(57)【要約】【課題】排ガス流入量の変動に基づくヒーターへの熱衝撃の影響の低減を図ることができる排ガスの除害方法及び排ガスの除害装置を提供する。【解決手段】半導体製造装置から排出される排ガスを電気ヒーター１９の棒状発熱部２０によって加熱分解する排ガスの除害方法において、加熱分解反応器８に流入するガス量が一定となる様に、パージライン３２から窒素ガスを供給する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置から排出される排ガスをヒーターによって加熱分解する排ガスの除害方法において、
加熱するガス流量が略一定となる様に、前記ヒーターに前記排ガスと共に調整ガスを供給する
ことを特徴とする排ガスの除害方法。
【請求項２】
前記調整ガスは、不活性ガスである
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガスの除害方法。
【請求項３】
半導体製造装置から排出される排ガスを加熱分解する排ガスの除害装置において、
前記排ガスを加熱するヒーターと、
該ヒーターに調整ガスを供給する調整ガス供給手段と、
前記ヒーターによって加熱されるガス流量が略一定となる様に、前記調整ガス供給手段からの調整ガスの供給量を制御する流量制御手段とを備える
ことを特徴とする排ガスの除害装置。
【請求項４】
前記調整ガスは、不活性ガスである
ことを特徴とする請求項３に記載の排ガスの除害装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガスの除害方法及び排ガスの除害装置に関する。詳しくは、半導体製造装置から排出される排ガスをヒーターによって加熱分解する排ガスの除害方法及び排ガスの除害装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、様々なガスが材料ガスあるいはクリーニングガスとして使用されているのであるが、近年、環境ＩＳＯ，地球温暖化等の問題により半導体製造工程で使用されたガス、即ち排ガスの処理の重要性が問われており、従来、様々な排ガスの除害装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等の半導体製造装置１０１から排出される排ガスの処理の流れを概略的に示している。
ここで、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）及びジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等の半導体材料ガスや半導体装置内において処理室のドライエッチングの原理を用いたセルフクリーニングを行う際に使用するクリーニングガスは、真空配管１０２を通じて真空ポンプ１０３の吸気口に取り込まれることにより半導体製造装置から排気される。真空ポンプ内に取り込まれた材料ガス若しくはクリーニングガス（以下、排ガスと言う。）はその濃度が爆発限界以下、例えばモノシランの場合にあっては１．２％以下になる様に窒素等の不活性ガスによって希釈され、希釈された排ガスは材料ガス除害装置１０４ａ若しくはクリーニングガス除害装置１０４ｂ（以下、排ガスの除害装置と言う。）内で熱酸化分解により無害化されて図３中符号Ａで示す工場側の排気ラインへと排出される。
【０００４】
なお、複数のチャンバーを有する半導体製造装置の場合には、各チャンバーは独立して処理を行うために半導体材料ガスを使用して成膜中のチャンバーとクリーニングガスを使用してセルフクリーニング中のチャンバーとが同時に存在するケースが発生し得る。ここで、半導体材料ガスとクリーニングガスが混在すると化学反応による爆発の事態を引き起こす危険性があるために、複数のチャンバーを有する半導体製造装置の場合には、真空ポンプの排気口には排気切替バルブ１０５が設けられ、半導体製造装置からの成膜処理・クリーニング処理開始の信号に基づいて排気ラインを切替える様に構成されている。
【０００５】
図４は従来の排ガスの除害装置を説明するための模式図であり、ここで示す排ガスの除害装置は、主として入口側スクラバー１０６、出口側スクラバー１０７、入口側スクラバーと出口側スクラバーとの間に配設された加熱分解反応器１０８、入口側スクラバーの下方に配設された第１の水タンク１０９ａ及び出口側スクラバーの下方に配設された第２の水タンク１０９ｂとから成る。
【０００６】
ここで、入口側スクラバーの上部（入口部分）には、真空ポンプの排出口に連通している排ガス導入管１１０が接続され、この排ガス導入管の下方、即ち、入口側スクラバーの入口部近傍には第１のシャワーノズル１１１が設置され、第１のシャワーノズルは循環ポンプ１１２の吐出側と接続されている。
