(57)【要約】【課題】付着するメタル系生成物の堆積物の量を低減させ、メンテナンスの周期を長くすることができるインレットノズル、及び当該インレットノズルを備える除害装置を提供すること。【解決手段】本実施形態に係るインレットノズル４０は、コンバスタ４０４に隣接した部分、すなわち、メタル系生成物が付着して堆積する部分を予め切断（除去）してある。そのため、その部分は、材質がセラミックスであるインシュレータ７００が露出した状態となっている。セラミックスは電子の供給が少ないため、コンバスタ４０４の熱を受けて高温になっても、還元反応を起こしにくい。したがって、金属系排出ガスを流してもメタル系生成物として析出し、時間の経過とともに徐々に堆積することがない。よって、コンバスタ４０４に隣接する部分に付着する堆積物を低減することができるので、除害装置４００のメンテナンスの周期を長くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除害用チャンバと、
前記除害用チャンバに隣接して設けられ、絶縁材からなるインシュレータと、
前記インシュレータに内蔵され、除害される排出ガスを前記除害用チャンバへ案内するインレットノズルと、を備えた除害装置であって、
前記インレットノズルに、金属析出抑制構造を設けたことを特徴とする除害装置。
【請求項２】
前記インレットノズルが、前記除害用チャンバに隣接する部分が所定の長さ短く設定され、前記インシュレータが露出していることを特徴とする請求項１に記載の除害装置。
【請求項３】
前記インレットノズルを短くする為に設定された箇所は、前記インレットノズルを短くする前の状態で金属系の前記排出ガスを流した際、メタル系生成物が堆積する箇所に対応していることを特徴とする請求項２に記載の除害装置。
【請求項４】
前記インレットノズルが絶縁材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の除害装置。
【請求項５】
除害用チャンバと、前記除害用チャンバに隣接して設けられ、絶縁材からなるインシュレータと、を備えた除害装置内に設けられ、
前記インシュレータに内蔵され、除害される排出ガスを前記除害用チャンバへ案内するインレットノズルであって、
金属析出抑制構造が設けられていることを特徴とするインレットノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除害装置、及びインレットノズルに関する。詳しくは、金属系の析出物の堆積を減少させる除害装置、及び除害装置に設けられたインレットノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や太陽電池、液晶などを製造する際の工程の１つである成膜のための装置では、Ｓｉ膜を生成するための真空チャンバ内でシランガス（ＳｉＨ4）等のプロセスガスを使用する。
使用された後の排ガス（排出ガス）は、半導体製造工程用の装置である真空チャンバに接続された真空ポンプで外部に排気されるが、こうした排ガスには、上述したようなシランガスをはじめ、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、ジクロルシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）など、成膜工程により様々な有毒ガスが含まれることが多い。そのため、真空ポンプの排気側には、こうした排ガスを酸化することで無害なガスとして排出するための除害装置が接続される。
この除害装置は、燃焼式やプラズマ式など様々な種類がある。例えば燃焼式除害装置の場合、燃やして空気（酸素）と反応させる酸化反応を起こすことで、有毒ガスを無害なガスに変えている。
【０００３】
図６は、従来の除害装置１４００にけるインレットノズル１０４０とコンバスタ（燃焼炉）１４０４との構成を示した模式図である。
この図に示すように、コンバスタ１４０４に隣接して、絶縁材であるインシュレータ１７００が設けられている。このインシュレータ１７００の厚さに対応した長さのインレットノズル１０４０が、インシュレータ１７００内を貫通して設けられている。このインレットノズル１０４０を通って、排出ガスがコンバスタ１４０４に送られるようになっている。
