(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流から有害物質の燃焼分解方法であって、前記ガス流と添加した燃料ガスを混合物として、有孔ガスバーナの出口面によって囲まれた燃焼帯域に噴射し、同時に、燃料ガスと空気及び酸素の少なくとも１つとの混合物を有孔ガスバーナに供給して出口面で燃焼を行わせ、生じた燃焼生成物流を燃焼帯域から排出する、前記方法において、燃焼帯域へのガス流と添加した燃料ガスの混合物の導入前にこの混合物に酸素を添加し、ガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物が噴射箇所で燃焼する、ガス流から有害物質の燃焼分解方法。
【請求項２】
ガス流と添加した燃料ガスの混合物に添加される酸素は、燃焼帯域に噴射されるガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物の酸素の濃度が１０乃至４０容量％であるような量である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ガス流と添加した燃料ガスの混合物に添加される酸素は、燃焼帯域に噴射されるガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物の酸素の濃度が１５乃至２５容量％であるような量である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
燃焼帯域に入るガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物の添加した燃料ガスの濃度は、ガス流と添加した燃料ガスの混合物に添加される酸素による燃焼に必要とされる理論量の８０乃至１５０％である、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
酸素は酸素ランスによってガス流と添加した燃料ガスの混合物に導入される、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
酸素ランスのノズルは、ガス流と添加した燃料ガスの混合物を運ぶパイプ内に、燃焼帯域へのガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物の噴射箇所の直ぐ前に位置決めされる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
酸素ランスのノズルは燃焼帯域へのガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物の噴射箇所の前の、パイプの内径の０．７乃至３倍の所に位置決めされる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
添加した燃料ガスが、ガス流を運ぶパイプ内で終わり且つ燃焼帯域へのガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物の噴射箇所の前の、パイプの内径の０．７乃至３倍の所に位置決めされるガスノズルによってガス流に導入される、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
ガス流は窒素キャリヤーガス中の少なくとも１つの有害物質を有する、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明はガス流から有害物質を除去する方法に関し、特に、半導体処理室から出るガス流から非常に安定な過フルオロカーボンを燃焼によって除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造に使用され、且つかかる製造が行われる室から抽出される多くの物質は有毒であり及び又は環境に有害であり、従って、排気ガス流が大気に放出される前に該排気ガス流から洗浄されなければならない。
多数の異なるタイプの湿式又は乾式洗浄反応器が提案されており、半導体産業に種々のものが商業的に採用されている。
例えば、我々の特許出願第ＷＯ８９／１１９０５号には、我々のエドワード  ハイ  バキューム国際部によって販売されている乾式化学反応器が開示されており、該反応器は粒状物質の加熱充填チューブを有し、排気ガス流がこの粒状物に差し向けられ、そして粒状物質の加熱充填チューブは特に、シリコーンの第１段階（排気ガス流が特に三フッ化窒素を含有するとき銅の添加で）と、普通石灰の形態の酸化カルシウムの第２段階とを含む。かかる反応器はかかる有毒物質の洗浄について相当な商業的成功を納めた。
【０００３】
アルゼタ  コーポレーションの名前で所有されている欧州特許第６９４，７３５号（その内容をここに援用する）から、当該タイプの有害物質を排気ガス流から燃焼によって除去することができることも知られている。
