WO2021090737A1 - 排ガス処理装置 - Google Patents

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pipe
introduction pipe
powder
gas treatment
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高橋 克典
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エドワーズ株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F23J3/02Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment device, and more particularly to an exhaust gas treatment device capable of easily removing powder accumulated or adhering to a pipe into which an exhaust gas discharged from a process chamber is introduced without disassembling the pipe.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • etching processing is performed to form a film using chemical vapor phase reaction, and various gases are used in the process chamber. ..
  • this gas examples include silane (SiH 4 ), NH 3 , and H 2 , which are film-forming material gases for semiconductor elements, liquid crystal panels, and solar cells, and when cleaning the inside of a closed chamber such as a plasma CVD device with plasma, for example.
  • a closed chamber such as a plasma CVD device with plasma
  • gaseous fluorides such as NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , SF 6 , CHF 3 , CF 6 and inert gases such as nitrogen (N 2 ) used as cleaning gases.
  • a turbo molecular pump 3 and a dry pump 5 are connected in series to the process chamber 1 for evacuation in order to remove this harmful exhaust gas.
  • the dry pump 5 is configured to evacuate to some extent at the start of operation, and then the turbo molecular pump 3 is further evacuated to a required low voltage.
  • the turbo molecular pump 3 is omitted.
  • the harmful exhaust gas output from the dry pump 5 is burned and decomposed by the combustion type abatement device 10. At this time, the exhaust gas is guided into the combustion type abatement device 10 while being slightly depressurized by the central scrubber 11. Then, for example, when silane or nitrogen trifluoride is detoxified, silica (SiO 2 ) powder or hydrofluoric acid (HF) is generated as a product of combustion decomposition.
  • silica (SiO 2 ) powder or hydrofluoric acid (HF) is generated as a product of combustion decomposition.
  • This SiO 2 is a fine powder and easily adheres to the inner wall of the combustion chamber of the combustion type abatement device 10 and the pipe in the middle. Then, in order to scrape off the adhered powder, a scraper as shown in Patent Document 1 may be arranged in the combustion chamber of the combustion type abatement device 10.
  • the powder adhering to the inside of the pipe cannot be removed by the scraper, and it is necessary to disassemble the pipe and perform cleaning after stopping the combustion type abatement device 10.
  • the exhaust gas flow rate is large, the number of pipes is also large, and this cleaning work is difficult and time-consuming.
  • the powder may be solidified and laminated on the inner wall of the pipeline, so that the amount of exhaust gas that can be flowed may be reduced.
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and is an exhaust gas treatment device capable of easily removing powder accumulated or adhering in a pipe for introducing exhaust gas discharged from a process chamber without disassembling the pipe.
  • the purpose is to provide.
  • An exhaust gas treatment device provided with an injection hole formed in the above, a gas introduction means for introducing a removing gas from the injection hole toward the inside of the introduction pipe, and a valve for opening and closing a flow path on the upstream side of the introduction pipe. After the valve is closed, the removed gas is injected from the injection hole toward the inside of the introduction pipe at a predetermined speed for a certain period of time.
  • the valve When removing the product accumulated in the introduction pipe, the valve is closed, and then the removal gas is injected from the injection hole toward the inside of the introduction pipe at a predetermined speed for a certain period of time. This allows the products deposited on the inner wall of the pipe to be blown away. Even if the injection is performed at a predetermined speed, the valve is closed, so that the device on the upstream side is not affected. Since the removal gas is flowed only for removing the product, a gas at room temperature may be used. Therefore, equipment such as heating is not required and the configuration can be simplified.
  • the present invention (claim 2) is characterized in that the predetermined speed is a flow velocity of 10 m / sec or more.
  • the flow velocity of the removed gas By setting the flow velocity of the removed gas to 10 m / sec or more, the products accumulated on the inner wall of the pipe can be surely blown off.
  • the present invention (claim 3) is characterized in that the removed gas is introduced for 30 to 120 seconds at a time.
  • the removal gas only needs to be introduced for 30 to 120 seconds at a time. Therefore, depending on the environment, cleaning may be performed only once at the maintenance time, and the processing is simple.
  • the present invention (claim 4) is characterized in that the removed gas is an inert gas.
  • the removal gas is injected from the injection hole toward the inside of the introduction pipe at a predetermined speed for a certain period of time, so that the removal gas is deposited on the inner wall of the pipe.
  • the product can be blown away. Even if the injection is performed at a predetermined speed, the valve is closed, so that the device on the upstream side is not affected. Since the removal gas is flowed only for removing the product, a gas at room temperature may be used. Therefore, equipment such as heating is not required and the configuration can be simplified.
  • Configuration diagram (front view) of the combustion type abatement device according to the first embodiment of the present invention Configuration diagram (plan view) of the combustion type abatement device according to the first embodiment of the present invention. Configuration diagram (side view) of the combustion type abatement device according to the first embodiment of the present invention.
