(57)【要約】【課題】例えばＳｉＨ４排ガスと、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスの両方を、完全熱酸化分解させ、不完全熱酸化分解の際に生じるＣＯの発生を抑制しながら、一度に熱酸化分解処理して除害することができる排ガスの熱酸化分解式除害装置を提供する。【解決手段】ＳｉＨ４と、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣガスとが混合された混合排ガスを酸素と共に所定温度の反応器５３内に導入し、該反応器５３内で加熱して熱酸化分解させてから排出する装置で、反応器５３が、排ガスの通流方向に隣接して順に配置した６００℃〜７００℃の温度の第１反応室５４と、１１００℃以上の温度の第２反応室５５とを備えると共に、熱酸化分解により生成された生成ガスを中和する中和ガスのＮＨ３ガスを第２反応室に導入する中和ガス導入部５６を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを酸化ガスと共に所定温度の反応器内に導入し、該反応器内で加熱して熱酸化分解させてから排出する排ガスの熱酸化分解式除害装置において、前記反応器が、前記排ガスの通流方向に隣接して順に配置した第１の温度の第１反応室と、前記第１温度と異なる第２の温度の第２反応室とを備えると共に、前記第２反応室に熱酸化分解により生成された生成ガスを中和する中和ガスを導入する中和ガス導入部を備えていることを特徴とする排ガスの熱酸化分解式除害装置。
【請求項２】
前記排ガスが、ＳｉＨ４と、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣガスとが混合された混合排ガスであって、前記酸化ガスが、酸素であり、中和ガスが、ＮＨ３ガスであることを特徴とする請求項１記載の排ガスの熱酸化分解式除害装置。
【請求項３】
前記排ガスを窒素ガスとの混合ガスとしてから通流させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の排ガスの熱酸化分解式除害装置。
【請求項４】
前記第１の温度を６００℃〜７００℃、前記第２の温度を１１００℃以上としたことを特徴とする請求項１記載の排ガスの熱酸化分解式除害装置。
【請求項５】
第１反応室より上流の前記排ガスの流路に、水シャワーを設けたことを特徴とする請求項１記載の排ガスの熱酸化分解式除害装置。
【請求項６】
第２反応室より下流の前記排ガスの流路に、水シャワーを設けたことを特徴とする請求項１記載の排ガスの熱酸化分解式除害装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体装置製造過程のＣＶＤ工程等から排出される排ガスの熱酸化分解式除害装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、例えば半導体装置製造過程では、ＣＶＤ、エッチングなどの工程で、ＳｉＨ４やＣ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣガスが使用されている。そして、工程からはこれらのガスが排ガスとして排出される。このため、これら排ガスを除害装置で処理し、無害化して工程外に排気される。また、こうした除害装置は、従来、以下図２乃至図４を参照して説明するように構成されていた。なお、図２はＳｉＨ４排ガスの除害装置の構成図であり、図３はＰＦＣ排ガスの除害装置の構成図であり、図４はＳｉＨ４、ＰＦＣ排ガスの除害装置の構成図である。
【０００３】
先ず、図２において、１はＳｉＨ４排ガスの除害装置であり、除害装置１の装置本体２の下部には貯水部３が備えられていると共に、上部に排ガス導入室４、反応器５、排ガス排出室６が備えられており、それら排ガス導入室４、反応器５、排ガス排出室６は、それぞれの下部が貯水部３の上部空間７に開口している。
【０００４】