ところで、金属（例えば、チタン、六フッ化タングステン）を含んだ排出ガス（以下、金属系排出ガスとする）が、インレットノズル４０を通ってコンバスタ４０４に送られると、コンバスタ１４０４からの熱の輻射を受けて、インレットノズル１４０の先端部（コンバスタ１４０４に隣接した部分）で、還元反応を起こし、メタル系生成物として析出し、時間の経過とともに徐々にメタル系生成物Ｘとして堆積していくことになる。
このメタル系生成物が析出する現象は、高温と電子の供給（ステンレススチール製のインレットノズル１０４０自体からの供給）により発生する。
【０００４】
このメタル系生成物Ｘは、硬度が非常に高く、一旦堆積すると、スクレイパ１４０８（図４参照、堆積物を掻き取る装置）を用いての除去が困難であった。すなわち、図６に示すように、スクレイパ１４０８の動きを阻止してしまう程、強固に固着してしまう。この状態を放置すると、徐々に流路が閉塞してしまうことになる。
そのため、除害装置１４００のメンテナンス（オーバーホール）サイクルが短くなってしまうという問題が発生していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、付着するメタル系生成物の堆積物の量を低減させ、メンテナンスの周期を長くすることができるインレットノズル、及び当該インレットノズルを備える除害装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、除害用チャンバと、前記除害用チャンバに隣接して設けられ、絶縁材からなるインシュレータと、前記インシュレータに内蔵され、除害される排出ガスを前記除害用チャンバへ案内するインレットノズルと、を備えた除害装置であって、前記インレットノズルに、金属析出抑制構造を設けたことを特徴とする除害装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記インレットノズルが、前記除害用チャンバに隣接する部分が所定の長さ短く設定され、前記インシュレータが露出していることを特徴とする請求項１に記載の除害装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記インレットノズルを短くする為に設定された箇所は、前記インレットノズルを短くする前の状態で金属系の前記排出ガスを流した際、メタル系生成物が堆積する箇所に対応していることを特徴とする請求項２に記載の除害装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記インレットノズルが絶縁材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の除害装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、除害用チャンバと、前記除害用チャンバに隣接して設けられ、絶縁材からなるインシュレータと、を備えた除害装置内に設けられ、前記インシュレータに内蔵され、除害される排出ガスを前記除害用チャンバへ案内するインレットノズルであって、金属析出抑制構造が設けられていることを特徴とするインレットノズルを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インレットノズルに設けられた金属析出抑制構造により、インレットノズルの先端部に付着するメタル系生成物の堆積物の量を低減させ、メンテナンスの周期を長くするインレットノズル、及び当該インレットノズルを備える除害装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る除害装置におけるインレットノズルとコンバスタの構成を示した模式図である。
【図２】本発明に係るインレットノズルを備える除害装置が配設されるシステム・レイアウトを説明するための概略構成例を示した図である。
【図３】本発明に係るインレットノズルを備える除害装置の概略構成例を示した図である。
【図４】本発明に係るインレットノズルを備える除害装置におけるインレットヘッド周辺を説明するための図である。
【図５】本発明に係るインレットノズルを説明するための図である。
【図６】従来の除害装置におけるインレットノズルとコンバスタの構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（１）実施形態の概要