  • Conceptual block diagram of the first embodiment of the present invention Configuration diagram (front view) of the combustion type abatement device according to the second embodiment of the present invention.
  • Configuration diagram (side view) of the combustion type abatement device according to the second embodiment of the present invention Configuration diagram (side view) of the combustion type abatement device according to the second embodiment of the present invention.
  • Conceptual block diagram of the second embodiment of the present invention Exhaust gas treatment flow chart
  • FIG. 1 The block diagram of the combustion type abatement apparatus 10 which is 1st Embodiment of this invention is shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 1 is a front sectional view, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a side outline view.
  • exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, 7D are erected above the introduction pipe bases 21A, 21B, 21C, 21D.
  • FIG. 3 shows the detailed connection relationship to the upstream side only for the exhaust gas introduction pipe 7B, and omits the description for the upstream side of the other exhaust gas introduction pipes 7A, 7C, 7D, but these exhaust gas introduction pipes.
  • the upstream side of 7A, 7C, and 7D also has the same configuration as that of the exhaust gas introduction pipe 7B. Similarly, in the following, some of the components with the same reference numerals are omitted in the drawings for simplification.
  • the exhaust gas introduction pipe 6B and the bypass pipe 4B are connected to the upstream side of the exhaust gas introduction pipe 7B via a three-way switching valve 60B.
  • the upstream side of the exhaust gas introduction pipe 6B is connected to the dry pump 5.
  • the introduction pipe base portions 21A, 21B, 21C, and 21D are fixed to the upper layer portion 23 of the combustion chamber having a flange 25 on the lower surface.
  • the flange 31 at the upper end of the combustion chamber 30 is fixed to the flange 25 with bolts.
  • the combustion chamber 30 has a substantially cylindrical shape, and a fuel / air supply port 33 is arranged on the side portion.
  • the combustion type of the exhaust gas in the combustion chamber 30 is not limited, and includes treatment with plasma or the like.
  • the combustion chamber 30 corresponds to an exhaust gas treatment chamber.
  • the flange 41 at the upper end of the exhaust gas outlet path 40 is attached to the flange 35 at the lower end of the combustion chamber 30 with bolts.
  • the exhaust gas outlet path 40 is configured so that the diameter gradually narrows downward, and a water spray port 43 is arranged on the inner wall so that water is sprayed inward.
  • An exhaust gas pipeline 45 is continuously provided below the exhaust gas lead-out path 40 so that the exhaust gas that has passed through the combustion chamber 30 is sent to the central scrubber 11 in the next process.
  • the upper layer 23 of the combustion chamber is formed with through holes 51A, 51B, 51C, and 51D leading to the combustion chamber 30.
  • the through holes 51A, 51B, 51C, and 51D are connected to the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, and 7D, respectively, via the introduction pipe base portions 21A, 21B, 21C, and 21D.
  • injection holes 53A, 53B, 53C, 53D are formed in the pipe walls of the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, 7D, and nozzles 54A, 54B, 54C, 54D are formed in the injection holes 53A, 53B, 53C, 53D. Is installed.
  • An inert gas such as nitrogen gas is introduced into the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, and 7D from the nozzles 54A, 54B, 54C, and 54D at a flow velocity of a predetermined speed or higher.
  • the opening diameters of the injection holes 53A, 53B, 53C, 53D may be narrowed without disposing the nozzles 54A, 54B, 54C, 54D (hereinafter, the same applies).
  • injection holes 57A, 57B, 57C and 57D are also formed in the through holes 51A, 51B, 51C and 51D, and nozzles 58A, 58B, 58C and 58D are formed in the injection holes 57A, 57B, 57C and 57D.
  • nitrogen gas is introduced from the nozzles 58A, 58B, 58C, 58D into the through holes 51A, 51B, 51C, 51D at a flow velocity of a predetermined speed or higher.
  • the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, 7D and the through holes 51A, 51B, 51C, 51D correspond to the introduction pipes.
  • FIG. 4 shows a conceptual block diagram of the present invention.
  • exhaust gas flows from the dry pump 5 through the exhaust gas introduction pipe 6B and the exhaust gas introduction pipe 7B.
  • FIG. 4 shows a flow chart of only the system of the exhaust gas introduction pipe 6B and the exhaust gas introduction pipe 7B according to FIGS. 1 to 3, and only the operation of this system will be described below.
  • the flow chart and operation of the exhaust gas introduction pipe 7A, the exhaust gas introduction pipe 6C and the exhaust gas introduction pipe 7C, the exhaust gas introduction pipe 6D and the exhaust gas introduction pipe 7D are the same.
  • the introduced exhaust gas is burnt and decomposed by the fuel and air introduced from the fuel / air supply port 33.
