由排氣產生源12所供給的排氣E，在形成於其內部之排氣處理空間26藉由電熱加熱器17加熱而進行分解及/或反應處理。在該反應筒16的排氣出口40側連接著後段真空泵18，該後段真空泵18是將從上述真空泵14的排放口到上述反應筒16的內部全都進行減壓。
在該第2發明中較佳為設置分解暨反應輔助劑供給手段20，該分解暨反應輔助劑供給手段20是對前述反應筒16的內部供給作為分解暨反應輔助劑之選自由水分、空氣、O2 、H2 及碳氫化合物氣體所構成群中之至少1種。在此情況，縱使在排氣E中多量地含有主體為SiH4 、NF3 等之可燃性物質或有害物質的情況，藉由加入上述的分解暨反應輔助劑，能夠將該等物質輕易地分解成穩定的狀態、或進行反應而使其無害化。
此外，在第2發明中較佳為，上述反應筒16係成為具有外管21和內管23之雙層管構造，在上述外管21和上述內管23之間形成預熱區25，該預熱區25，是讓被導入上述反應筒16內而往前述排氣處理空間26供給之處理前的排氣E和在上述排氣處理空間26藉由加熱而被分解暨反應處理後之處理完畢的排氣E之間進行熱交換。在此情況，在處於也能稱為準真空之減壓環境下之反應筒16的內部，可將往排氣處理空間26供給的排氣E預熱，能夠將藉由電熱加熱器17所生成的熱能量毫無浪費地利用於排氣E的分解暨反應處理。
再者，在前述第2發明中較佳為，前述後段真空泵18為水封泵。後段真空泵18，除了將從真空泵14的排放口到上述反應筒16的內部全都進行減壓以外，還是用於將在反應筒16內被除害處理後的排氣進行吸入、吐出者。在此，水封泵(水封式真空泵)是指，在殼體內加入適當量的水封液而讓葉輪旋轉的構造之泵，係利用由被離心力按壓於殼體內壁之水封液和葉輪所包圍的空間之變化而進行吸入、吐出作用的真空泵。因此，在反應筒16內被除害處理後的排氣E，在通過水封泵的內部時會和水封液接觸。如此一來，藉由除害處理而伴生之排氣E中的水溶性成分，會溶解於水封液而從排氣E中除去。因此，可省略濕式洗滌器(wet scrubber)等的排氣水洗裝置。 發明效果
依據本發明，能夠提供一種排氣之除害方法及其裝置，可不減損安全性而使稀釋用氮氣的使用極小化，而具有優異的能量利用效率。
以下，針對本發明的一實施形態，參照圖1及圖2做說明。圖1係顯示本發明的一實施形態的排氣之減壓除害裝置10的概要圖。如圖1所示般，本實施形態的排氣之減壓除害裝置10，係用於將從CVD裝置等的排出源12透過真空泵14而供給之排氣E進行除害的裝置，且具有反應筒16及後段真空泵18。在此，在圖1的實施形態，作為排氣的產生源12是顯示氮化矽膜CVD裝置的例子。在典型的氮化矽膜CVD裝置，作為程序氣體是使用SiH4 /NH3 /N2 O =1slm/10slm/10slm，作為清洗氣體(cleaning gas)是使用NF3 /Ar=15slm/10slm，作為清洗反應的生成物之SiF4 可視為被排出約10slm左右。使用完畢後的該等氣體以排氣E的形式透過真空泵14往減壓除害裝置10供給。在像氮化矽膜CVD那樣的半導體元件的製造程序，作為真空泵14主要是使用乾式泵。因此，供應給該真空泵14的N2 (氮氣)，是為了該泵14的軸封所供給的沖洗(purge)N2 。
反應筒16係具有外管21及內管23而構成雙層管(參照圖2)，外管21是由赫史特合金(HASTELLOY，註冊商標)等的耐蝕性優異的金屬材料等所形成，成為其軸朝向上下方向地豎設之圓筒狀；內管23同樣是由赫史特合金(HASTELLOY，註冊商標)等的耐蝕性優異的金屬材料等所形成，且在上述外管21內配設成與該外管21成為同心圓狀。在此，在外管21之外周壁下端部設有：透過配管36而連通於真空泵14的排放口(delivery，吐出口)之排氣入口38。此外，由外管21和內管23包夾的空間，其下端部呈密閉，且上端部是讓內管23與反應筒16之頂板16a隔著距離，藉此與形成於內管23的內部之排氣處理空間26連通。因此，從排氣入口38導入由外管21和內管23所包夾的空間之排氣E，在該空間上昇的期間，會與於排氣處理空間26內被加熱分解處理後之高溫的處理完畢的排氣E之間進行熱交換而被預熱。亦即，由該外管21和內管23所包夾的空間成為預熱區25。