排ガス導入室４は、その上部に排ガス導入口８が設けられており、この排ガス導入口８と、ＳｉＨ４排ガスの排ガス源９とは排ガス導入管１０によって接続されている。また排ガス導入管１０の中間部分には、窒素ガス供給管１１が接続されていて、排ガス源９からのＳｉＨ４排ガスに窒素ガス源１２からの窒素ガスが混合され、混合ガスが排ガス導入室４に導入されるようになっている。さらに、排ガス導入室４には、上部の排ガス導入口８から内部流路を下方に流れる混合ガスに水をシャワー状にして降りかけ、ガス中の粉塵等のダスト分を貯水部３に流し落として除去する第１の水シャワー１３が設けられている。
【０００５】
これにより、排ガス導入室４に排ガス導入口８から窒素ガスが混合された状態で供給された排ガスは、途中、シャワー状の水が降りかけられるようにして下方に流れ、貯水部３の上部空間７の上流側空間７ａへと流れる。
【０００６】
また、反応器５は、その貯水部３の上部空間７に開口する下部と反応器５内部とを、排ガス導入室４側に上流室５ａ、排ガス排出室６側に下流室５ｂを形成するようにして区画する隔壁１４が、反応器５内上部に排ガスの通流方向が反転するガス反転部１５を形成するようにして、貯水部３の水中から上方に向けて設けられている。さらに、反応器５には、上流室５ａ内と下流室５ｂ内に酸化ガスとして空気を供給するための酸化ガス供給室１６が設けられており、この酸化ガス供給室１６には酸化ガス供給管１７を介して空気源１８から空気が供給できるようになっている。またさらに、反応器５の上流室５ａと下流室５ｂには、各室５ａ，５ｂ内が排ガスのＳｉＨ４を熱酸化分解するのに必要な所定の温度６００℃以上、例えば７００℃となるよう維持するためのヒータ１９が備えられている。なお、２０はヒータ１９の保持部である。
【０００７】
これにより、排ガス導入室４から貯水部３の上流側空間７ａを通じて反応器５の上流室５ａに流れ込んだ排ガスは、上流室５ａ内の内部流路を上方に流れてガス反転部１５に至り、さらに、そこから下流室５ｂ内の内部流路を下方に流れ、貯水部３の上部空間７の下流側空間７ｂへと流れる。そして、排ガスは、所定温度に維持された上流室５ａ内と下流室５ｂ内を流れる間に、供給された空気中の酸素によって熱酸化分解される。
【０００８】
また、排ガス排出室６には、その上部に排ガス排出口２１が設けられており、この排ガス排出口２１には、間に排気ファン２２を設けるようにして、排出側が大気開放された排気スクラバ２３が排ガス排出管２４を介して接続されている。さらに、排ガス排出室６には、上部の排ガス排出口２１に向けて内部流路を貯水部３の上部空間７から上方に流れる排ガスに水をシャワー状にして降りかけ、熱酸化分解により生成された排ガス中の粉塵、例えばＳｉＯ２等を貯水部３に流し落として除去する第２の水シャワー２５が設けられている。
【０００９】
これにより、反応器５の下流室５ｂから貯水部３の下流側空間７ｂを通じて排ガス排出室６の下部に流れ込んだ熱酸化分解後の排ガスは、途中、シャワー状の水が降りかけられるようにして上方に流れ、上部の排ガス排出口２１へと流れる。そして、排ガスは、排気ファン２２により排ガス排出口２１から排ガス排出管２４を介して排気スクラバ２３に送出され、装置外の大気中に排気される。
【００１０】
なお、第２の水シャワー２５では、循環ポンプ２６と水配管２７により形成された循環路２８を設けることによって、貯水部３の貯溜水が循環使用されるようになっている。なおまた、貯水部３の貯溜水は、定水位機構２９によって、常時所定の水位に保たれるようになっており、定水位を越えて溢れ出た貯溜水については酸排水部３０に溜められるようになっている。さらに、貯水部３の貯溜水は、バルブ３１を備えた排水管３２を通じて酸排水部３０に流し出すことができるようになっている。
【００１１】