  • the exhaust gas introduction pipe 6B arranged between the dry pump 5 and the three-way switching valve 60B contains, for example, 450 high-temperature nitrogen gas at about 150 degrees Celsius during operation in order to prevent a decrease in pipe temperature and explosion. It is liter / fractionated. Further, nitrogen gas used as a purge gas of 100 liters / minute or the like is flowing from the upstream turbo molecular pump 3 or dry pump 5 side. The flow velocity during operation inside the exhaust gas introduction pipe 7B containing these nitrogen gases is usually about 5 m / sec.
  • the three-way switching valve 60B is switched, and the exhaust gas is flowed from the dry pump 5 to a treatment facility or the like separately arranged via the three-way switching valve 60B through the bypass pipe 4B.
  • the valve may only be opened and closed without bypassing the passage.
  • the combustion type abatement device 10 is stopped and the three-way switching valve 60B is switched to the bypass side. It is desirable that the injection holes 53B are arranged on the upstream side of the exhaust gas introduction pipe 7B as much as possible, and nitrogen gas is injected toward the downstream side by the nozzle 54B. Further, the nitrogen gas at this time is, for example, a normal temperature of about 25 degrees Celsius, and its flow velocity is preferably 7.5 m / sec or more, and more preferably 10 m / sec or more.
  • the inner diameter of the exhaust gas introduction pipe 7B is 45 mm, it is necessary to flow nitrogen gas of 953 liters / minute or more in order to obtain a flow velocity of 10 m / sec or more.
  • the powder adhering to the inner wall of the pipe can be surely blown off.
  • the introduction time of nitrogen gas a sufficient effect has been confirmed even with the above time, but it is introduced for 60 seconds or 120 seconds depending on the length of the target exhaust gas introduction pipe 7B and the state of powder accumulation. It is also good (hereinafter, the same).
  • this cleaning may be performed about one month after the next maintenance period. Even if the nozzle 54B is arranged at a right angle to the pipeline wall, the three-way switching valve 60B on the upstream side is closed, so that a flow velocity of 10 m / sec or more can be secured in the downstream direction. No problem.
  • the nozzle 54B may be arranged at a right angle to the pipe wall of the exhaust gas introduction pipe 7B, but it is more preferable that the nozzle 54B is arranged diagonally toward the downstream side. It is more desirable if it can be arranged toward the downstream side along the pipe axis direction with respect to the pipeline.
  • the switching of the three-way switching valve 60B to the bypass side and the start of this cleaning may be automatically controlled by interlocking. This interlock ensures that the three-way switching valve 60B is closed before cleaning is started. Further, the cleaning may be started by pressing a cleaning mode button (not shown).
  • the reason for applying the interlock in this way is to prevent an error from occurring due to unnecessary back pressure applied to the dry pump 5 if a large amount of nitrogen gas leaks to the upstream side of the three-way switching valve 60B. is there.
  • a method for removing the powder adhering to the inner walls of the through holes 51A, 51B, 51C, and 51D will be described. Powder is also accumulated or adhered to the inner walls of the through holes 51A, 51B, 51C, and 51D. Therefore, this powder is removed in the same manner as in the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, and 7D.
  • the nitrogen gas flowing through the through holes 51A, 51B, 51C, and 51D is also preferably at room temperature and has a flow velocity of 7.5 m / sec or more, and more preferably 10 m / sec or more.
  • a flow velocity of 7.5 m / sec or more and more preferably 10 m / sec or more.
  • 161 liters / minute or more of nitrogen gas is injected from the injection holes 57A, 57B, 57C, 57D in order to obtain a flow velocity of 10 m / sec or more. Need to shed.
  • the injection holes 57A, 57B, 57C, 57D and the nozzles 58A, 58B, 58C, 58D do not necessarily have to be formed.
  • the nitrogen gas introduced to remove the powder in the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, 7D on the upstream side is introduced into the through holes 51A, 51B, 51B, 51B. It also flows to 51C and 51D. Therefore, by this nitrogen gas, the powder inside the through holes 51A, 51B, 51C, 51D can be removed together with the powder inside the exhaust gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, 7D.
  • the powder adhering to the inner wall of the pipe can be reliably blown off. Therefore, the flow path in the pipe wall is not narrowed by the thickness of the powder, and a constant amount of exhaust gas can flow stably. In addition, it is efficient because cleaning can be performed without disassembling the piping.
  • FIGS. 5 and 6 show a configuration diagram of the combustion type abatement device 20 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front sectional view
  • FIG. 6 is a side outline view.
  • the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D are branched into four from the exhaust gas introduction pipe 7 connected to the dry pump 5 via the manifold 8.
  • a three-way switching valve 60 is arranged upstream of the exhaust gas introduction pipe 7.
  • the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D are erected on the introduction pipe base portions 21A, 21B, 21C, and 21D, respectively.
