(57)【要約】【課題】排ガスの燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定ができる除害装置およびその除害装置をエピタキシャル成膜装置に取り付けた半導体製造装置を提供する。【解決手段】排ガス２を除害する除害装置１０を、排ガス２を内部で燃焼させる燃焼室１と、燃焼室１の壁に設けられ、燃焼室１内に排ガス２を供給する管状のノズル３とを有して構成する。ノズル３は、先端に向かって内径を一定の保つとともに外径が小さくなる形状を有する。この除害装置を成膜装置に取り付けて、成膜装置からの排ガス２を除害するようにして半導体製造装置を構成する。【選択図】図３
2012072938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを除害する除害装置であって、
前記排ガスを内部で燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室の壁に設けられ、前記燃焼室内に前記排ガスを供給するノズルとを有し、
前記ノズルは、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有することを特徴とする除害装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記燃焼室の上部の壁に貫設され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】
前記ノズルの先端は、肉厚が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の除害装置。
【請求項４】
前記ノズルは、少なくとも先端部分の内面が研磨処理されたものであること特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除害装置。
【請求項５】
成膜装置と除害装置とを備えた半導体製造装置であって、
前記除害装置は、前記成膜装置からの排ガスを内部で燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室の壁に設けられ、前記燃焼室内に前記排ガスを供給するノズルとを有し、
前記ノズルは、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有することを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除害装置および半導体製造装置に関し、より詳しくは、排ガスの除害装置と、この除害装置を成膜装置に取り付けた半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイおよび太陽電池などにおける素子の製造工程では、化学気相反応を利用して成膜を行うＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置や反応性イオンエッチング装置などの各種ガスを用いた装置が使用される。したがって、これらの製造工程からは、シラン（ＳｉＨ４）ガス、アルシン（ＡｓＨ３）ガスおよびホスフィン（ＰＨ３）ガスなどの燃焼性を有する有害ガスや、６フッ化タングステン（ＷＦ６）および３フッ化窒素（ＮＦ３）などの熱分解性を有する有害ガスなどが、排ガス中に含有されて排出されることがある。このような排ガスに対しては、有害成分を除去したり、あるいは、大気中に安全に排出できる化合物に変換したりする除害処理がなされる。
【０００３】
排ガスの除害処理方法としては、水や薬液を用いる方法、物理吸着や化学反応薬剤などの固体を用いる方法、または、熱分解や燃焼により処理する方法などがある。
【０００４】
燃焼による処理方法は、高効率な除害処理ができるうえ、装置の小型化と低コストでの処理が可能であることから、盛んに開発が進められている（例えば、特許文献１参照。）。以下、燃焼による処理方法について説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５６８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５は、従来の除害装置の模式的な断面図である。
【０００７】
図５に示す除害装置１００は、排ガス１０２を燃焼により処理する方法（燃焼方式）に基づくものである。例えば、半導体製造装置に備わるエピタキシャル成膜装置などから排出される排ガス１０２を燃焼によって除害処理する。
【０００８】
図５に示すように、除害装置１００は、排ガス１０２を燃焼させる燃焼室１０１と、燃焼室１０１内に排ガス１０２を供給するための管状のノズル１０３とを有する。排ガス１０２とともに、燃料ガス１０４と空気１０５が燃焼室１０１に供給されると、燃焼室１０１内で火炎１０６が形成され、排ガス１０２中に含まれる有害成分は酸化（除害処理）される。その後、燃焼排ガス１０８は、燃焼室１０１から排出される。
【０００９】
燃焼室１０１内には、熱電対１０７が設けられている。この熱電対１０７は、燃焼室１０１内の温度をモニターする。除害装置１００では、熱電対１０７によって測定された温度に基づいて、燃料ガス１０４および空気１０５の流量が調整され、燃焼室１０１内で十分な燃焼状態が維持されるように制御される。