また、出力側スクラバーの上部（出口部分）には、排ガスの除害装置内で無害化されたガスを工場側のラインへと排気する排気ファン１１３が接続されており、この排気ファンの下方、即ち、出口側スクラバーの出口部近傍には第２のシャワーノズル１１４が設置され、第２のシャワーノズルは循環ポンプの吐出側と接続されている。
なお、循環ポンプは、第１のシャワーノズル及び第２のシャワーノズルと水タンクとの間に設置され、水タンク内の水を第１のシャワーノズル及び第２のシャワーノズルに揚水できる様に構成されている。
【０００７】
また、加熱分解反応器は入口側スクラバー、出口側スクラバーそれぞれと気密に一体的に設けられており、入口側スクラバーと加熱分解反応器との境界部分には下方に向かって延びる第１の壁部１１５が形成され、この第１の壁部と対向する位置に第１の水タンクと第２の水タンクとを区切る隔壁１１６が水タンクの底部から上方に延びて設けられている。更に、第１の壁部及び隔壁と連結して入口側スクラバーと加熱分解反応器との間を連通させる連通管１１７が形成されている。即ち、入口側スクラバー内に導入された排ガスは、壁部の下端と第１の水タンクの水面との間の空間を通って連通管内へと導かれる。
なお、隔壁は完全には第１の水タンクと第２の水タンクとを隔てておらず、水タンクの水平方向に関して排ガスを連通管へと導くのに必要な分のある範囲分だけ形成されている。即ち、第１の水タンク内の水と第２の水タンク内の水は連通可能となっており、両タンクの水面は同じ高さに保たれている。
【０００８】
また、加熱分解反応器内の下部で連通管は内筒１１８と連通可能に接続されており、内筒は加熱分解反応器の内部上方へと延び、その上端は開口している。更に、加熱分解反応器はその上部に電気ヒーター１１９を備えており、この電気ヒーターの棒状発熱部１２０が内筒の周りに配設されている。また、加熱分解反応器内には熱酸化反応用ブロア１２１が接続されており、このブロアから加熱分解反応器内に酸化加熱分解に必要な酸素を含む空気が送り込める様に構成されている。
【０００９】
また、加熱分解反応器と出口側スクラバーとの境界部分にも下方に向かって延びる第２の壁部１２２が形成されており、加熱分解反応器内で加熱分解された排ガスは、第２の壁部の下端と第２の水タンクの水面との間の空間を通って出口側スクラバーへと導かれる。なお、水タンク内には、図４中符号Ｂで示す給水ラインよりバルブ１２３を介して新水が常時供給されると共に、給水ラインは入口側スクラバー、出口側スクラバー及び加熱分解反応器にも接続されており、定期的なメンテナンス時に排ガスの除害装置内を自動洗浄する際にもこの新水が使われる。
【００１０】
以下、上記の様に構成された排ガスの除害装置の作用について説明する。
即ち、先ず、排ガスの除害装置内におけるガスの全体的な流れについて説明すると、真空ポンプから排ガス導入管を介して入口側スクラバー内に導入された排ガスは、真空ポンプの排出圧と、出口側スクラバーに設置された排気ファンの吸引力により、入口側スクラバーから連通管、加熱分解反応器、出口側スクラバーへと至る流れを作り、排気ファンから工場の排気ラインへと排気される。また、入口側スクラバーのガスの流入部には圧力計１２４が取り付けられており、この入口部分での圧力を監視し、ガス流入量の変化による圧力変動に応じて、インバーター１２５を介して排気ファンの排気能力を変化させるようにしている。
【００１１】
入口側スクラバー内に導入された排ガスは、まず第１のシャワーノズルからシャワー水により水洗いされ、この水洗いにより排ガス中の粉塵やダストが第１の水タンクに落下させられ除去される。そして水洗いされた排ガスは、第１の壁部の下端と第１の水タンクの水面との間の空間を通って連通管を経由して内筒内へと流入していく。
【００１２】
次に、排ガスは内筒内を上方へと進み、内筒の上端開口から加熱分解反応器の内部に排出される。ここで、ブロアから加熱分解反応器内に送り込まれている空気と混合して酸化を生じると共に、加熱分解反応器内は電気ヒーターにより加熱しているので、排ガスと空気中の酸素との酸化反応は促進され、排ガス中の有毒ガス、例えばシランは酸化により分解し無害なシリカ（ＳｉＯ２）の粉体になる。そして、この熱酸化分解により生じたシリカ等の反応副生成物は第２の水タンクへと落下するが、一部は飛沫として排ガスと共に第２の壁部の下端と第２の水タンクの水面との間の空間を通って出口側スクラバー内へと導かれる。
【００１３】
続いて、出口側スクラバー内へと導かれた排ガスと反応副生成物は第２のシャワーノズルからのシャワー水により水洗いされて、反応副生成物は第２の水タンク内へと除去される。そして無害化された排ガスは排気ファンを介して工場側の排気ラインへと排出される。なお、水タンクの水面上に浮遊するダストや反応副生成物はオーバーフローライン１２６より排ガスの除害装置外へと排水される。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−２４４４７号公報  （第２−４頁、第２図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体製造装置から排出される排ガス流量は半導体製造装置の稼動状態により大きく変化するために、排ガスの除害装置へ流入する排ガス量も大きく変化してしまうという不具合がある。