  • the upper layer 23 of the combustion chamber is formed with through holes 51A, 51B, 51C, and 51D leading to the combustion chamber 30.
  • the through holes 51A, 51B, 51C, and 51D are connected to the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D, respectively, via the introduction pipe base portions 21A, 21B, 21C, and 21D.
  • an injection hole 53 is formed in the pipe wall of the exhaust gas introduction pipe 7, and a nozzle 54 is attached to the injection hole 53.
  • An inert gas such as nitrogen gas is introduced from the nozzle 54 into the exhaust gas introduction pipe 7 at a flow velocity of a predetermined speed or higher.
  • injection holes 55A, 55B, 55C, 55D are formed in the pipe walls of the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, 9D, and nozzles 56A, 56B, 56C, are formed in the injection holes 55A, 55B, 55C, 55D. 56D is attached.
  • nitrogen gas is introduced into the exhaust gas branching introduction pipes 9A, 9B, 9C, 9D from the nozzles 56A, 56B, 56C, 56D at a flow velocity equal to or higher than a predetermined speed.
  • the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D correspond to the introduction pipes.
  • FIG. 7 shows a conceptual block diagram of the second embodiment.
  • a three-way switching valve 60 is arranged between the dry pump 5 and the manifold 8. Then, during the operation of the combustion type abatement device 20, exhaust gas flows from the dry pump 5 toward the manifold 8.
  • the exhaust gas that has passed through the manifold 8 is divided into 4 branches, 6 branches, etc. by the exhaust gas branch introduction pipe according to the processing capacity of the combustion type abatement device 20.
  • the introduced exhaust gas is burnt and decomposed by the fuel and air introduced from the fuel / air supply port 33.
  • the inside of these pipes is also nitrogen gas at room temperature, and its flow velocity is preferably 7.5 m / sec or more, and more preferably 10 m / sec or more.
  • nitrogen gas of 186 liters / minute or more is injected into the injection holes 55A, 55B, 55C, It is necessary to flow from 55D. This nitrogen gas is allowed to flow for about 30 seconds in the same manner as in the exhaust gas introduction pipe 7.
  • the injection holes 55A, 55B, 55C, 55D and the nozzles 56A, 56B, 56C, 56D do not necessarily have to be arranged.
  • the nitrogen gas introduced from the nozzle 54 in which the injection hole 53 is formed is also diverted to the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D. That is, in order to remove the powder in the pipes of the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D from the nozzle 54 in which the injection hole 53 is formed, nitrogen gas is introduced at a flow velocity equal to or higher than a predetermined speed.
  • the powder inside the exhaust gas introduction pipe 7 can be removed together with the powder inside the pipes of the exhaust gas branch introduction pipes 9A, 9B, 9C, and 9D.
  • the nitrogen gas is 30 seconds in the same manner as when the powder in the pipe of the exhaust gas introduction pipe 7 is removed. It is desirable to let it flow to some extent.
  • the present invention has been described on the premise of introducing nitrogen gas, it may be in the atmosphere depending on the type of exhaust gas in the process. Further, the present invention has been described as having a three-way switching valve 60, but the invention is not limited to the type of valve. For example, it may be a check valve or the like.
  • the structure is not limited to the valve, and may have a structure for preventing backflow.
  • a structure for preventing backflow For example, when an orifice structure in which the flow path area is narrowed is provided in the middle of the exhaust gas introduction pipe, it is possible to prevent backflow by the orifice structure.
  • the present invention can be modified in various ways as long as it does not deviate from the spirit of the present invention, and it is natural that the present invention extends to the modified ones.