一方、図３において、３５はＣ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスを処理する除害装置であり、上記のＳｉＨ４排ガスの除害装置１と略同様に構成されていて、除害装置３５の装置本体３６の下部には貯水部３が備えられている。また、除害装置３５には、その上部に排ガス導入室３７、反応器３８、排ガス排出室６が備えられていて、それら排ガス導入室３７、反応器３８、排ガス排出室６は、それぞれの下部が貯水部３の上部空間７に開口している。
【００１２】
排ガス導入室３７は、その上部の排ガス導入口８とＰＦＣ排ガスの排ガス源３９とは排ガス導入管１０によって接続されている。また排ガス導入管１０の中間部分には、窒素ガス供給管１１を介して窒素ガスが導入され、排ガス源３９からのＰＦＣ排ガスと窒素ガスとの混合ガスが、排ガス導入口８から排ガス導入室３７内に導入されるようになっている。さらに、排ガス導入室３７には、第１の水シャワー１３より下流の内部流路に中和ガスのＮＨ３ガスを導入するよう中和ガス導入部４０が設けられていて、ダスト除去後の排ガスに、さらに中和ガス源４１から中和ガス供給管４２を介してＮＨ３ガスが混合されて流れるようになっている。
【００１３】
これにより、排ガス導入室４に排ガス導入口８から窒素ガスが混合された状態で供給された排ガスは、途中、シャワー状の水が降りかけられるようにして下方に流れ、さらにＮＨ３ガスが混合されて貯水部３の上部空間７の上流側空間７ａへと流れる。
【００１４】
また、反応器３８は、その貯水部３の上部空間７に開口する下部と反応器３８内部とが、隔壁１４によって排ガス導入室３７側に上流室３８ａ、排ガス排出室６側に下流室３８ｂを形成するように区画されている。さらに、上流室３８ａ内と下流室３８ｂ内には、酸化ガス供給室１６から空気が供給できるようになっている。またさらに、上流室３８ａと下流室３８ｂには、各室３８ａ，３８ｂ内が排ガスのＰＦＣ排ガスを熱酸化分解するのに必要な所定の温度、Ｃ２Ｆ６の場合には１０００℃以上、ＣＦ４の場合には１１００℃以上であるので、例えば１２００℃となるよう維持するためのヒータ４３が備えられている。
【００１５】
これにより、排ガス導入室３７から貯水部３の上流側空間７ａを通じて反応器３８の上流室３８ａに流れ込んだ排ガスは、上流室３８ａ内の内部流路を上方に流れてガス反転部１５に至り、さらに、そこから下流室３８ｂ内の内部流路を下方に流れ、貯水部３の上部空間７の下流側空間７ｂへと流れる。そして、排ガスは、所定温度に維持された上流室３８ａ内と下流室３８ｂ内を流れる間に、供給された空気中の酸素によって熱酸化分解されて、ＣＯ２とＨＦが発生し、ＨＦについてはＮＨ３により中和され、ＮＨ４Ｆが生成される。なお、この時、熱酸化分解が不完全である場合には、ＣＯが発生する。
【００１６】
また、上記のＳｉＨ４排ガスの除害装置１と同一構成の排ガス排出室６では、反応器３８の下流室３８ｂから貯水部３の下流側空間７ｂを通じて熱酸化分解後の排ガスが下部に流れ込み、排ガス排出室６を上方に流れる。またこの時、排ガスからは、粉塵等と共に熱酸化分解、中和によって生成された排ガス中のＮＨ４Ｆが、第２の水シャワー２５の水に溶けて貯水部３に流し落とされ除去される。その後、排ガスは、上部の排ガス排出口２１へと流れ、排気ファン２２により排ガス排出管２４を介して排気スクラバ２３に送出され、装置外の大気中に排気される。
【００１７】
しかしながら、上記の各除害装置１，３５では、個々のＳｉＨ４排ガス、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスを処理することしかできず、ＣＶＤ装置で使用されるＳｉＨ４排ガスと、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスの両方を処理する場合には、図４に示すように、ＳｉＨ４排ガス及びＣ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスの排ガス源４５に対しては、両除害装置１，３５を排ガスの通流方向に直列に接続し、排ガス源４５をＳｉＨ４排ガスの除害装置１の排ガス導入口８に接続し、先ず排ガス中のＳｉＨ４を熱酸化分解して除害し、その後、ＰＦＣ排ガスの除害装置３５で、ＰＦＣを熱酸化分解して除害する必要があった。