即ち、半導体製造装置が成膜状態若しくはクリーニング状態である場合には半導体材料ガス若しくはクリーニングガス及び希釈用の窒素ガスが数百リットル／ｍｉｎ．程度の流量で排ガスの除害装置内へ流入するのに対して、半導体製造装置が待機状態になると排ガスの除害装置内へほとんど排ガスが流入しない状態となってしまう。排ガスが流れている場合は電気ヒーターの棒状発熱部は排ガスによって冷却され温度は低下するが一定の温度になるべく電力制御される。また、排ガスが流れていない場合は上記棒状発熱部は冷却されず一定の温度になるべく電力制御される。しかし、この排ガス流量の度重なる変動が排ガスの除害装置における電気ヒーターの棒状発熱部への急激な温度変化を与えてしまい、熱衝撃として作用し、棒状発熱部の破断や亀裂破壊等を引き起こしてしまうという不具合がある。特に、クリーニングガスを熱酸化分解する場合には、一般に棒状発熱部は９００℃〜１０００℃程度まで加熱されるために排ガス流入量の変動に基づく熱衝撃の作用が大きい。
【００１６】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、排ガス流入量の変動に基づくヒーターへの熱衝撃の影響の低減を図ることができる排ガスの除害方法及び排ガスの除害装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る排ガスの除害方法では、半導体製造装置から排出される排ガスをヒーターによって加熱分解する排ガスの除害方法において、加熱するガス流量が略一定となる様に、前記ヒーターに前記排ガスと共に調整ガスを供給する。
【００１８】
ここで、加熱するガス流量が略一定となる様に、ヒーターに排ガスと共に調整ガスを供給することによって、ヒーターの温度変化を緩和することができる。
【００１９】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る排ガスの除害装置では、半導体製造装置から排出される排ガスを加熱分解する排ガスの除害装置において、前記排ガスを加熱するヒーターと、該ヒーターに調整ガスを供給する調整ガス供給手段と、前記ヒーターによって加熱されるガス流量が略一定となる様に、前記調整ガス供給手段からの調整ガスの供給量を制御する流量制御手段とを備える。
【００２０】
ここで、ヒーターによって加熱されるガス流量が略一定となる様に、ヒーターに調整ガスを供給する調整ガス供給手段からの調整ガスの供給量を制御する流量制御手段によって、ヒーターの温度変化を緩和することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２２】
図１は本発明を適用した排ガスの除害装置の一例を説明するための模式図であり、ここで示す排ガスの除害装置１は、上記した従来の排ガスの除害装置と同様に、主として入口側スクラバー６、出口側スクラバー７、加熱分解反応器８、第１の水タンク９ａ及び第２の水タンク９ｂとから成り、入口側スクラバーの上部には排ガス導入管１０が接続され、入口側スクラバーの入口部近傍には循環ポンプ１２の吐出側と接続された第１のシャワーノズル１１が配置されると共に、出力側スクラバーの上部には排気ファン１３が接続され、出口側スクラバーの出口部近傍には循環ポンプの吐出側と接続された第２のシャワーノズル１４が配置されている。
また、第１の壁部１５と対向する位置に隔壁１６が設けられ、第１の壁部と隔壁と連結して連通管１７が形成されると共に、加熱分解反応器内の下部で連通管は内筒１８と連通可能に接続されている点も上記した従来の排ガスの除害装置と同様である。更に、加熱分解反応器はその上部に電気ヒーター１９を備え、この電気ヒーターの棒状発熱部２０が内筒の周りに配設されている点も上記した従来の排ガスの除害装置と同様である。また、加熱分解反応器内には熱酸化反応用ブロア２１が接続されている。
【００２３】
また、排ガス導入管の近傍に、マスフローコントローラー３０及びエアーオペレートバルブ３１が設置された窒素によるパージライン３２が形成され、加熱分解反応器に供給されるガス流量が一定となる様にパージラインから窒素を供給する様に構成されている。