この先行特許には、排気ガス及び添加した燃料ガスを有孔ガスバーナの出口面によって側方に囲まれた燃焼帯域に噴射し、同時に、燃料ガス及び空気をバーナに供給して出口面で燃焼を行わせ、燃焼帯域から燃焼生成物流を排出し、有孔ガスバーナに供給される燃料ガスの量がＢＴＵベースで、添加した燃料ガスの量よりも多く、空気の量は燃焼帯域に入るあらゆる可燃物の理論要求よりも多い、有害物質の燃焼分解方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
先行の燃焼方法の中心的な特徴は、排気ガス流と混合された燃料ガスをバーナの燃焼帯域へ供給する重要要求である。燃料ガスと排気ガス流とのかかる予備混合により、過フルオロカーボンの六フッ化エタン（Ｃ2 Ｆ6 ）の大変大きいそして効率的な洗浄を可能にする。しかしながら、もっと安定な過フルオロカーボンの四フッ化メタン（ＣＦ4 ）の洗浄と関連した或る課題が残っている。
上記の先行の燃焼洗浄法の大きな利点は、それが燃焼室で達成することができ、それによって、形成されるＮＯx ガス副産物の形成を抑制することができる最大温度を本質的に制限することである。
しかしながら、比較的低い最大温度は最も安定な過フルオロカーボンガス、特に四フッ化メタン（ＣＦ4 ）の分解における制限要因になる。
【０００５】
今、有孔ガスバーナへのガス流の導入前に、排気ガス流に酸素を添加することにより、一般的には、四フッ化メタン（ＣＦ4 ）を含む過フルオロカーボンガスのもっと効率的な燃焼を可能にすることが分かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガス流から有害物質の燃焼分解方法であって、前記ガス流と添加した燃料ガスを混合物として、有孔ガスバーナの出口面によって囲まれた燃焼帯域に噴射し、同時に、燃料ガスと空気及び酸素の少なくとも１つとの混合物を有孔ガスバーナに供給して出口面で燃焼を行わせ、生じた燃焼生成物流を燃焼帯域から排出する、前記方法において、燃焼帯域へのガス流と添加した燃料ガスの混合物の導入前にこの混合物に酸素を添加し、ガス流、添加した燃料ガス及び添加した酸素の混合物が噴射箇所で燃焼する、ガス流から有害物質の燃焼分解方法を提供する。
【０００７】
好ましくは、ガス流及び燃料ガスに添加される酸素は、燃焼帯域に噴射されるガス流全体のうちの酸素濃度が１０乃至４０容量％、最も好ましくは、１５乃至２５容量％であるような量である。
好ましくは、又、燃焼帯域に入るガス流のうちの燃料ガス濃度はガス流に添加される酸素による燃焼に必要とされる理論量の８０乃至１５０％である。
燃料ガスと酸素の両方が、ガス流が燃焼帯域に噴射される前に、ガス流に導入される。
酸素については、これは酸素ランスによって排気ガス流に導入されるのが好ましい。好ましくは、かかるランスのノズルは、排気ガス流を運ぶパイプ内に、燃焼帯域へのガス流の噴射箇所の直前に位置決めされる。
【０００８】
有利には、酸素ランスはガス流を運ぶパイプ内の同心の管からなる。有利には、又、酸素ノズルは燃焼帯域へのガス流の噴射箇所の前でパイプの内径の０．７乃至３倍の所に位置決めされる。
燃料ガスについては、これは燃焼帯域への流入前の任意都合のよい箇所でガス流に添加することができる。しかしながら、特に潜在的な燃焼性の理由で、酸素と燃料ガスの両方は燃焼帯域への同時噴射前かなりの時間存在すべきではない。酸素が上記の好ましい実施形態の上流でガス流に添加されるならば、一般的には、燃料ガスが、排気ガス流を運ぶパイプ内で終わり且つ燃焼帯域への排気ガス流の噴射箇所の前でパイプの内径の０．７乃至３倍の所に位置決めされガスノズルによってガス流に導入されるのが好ましい。
【０００９】
ガス流に添加される（又は有孔バーナ操作に使用される）燃料ガスは好ましくは、炭素系で、例えばメタン、プロパン、又はブタンもしくは少なくとも、メタン、プロパン又はブタンを支配的に含有する混合物である。ガス流用及びバーナ用の燃料ガスは同じであるのが好ましいが、適当ならば異なっていてもよい。
有孔バーナに供給される混合物は燃料ガスと空気の混合物であるのが好ましい。一般には、混合物は燃料ガスよりも１０乃至８０％理論過剰の空気を有するのが好ましい。
本発明のより良い理解のために、本発明の方法において使用されるガス流入口をもった炉を概略的に示す添付図面を単なる例示として今参照する。
【００１０】
【発明の実施形態】
図面は欧州特許第６９４，７３５号に記載されたのと同じ一般的なタイプの炉、特に前記特許の図３の炉を示す。炉は頂プレート２を有する実質的に円筒係合のスチールシェル１を備え、セラミックマトリックス及び又は金属繊維の支持付き密着多孔質層で作られた円筒スクリーン３が頂プレート２から垂下して欧州特許第６９４，７３５号に記載されたのと同じ一般的なタイプの有孔バーナ４を形成する。
従って、シェル１とスクリーン３との間にプレナム容積５が形成され（そしてこのプレナム容積は頂プレート２及び下環状プレート６によって閉鎖される）、燃料／ガス混合物は１つ又はそれ以上のノズル７からプレナム容積５に供給されて有孔バーナの燃焼帯域に供給され、使用中、スクリーンの内面に火炎が形成される。