該反應筒16豎設於架台27，且內管23的下端部往下方延伸，在反應筒16的前端開設有：與後段真空泵18之吸取口(suction，吸入口)直接連結之排氣出口40。圖2中的符號29a表示測定埠，其係用於安裝測定反應筒16內部的真空度之真空計(未圖示)等的計器；符號29b表示供氣噴嘴，其係按照必要而朝向反應筒16內部加入反應空氣、稀釋空氣等。此外，在讓反應筒16上部之預熱區25和排氣處理空間26連通的部分之附近安裝有噴嘴42(參照圖2A)，其係按照必要而將分解暨反應輔助劑供給手段20所供給之水分等的分解暨反應輔助劑導入排氣處理空間26內。而且，在反應筒16之頂板16a的中央部穿設有加熱器插入孔16b，透過該加熱器插入孔16b來設置反應筒16內的電熱加熱器17。
電熱加熱器17，係用於將排氣處理空間26內加熱到排氣E(特別是除害對象成分)之熱分解溫度以上(具體而言為600℃~1300℃左右)的既定溫度而讓排氣E進行加熱分解，且具有發熱體17a及保護管17b。發熱體17a，是藉由電氣而以排氣E之熱分解溫度以上的溫度進行發熱，其是成為電熱加熱器17的發熱源，例如可列舉：由碳化矽構成之實心或中空的棒狀物，將鎳鉻合金線、鐵鉻鋁線(Kanthal wire)等的金屬線在其長度方向中心部C對折而讓該金屬線彼此大致並行之後，進一步呈螺旋狀捲繞而成之物等。而且，該發熱體17a的外周是由保護管17b保護。保護管17b，是由氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )及氮化矽(Si3 N4 )等的陶瓷、或赫史特合金(註冊商標)等的耐蝕性優異的金屬材料等所構成，係在其內部收容發熱體17a而保護發熱體之有底筒狀的容器體。
後段真空泵18，係用於將從真空泵14之排放口到反應筒16的內部全都減壓到既定的真空度，且將在反應筒16進行除害處理後的排氣E吸引並排出。在本實施形態，作為該後段真空泵18是使用水封泵。因此，在後段真空泵18之排放口側裝設有：用於讓從該後段真空泵18以混合狀態排出之處理完畢的排氣E和水封液分離之氣液分離聚結器(coalescer)等的分離器62(參照圖1)。
在此，由後段真空泵18所造成之從真空泵14的排放口到反應筒16的內部之排氣流通區域的減壓狀態，較佳為1Torr以上且700Torr以下的範圍內，更佳為15Torr以上且685Torr以下的範圍內，特佳為100±50Torr的範圍內。當減壓狀態為未達1Torr的情況，為了實現高度真空環境必須採用高價且大規模的裝置，相反的，當減壓狀態為超過700Torr的情況，因為與大氣壓的差異變小，必須將排氣E用與大氣壓下相同程度之多量的氮氣進行稀釋。
在本實施形態的排氣之減壓除害裝置10，雖未圖示出，當然具備有：為了使電熱加熱器17、後段真空泵18等進行動作所必要之各種檢測機器、控制機器及電源等。
接下來說明，使用了如以上般構成的排氣之減壓除害裝置10的排氣E之減壓除害方法，從排氣產生源12排出的排氣E是透過真空泵14往反應筒16供給。在此，藉由讓後段真空泵18作動，使排氣E保持於既定的減壓狀態並從反應筒16內的預熱區25往排氣處理空間26導入，在該排氣處理空間26藉由電熱加熱器17所產生的熱進行分解暨反應處理。
依據本實施形態的排氣之減壓除害方法，將排氣E保持減壓狀態，使電熱加熱器17加熱而進行分解暨反應所產生的熱變稀薄，不致發生急劇的溫度上昇、爆炸反應就能進行除害處理，因此稀釋用氮氣變得不需要或是極少量就足夠了。此外，因為如此般利用氮氣的稀釋變得不需要或極少量就足夠了，從電熱加熱器17所供給的熱能量幾乎全部都能直接利用於排氣E的分解暨反應。因此，這2個作用相輔，能夠使排氣E之除害裝置成為非常緊湊的構造。再者，因為從排氣E的產生源到處理部都是在減壓下，縱使是排氣E中包含對人體有毒的氣體的情況，仍不會有在藉由電熱加熱器17進行加熱分解暨反應處理之前使該排氣E往系統外漏出的疑慮。