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Abstract

【課題】プロセスチャンバから排出された排ガスを導入する配管内に蓄積若しくは付着した粉体を配管を分解することなく容易に除去できる排ガス処理装置を提供する。 【解決手段】排ガス導入管7の管壁には噴射孔53が形成され、この噴射孔53にはノズル54が取り付けられている。このノズル54から排ガス導入管7内に向けて不活性ガスである例えば窒素ガスが所定速度以上の流速で導入されるようになっている。配管内に蓄積若しくは付着した粉体を除去するに際しては、まず、燃焼式除害装置10を停止させ、三方切替弁60をバイパス側に切り替える。噴射孔53は排ガス導入管7のできるだけ上流側に配設され、ノズル54により下流側に向けて窒素ガスが噴射されることが望ましい。流速10m/秒以上の窒素ガスを30秒程度流すことで、管内壁に付着している粉体を確実に吹き飛ばすことができる。

Description

排ガス処理装置
 本発明は排ガス処理装置に係わり、特に、プロセスチャンバから排出された排ガスを導入する配管内に蓄積若しくは付着した粉体を配管を分解することなく容易に除去できる排ガス処理装置に関する。
 半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製造工程では、化学気相反応を利用して成膜するCVD(Chemical Vapor Deposition)処理やエッチング処理等が行われ、プロセスチャンバにおいて各種のガスが使用されている。
 このガスとしては、例えば、半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製膜材料ガスであるシラン(SiH4)、NH3、H2や、プラズマCVD装置等の密閉チャンバ内を例えばプラズマでクリーニングする際のクリーニングガスとして使用するNF3、CF4、C26、SF6、CHF3、CF6等のガス状フッ化物、窒素(N2)等の不活性ガスがある。
 そして、図8に示すように、プロセスチャンバ1には、この有害な排ガスを除去するべく真空引きのためにターボ分子ポンプ3及びドライポンプ5が直列に接続されている。そして、ドライポンプ5で運転開始時にある程度真空引きした後に、更にターボ分子ポンプ3で必要な低圧にまで真空引きするように構成されている。但し、CVD処理等の場合には、ターボ分子ポンプ3が省略された形で構成されるケースが一般的である。
 ドライポンプ5から出力された有害な排ガスは、燃焼式除害装置10で燃焼分解されるようになっている。このとき、排ガスは、セントラルスクラバー11により多少の減圧をされつつ燃焼式除害装置10内に誘導される。
 そして、例えば、シランや3フッ化窒素を無害化する場合は、燃焼分解による生成物としてシリカ(SiO2)粉末やフッ酸(HF)が発生する。
 このSiO2は微細な粉体であり、燃焼式除害装置10の燃焼室の内壁や途中の配管内に付着し易い。そして、この付着した粉体を掻き取るため、燃焼式除害装置10の燃焼室には特許文献1に示すようなスクレーパの配設されることがある。
特開2015-161498号公報
 ところで、配管内に付着した粉体はスクレーパでは除去できず、燃焼式除害装置10を停止した後に配管を分解してクリーニングを行う必要があった。排ガス流量が大きい場合、配管の本数も多くなり、このクリーニング作業は大変で時間のかかるものであった。
 また、粉体を長期間除去せずそのままにした場合、粉体は固化し管路内壁に積層することで、流せる排ガスの量が少なくなる恐れがあった。
 本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、プロセスチャンバから排出された排ガスを導入する配管内に蓄積若しくは付着した粉体を配管を分解することなく容易に除去できる排ガス処理装置を提供することを目的とする。
 このため本発明(請求項1)は、プロセスチャンバから排ガスが導入される導入管が接続された排ガス処理室と、前記導入管内に堆積した生成物を除去するために前記導入管の管路壁に形成された噴射孔と、該噴射孔から前記導入管内に向けて除去ガスを導入するガス導入手段と、前記導入管の上流側には、流路を開閉するバルブとを備えた排ガス処理装置であって、前記バルブが閉じられた後、前記噴射孔から前記導入管内に向けて、所定速度で一定時間、前記除去ガスが噴射されることを特徴とする。
 導入管の管内に堆積した生成物を除去するに際しては、バルブを閉じ、その後、噴射孔から導入管内に向けて、所定速度で一定時間、除去ガスを噴射する。
このことにより、管内壁に堆積している生成物を吹き飛ばすことができる。
 所定速度で噴射を行ったとしても、バルブは閉止しているので上流側の装置に対して影響を与えることはない。除去ガスは生成物を除去するためだけに流されるので、常温のガスでよい。このため加熱等の設備が不要で簡素に構成できる。
 また、本発明(請求項2)は、前記所定速度は、10m/秒以上の流速であることを特徴とする。
 除去ガスの流速を10m/秒以上とすることで、確実に管内壁に堆積している生成物を吹き飛ばすことができる。
 更に、本発明(請求項3)は、前記除去ガスは、一回当たり、30秒乃至120秒導入されることを特徴とする。
 除去ガスは、一回当たり、30秒乃至120秒導入するだけで済む。このため、環境によってはメンテナンス時期に合わせて一回だけクリーニングを行うことで済み、処理は簡単である。
 更に、本発明(請求項4)は、前記除去ガスは不活性ガスであることを特徴とする。