【００１１】
頂プレート２は、導入前に、燃料ガス及び酸素と混合された排気ガス流をバーナ４に導入するための複数のパイプ８を密封的に収容する。
パイプ８内に同心的に位置決めされた酸素ランス９によって酸素（Ｏ2 ）源から酸素の導入が行われる。ランス９は酸素ガスをパイプ８の中へ導入することができるノズル１０を有し、該ノズル１０はバーナ４への排気ガス流の噴射箇所１１からパイプ８の直径の２倍の所に位置する。
この例では、排気ガス流への酸素の導入の上流で燃料としてメタンの排気ガス流への導入が行われ、供給源１２からパイプ系統１３を経てパイプ８にメタンが供給される。
図面に示すタイプの炉と関連して本発明の方法の使用を例示するために、燃料ガス／空気混合物をプレナム容積５に供給し、スクリーン３の中に拡散した後、スクリーン３の内面で、即ち多孔バーナ４内で着火した。
【００１２】
洗浄すべき排気ガス流を、図面を参照して上述した方法でバーナ４への導入前に、バーナの上流で燃料ガスと混合し且つ酸素と混合した。
表は本発明に従ってガス流に加えられる燃料ガスとしてのメタン（ＣＨ4 ）及び酸素の量を種々変えて、窒素キャリヤーガス中の過フルオロカーボン（ＰＦＣ）を有するガス流から過フルオロカーボンを洗浄する種々のテストの結果を示し、過フルオロカーボンは四フッ化メタン（ＣＦ4 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）、三フッ化窒素（ＮＦ3)及び六フッ化エタン（Ｃ2 Ｆ6 ）のうちの１つである。
【００１３】
【表１】
表

テスト    PFC      CH4流      N2流        PFC 流      O2流      ％
番号      ガス    (slpm)*  (slpm)*  (slpm)*  (slpm)*   分解  
１      CF4         ０        ５０        １          ０        ０
２      CF4         ９        ５０        １          ０        ０
３      CF4         ０        ５０        １          １４      ０
４      CF4         ９        ５０        １          １４      ９５
５      SF6         ０        ５０        １          ０        ０
６      SF6         ９        ５０        １          ０        ４５
７      SF6         ９        ５０        １          １４      １００
８      NF3         ０        ５０        １          ０        ６９
９      NF3         ６        ５０        １          １０      １００
10      C2F6        ０        ５０        1.６        ０        ０
11      C2F6        ９        ５０        1.６        ０        ５４
12 C2F6        ９        ５０        1.６        １４      １００
表に示す結果は、四フッ化メタン（ＣＦ4 ）、六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）、三フッ化窒素（ＮＦ3)及び六フッ化エタン（Ｃ2 Ｆ6 ）では、窒素ガス流からのこれらの有害物質の少なくとも９５％の分解レベルが、バーナへのガス流の導入前に燃料ガス、即ちメタン（ＣＦ4 ）と酸素の両方の組み合わせでガス流の中に存在する場合にのみ達成された。これは特に、ＰＦＣガスのうち最も安定なもの、即ち四フッ化メタンを洗浄する際に本発明の有用性を確認した。
【００１４】
好結果のテストはすべてガス流中の酸素濃度が少なくとも９５％であり、そしてガス流に加えられる酸素に必要とされる燃料ガス（メタン）濃度が約１３０％の理論量であった（後者の数字は理論燃焼のための各メタン分子に必要とされる２酸素分子に基づかれる）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法において使用されるガス流入口をもった炉を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
４  バーナ
７  ノズル
８  パイプ
９  酸素ランス
１０  ノズル
１１  噴射箇所
【図１】
0004109334.tif 000002