【００１０】
ところで、除害装置１００は、排ガス１０２を燃焼して酸化させる方式であるために、燃焼室１０１内で固形酸化物が生成する。すなわち、排ガス１０２にシランガス、アルシンガス、ホスフィンガスなどが含まれる場合、排ガス１０２の燃焼によって、酸化ケイ素、酸化ヒ素、酸化リン酸などの固形酸化物が形成され、図５に示すノズル１０３の先端や燃焼室１０１の壁に付着するという問題があった。
【００１１】
こうした固形酸化物の付着と堆積は、燃焼室１０１内での排ガス１０２の燃焼位置を変動させる。すると、燃焼室１０１内に固設される熱電対１０７は、燃焼室１０１内の温度を正確に測定できなくなり、燃焼室１０１内において十分な排ガス１０２の燃焼状態が維持されなくなる。したがって、燃焼方式の除害装置においては、排ガスが燃焼される燃焼室内での正確な温度測定を可能とする技術が求められている。
【００１２】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、排ガスを燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定できる除害装置およびこの除害装置を成膜装置に取り付けて構成された半導体製造装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、排ガスを除害する除害装置であって、
排ガスを内部で燃焼させる燃焼室と、
燃焼室の壁に設けられ、燃焼室内に前記排ガスを供給するノズルとを有し、
ノズルは、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第１の態様において、ノズルは燃焼室の上部の壁に貫設されることが好ましい。
【００１６】
本発明の第１の態様において、ノズルの先端は、肉厚が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の態様において、ノズルは、少なくとも先端部分の内面が研磨処理されたものであることが好ましい。
【００１８】
本発明の第２の態様は、成膜装置と除害装置とを備えた半導体製造装置であって、
除害装置は、成膜装置からの排ガスを内部で燃焼させる燃焼室と、
燃焼室の壁に設けられ、燃焼室内に排ガスを供給するノズルとを有し、
ノズルは、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の態様によれば、排ガスを燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定できる除害装置が提供される。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、排ガスを燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定できる除害装置を成膜装置に取り付けて、その成膜装置からの排ガスを除害できるよう構成された半導体製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態の除害装置に用いられるノズルの構造を示す模式的断面図である。
【図２】本実施の形態の除害装置に用いられるノズルの別の例の構造を示す模式的断面図である。
【図３】本実施の形態の除害装置の構造を説明する模式的な断面図である。
【図４】本実施の形態の除害装置を成膜装置に取り付けた半導体製造装置の構成を説明する構成図である。
【図５】従来の除害装置を示す模式的な断面図である。
【図６】従来の除害装置の有するノズルの問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
燃焼方式の除害装置では、シラン（ＳｉＨ４）ガスなどを含む排ガスを燃焼室内で燃焼して除害処理する。この際、上述の固形酸化物が形成されて燃焼室内の各部分に付着し、徐々に堆積する。この除害装置では、一定時間の使用によって、燃焼室内における排ガスの燃焼位置状態が変動してしまうという問題を有する。
そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、以下の現象を見出した。
【００２３】
図６は、従来の除害装置の有するノズルの問題点を説明する図である。
【００２４】
図６は、除害装置の燃焼室内における排ガスの燃焼によってノズル１０３の先端に付着する固形酸化物１０９の様子を模式的に示したものである。
【００２５】
図６に示すように、排ガス１０２の燃焼によって固形酸化物１０９がノズル１０３の先端部分に付着すると、固形酸化物１０９は、ノズル１０３の先端に垂れ下がるように堆積する。
【００２６】
このようにノズル１０３の先端に固形酸化物１０９が堆積すると、図５に示す燃焼室１０１内での火炎１０６が固形酸化物１０９の堆積に影響されて、排ガス１０２の燃焼位置が変動する。具体的には、排ガス１０２の燃焼位置は、当初想定された位置から燃焼室１０１内の下方側にずれる。
【００２７】
図５に示すように、熱電対１０７は、燃焼室１０１内での排ガス１０２の燃焼状態をモニターするため、ノズル１０３先端部分近傍の温度を測定できるように設置されている。したがって、排ガス１０２の燃焼位置が下方にずれると、燃焼温度を正確に測定することができなくなる。その結果、除害装置１００は、排ガス１０２の燃焼状態の管理を正確に行うことができなくなる。