【００１８】
すなわち、ＳｉＨ４排ガスを除害処理する際に、１０００℃以上の高熱で熱酸化分解した場合には、生成される粉塵の粒子サイズが小さく細かいものとなるため、水シャワーを素通りしてしまい、十分な処理できなくなってしまう。このため、ＳｉＨ４排ガスの処理の際には、７００℃以下で分解しなければならず、ＳｉＨ４排ガスとＰＦＣ排ガスのそれぞれを別の加熱条件で熱酸化分解する装置が必要になる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、例えばＳｉＨ４排ガスと、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスの両方を、完全熱酸化分解させ、不完全熱酸化分解の際に生じるＣＯの発生を抑制しながら、一度に両排ガスを熱酸化分解処理して除害することができる排ガスの熱酸化分解式除害装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の排ガスの熱酸化分解式除害装置は、排ガスを酸化ガスと共に所定温度の反応器内に導入し、該反応器内で加熱して熱酸化分解させてから排出する排ガスの熱酸化分解式除害装置において、前記反応器が、前記排ガスの通流方向に隣接して順に配置した第１の温度の第１反応室と、前記第１温度と異なる第２の温度の第２反応室とを備えると共に、前記第２反応室に熱酸化分解により生成された生成ガスを中和する中和ガスを導入する中和ガス導入部を備えていることを特徴とするものであり、
さらに、前記排ガスが、ＳｉＨ４と、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣガスとが混合された混合排ガスであって、前記酸化ガスが、酸素であり、中和ガスが、ＮＨ３ガスであることを特徴とするものであり、
さらに、前記排ガスを窒素ガスとの混合ガスとしてから通流させるようにしたことを特徴とするものであり、
さらに、前記第１の温度を６００℃〜７００℃、前記第２の温度を１１００℃以上としたことを特徴とするものであり、
さらに、第１反応室より上流の前記排ガスの流路に、水シャワーを設けたことを特徴とするものであり、
さらに、第２反応室より下流の前記排ガスの流路に、水シャワーを設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図１に示すＳｉＨ４及びＰＦＣ排ガスの除害装置の構成図を参照して説明する。なお、従来と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、従来と異なる本発明の構成について説明する。
【００２２】
図１において、５１はＳｉＨ４及びＰＦＣ排ガスの除害装置であり、除害装置５１の装置本体５２の下部には貯水部３が備えられていると共に、上部に排ガス導入室４、反応器５３、排ガス排出室６が備えられており、それら排ガス導入室４、反応器５３、排ガス排出室６は、それぞれの下部が貯水部３の上部空間７に開口している。
【００２３】
排ガス導入室４は、その上部に排ガス導入口８が設けられており、この排ガス導入口８と、ＳｉＨ４排ガス及びＣ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスの排ガス源４４とは排ガス導入管１０によって接続されている。また排ガス導入管１０の中間部分には、窒素ガス供給管１１が接続されていて、排ガス源４５からのＳｉＨ４排ガス及びＣ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスが混合している混合排ガスに窒素ガス源１２からの窒素ガスがさらに混合され、混合ガスが排ガス導入室４に導入されるようになっている。さらに、排ガス導入室４には、内部流路を下方に流れる混合ガス中の粉塵等のダスト分を除去する第１の水シャワー１３が設けられている。