上述實施形態可如以下般變更。作為前述反應筒16，雖是顯示具有外管21及內管23而設有預熱區25之雙層管構造者，但當不須將排氣E預熱的情況等，該反應筒16可構成為將預熱區25省略之單管(單層管)構造者。
作為從前述分解暨反應輔助劑供給手段20所供給的分解暨反應輔助劑雖舉出水分，當例如排氣E中含有多量的像NF3 那樣的PFCs(全氟化合物)，作為分解暨反應生成物是生成多量HF的情況，較佳為添加作為中和劑(分解暨反應輔助劑)之KOH水溶液、NaOH水溶液等的鹼性水溶液。此外，進行氧化處理的情況也包含：添加空氣、氧氣的情況，或是加入還原性的H2 、CH4 等之碳氫化合物系氣體的情況。
雖顯示作為前述後段真空泵18是使用水封泵的情況，但當排氣E除害處理後之分解生成物不須實施水洗的情況，可取代該水封泵而使用乾式泵等。
雖是顯示將前述真空泵14和反應筒16的排氣入口38用配管36連結的情況，但將該真空泵14的排放口和排氣入口38直接連結亦可。此外，雖是顯示將反應筒16的排氣出口40和後段真空泵18的吸取口直接連結的情況，但將反應筒16的排氣出口40和後段真空泵18透過配管來連接亦可。
10‧‧‧排氣之減壓除害裝置
12‧‧‧排氣產生源
14‧‧‧真空泵
16‧‧‧反應筒
17‧‧‧電熱加熱器
18‧‧‧後段真空泵
20‧‧‧分解暨反應輔助劑供給手段
21‧‧‧外管
23‧‧‧內管
25‧‧‧預熱區
26‧‧‧排氣處理空間
E‧‧‧排氣
圖1係顯示本發明的一實施形態的排氣之減壓除害裝置的概要圖。 　　圖2A係顯示本發明的排氣之減壓除害裝置之反應筒的一例之前視局部剖面圖，圖2B係圖2A之A-A線剖面圖。

Claims (7)

  1. 一種排氣之減壓除害方法，其特徵在於， 　　係將透過真空泵而由排氣產生源供給的排氣，保持減壓狀態並藉由電熱加熱器加熱而進行分解及/或反應處理。
  2. 如請求項1所述之排氣之減壓除害方法，其中， 　　前述減壓狀態是在1Torr以上且700Torr以下的範圍內。
  3. 一種排氣之減壓除害裝置，其特徵在於，係具備反應筒(16)及後段真空泵(18)， 　　前述反應筒(16)，係將透過真空泵(14)而由排氣產生源(12)供給的排氣(E)，在形成於其內部之排氣處理空間(26)藉由電熱加熱器(17)加熱而進行分解及/或反應處理， 　　前述後段真空泵(18)，係連接於前述反應筒(16)的排氣出口側，且將從前述真空泵(14)的排放口到前述反應筒(16)的內部全都進行減壓。
  4. 如請求項3所述之排氣之減壓除害裝置，其中， 　　在前述反應筒(16)的內部設置分解暨反應輔助劑供給手段(20)， 　　前述分解暨反應輔助劑供給手段(20)，係對前述反應筒(16)的內部供給作為分解暨反應輔助劑之選自由水分、空氣、O2 、H2 及碳氫化合物氣體所構成群中之至少1種。
  5. 如請求項3或4所述之排氣之減壓除害裝置，其中， 　　前述反應筒(16)成為具有外管(21)及內管(23)之雙層管構造， 　　在前述外管(21)和前述內管(23)之間形成有預熱區(25)，前述預熱區(25)，係讓被導入前述反應筒(16)內而往前述排氣處理空間(26)供給之處理前的排氣(E)和在前述排氣處理空間(26)藉由加熱而被分解處理後之處理完畢的排氣(E)之間進行熱交換。
  6. 如請求項3或4所述之排氣之減壓除害裝置，其中， 　　前述後段真空泵(18)為水封泵。
  7. 如請求項5所述之排氣之減壓除害裝置，其中， 　　前述後段真空泵(18)為水封泵。
TW107112996A 2018-03-19 2018-04-17 排氣之減壓除害方法及其裝置 TWI669151B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??PCT/JP2018/010781 2018-03-19
PCT/JP2018/010781 WO2019180772A1 (ja) 2018-03-19 2018-03-19 排ガスの減圧除害方法及びその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI669151B TWI669151B (zh) 2019-08-21