【００２８】
そこで、本実施の形態においては、燃焼室内に排ガスを供給するためのノズルの形状を変えることにより、燃焼によって発生する固形酸化物がノズルの先端に付着して堆積するのを抑制する。その結果、燃焼室内で排ガスの燃焼位置が変動するのを防ぐことができる。
【００２９】
図１は、本実施の形態の除害装置に用いられるノズルの構造を示す模式的断面図である。
【００３０】
本実施の形態の除害装置１０に用いられるノズル３は、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有する。
【００３１】
管状のノズル３は、先端部分の肉厚が薄く、後述するように、先端に固形酸化物が付着し難い構造となっている。ノズル３の先端の肉厚は、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。このように先端を薄い肉厚とすることで、排ガスの燃焼により生成する固形酸化物が先端に付着しても脱落しやすくなる。したがって、固形酸化物がノズル３の先端に堆積するのを効果的に抑制することができる。
【００３２】
本実施の形態においては、管状のノズル３の先端部分の内面を研磨し、内面が滑らかとなるよう加工することが好ましい。
【００３３】
図２は、本実施の形態の除害装置に用いられるノズルの別の例を示す模式的断面図である。この図では、ノズル３３の内面の研磨された部分（研磨部１８）が模式的に示されている。
【００３４】
図２に示すように、ノズル３３では、その先端部分の内面が研磨されている。この研磨加工は、ノズル３の先端側の内面を含んで、内面全体の中の少なくとも一部においてなされることが好ましい。図２に示す例では、ノズル３３内面の研磨は、先端からノズル３３の（１／２）の長さに対応する部分までなされている。
【００３５】
研磨の方法としては、ノズル３３がステンレスからなる場合、電解研磨などの方法が好ましい。このような研磨加工をノズルに施すことにより、ノズル３３において、先端部の内面に固形酸化物が付着することを効率良く抑制することができる。また、固形酸化物が付着しても脱落しやすくなるので、ノズル３３の先端に固形酸化物が堆積するのを防止することができる。
【００３６】
図３は、本実施の形態の除害装置の構造を説明する模式的な断面図である。
【００３７】
本実施の形態の除害装置１０は、半導体製造装置などからの排ガス２を内部で燃焼する燃焼室１と、燃焼室１内に排ガス２を供給するためのノズル３とを有する。ノズル３は、図１に示す構造を有し、燃焼室１の上部の壁に貫設され、先端部分が燃焼室１内に突出するよう設けられている。
【００３８】
燃焼室１のノズル３の下流側には、燃焼室１内に燃料ガス４を供給するための燃料ガス供給管１１と、空気５を供給するための空気供給管１２とが接続されている。燃焼室１の下部には、燃焼室１内から燃焼排ガス８を排出する燃焼排ガス排出管１３が接続されている。
【００３９】
燃料ガス４と空気５は、燃料ガス供給管１１と空気供給管１２とを介して、ノズル３からの排ガス２の供給とともに、燃焼室１内に供給される。燃焼室１内では、火炎６が形成され、排ガス２中に含まれる有害成分は酸化されて除害処理される。
【００４０】
燃焼室１内には、熱電対７が設けられ、燃焼室１内の温度をモニターする。熱電対７は、ノズル３先端部分近傍の燃焼位置の温度測定をするように配置されている。除害装置１０では、熱電対７での温度測定結果に基づいて、燃焼室１内での排ガス２の燃焼状態がモニターされる。
【００４１】
本実施の形態の除害装置１０に用いられるノズル３は、図１に示す形状を有する。すなわち、ノズル３は、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有する。そして、ノズル３の先端部分の肉厚は０．５ｍｍ以下と薄いため、排ガス２の燃焼によって発生する固形酸化物が堆積し難い構造となっている。したがって、この構造によれば、ノズル３の先端に固形酸化物が堆積して、燃焼室１内での排ガス２の燃焼位置が変動する現象を抑制できる。
【００４２】
尚、図３に示す除害装置１０では、ノズル３が１個設けられているだけであるが、複数個設けることも可能である。すなわち、本実施の形態の除害装置は、少なくとも１個のノズル３を有すればよい。したがって、例えば、ノズル３が２個〜６個、またはそれ以上の個数で設けられていてもよい。
【００４３】
以上の構成を有する除害装置１０では、熱電対７により、排ガス２の燃焼位置で温度測定を正確にすることができ、排ガス２の燃焼状態の管理を正確に行うことができる。したがって、除害装置１０は、熱電対７によって測定された温度に基づいて、燃料ガス４および空気５の流量を調整し、燃焼室１内で十分な排ガス２の燃焼状態が維持されるように制御できる。
【００４４】
除害装置１０では、燃焼室１内での排ガス２の燃焼により燃焼排ガス８が発生する。この燃焼排ガス８は、燃焼排ガス排出管１３を介して、燃焼室１の外へと排出される。
【００４５】
尚、本実施の形態の除害装置１０においては、燃焼排ガス排出管１３の下流側に、他の方式の二次除害装置をさらに接続することもできる。そして、それらとともに一つの除害装置を形成することも可能である。二次除害装置としては、例えば、水や薬液を用いた洗浄装置、物理吸着や化学反応薬剤などの固体を用いる方式による除害装置などを接続することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態の除害装置を成膜装置に取り付けた半導体製造装置について、図４を用いて説明する。