【００２４】
これにより、排ガス導入室４に排ガス導入口８から窒素ガスが混合された状態で供給された排ガスは、途中、シャワー状の水が降りかけられるようにして貯水部３の上流側空間７ａへと流れる。
【００２５】
また、反応器５３には、その貯水部３の上部空間７に開口する下部を上流側と下流側とに区画すると共に、反応器５内上部に排ガスの通流方向が反転するガス反転部１５を形成する隔壁１４を貯水部３の水中から上方に向けて設けることによって、排ガス導入室４側に上流側となる第１反応室５４が形成され、排ガス排出室６側に下流側となる第２反応室５５が形成されている。さらに、反応器５３には、第１反応室５４内と第２反応室５５内に酸化ガスの酸素を供給するための酸化ガス供給室１６が設けられており、さらにまた、反応器５３には、第２反応室５５内に中和ガスのＮＨ３を供給する中和ガス導入部５６が設けられている。
【００２６】
酸化ガス供給室１６には、酸化ガス供給管１７を介して酸素源５７から酸素が供給できるようになっている。そして、酸化ガス供給室１６に供給された酸素は、酸化ガス供給室１６と第１反応室５４間の側壁に形成された第１の供給孔５８から第１反応室５４内に供給され、さらにガス反転部１５を介して第２反応室５５にも流れ、供給される。一方、中和ガス導入部５６は、第２反応室５５との間に第２の供給孔５９が形成された側壁を設けるようにして中和ガス供給室６０が備えられており、中和ガス供給室６０内には、中和ガス源４１からＮＨ３ガスが中和ガス供給管４２を介して供給され、さらにＮＨ３ガスは、第２の供給孔５９から第２反応室５５内に供給される。
【００２７】
また、第１反応室５４と第２反応室５５には、それぞれ棒状の第１のヒータ６１と第２のヒータ６２が、各反応室５４，５５の天井部分から垂設されている。なお、６３は両ヒータ６１，６２の保持部である。そして、第１のヒータ６１を通電することによって、第１反応室５４内を排ガス中のＳｉＨ４を熱酸化分解するのに必要な所定の第１の温度６００℃〜７００℃、例えば７００℃とし、この温度が維持されるようになっている。また第２のヒータ６２を通電することによって、第２反応室５５内を排ガス中のＰＦＣ排ガスを熱酸化分解するのに必要な所定の第２の温度、例えばＣ２Ｆ６の場合には１０００℃以上、ＣＦ４の場合には１１００℃以上であるので１２００℃以上とし、この温度が維持されるようになっている。
【００２８】
これにより、排ガス導入室４から貯水部３の上流側空間７ａを通じて反応器５３の第１反応室５４に流れ込んだ排ガスは、例えば７００℃の第１の温度となっている第１反応室５４内の内部流路を上方に流れ、この間に排ガス中のＳｉＨ４が熱酸化分解され、ＳｉＯ２とＨ２Ｏが生成される。また、この時の反応式は、
２ＳｉＨ４＋３Ｏ２→２ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ    （１０００℃以上）
となる。
【００２９】
続いて、ガス反転部１５から第２反応室５５に流れ込んだ排ガスは、例えば１２００℃以上の第２の温度となっている第２反応室５５内の内部流路を下方に流れ、この間に排ガス中のＰＦＣガスが熱酸化分解され、ＣＯ２とＨＦが生成される。さらに、ＰＦＣガスの熱酸化分解で生成されたＨＦは、、中和ガス源４１から第２反応室５５内に供給されたＮＨ３ガスによって中和され、ＮＨ４Ｆが生成される。その後、排ガスは、貯水部３の上部空間７の下流側空間７ｂへと流れる。
【００３０】
なお、第２反応室５５での反応式は、先ず、ＳｉＨ４の熱酸化分解で生成された水については、
２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２＋Ｏ２                      （１０００℃以上）
となり、ＰＦＣガスがＣ２Ｆ６の場合の反応式は、
Ｃ２Ｆ６＋３Ｈ２＋２Ｏ２→２ＣＯ２＋６ＨＦ    （１０００℃以上）
となり、ＰＦＣガスがＣＦ４の場合の反応式は、
ＣＦ４＋２Ｈ２＋Ｏ２→ＣＯ２＋４ＨＦ          （１１００℃以上）