 以上説明したように本発明によれば、バルブが閉じられた後、噴射孔から導入管内に向けて、所定速度で一定時間、除去ガスが噴射されるように構成したので、管内壁に堆積している生成物を吹き飛ばすことができる。
 所定速度で噴射を行ったとしても、バルブは閉止しているので上流側の装置に対して影響を与えることはない。除去ガスは生成物を除去するためだけに流されるので、常温のガスでよい。このため加熱等の設備が不要で簡素に構成できる。
本発明の第1実施形態である燃焼式除害装置の構成図(正面図) 本発明の第1実施形態である燃焼式除害装置の構成図(平面図) 本発明の第1実施形態である燃焼式除害装置の構成図(側面図) 本発明の第1実施形態の概念ブロック図 本発明の第2実施形態である燃焼式除害装置の構成図(正面図) 本発明の第2実施形態である燃焼式除害装置の構成図(側面図) 本発明の第2実施形態の概念ブロック図 排ガス処理のフロー図
 以下、本発明の第1の実施形態について説明する。本発明の第1実施形態である燃焼式除害装置10の構成図を図1、図2及び図3に示す。図1は正面断面図、図2は平面図、図3は側面外形図である。
 図1~図3において、導入管ベース部21A、21B、21C、21Dの上部には排ガス導入管7A、7B、7C、7Dが立設されている。図3には、排ガス導入管7Bのみについて上流側への詳しい接続関係を記載し、他の排ガス導入管7A、7C、7Dの上流側については記載を省略しているが、これらの排ガス導入管7A、7C、7Dの上流側についても、排ガス導入管7Bの場合と同一の構成を有している。同様に以下、同一の符号を付した構成要素については簡略化のため図面中での記載を一部省略している。
 排ガス導入管7Bの上流側には三方切替弁60Bを介して排ガス導入管6Bとバイパス管4Bが接続されている。排ガス導入管6Bの上流側はドライポンプ5に対し接続されている。
 導入管ベース部21A、21B、21C、21Dは下面にフランジ25を有する燃焼室上層部23に固着されている。このフランジ25には燃焼室30上端のフランジ31がボルトで固定されている。燃焼室30は略円筒形であり、側部には燃料・空気供給口33が配設されている。燃焼室30の排ガスの燃焼形式は限定されるものではなく、プラズマ等による処理も含む。この燃焼室30は排ガス処理室に相当する。
 また、燃焼室30下端のフランジ35には排ガス導出路40上端のフランジ41がボルトで取り付けられている。排ガス導出路40は下方に向けて次第に径が狭くなるように構成されており、内壁には水噴霧口43が配設され内側に向けて水が噴霧されるようになっている。排ガス導出路40の下部には排ガス管路45が連設され、燃焼室30を通った排ガスが次工程のセントラルスクラバー11に送られるようになっている。
 燃焼室上層部23には燃焼室30に通ずる通孔51A、51B、51C、51Dが形成されている。そして、それぞれの通孔51A、51B、51C、51Dは、導入管ベース部21A、21B、21C、21Dを介してそれぞれ排ガス導入管7A、7B、7C、7Dと繋がっている。
 そして、排ガス導入管7A、7B、7C、7Dの管壁には噴射孔53A、53B、53C、53Dが形成され、この噴射孔53A、53B、53C、53Dにはノズル54A、54B、54C、54Dが取り付けられている。このノズル54A、54B、54C、54Dから排ガス導入管7A、7B、7C、7D内に向けて不活性ガスである例えば窒素ガスが所定速度以上の流速で導入されるようになっている。但し、ノズル54A、54B、54C、54Dを配設せずに噴射孔53A、53B、53C、53Dの開口径を狭めるようにしてもよい(以下、同旨)。
 また、通孔51A、51B、51C、51Dにも噴射孔57A、57B、57C、57Dが形成され、この噴射孔57A、57B、57C、57Dにはノズル58A、58B、58C、58Dが形成されている。このノズル58A、58B、58C、58Dから同様に通孔51A、51B、51C、51D内に向けて窒素ガスが所定速度以上の流速で導入されるようになっている。
 排ガス導入管7A、7B、7C、7D及び通孔51A、51B、51C、51Dは導入管に相当する。
 次に、本発明の第1実施形態の動作を説明する。
 図4に本発明の概念ブロック図を示す。燃焼式除害装置10の運用中にはドライポンプ5より排ガス導入管6Bと排ガス導入管7Bを通じて排ガスが流れる。
 なお、図4には、図1~図3に合わせて排ガス導入管6Bと排ガス導入管7Bの系統のみについての流れ図を示し、以下でこの系統の動作のみを説明するが、排ガス導入管6Aと排ガス導入管7A、排ガス導入管6Cと排ガス導入管7C、排ガス導入管6Dと排ガス導入管7Dの流れ図及び動作も同じである。
 導入された排ガスは燃料・空気供給口33より入れられた燃料と空気により燃焼分解される。
 ドライポンプ5と三方切替弁60Bの間に配設された排ガス導入管6Bには、配管温度の低下防止や爆発防止等のために、運転中、摂氏150度程度の高温の窒素ガスが例えば450リットル/分流されている。また、上流のターボ分子ポンプ3やドライポンプ5側より100リットル/分のパージガス等として使われた窒素ガスが流れ込んでいる。そして、これらの窒素ガスを含む排ガス導入管7B内部の運転中の流速は通常5m/秒程度である。
 一方、燃焼式除害装置10の停止時には三方切替弁60Bが切り替えられ、排ガスはドライポンプ5より三方切替弁60Bを介して別途配設された処理施設等にバイパス管4Bを通じて流される。但し、バルブは通路のバイパスをせずに開閉のみとされてもよい。
 次に、排ガス導入管7Bの管内に付着した粉体を除去する方法について説明する。
 排ガス導入管7Bの配管内に蓄積若しくは付着した粉体を除去するに際しては、まず、燃焼式除害装置10を停止させ、三方切替弁60Bをバイパス側に切り替える。