本実施形態に係るインレットノズル４０は、コンバスタ４０４に隣接した部分、すなわち、メタル系生成物が付着して堆積する部分を予め切断（除去）してある。そのため、その部分は、材質がセラミックスであるインシュレータ７００が露出した状態となっている（金属析出抑制構造）。セラミックスは電子の供給が少ないため、コンバスタ４０４の熱を受けて高温になっても、還元反応を起こしにくい。
したがって、金属系排出ガスを流してもメタル系生成物として析出し、時間の経過とともに徐々に堆積することを抑制できる。
よって、コンバスタ４０４に隣接する部分に付着する堆積物を低減することができるので、除害装置４００のメンテナンスの周期を長くすることができる。
【００１０】
（２）実施形態の詳細
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図５を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る除害装置４００におけるインレットノズル４０とコンバスタ４０４の関係を示した模式図である。
本実施形態に係るインレットノズル４０は、インレットノズル４０のコンバスタ（除害用チャンバ）４０４に近い部分を一定の長さで切断（除去）し短くしてある。すなわち、通常金属系排出ガスを流した際、メタル系生成物として析出し、時間の経過とともに徐々に堆積する箇所を予め除去してある。
そのため、インシュレータ７００のコンバスタ４０４に隣接した部分が、排出ガスの通路に対して露出した状態になっている（露出部Ｗ）。このインシュレータ７００は、セラミックス製であるため、ステンレススチール製であるインレットノズル４０に比べて、電子の供給が少ない。よって、金属系排出ガスを流してもメタル系生成物として析出し、その場所に強固に付着することを防止できる。
【００１１】
この構成により、インシュレータ７００の露出部Ｗには、コンバスタ４０４からの熱の輻射を受けても、還元反応を起こしにくく、メタル系生成物として析出し、時間の経過とともに徐々に堆積することがない。
よって、コンバスタ４０４に隣接する部分に付着する堆積物を低減することができるので、除害装置４００のメンテナンスの周期を長くすることができる。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態に係るインレットノズル４０を備える除害装置４００が配設されるシステム・レイアウトを説明するための概略構成例を示した図である。
なお、この実施形態では、インレットノズル４０が配設される除害装置４００は、一例として燃焼式の除害装置とする。しかし、本発明の実施形態に係るインレットノズル４０が配設される除害装置４００は燃焼式に限定されることはなく、例えば、他に、ヒータ式やガソリンエンジン式の除害装置４００などに配設することができる。
クリーンルーム２００内に設置されるウェハ成膜装置などのプロセス装置（プロセスチャンバ）１００は、真空配管５００を介してドライポンプ３００と連結される。そして、ドライポンプ３００は、排気配管６００を介して除害装置４００と連結される。
除害装置４００の外装体を形成するケーシングは、略円筒状の形状であり、上端には蓋部としてインレットヘッド４０３（図３）が構成されている。なお、ケーシングは必ずしも略円筒状である必要はなく、内部が空間且つ外部から隔離されている構成であればよい。
【００１３】
図３は、本発明の実施形態に係るインレットノズル４０が配設される除害装置４００の概略構成例を示した図であり、図中の矢印Ｇは除害ガスを含む排出ガスの流れを示している。
プロセス装置１００から排出された有毒ガスを含む排出ガスは、真空配管５００を通ってドライポンプ３００を経由し、排気配管６００を通って除害装置４００へ運ばれる。
そして、インレット三方弁４０１により、可燃排気ダクトに排出される排出ガスと、コンバスタ（燃焼炉）４０４へ送られる排出ガスとに分かれる。
当該排出ガスは、インレット配管４０２を通ってインレットヘッド（ガス導入部）４０３を経由し、コンバスタ４０４へ運ばれる。
コンバスタ４０４は、有毒ガスを含む除害ガスを燃焼処理する空間であり、内部温度は約８００℃前後である。インレットヘッド４０３の内側は、断熱の為、インシュレータ７００が設置され、そのインシュレータ７００にインレットノズル４００が内蔵されている。
【００１４】
本実施形態に係る除害装置４００は、燃焼炉であるコンバスタ４０４と排出ガス温度冷却部であるクエンチ４０５とを備えている。
