(57)【要約】【課題】  排ガスの処理性能を向上することができる半導体処理装置用排ガス処理装置および半導体処理装置の排ガス処理方法を提供する。【解決手段】  半導体処理装置からの排ガスを処理するための触媒室と、触媒室の内部の温度を検知するための温度検知機構と、触媒室の内部の温度を調節するための温度調節機構と、温度検知機構で検知された温度に基づいて温度調節機構を操作するための制御機構と、を含む半導体処理装置用排ガス処理装置である。また、半導体処理装置からの排ガスを触媒室に通過させることにより排ガスを処理する方法であって、触媒室の内部の温度を検知するための温度検知機構と、触媒室の内部の温度を調節するための温度調節機構と、温度検知機構で検知された温度に基づいて温度調節機構を操作するための制御機構と、を少なくとも用いて、温度調節機構により触媒室の内部の温度を調節して排ガスの処理を行なう半導体処理装置の排ガス処理方法である。【選択図】        図１
2007013041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理装置からの排ガスを処理するための触媒室と、
触媒室の内部の温度を検知するための温度検知機構と、
触媒室の内部の温度を調節するための温度調節機構と、
温度検知機構で検知された温度に基づいて温度調節機構を操作するための制御機構と、
を含む、半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項２】
温度調節機構は、触媒室の内部に温度調節用ガスを導入する機構であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項３】
触媒室よりも上流側の位置に希釈用ガス導入機構が設置されており、温度調節機構は希釈用ガス導入機構から導入された希釈用ガスの一部を温度調節用ガスとして触媒室の内部に導入する機構であることを特徴とする、請求項２に記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項４】
温度調節用ガスは、触媒室の上流側から下流側にかけて複数箇所から導入されることを特徴とする、請求項２または３に記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項５】
温度調節機構は、液体供給機構と、その両端部が液体供給機構に連結されその少なくとも一部が触媒室の内部を通る配管と、を含み、液体供給機構から配管に温度調節用液体を導入する機構であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項６】
温度調節用液体は、触媒室の上流側から下流側にかけて複数箇所から導入されることを特徴とする、請求項５に記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項７】
温度検知機構は、触媒室の内部に設置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項８】
温度検知機構は、触媒室よりも上流側の位置に設置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の半導体処理装置用排ガス処理装置。
【請求項９】
半導体処理装置からの排ガスを触媒室に通過させることにより排ガスを処理する方法であって、触媒室の内部の温度を検知するための温度検知機構と、触媒室の内部の温度を調節するための温度調節機構と、温度検知機構で検知された温度に基づいて温度調節機構を操作するための制御機構とを少なくとも用いて、温度調節機構により触媒室の内部の温度を調節して排ガスの処理を行なうことを特徴とする、半導体処理装置の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体処理装置用排ガス処理装置および半導体処理装置の排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な排ガス処理の形式としては、たとえば、排ガスを薬剤に吸着させる「乾式（吸着式）」、排ガスを液体に溶解させる「湿式」および排ガスをバーナーで燃やす「燃焼式」の形式がある。しかしながら、「乾式（吸着式）」には薬剤のコストが高価であるという問題があった。また、「湿式」には溶解させた液体の処理が必要になるという問題があり、「燃焼式」にはＮＯx（窒素酸化物）などの有害物質が大量に発生するという問題があった。
【０００３】
半導体処理装置から放出される大量の排ガス、たとえばＭＯＣＶＤ装置によるＧａＮ系半導体の成膜では原料として投入するＮＨ3の大部分が未分解のまま排ガスとなるが、このＮＨ3の分解方法としては、触媒の存在下で加熱してＮＨ3を分解する「触媒分解式」が有効な方法として現在使用されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