【００４７】
図４に示すように、本実施の形態の半導体製造装置３０は、成膜装置３１と、本実施の形態の除害装置１０と、これらを接続するように設けられたポンプシステム３２とを有する。
【００４８】
成膜装置３１は、エピタキシャル成膜装置であり、ウェハなどの基板上にエピタキシャル膜を成膜する成膜室（図示されない）を有する。この成膜室内には、エピタキシャル膜の成膜に用いる種々の反応ガスや希釈ガスが供給される。反応ガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）またはトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）などの珪素のソースガスや、プロパン（Ｃ３Ｈ８）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などの炭素のソースガスや、希釈ガスとしての水素ガスなどがある。
【００４９】
成膜装置３１でのエピタキシャル膜の成膜では、供給された反応ガスの一部が消費される。そのため、成膜装置３１からの排ガス２は、反応ガスのほか、成膜室内での成膜による副生成物などを含む。
【００５０】
成膜装置３１からの排ガス２は、ポンプシステム３２によって成膜室から排出される。この排ガス２は、このポンプシステム３２によって除害装置１０に送られる。
【００５１】
ポンプシステム３２は、成膜装置３１の成膜室内から排ガス２を排出するための、高い真空度を実現できるポンプと、このポンプから排ガス２を受け取り、その排ガス２の圧力を大気圧付近の圧力まで上昇させる補助ポンプとから構成されることが好ましい。
【００５２】
除害装置１０では、ポンプシステム３２によって送られてくる排ガス２が、ノズル３に供給される。そして、ノズル３の先端を通って、燃焼室内に排ガス２が供給され、上述した除害処理がなされる。その後、除害装置１０を通過して除害された排ガス２は、安全に大気中に排出される。
【００５３】
以上述べたように、本実施の形態の除害装置に用いられるノズルは、管状であり、先端に向かって内径が一定に保たれ、外径が小さくなる形状を有する。そして、管状のノズルは、先端部分の肉厚が薄くなっているので、先端にＳｉＯ２などの固形酸化物が付着し難く、また、固形酸化物が先端に付着しても脱落しやすい。したがって、固形酸化物がノズルの先端に堆積するのを効果的に抑制することができ、排ガスを燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定することが可能となる。
【００５４】
また、本発明の半導体製造措置によれば、排ガスを燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定できる除害装置を成膜装置に取り付けるので、成膜装置からの排ガスを効率良く除害することができる。
さらに、本発明の半導体製造装置によれば、温度を長期に正確に測定できるため、除害装置のメンテナンスサイクルを長くすることができる。その結果、メンテナンス費用が低減でき、また、停止回数も低減できる。
【００５５】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【００５６】
例えば、上記実施の形態では、本発明による除害装置を半導体製造装置に適用する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、フラットパネルディスプレイの製造装置や、太陽電池パネルの製造装置などにこの除外装置を適用し、フラットパネルディスプレイ製造装置や太陽電池パネル製造装置とすることも可能である。すなわち、排ガスが燃焼する燃焼室内の温度を正確に測定できる除害装置を、所定の成膜装置に取り付けて、フラットパネルディスプレイ製造装置や太陽電池パネル製造装置とすることもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１０１    燃焼室
２、１０２    排ガス
３、３３、１０３    ノズル
４、１０４    燃料ガス
５、１０５    空気
６、１０６    火炎
７、１０７    熱電対
８、１０８    燃焼排ガス
１０、１００    除害装置
１１    燃料ガス供給管
１２    空気供給管
１３    燃焼排ガス排出管
１８    研磨部
３０    半導体製造装置
３１    成膜装置
３２    ポンプシステム
１０９    固形酸化物
【図４】
2012072938.tif 000003
【図５】
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【図１】
2012072938.tif 000005
【図２】
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【図３】
2012072938.tif 000007
【図６】
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