TW201938250A true TW201938250A (zh) 2019-10-01

Family

ID=67986040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107112996A TWI669151B (zh) 2018-03-19 2018-04-17 排氣之減壓除害方法及其裝置

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TWI669151B (zh)
WO (1) WO2019180772A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0763583B2 (ja) * 1992-01-21 1995-07-12 カンケンテクノ株式会社 半導体排ガス除害方法とその装置
JP3280173B2 (ja) * 1994-11-29 2002-04-30 日本エア・リキード株式会社 排ガス処理装置
JP3709432B2 (ja) * 1999-04-30 2005-10-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 排ガス処理装置及び基板処理装置
JP3310245B2 (ja) * 1999-07-22 2002-08-05 株式会社豊栄商会 処理装置および処理方法
JP4252702B2 (ja) * 2000-02-14 2009-04-08 株式会社荏原製作所 反応副生成物の配管内付着防止装置及び付着防止方法
CN2420504Y (zh) * 2000-04-03 2001-02-21 王恩俊 有机有毒有害气体处理装置
JP2002280354A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Osaka Prefecture 炭素薄膜のエッチング方法及びエッチング装置
JP4895612B2 (ja) * 2004-01-29 2012-03-14 大陽日酸株式会社 排ガス処理方法および排ガス処理装置
JP2006026614A (ja) * 2004-07-21 2006-02-02 Akiji Nishiwaki 排ガス処理方法および排ガス処理装置
GB0902234D0 (en) * 2009-02-11 2009-03-25 Edwards Ltd Method of treating an exhaust gas stream

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019180772A1 (ja) 2019-09-26
TWI669151B (zh) 2019-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7976807B2 (en) Method for detoxifying HCD gas and apparatus therefor
KR102066409B1 (ko) 배기 가스의 감압 제해 장치
US10005025B2 (en) Corrosion resistant abatement system
AU2008215944B2 (en) Method of treating a gas stream
TWI674921B (zh) 排氣之減壓除害裝置
TWI669151B (zh) 排氣之減壓除害方法及其裝置
JP2018083140A (ja) 排ガスの減圧除害方法及びその装置
TW201900266A (zh) 廢氣的減壓除害方法及其裝置
JP2018069112A (ja) 排ガスの減圧除害方法及びその装置
KR200336937Y1 (ko) 진공펌프 일체형 폐기가스 처리장치
CN116651192A (zh) 气体处理系统和使用该气体处理系统的气体处理方法