 噴射孔53Bは排ガス導入管7Bのできるだけ上流側に配設され、ノズル54Bにより下流側に向けて窒素ガスが噴射されることが望ましい。また、このときの窒素ガスは例えば摂氏25度程の常温であり、その流速は7.5m/秒以上であることが望ましく、10m/秒以上であることがより望ましい。
 例えば、排ガス導入管7Bの内径が直径45mmの場合に、10m/秒以上の流速を得るためには953リットル/分以上の窒素ガスを流す必要がある。このように、流速10m/秒以上の窒素ガスを30秒程度流すことで、管内壁に付着している粉体を確実に吹き飛ばすことができる。
 なお、窒素ガスの導入時間については、上記時間でも十分な効果を確認しているが、対象とする排ガス導入管7Bの長さや粉体の堆積状況に応じて、60秒間や120秒間導入してもよい(以下、同旨)。
 その後はプロセスや設備の容量等にもよるが、例えば、次のメンテナンス時期である1カ月程度後にこのクリーニングを行えばよい。なお、ノズル54Bが管路壁に対して直角に配設されていたとしても、上流側の三方切替弁60Bが閉止されているので、下流方向に向けて10m/秒以上の流速を確保できるので問題はない。
 このように、ノズル54Bは排ガス導入管7Bの管壁に対し直角に配設されてもよいが、下流側に向けて斜めに配設されるとより望ましい。管路に対し管軸方向に沿って下流側に向けて配設できれば更に望ましい。
 なお、三方切替弁60Bのバイパス側への切り替えとこのクリーニングの開始をインターロックをかけ自動制御するようにしてもよい。このインターロックは三方切替弁60Bの閉止が確実に行われた後に、クリーニングの開始がされるようにする。また、クリーニングの開始は、図示しないクリーニングモードボタンを押すことで開始されるようにしてもよい。
 このようにインターロックをかけるのは、三方切替弁60Bの上流側に大量の窒素ガスが漏れ出ると、ドライポンプ5に不要の背圧がかかりエラーを生ずることがあり、これを防止するためである。
 次に、通孔51A、51B、51C、51Dの内壁に付着した粉体を除去する方法について説明する。
 通孔51A、51B、51C、51Dの内壁にも粉体が蓄積若しくは付着している。このため、この粉体を排ガス導入管7A、7B、7C、7Dの管内と同様に除去する。
 この通孔51A、51B、51C、51Dに流す窒素ガスについても常温で、その流速は7.5m/秒以上であることが望ましく、10m/秒以上であることがより望ましい。
 例えば、通孔51A、51B、51C、51Dの内径が直径19mmの場合に、10m/秒以上の流速を得るためには161リットル/分以上の窒素ガスを噴射孔57A、57B、57C、57Dより流す必要がある。
 但し、噴射孔57A、57B、57C、57Dとノズル58A、58B、58C、58Dは必ずしも形成されなくてもよい。この場合、通孔51A、51B、51C、51Dには、上流側の排ガス導入管7A、7B、7C、7Dの管内の粉体を除去するために導入した窒素ガスがこの通孔51A、51B、51C、51Dにも流れる。このため、この窒素ガスによって、通孔51A、51B、51C、51Dの内部の粉体も、排ガス導入管7A、7B、7C、7Dの管内の粉体と共に一緒に除去することができる。
 以上のように大流量の窒素ガスを一定時間流すことで、管内壁に付着している粉体を確実に吹き飛ばすことができる。従って、管壁内の流路が粉体の厚み分狭くなることはなく安定して一定量の排ガスを流すことができる。また、配管を分解等することなくクリーニングができるので効率的である。
 次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2実施形態である燃焼式除害装置20の構成図を図5及び図6に示す。図5は正面断面図、図6は側面外形図である。
 図5及び図6において、排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dは、ドライポンプ5に接続された排ガス導入管7よりマニホールド8を介して4本に分岐されている。排ガス導入管7の上流には三方切替弁60が配設されている。排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dは、それぞれ導入管ベース部21A、21B、21C、21Dに立設されている。
 燃焼室上層部23には燃焼室30に通ずる通孔51A、51B、51C、51Dが形成されている。そして、それぞれの通孔51A、51B、51C、51Dは、導入管ベース部21A、21B、21C、21Dを介してそれぞれ排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dと繋がっている。
 そして、排ガス導入管7の管壁には噴射孔53が形成され、この噴射孔53にはノズル54が取り付けられている。このノズル54から排ガス導入管7内に向けて不活性ガスである例えば窒素ガスが所定速度以上の流速で導入されるようになっている。
 また、排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管壁には噴射孔55A、55B、55C、55Dが形成され、この噴射孔55A、55B、55C、55Dにはノズル56A、56B、56C、56Dが取り付けられている。このノズル56A、56B、56C、56Dから同様に排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9D内に向けて窒素ガスが所定速度以上の流速で導入されるようになっている。
 排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dは導入管に相当する。