となる。そして、いずれの場合においても生成されたＨＦの中和についての反応式は、
ＨＦ＋ＮＨ３→ＮＨ４Ｆ
となる。
【００３１】
また、ガス排出室６には、その上部に排ガス排出口２１が設けられ、下部の貯水部３の上部空間７から上部の排ガス排出口２１に向けての内部流路の中間部には、内部流路を上方へと流れる排ガスに水をシャワー状にして降りかける第２の水シャワー２５が設けられている。また、排ガス排出口２１には、間に排気ファン２２を設け、さらに、要すれば図示しない除害されているか否かを確認するガス検知器が挿入されているガス排出管２４を介し、排出側が大気開放された排気スクラバ２３が接続されている。
【００３２】
これにより、反応器５３の第２反応室５５から貯水部３の下流側空間７ｂを通じてガス排出室６の下部に流れ込んだ熱酸化分解後の排ガスは、内部流路を上方へと流れる間に、第２の水シャワー２５により水がシャワー状にして降りかけられ、第１反応室５４での熱酸化分解により生成されたＳｉＯ２等の粉塵が貯水部３に流し落とされ、また第２反応室５５で生成されたＮＨ４Ｆが、水に溶けて貯水部３に流し落とされ除去される。そして、ＳｉＯ２等の粉塵、ＮＨ４Ｆが除去された排ガスは、排ガス排出口２１から排気ファン２２によりガス排出管２４を介して排気スクラバ２３に送出され、装置外の大気中に排気される。
【００３３】
以上の通り構成することで、ＳｉＨ４排ガスと、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４等のＰＦＣ排ガスの混合した排ガスを処理する場合に、１つの装置によって除害処理することができ、個々の排ガスの除害装置であるＳｉＨ４排ガスの除害装置と、ＰＦＣ排ガスの除害装置とをそれぞれ直列接続することなどで、処理装置コストを高いものとしてしまうことなく、確実に一度に除害処理することができる。
【００３４】
また、除害処理の際、ＳｉＨ４排ガスを処理することで生成される粉塵のＳｉＯ２については、粒子サイズが１２００℃以上でも変わらないことから、先ずＳｉＨ４排ガスを７００℃以下の所定の温度で処理することで、生成されるＳｉＯ２の粒子サイズも小さいものとならないですみ、さらに、１２００℃以上の所定の温度でＰＦＣ排ガスを後で処理することで、この際にＳｉＯ２の粒子サイズが小さくならず、第２の水シャワー２５で除去することができ、装置外に排出することがない。
【００３５】
またさらに、第２の水シャワー２５では、ＰＦＣ排ガスの熱酸化分解で生成されるＮＨ４Ｆも除去し、装置外に排出することがなく、また酸化ガスとして酸素を供給するようにしたので、ＰＦＣ排ガスを完全熱酸化分解することができ、不完全熱酸化分解の際に生じる有毒なＣＯの発生を抑制することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、例えばＳｉＨ４排ガスとＰＦＣ排ガスの両方の排ガスを、１つの装置によりＣＯの発生を抑制しながら完全熱酸化分解させ、一度に確実に処理し除害することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すＳｉＨ４及びＰＦＣ排ガスの除害装置の構成図である。
【図２】従来技術に係るＳｉＨ４排ガスの除害装置の構成図である。
【図３】従来技術に係るＰＦＣ排ガスの除害装置の構成図である。
【図４】従来技術におけるＳｉＨ４、ＰＦＣ排ガスの除害装置の構成図である。
【符号の説明】
４…排ガス導入室
６…排ガス排出室
１３…第１の水シャワー
２５…第２の水シャワー
４１…中和ガス源
４５…排ガス源
５３…反応器
５４…第１反応室
５５…第２反応室
５６…中和ガス導入部
５７…酸素源
６１…第１のヒータ
６２…第２のヒータ
【図１】
2004253699.tif 000003
【図２】
2004253699.tif 000004
【図３】
2004253699.tif 000005
【図４】
2004253699.tif 000006