図５に、従来の一般的な触媒分解式の半導体処理装置用排ガス処理装置の一例の模式的な構成図を示す。ここで、半導体処理装置からの排ガスは、まず、半導体処理装置側に火炎が逆流しないための逆火防止器４に導入される。逆火防止器４は、半導体処理装置用排ガス処理装置側から半導体処理装置に火炎が逆流し、発火や爆発事故が起きることを防止するために、排ガスが可燃性ガスである場合に半導体処理装置用排ガス処理装置に設置されることが多い。
【０００５】
次に、排ガスは、混合器７において、排ガス自身あるいは排ガスに含まれる水素等の可然性ガスが爆発限界以下の濃度になるように、ブロワ３で導入された排ガス流量の数十倍程度の流量の希釈用ガスと混合されて希釈される。次いで、希釈後の混合ガスは触媒室１における触媒反応に適切な温度まで加熱器２によって加熱される。
【０００６】
そして、加熱後の混合ガスは触媒室１に導入され、触媒に接触して、触媒による分解反応により分解され、無害化される。
【０００７】
無害化された後の排ガスは、エアクーラ５で安全な数十℃程度の温度にまで冷却される。そして、冷却後の排ガスは、大気中に放出されるか、あるいは別種の有害物質を含んでいる場合には別種の有害物質除去用の次段処理装置に導かれる。
【０００８】
また、エネルギの利用効率を高めるために、常温の希釈用ガスと触媒室１通過後の高温の混合ガスとを熱交換器６に通して、排出される混合ガスから熱量を回収している。
【特許文献１】特開２０００−３００９５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１９１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
排ガスの触媒による分解反応は、適切な温度範囲で反応が進行し、触媒に排ガスが接触する際の温度により排ガスの分解効果が大きく異なるので、触媒温度の制御が重要である。
【００１０】
たとえば、酸素の存在下で白金系触媒を用いて排ガスであるＮＨ3を分解する際には触媒温度を２００℃〜４００℃に設定する必要があるが、触媒温度がこの設定温度の中でも２００℃に近い温度である場合には触媒が活性化されずに触媒反応の進行が悪くなってＮＨ3の分解が不十分となる傾向にある。また、この場合には、触媒反応の進行を促進するために大量の触媒が必要となって、装置コストの上昇や装置の大型化などの弊害が発生する傾向にある。他方、触媒温度が２００℃〜４００℃の設定温度の中でも４００℃に近い温度である場合にはＮＨ3は高効率で分解することができるがＮＯxが発生する傾向にある。
【００１１】
したがって、上記の白金系触媒を用いた触媒反応によるＮＨ3の分解においては、ＮＨ3とＮＯxの両方の触媒反応後の排出濃度をｐｐｍオーダの低い値にするためには、３００±３０℃程度の狭い温度範囲（触媒反応適正温度）に触媒温度を制御するのが最適である。
【００１２】
このように、触媒を用いた排ガスの分解においては触媒温度の制御が重要であるため、従来においては触媒室への排ガスの導入前に排ガスに冷風を混合したり（たとえば特許文献２参照）、上述したように加熱器によって排ガスを加熱したりして、触媒室への導入前の排ガスの温度を調節していた。
【００１３】
しかしながら、触媒による分解反応は一般的には発熱反応であるため、触媒室の内部を流れる排ガスが分解されていくにつれて、触媒室の内部の温度は上流部＜中流部＜下流部の順で高温になっていく。したがって、触媒室への導入前の排ガスの温度を調節する従来の方法では触媒室の内部全体を触媒反応適正温度に維持することができないため、排ガスの分解反応が進行しなかったり、有害物質が排出されたりして、排ガスの処理性能が十分でないことがあった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、排ガスの処理性能を向上することができる半導体処理装置用排ガス処理装置および半導体処理装置の排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、半導体処理装置からの排ガスを処理するための触媒室と、触媒室の内部の温度を検知するための温度検知機構と、触媒室の内部の温度を調節するための温度調節機構と、温度検知機構で検知された温度に基づいて温度調節機構を操作するための制御機構と、を含む、半導体処理装置用排ガス処理装置である。
【００１６】
ここで、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置において、温度調節機構は、触媒室の内部に温度調節用ガスを導入する機構であってもよい。
【００１７】