コンバスタ４０４は、半導体製造工程の図示していないＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）装置からドライポンプ等の真空ポンプ３００を介して排出される、可燃性ガスやクリーニングガスの処理対象ガスを、インレット配管４０２を介して、除害装置４００の導入口であり、コンバスタ４０４の上流端に配設されたインレットヘッド４０３から導入して高温で燃焼分解する。
なお、可燃性ガスは、無色の気体で有毒なシランガス（ＳｉＨ4）、無色（黄色）の毒性高圧ガスの六フッ化タングステン（ＷＦ6）、ジクロルシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）などであり、クリーニングガスはアンモニア（ＮＨ3）などである。
本実施形態では、真空ポンプから排気され、インレットヘッド４０３から導入された排出ガスをコンバスタ４０４で燃焼分解する。この燃焼分解によって、排出ガスに含まれていた有毒ガスが無害化される。
【００１５】
この燃焼分解によって生じた排出ガスは、ガス温度冷却部であるクエンチ４０５で約８００℃から約８０℃にまで冷却される。なお、排出ガスの冷却は冷却水を使用している。
そして、冷却済みの排出ガスや燃焼分解によって生じた微粒子ダストが、コンバスタ４０４の排出口（下流端）から排出され、粉体除去部であるサイクン４０６を経由し、湿式除害部であるパックドタワー４０７へ導入される。フッ化水素（ＨＦ）や塩化水素（ＨＣｌ）などの水溶性ガスは、この部分で溶解される。その後排出ガスは、酸排気ダクトへ送られ、排気される。
なお、本実施形態では、サイクン４０６及びパックドタワー４０７はポリプロピレンで製造されている。
【００１６】
図４は、本発明の実施形態に係るインレットノズル４０を備える除害装置４００におけるインレットヘッド４０３周辺を説明するための図である。
図４（ａ）は、図３α部（インレット配管４０２、インレットヘッド４０３、コンバスタ４０４、後述するスクレイパ４０８）の全体図であって軸線方向の断面図を示し、図４（ｂ）は、図３α部（インレットノズル４０、インレットヘッド４０３）を排出ガスの流れの上流側から見た場合の図を示している。
本実施形態では、一例として、インレットヘッド４０３には、インレットノズル４０が配設される導入孔４０９が４つ設けられた構成にしているが、この導入孔４０９の数は、必要に応じて６つや８つ等と適宜変更することが可能である。
なお、本発明の実施形態に係るインレットヘッド４０３の材料は、一例として、耐熱性、加工性の観点から、ステンレススチールが望ましい。
【００１７】
インレットノズル４０内部には、インレットノズル４０の下流側（コンバスタ４０４側）の端に付着した堆積物を除去するためのスクレイパ４０８が配設される。
排出ガスを流した際に、析出する生成物の堆積物をこのスクレイパ４０８で掻き取ることにより取り除く。しかし、メタル系の排出ガスによる生成物は、硬度が非常に高く、一旦堆積すると、除去するのが極めて困難である。
なお、本実施形態では、スクレイパ４０８は弾性体（バネ）の構成としたが、これに限られることはない。例えば、スクレイパを棒状、刃状、へら状の構成にしてもよい。
【００１８】
図５は、本発明の実施形態に係るインレットノズル４０を説明するための図である。
図５（ａ）は、インレットノズル４０の軸線方向断面図を示した図であり、図５（ｂ）は、インレットノズル４０が配設されたインレットヘッド４０３を下（排出ガスが流れた場合の下流側）から見た図である。このインレットノズル４０の下端がコンバスタ４０４に隣接している。
本実施形態に係るインレットノズル４０の材料は、上記したようにステンレススチール製であるが、他にニッケル基超合金であるＩｎｃｏｎｅｌ：インコネル（登録商標）や、ハステロイであってもよい（金属析出抑制構造）。
本実施形態に係るインレットノズル４０は、除害装置４００においてインレット配管４０２とインレットヘッド４０３とを連通させる部品であり、内部に空洞を有する略筐体であり、フランジ部４１、筐体側部４２、切断面４３、（旧底部４４）などにより構成される。
フランジ部４１は、インレットノズル４０の軸線方向上側（即ち、流れる気体の上流側）に位置し、インレット配管４０２と嵌合される。
筐体側部４２はインレットノズル４０の側面を構成し、本実施形態では円筒体の筐体であり、インレットヘッド４０３に設けられた導入孔４０９に嵌合される。
【００１９】