即ち、半導体製造装置で使用するガスを供給するガスラインの開閉信号等の半導体製造装置からの成膜処理・クリーニング処理に関する信号を受け取ることにより、真空ポンプの排気切替えバルブと同期した相反する動作を行い、排気切替えバルブが開いている際にはエアーオペレートバルブが閉じてパージラインから加熱分解反応器への窒素の供給は行わず、排気切替えバルブが閉じている際にはエアーオペレートバルブが開いて窒素がパージラインから加熱分解反応器へ流入する様に構成されている。なお、排気切替えバルブが開いている際のパージラインからの窒素の流入量は、排気切替えバルブが閉じている際の半導体製造装置からの排ガス流量及び真空ポンプ内での希釈用窒素流量との総流量と等しくなる様に設定する。
【００２４】
ここで、パージラインからガスを供給することによって、排気切替えバルブが開いている際の加熱分解反応器へのガス流入量が、排気切替えバルブが閉じている際のガス流入量と等しくなれば充分であり、パージラインから供給するガスは必ずしも窒素ガスである必要は無く、例えば、乾燥空気等いかなるガスであっても良いが、安全面を考慮すると他のガスと反応しない窒素等の不活性ガスを用いる方が好ましい。
【００２５】
また、排ガスの除害装置へのガス流量制御手段は必ずしもマスフローコントローラーである必要性は無く、例えばニードル弁等でガス流量の制御を行っても構わない。
更に、パージラインに使用する、半導体製造装置の稼動中及び待機中のガス流入経路を切替えるガス流路切替え手段は除害対象ガスの特性を考慮すれば、必ずしもエアーオペレートバルブである必要は無く、簡易な電磁弁等であっても構わない。即ち、上記した本発明を適用した排ガスの除害装置の一例では、エアーオペレートバルブが排ガスの除害装置内に形成され、エアーオペレートバルブを駆動するための電気的装置（図示せず）が排ガスの除害装置外に形成されることにより電気的装置から生じ得る火花による爆発等を防止しているのであるが、パージラインに使用するガスが爆発等の危険性が無い場合には電磁弁等によってガス流入経路を切替えても構わない。
【００２６】
上記した本発明の排ガスの除害装置では、パージラインが真空ポンプの排気切替えバルブと同期した相反する動作を行い、加熱分解反応器に流入するガス量が一定となる様に構成されているために、従来の排ガスの除害装置では図２（ａ）で示す様に真空ポンプの排気切替えバルブが開いている際には加熱分解反応器に流入するガス量がハイレベル（以下、Ｈレベル）であるのに対して真空ポンプの排気切替えバルブが閉じている際には加熱分解反応器に流入するガス量がローレベル（Ｌレベル）となってしまうといったガス流量の変動を、図２（ｂ）で示す様に真空ポンプの排気切替えバルブが開いている際には窒素ガスの供給量をＬレベルとし、真空ポンプの排気切替えバルブが閉じている際には窒素ガスの供給量をＨレベルとしてガス流量を一定にすることができ、ガス流量の変動に基づいて排ガスの除害装置内の電気ヒーターの棒状発熱部における急激な温度変化が引き起こす熱衝撃を緩和することができ、棒状発熱部の断線や亀裂破壊を抑制することができ、電気ヒーターの寿命を飛躍的に向上させることができ排ガスの除害装置の稼動率の向上とメンテナンス費用の削減を図ることができる。
【００２７】
また、半導体製造装置の成膜状態若しくはクリーニング状態である場合のみならず半導体製造装置が待機状態である場合においてもパージラインよりガスが流入することによって排ガスの除害装置における加熱分解により生成された反応副生成物による工場側排気ラインの閉塞を抑制することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の排ガスの除害方法及び排ガスの除害装置では、排ガス流入量の変動に基づく熱衝撃の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した排ガスの除害装置の一例を説明するための模式図である。
【図２】排ガスの除害装置に流入するガス量を説明するための模式図である。
【図３】半導体製造装置から排出される排ガスの処理の流れを概略的に示している。
【図４】従来の排ガスの除害装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１    排ガスの除害装置
６    入口側スクラバー
７    出口側スクラバー
８    加熱分解反応器
９ａ    第１の水タンク
９ｂ    第２の水タンク
１０    排ガス導入管
１１    第１のシャワーノズル
１２    循環ポンプ
１３    排気ファン
１４    第２のシャワーノズル
１５    第１の壁部
１６    隔壁
１７    連通管
１８    内筒
１９    電気ヒーター
２０    棒状発熱部
２１    熱酸化反応用ブロア
３０    マスフローコントローラー
３１    エアーオペレートバルブ
３２    パージライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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