また、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置においては、触媒室よりも上流側の位置に希釈用ガス導入機構が設置されており、温度調節機構は希釈用ガス導入機構から導入された希釈用ガスの一部を温度調節用ガスとして触媒室の内部に導入する機構であってもよい。
【００１８】
また、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置において、温度調節用ガスは、触媒室の上流側から下流側にかけて複数箇所から導入されてもよい。
【００１９】
また、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置において、温度調節機構は、液体供給機構と、その両端部が液体供給機構に連結されその少なくとも一部が触媒室の内部を通る配管と、を含み、液体供給機構から配管に温度調節用液体を導入する機構であってもよい。
【００２０】
また、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置において、温度調節用液体は、触媒室の上流側から下流側にかけて複数箇所から導入されてもよい。
【００２１】
また、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置において、温度検知機構は、触媒室の内部に設置されていてもよい。
【００２２】
また、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置において、温度検知機構は、触媒室よりも上流側の位置に設置されていてもよい。
【００２３】
さらに、本発明は、半導体処理装置からの排ガスを触媒室に通過させることにより排ガスを処理する方法であって、触媒室の内部の温度を検知するための温度検知機構と、触媒室の内部の温度を調節するための温度調節機構と、温度検知機構で検知された温度に基づいて温度調節機構を操作するための制御機構とを少なくとも用いて、温度調節機構により触媒室の内部の温度を調節して排ガスの処理を行なう半導体処理装置の排ガス処理方法である。
【００２４】
なお、本発明における「半導体処理装置」は、たとえばＭＯＣＶＤ装置などの成膜装置における半導体膜の成膜、ドライエッチング装置における半導体膜の除去、表面改質装置やイオンドーピング装置などにおける半導体膜質の変更のように半導体の処理を行なう装置のことを意味する。
【００２５】
また、本発明において、「上流側」は排ガスの流路における上流側のことを意味し、「下流側」は排ガスの流路における下流側のことを意味する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、排ガスの処理性能を向上することができる半導体処理装置用排ガス処理装置および半導体処理装置の排ガス処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２８】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１の半導体処理装置用排ガス処理装置の模式的な構成図を示す。実施の形態１の半導体処理装置用排ガス処理装置は、白金系触媒等の触媒が上流側から下流側に向けて配置されている触媒室１と、加熱器２と、ブロワ３と、逆火防止器４と、エアクーラ５と、熱交換器６と、混合器７と、触媒室１の入口に設置された温度センサなどの第１温度検知機構２１と、触媒室１の中央部に設置された温度センサなどの第２温度検知機構２２と、ブロアなどの温度調節機構１３と、制御機構２５とを含んでいる。
【００２９】
半導体処理装置からの排ガスは、まず、半導体処理装置側に火炎が逆流しないための逆火防止器４に導入される。その後、排ガスは、混合器７において、ブロワ３によって導入され熱交換器６を通過してきた希釈用ガスと混合されて希釈される。ここで、希釈用ガスとしてはたとえば窒素等の不活性ガスまたは空気などが用いられる。
【００３０】
そして、希釈後の混合ガスは加熱器２によって加熱される。加熱器２は、たとえば外側に抵抗加熱ヒータやガスバーナなどの加熱機構を備えており、加熱器２内の混合ガスを加熱することができる。ここで、触媒室１の入口における混合ガスの温度が触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に含まれるように加熱することが排ガスの処理性能を向上する点で好ましい。
【００３１】
そして、加熱後の混合ガスは触媒室１の入口から触媒室１の内部に導入され、触媒による分解反応により分解される。ここで、触媒による分解反応は一般的には発熱反応であるため、触媒室１の内部を流れる排ガスが分解されていくにつれて、触媒室の内部の温度は上流部＜中流部＜下流部の順で高温になっていく。
【００３２】