 次に、本発明の第2実施形態の動作を説明する。
 図7に第2実施形態の概念ブロック図を示す。ドライポンプ5とマニホールド8の間には三方切替弁60が配設されている。そして、燃焼式除害装置20の運用中にはドライポンプ5よりマニホールド8に向けて排ガスが流れる。マニホールド8を通った排ガスは燃焼式除害装置20の処理能力に応じて排ガス分岐導入管で4分岐や6分岐等される。導入された排ガスは燃料・空気供給口33より入れられた燃料と空気により燃焼分解される。
 次に、排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管内に付着した粉体を除去する方法について説明する。
 排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管内にも粉体が蓄積若しくは付着している。このため、この粉体を排ガス導入管7の管内と同様に除去する。
 これらの管内についても常温の窒素ガスで、その流速は7.5m/秒以上であることが望ましく、10m/秒以上であることがより望ましい。例えば、排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの内径が直径28mmの場合に、10m/秒以上の流速を得るためには186リットル/分以上の窒素ガスを噴射孔55A、55B、55C、55Dより流す必要がある。この窒素ガスは排ガス導入管7の管内と同様に30秒程度流す。
 但し、噴射孔55A、55B、55C、55Dとノズル56A、56B、56C、56Dは必ずしも配設されなくてもよい。この場合、噴射孔53が形成されたノズル54から導入された窒素ガスを排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dでも流用する。
 即ち、噴射孔53が形成されたノズル54から、各排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管内の粉体を除去するために、窒素ガスを所定速度以上の流速で導入させる。このため、排ガス導入管7に導入する窒素ガスの流量は、少なくとも各排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管内の粉体の除去に必要な流量の総和(この場合は、少なくとも186リットル/分以上×4=744リットル/分)が必要となる。
 この窒素ガスによって、排ガス導入管7の内部の粉体も、排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管内の粉体と共に一緒に除去することができる。
 このように、各排ガス分岐導入管9A、9B、9C、9Dの管内の粉体の除去を考慮したときでも、窒素ガスは排ガス導入管7の管内の粉体を除去したときと同様に30秒程度流すことが望ましい。
 以上のように大流量の窒素ガスを一定時間流すことで、管内壁に付着している粉体を確実に吹き飛ばすことができる。
 なお、本発明は窒素ガスの導入を前提に説明したが、プロセスでの排気ガスの種類によっては、大気であっても良い。
 また、本発明は、三方切替弁60がある構成として説明したが、弁の種類には限定されない。例えば、逆止弁などであっても良い。
 更に、弁に限らず、逆流を防止する様な構造であっても良い。例えば、排気ガス導入管の途中に流路面積を絞ったオリフィス構造を設けた場合には、当該オリフィス構造によって、逆流を防止することも可能である。
 なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が当該改変されたものにも及ぶことは当然である。
 1 プロセスチャンバ
 3 ターボ分子ポンプ
 5 ドライポンプ
 7、6A、6B、6C、6D、7A、7B、7C、7D 排ガス導入管
 8 マニホールド
 9A、9B、9C、9D 排ガス分岐導入管
 10、20 燃焼式除害装置
 11 セントラルスクラバー
 30 燃焼室
 51A、51B、51C、51D 通孔
 53、53A、53B、53C、53D 噴射孔
 54、54A、54B、54C、54D ノズル
 55A、55B、55C、55D 噴射孔
 56A、56B、56C、56D ノズル
 57A、57B、57C、57D 噴射孔
 58A、58B、58C、58D ノズル
 60 三方切替弁

Claims (4)

  1.  プロセスチャンバから排ガスが導入される導入管が接続された排ガス処理室と、
    前記導入管内に堆積した生成物を除去するために前記導入管の管路壁に形成された噴射孔と、
    該噴射孔から前記導入管内に向けて除去ガスを導入するガス導入手段と、
    前記導入管の上流側には、流路を開閉するバルブとを備えた排ガス処理装置であって、
    前記バルブが閉じられた後、前記噴射孔から前記導入管内に向けて、所定速度で一定時間、前記除去ガスが噴射されることを特徴とする排ガス処理装置。
  2. 前記所定速度は、10m/秒以上の流速であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理装置。
  3. 前記除去ガスは、一回当たり、30秒乃至120秒導入されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排ガス処理装置。
  4. 前記除去ガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
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