本実施形態に係るインレットノズル４０では、一例として、インレットノズル４０全体の軸線方向の長さ（切断前）Ｌ１を約７６．６ミリメートル、切断部分の長さＬ２を１０．０ミリメートル、フランジ部４１の軸線方向の長さＬ４を６ミリメートルとして構成した。そのため、切断後のインレットノズル４０の軸線方向の長さＬ３は、６６．６ミリメートルとなる。インレットノズル４０全体の軸線方向の長さ（切断前）Ｌ１は、図１におけるインシュレータ７００の軸線方向の厚さに対応している。よって、図１におけるインシュレータの露出部Ｗは、軸方向の長さが１０．０ミリメートルとなる。
【００２０】
本実施形態における切断部分の長さは、金属系排出ガスを流した際、メタル系生成物として析出し、堆積する箇所に対応している。すなわち、コンバスタ４０４の熱量を多く受け取るコンバスタ４０４に近接した部分を予め切断している。この切断部分の長さは、流す金属系排出ガスの種類、コンバスタ４０４の温度などの条件によって、適宜設定される。
但し、５０％以上切断することは、インレットノズル４０の排出ガスのガイドとしての役割に支障が生じる恐れがあるため望ましくない。本実施形態では、４％から２０％程度が望ましく、特に１０％の前後３〜４％程度が望ましい。
なお、インレットノズル４０を切断しても、切断面４３に近い部分では、依然としてコンバスタ４０４からの熱量を受け取ることとなる。しかしながら、従来の底面である旧底部４４よりも距離が遠ざかるため、受け取る熱量が低減し、メタル系生成物も抑制できる。
【００２１】
また、本発明の実施形態に係るインレットノズル４０では、一例として、インレットノズル４０のフランジ部４１の外径ｄ１を３３ミリメートル、フランジ部４１の内径（インレットノズル４０の筐体上部の内径）ｄ２を２４ミリメートル、筐体側部４２の外径ｄ３を２６．７ミリメートルとして構成した。
【００２２】
上述した構成により、本実施形態に係るインレットノズル４０が配設された除害装置４００では、インレット配管４０２から導入される排出ガス（金属系排出ガス）は、インレットノズル４０を通り抜け、コンバスタ４０４に送られる。そして、インレットノズル４０の下端部では、インレットノズル４０が短縮されているため、排出ガス（金属系排出ガス）は、インシュレータ７００の露出部Ｗに接触しながら流され、コンバスタ４０４に流入する。
なお、インレットノズル４０の内面（金属系排出ガスに接触する部分）は、可能な限り滑らかな材質、状態が好ましい。表面が滑らかであると、メタル系生成物が付着しにくくなるとともに付着しても剥がれやすくなるからである。
【００２３】
（３）第２の実施形態
第２の実施形態では、インレットノズル４０を絶縁材で製造したものを用いる（金属析出抑制構造）。絶縁材で製造することで、電子の供給が低減し、金属系排出ガスの還元反応が起こりにくくなる。そのため、メタル系生成物の堆積を抑制できる。
但し、インレットノズル４０の先端部は、コンバスタ４０４に隣接しているため、かなりの高温となるため、耐熱性の高い材料が望ましい。
したがって、用いる材料は、絶縁性があり、耐熱性があり、且つ加工性を考慮すると展延性のある材料が好ましい。
具体的には、快削性のセラミックス（マシナブルセラミックス）などがある。
【００２４】
なお、本発明の実施形態は、必要に応じて各々を組み合わせる構成にしてもよい。
【００２５】
また、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る。そして、本発明が当該改変されたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００２６】
４０  インレットノズル
４１  フランジ部
４２  筐体側部
４３  切断面
４４  旧底部（切断前）
１００  プロセス装置
２００  クリーンルーム
３００  ドライポンプ（真空ポンプ）
４００  除害装置
４０１  インレット三方弁
４０２  インレット配管
４０３  インレットヘッド
４０４  コンバスタ
４０５  クエンチ
４０６  サイクン
４０７  パックドタワー
４０８  スクレイパ
４０９  導入孔
５００  真空配管
６００  排気配管
７００  インシュレータ
Ｗ      露出部
Ｘ      メタル系生成物
【図１】
2019215146.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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