そこで、実施の形態１においては、第１温度検知機構２１において検知された温度ｔ１を示す情報と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２を示す情報とが常時制御機構２５に送信され、制御機構２５において触媒室１の出口の温度ｔ３が常時算出されている。そして、制御機構２５がｔ３が所定の温度Ｔ３（Ｔ２よりも高い温度）になっていると判断した場合には、制御機構２５は温度調節機構１３を操作し、温度調節機構１３が吸引した空気などの温度調節用ガスをガス導入口１５から触媒室１の内部に導入して触媒室１の内部の混合ガスを冷却する。そして、温度調節用ガスの導入によって第２温度検知機構２２において検知されている温度ｔ２が低下し、触媒室１の出口の温度ｔ３が所定の温度Ｔ４（Ｔ２以下の温度）になっていると制御機構２５が判断した場合には制御機構２５が温度調節機構１３を操作して温度調節機構１３からの温度調節用ガスの導入を停止する。この制御機構２５によって制御された温度調節機構１３による温度調節用ガスの導入と停止とが排ガスの処理中に繰り返されることによって、触媒室１の内部全体の温度を触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に維持することができるため、排ガスの処理性能が向上する。
【００３３】
なお、第１温度検知機構２１において検知された温度ｔ１と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２とから触媒室１の出口の温度ｔ３を算出する方法は特に限定されず、たとえば実験等から導かれた関係式または排ガスの分解反応によって生じる熱量等から導かれた関係式などを用いて適宜算出することができる。
【００３４】
また、制御機構２５が温度調節用ガスの導入開始を決定する所定の温度Ｔ３および制御機構２５が温度調節用ガスの導入停止を決定する所定の温度Ｔ４についても特に限定されず、適宜設定することが可能である。
【００３５】
また、温度調節用ガスは上記のように１箇所だけでなく、触媒室の上流側から下流側にかけて複数の箇所から触媒室１の内部に導入してもよい。
【００３６】
また、触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）も特に限定されず、排ガスの種類または流量等によって適宜設定することができる。
【００３７】
触媒室１において処理されたガスは、触媒室１の出口から排出されて熱交換器６を通過した後、エアクーラ５で安全な数十℃程度の温度にまで冷却される。そして、冷却後の排ガスは、大気中に放出されるか、あるいは別種の有害物質を含んでいる場合には別種の有害物質除去用の次段処理装置に導かれることになる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２に、本発明の実施の形態２の半導体処理装置用排ガス処理装置の模式的な構成図を示す。実施の形態２の半導体処理装置用排ガス処理装置は、触媒室１の入口ではなく加熱器２の内部に温度センサなどの第３温度検知機構２４を設置することに特徴がある。
【００３９】
この半導体処理装置用排ガス処理装置に導入された半導体処理装置からの排ガスは、まず、逆火防止器４に導入される。その後、排ガスは、混合器７において、ブロワ３によって導入され熱交換器６を通過してきた希釈用ガスと混合されて希釈される。そして、希釈後の混合ガスは加熱器２によって加熱される。ここで、触媒室１の入口における混合ガスの温度が触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に含まれるように加熱することが排ガスの処理性能を向上する点で好ましい。
【００４０】
そして、加熱後の混合ガスは触媒室１の入口から触媒室１の内部に導入され、触媒に接触して触媒による分解反応により分解される。ここで、触媒による分解反応は一般的には発熱反応であるため、触媒室１の内部を流れる排ガスが分解されていくにつれて、触媒室の内部の温度は上流部＜中流部＜下流部の順で高温になっていく。
【００４１】
そこで、実施の形態２においては、第３温度検知機構２４において検知された温度ｔ４を示す情報が制御機構２５に常時送信され、制御機構２５においてその送信された情報に基づいて触媒室１の入口の温度ｔ１が常時算出される。次に、算出された温度ｔ１の情報と、制御機構２５に常時送信されている第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２を示す情報とに基づいて、制御機構２５において触媒室１の出口の温度ｔ３が常時算出される。そして、ｔ３が所定の温度Ｔ３（Ｔ２よりも高い温度）になっていると制御機構２５が判断した場合には、制御機構２５は温度調節機構１３を操作し、温度調節機構１３が吸引した空気などの温度調節用ガスをガス導入口１５から触媒室１の内部に導入して触媒室１の内部の混合ガスを冷却する。そして、温度調節用ガスの導入によって第２温度検知機構２２において検知されている温度ｔ２が低下し、触媒室１の出口の温度ｔ３が所定の温度Ｔ４（Ｔ２以下の温度）になっていると制御機構２５が判断した場合には、制御機構２５は温度調節機構１３を操作し、温度調節機構１３からの温度調節用ガスの導入を停止する。この制御機構２５によって制御された温度調節機構１３による温度調節用ガスの導入と停止とが排ガスの処理中に繰り返されることによって、触媒室１の内部全体の温度を触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に維持することができるため、排ガスの処理性能が向上する。
【００４２】
なお、第３温度検知機構２４において検知された温度ｔ４から触媒室１の入口の温度ｔ１を算出する方法は特に限定されず、たとえば実験等から導かれた関係式などを用いて適宜算出することができる。
【００４３】
また、触媒室１の入口の温度ｔ１と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２とから触媒室１の出口の温度ｔ３を算出する方法は特に限定されず、たとえば実験等から導かれた関係式または排ガスの分解反応によって生じる熱量等から導かれた関係式などを用いて適宜算出することができる。
【００４４】
また、制御機構２５が温度調節用ガスの導入開始を決定する所定の温度Ｔ３および制御機構２５が温度調節用ガスの導入停止を決定する所定の温度Ｔ４についても特に限定されず、適宜設定することが可能である。
【００４５】
また、温度調節用ガスは上記のように１箇所だけでなく、触媒室の上流側から下流側にかけて複数の箇所から触媒室１の内部に導入してもよい。
【００４６】
また、触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）も特に限定されず、排ガスの種類または流量等によって適宜設定することができる。
【００４７】
触媒室１において処理されたガスは、触媒室１の出口から排出されて熱交換器６を通過した後、エアクーラ５で安全な数十℃程度の温度にまで冷却される。そして、冷却後の排ガスは、大気中に放出されるか、あるいは別種の有害物質を含んでいる場合には別種の有害物質除去用の次段処理装置に導かれることになる。
【００４８】
（実施の形態３）
図３に、本発明の実施の形態３の半導体処理装置用排ガス処理装置の模式的な構成図を示す。実施の形態３の半導体処理装置用排ガス処理装置は、ブロワ３と熱交換器６との間に流量調節器付き分岐弁などの希釈用ガス導入機構１６を設置し、この希釈用ガス導入機構１６から窒素等の不活性ガスまたは空気などの希釈用ガスを温度調節用ガスとして触媒室１の内部に導入して、希釈用ガス導入機構１６を温度調節機構として機能させることに特徴がある。
【００４９】
この半導体処理装置用排ガス処理装置に導入された半導体処理装置からの排ガスは、まず、逆火防止器４に導入される。その後、排ガスは、混合器７において、ブロワ３によって導入され希釈用ガス導入機構１６および熱交換器６を通過してきた希釈用ガスと混合されて希釈される。そして、希釈後の混合ガスは加熱器２によって加熱される。ここで、触媒室１の入口における混合ガスの温度が触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に含まれるように加熱することが排ガスの処理性能を向上する点で好ましい。
【００５０】
そして、加熱後の混合ガスは触媒室１の入口から触媒室１の内部に導入され、触媒に接触して触媒による分解反応により分解される。ここで、触媒による分解反応は一般的には発熱反応であるため、触媒室１の内部を流れる排ガスが分解されていくにつれて、触媒室の内部の温度は上流部＜中流部＜下流部の順で高温になっていく。
【００５１】
そこで、実施の形態３においては、第１温度検知機構２１において検知された温度ｔ１を示す情報と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２を示す情報とが制御機構２５に常時送信され、制御機構２５において触媒室１の出口の温度ｔ３が常時算出されている。そして、ｔ３が所定の温度Ｔ３（Ｔ２よりも高い温度）になっていると制御機構２５が判断した場合には、制御機構２５は希釈用ガス導入機構１６を操作し、希釈用ガス導入機構１６から希釈用ガスの一部を温度調節用ガスとしてガス導入口１５から触媒室１の内部に導入して触媒室１の内部の混合ガスを冷却する。そして、温度調節用ガスの導入によって第２温度検知機構２２において検知されている温度ｔ２が低下し、触媒室１の出口の温度ｔ３が所定の温度Ｔ４（Ｔ２よりも低い温度）になっていると制御機構２５が判断した場合には、制御機構２５は希釈用ガス導入機構１６を操作し、希釈用ガス導入機構１６からの希釈用ガスの導入を停止する。この制御機構２５によって制御された希釈用ガス導入機構１６による希釈用ガスの導入と停止とが排ガスの処理中に繰り返されることによって、触媒室１の内部全体の温度を触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に維持することができるため、排ガスの処理性能が向上する。
【００５２】
なお、第１温度検知機構２１において検知された温度ｔ１と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２とから触媒室１の出口の温度ｔ３を算出する方法は特に限定されず、たとえば実験等から導かれた関係式または排ガスの分解反応によって生じる熱量等から導かれた関係式などを用いて適宜算出することができる。
【００５３】
また、制御機構２５が温度調節用ガスの導入開始を決定する所定の温度Ｔ３および制御機構２５が温度調節用ガスの導入停止を決定する所定の温度Ｔ４についても特に限定されず、適宜設定することが可能である。
【００５４】
また、希釈用ガスは上記のように１箇所だけでなく、触媒室の上流側から下流側にかけて複数の箇所から触媒室１の内部に導入してもよい。
【００５５】
また、触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）も特に限定されず、排ガスの種類または流量等によって適宜設定することができる。
【００５６】
触媒室１において処理されたガスは、触媒室１の出口から排出されて熱交換器６を通過した後、エアクーラ５で安全な数十℃程度の温度にまで冷却される。そして、冷却後の排ガスは、大気中に放出されるか、あるいは別種の有害物質を含んでいる場合には別種の有害物質除去用の次段処理装置に導かれることになる。
【００５７】
（実施の形態４）
図４に、本発明の実施の形態４の半導体処理装置用排ガス処理装置の模式的な構成図を示す。実施の形態４の半導体処理装置用排ガス処理装置は、液体供給機構２６と、その両端部が液体供給機構２６に連結されその少なくとも一部が触媒室１の内部を通る配管２７とを含む温度調節機構を用いることに特徴がある。
【００５８】
この半導体処理装置用排ガス処理装置に導入された半導体処理装置からの排ガスは、まず、逆火防止器４に導入される。その後、排ガスは、混合器７において、ブロワ３によって導入され熱交換器６を通過してきた希釈用ガスと混合されて希釈される。そして、希釈後の混合ガスは加熱器２によって加熱される。ここで、触媒室１の入口における混合ガスの温度が触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に含まれるように加熱することが排ガスの処理性能を向上する点で好ましい。
【００５９】
そして、加熱後の混合ガスは触媒室１の入口から触媒室１の内部に導入され、触媒に接触して、触媒による分解反応により分解される。ここで、触媒による分解反応は一般的には発熱反応であるため、触媒室１の内部を流れる排ガスが分解されていくにつれて、触媒室の内部の温度は上流部＜中流部＜下流部の順で高温になっていく。
【００６０】
そこで、実施の形態４においては、第１温度検知機構２１において検知された温度ｔ１を示す情報と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２を示す情報とが制御機構２５に常時送信され、制御機構２５において触媒室１の出口の温度ｔ３が常時算出される。そして、ｔ３が所定の温度Ｔ３（Ｔ２よりも高い温度）になっていると制御機構２５が判断した場合には、制御機構２５は液体供給機構２６を操作し、液体供給機構２６から冷却水などの温度調節用液体を配管２７の内部に導入し配管２７の内部を循環させることによって触媒室１の内部の混合ガスを冷却する。そして、温度調節用液体の導入によって第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２が低下し、触媒室１の出口の温度ｔ３が所定の温度Ｔ４（Ｔ２よりも低い温度）になっていると判断した場合には制御機構２５が液体供給機構２６を操作して液体供給機構２６からの温度調節用液体の導入を停止する。この制御機構２５によって制御された液体供給機構２６による温度調節用液体の導入と停止とが排ガスの処理中に繰り返されることによって、触媒室１の内部全体の温度を触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）に維持することができるため、排ガスの処理性能が向上する。
【００６１】
なお、第１温度検知機構２１において検知された温度ｔ１と第２温度検知機構２２において検知された温度ｔ２とから触媒室１の出口の温度ｔ３を算出する方法は特に限定されず、たとえば実験等から導かれた関係式または排ガスの分解反応によって生じる熱量等から導かれた関係式などを用いて適宜算出することができる。
【００６２】
また、制御機構２５が温度調節用液体の導入開始を決定する所定の温度Ｔ３および制御機構２５が温度調節用液体の導入停止を決定する所定の温度Ｔ４についても特に限定されず、適宜設定することが可能である。
【００６３】
また、温度調節用液体は上記のように１箇所だけでなく、触媒室の上流側から下流側にかけて複数の箇所から触媒室１の内部に導入されてもよい。
【００６４】
また、触媒反応適正温度（Ｔ１〜Ｔ２）も特に限定されず、排ガスの種類または流量等によって適宜設定することができる。
【００６５】
触媒室１において処理されたガスは、触媒室１の出口から排出されて熱交換器６を通過した後、エアクーラ５で安全な数十℃程度の温度にまで冷却される。そして、冷却後の排ガスは、大気中に放出されるか、あるいは別種の有害物質を含んでいる場合には別種の有害物質除去用の次段処理装置に導かれることになる。
【実施例】
【００６６】
図１に示す構成の半導体処理装置用排ガス処理装置を用いてＭＯＣＶＤ装置からの排ガスの処理を行なった。
【００６７】
１〜３枚程度の２インチ基板に同時にＧａＮ結晶の成膜を施すＭＯＣＶＤ装置を用いた成膜において、ＮＨ3：２０ＳＬＭ（Standard Litter per Minute）、Ｈ2：４０ＳＬＭおよびＮ2：４０ＳＬＭのガスを使用し、さらにＧａの原料となるトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3）3）やドーパント原料のシラン（ＳｉＨ4）などのその他のガスを合計１ＳＬＭ程度使用した。
【００６８】
なお、トリメチルガリウムやシランなどのその他のガスは、ＮＨ3を分解する触媒に悪影響を与えるため、図１に示す半導体処理装置用排ガス処理装置の上流側に別の乾式排ガス処理装置（図示せず）を設けて除去した。
【００６９】
Ｈ2の爆発下限界は４％であり、ＮＨ3の爆発下限界は１５％であるため、４０ＳＬＭのＨ2を４％に希釈ガスで希釈した後の混合量は４０／０．０４＝１０００ＳＬＭ、２０ＳＬＭのＮＨ3を１５％に希釈した後の混合量は２０／０．１５＝１３３．３ＳＬＭであり、この２者を合計すると１１３３．３ＳＬＭになる。安全率を４とすると希釈用ガスの混合量は１１３３．３×４＝４５３３ＳＬＭ、すなわち約５０００ＳＬＭとなるため、流量調節機構を有するブロワ３から混合ガスの流量が５０００ＳＬＭとなるように希釈用ガスとして空気を導入し、混合器７において排ガスと混合して希釈し、混合ガスを生成した。
【００７０】
ＮＨ3の酸化反応式はＮＨ3＋３／４Ｏ2→１／２Ｎ2＋３／２Ｈ2Ｏ＋３１７ｋＪ／ｍｏｌであり、Ｈ2の酸化反応式はＨ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋２４２ｋＪ／ｍｏｌである。
【００７１】
また、ＮＨ3の２０Ｌは標準状態で２０／２２．４ｍｏｌに相当し、Ｈ2の４０Ｌは標準状態で４０／２２．４ｍｏｌに相当する。
【００７２】
以上から１分間に投入している２０ＬのＮＨ3と４０ＬのＨ2の全量を触媒室１の内部で酸化して分解した場合には、（３１７×２０／２２．４）＋（２４２×４０／２２．４）＝７１５ｋＪの発熱が生じるので、触媒室１の内部における発熱率は７１５ｋＪ／ｍｉｎとなる。
【００７３】
ここで、触媒室１の外壁に厚さ０．０３ｍ、熱伝導率０．０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）のグラスウールが巻かれているとすると、触媒室１の外壁における熱通過係数は、外壁−外気間の熱伝達抵抗を無視したとして、０．０４／０．０３＝１．３３３Ｗ／（ｍ2・Ｋ）となる。また、触媒室１の寸法を直径０．３ｍ、長さ１ｍの円筒形とすると、触媒室１の外壁の面積は［（π×０．３×１）＋{２×π／４×（０．３）2}］＝１．０８ｍ2となる。また、触媒室１の内部と外気の平均温度差を２５０Ｋと仮定すると、触媒室１の外壁を通して失われる熱量は１．３３×１．０８×２５０＝３６０Ｗであり、１分間あたりに換算すると、２１６００Ｊ／ｍｉｎ＝２２ｋＪ／ｍｉｎとなる。
【００７４】
そこで、希釈後の混合ガスの熱容量が空気にほぼ等しいとして１．２Ｊ／（Ｌ・Ｋ）と仮定すると酸化反応による昇温は、（７１５−２２）×１０００／（５０００×１．２）＝１１５．５℃となり、触媒室１の入口と出口とで約１１６℃もの温度差が発生することになる。
【００７５】
ＮＨ3を分解する触媒が活発にＮＨ3を分解する触媒反応適正温度は上述したように３００℃±３０℃の温度範囲（２７０℃〜３３０℃）である。図５に示す従来の半導体処理装置用排ガス処理装置のように、希釈後の混合ガスを加熱器２において触媒反応適正温度の下限である２７０℃まで加熱して触媒室１に導入すると、触媒室１の出口付近においては触媒反応適正温度の上限である３３０℃を超えて４００℃近い高温になり、ＮＯxが発生してしまう。一方、触媒室１の出口付近において触媒反応適正温度になるように加熱器における加熱温度を２００℃程度に設定すると、触媒室１の入口付近におけるＮＨ3の分解反応が不十分となって、ＮＨ3の処理性能が低下する。
【００７６】
他方、図１に示す本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置においては、加熱器２における加熱温度を触媒反応適正温度の下限である２７０℃に設定して混合ガスを触媒室１の入口から導入した場合でも温度調節機構１３から導入された温度調節用ガスによって触媒室１の内部全体の温度を触媒反応適正温度に調節することが可能である。したがって、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置においては、触媒室１の出口付近においては触媒反応適正温度の上限である３３０℃を超えずＮＯxの発生を抑制することができ、触媒室１の内部におけるＮＨ3の分解反応も十分に行なうことができるため、ＮＨ3の処理性能を向上することができる。
【００７７】
すなわち、触媒室１の中央部に設置された第２温度検知機構２２によって検知された温度が、たとえば、触媒室１の入口の温度（２７０℃）＋１１６／２＝３２８℃であった場合には、温度調節機構１３から温度２５℃、流量１０００ＳＬＭの温度調節用ガスをガス導入口１５を通して触媒室１の内部に導入して、触媒室１の内部の第２温度検知機構２２がある箇所における温度は（３２８×５０００＋２５×１０００）／（５０００＋１０００）＝２７７℃に低下する。また、触媒室１の内部の第２温度検知機構２２がある箇所から触媒室１の出口までの温度上昇量は{（７１５−２２）／２}×１０００／（６０００×１．２）＝４８℃であるため、触媒室１の出口における温度は２７７＋４８＝３２５℃となる。したがって、この場合には、触媒室１の内部の温度を、最低２７０℃、最高３２８℃に制御することができるため、本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置においては、触媒反応適正温度でＮＨ3の分解反応を進行することができる。
【００７８】
なお、上記の実施例においては、図２に示す半導体処理装置用排ガス処理装置を用いて、触媒室１の入口ではなく加熱器２の内部に第３温度検知機構２４を設置し、第３温度検知機構２４から適正な補正を加えて触媒室１の入口の温度を算出した場合でも上記の実施例と同様の効果を得ることができると考えられる。
【００７９】
また、上記の実施例においては、図３に示す半導体処理装置用排ガス処理装置を用いて、ブロワ３と熱交換器６との間に設置された希釈用ガス導入機構１６から希釈用ガスを温度調節用ガスとして触媒室１の内部に導入した場合でも上記の実施例と同様の効果を得ることができると考えられる。
【００８０】
また、上記の実施例においては、図４に示す半導体処理装置用排ガス処理装置を用いて、液体供給機構２６から配管２７に温度調節用液体を導入した場合でも上記の実施例と同様の効果を得ることができると考えられる。
【００８１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の半導体処理装置用排ガス処理装置および半導体処理装置の排ガス処理方法においては、触媒室の内部全体において触媒反応適正温度での排ガスの処理が可能となるため、排ガスの処理性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体処理装置用排ガス処理装置を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２の半導体処理装置用排ガス処理装置を示す模式的な構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３の半導体処理装置用排ガス処理装置を示す模式的な構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４の半導体処理装置用排ガス処理装置を示す模式的な構成図である。
【図５】従来の一般的な触媒分解式の半導体処理装置用排ガス処理装置の一例を示す模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  触媒室、２  加熱器、３  ブロワ、４  逆火防止器、５  エアクーラ、６  熱交換器、７  混合器、１３  温度調節機構、１５  ガス導入口、１６  希釈用ガス導入機構、２１  第１温度検知機構、２２  第２温度検知機構、２４  第３温度検知機構、２５  制御機構、２６  液体供給機構、２７  配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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