JPH0331085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は大気または後続の処理装置に放出す
るに適した濃度にシラン系の排ガスを処理する装
置に関する。

（従来の技術） 半導体製造工業分野においては化学的気相成長
プロセスでシラン系ガスを使用している。例えば
SiH₄（モノシラン）ガスの使用量の増加率は、１
年当り30％ともいわれており、半導体における重
要材料の１つである。

SiH₄ガスの物性数値は、ガス比重は1.11（空気
１）、液密度0.68、沸点−112℃、融点−185℃、
蒸気圧48atm（−35℃）で、その大きな特徴は空
気中で酸素と反応し、自然発火することである。
例えば、この発火の限界濃度は、H₂（水素）ベー
スSiH₄では、そのSiH₄濃度約0.5％で自然発火す
る。一方、N₂（窒素）ベースSiH₄では約４％で自
然発火する。従つて安全に使用し、且つ一部未反
応なSiH₄を含んだ排ガスを安全に処理する事は、
工場災害を防止するという観点より極めて重要で
ある。

一般に可燃性ガスSiH₄の処理方法には、酸化
吸着とアルカリ洗浄の併用法、燃焼法および加水
分解法がある。

まず、併用法は現在の処理装置の主流をなして
いるものである。但し、実際の半導体工業レベル
で使用されている大量のSiH₄の排ガスの処理を
行なうには、処理装置が大規模で高価なものにな
り、まだ十分に使用されていないのが実状であ
る。

次に、燃焼法は処理方法としては効果的なもの
であるがコスト高、安全性、操作性、酸化物の粉
末によるつまり等があり、実用化には難しい点が
ある。

最後に、加水分解法は水による加水分解を利用
した処理であり、SiH₄＋2H₂O→SiO₂＋4H₂と反
応させる。この反応が容易に起こるかどうかにつ
いては議論の分かれどころであるが、我々の実験
によればSiH₄が空気と酸化して生成されるSiO₂
の反応が現われ、SiO₂の粉末が発生する。しか
し十分な加水分解効果は生じない。

なお、前記併用法および加水分解法ではガス処
理にスクラバーを用いる。スクラバーは装置が大
型であり、ガス処理に多量の水を必要とする。こ
のようにスクラバーは多量の水を使うので一般に
洗浄水を循環して使用する。したがつて、前記反
応によりSiO₂が洗浄水に蓄積する。また、シラ
ンガスがSiH₂Cl₂ガスを含む場合、加水分解によ
りHClが発生し、洗浄水の循環使用によつてHCl
の濃度が高くなる。したがつて、洗浄水の定期的
な処理が必要となり、手間がかかる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、各シランガス処理方法は安全性
の点でまだ不十分であり、また設備費あるいは処
理費が高額であるという問題もある。

そこで、この発明は安全に、かつ多大な費用を
要せずにシランガスを処理することができる装置
を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明のシランガス処理装置は主としてケー
シング、羽根車、羽根車を回転駆動するモータ
ー、ガス導入管、洗浄水導入管、空気導入管およ
びノズルからなつている。

ケーシングはガス排出口を備えている。ケーシ
ング内へのガスの導入は下記のガス導入管によ
る。

羽根車は相対する側板の間に円筒状フイルター
が固着されている。円筒状フイルターの周囲には
放射状に複数の羽根が取り付けられており、前記
側板の一つにガス導入穴が設けられている。この
ように構成された羽根車は前記ケーシング内に回
転自在に取り付けられている。

上記ケーシング、羽根車およびモーターはフア
ンを構成している。

ガス導入管は前記ケーシング内まで延びて先端
が前記ガス導入穴に向かつて開口している。

洗浄水導入管および空気導入管は前記円筒状フ
イルター内まで延びており、これらの先端にはそ
れぞれ前記円筒状フイルター内で半径方向に開口
するノズルが設けられている。

上記装置に加えて更にケーシング内の温度検出
器、ガス導入管入側の圧力検出器、ガス導入管に
連通するガスバイパス管、ガスバイパス管に設け
られた開閉装置および洗浄水の流量検出器を設け
るようにしてもよい。

（作用） 処理するシランガスはガス導入管により羽根車
の円筒状フイルター内まで導かれる。羽根車はモ
ーターで回転されている。洗浄水源の水圧により
洗浄水導入管のノズルから円筒状フイルター内周
面に向かつて洗浄水が放射状に散水される。ま
た、羽根車の回転により吸引された空気は空気導
入管のノズルから円筒状フイルター内周面に向か
つて放射状に吹き出す。

円筒状フイルター内周面に一様にノズルから散
水された洗浄水は遠心効果によつて円筒状フイル
ターに浸透し、広いぬれ面積を形成する。同時に
羽根車の回転によつて発生する負圧によつて吸引
されたシランガスは円筒状フイルターを通過する
ときに上記広いぬれ接触面によつて洗浄水と接触
して洗浄される。SiO₂の粉末が生じても水滴に
よつて洗浄される。

また、導入されたシランガスは円筒状フイルタ
ー内で空気により希釈される。このように処理さ
れたガスは円筒状フイルターを通つて羽根車から
流出し、さらに羽根車から流出してケーシングの
排出口から大気または後続の処理装置に放出され
る。

なお、前述のように温度、圧力および流量検出
器、ガスバイパス管ならびに開閉装置などを設け
た場合、ケーシング内でシランガスが発火し、燃
焼すると、ケーシング内の温度が上昇し、前記温
度検出器はこれを検知する。また、円筒状フイル
ターが目詰りすると、ガス導入管入側の圧力が上
昇し、前記圧力検出器はこれを検出する。さらに
また、洗浄水の供給量が下限まで下ると、流量検
出器がこれを検出する。このような場合、自動的
に、あるいは警報により手動でもつて羽根車の回
転を停止するとともに、前記開閉装置を開いてシ
ランガスをガスバイパス管より逃がす。

（実施例） 第１図および第２図は、この発明のシランガス
処理装置の一例を示している。

これら図面に示すようにシランガス処理装置は
主としてケーシング３、ケーシング内の温度検出
器９、羽根車１１、羽根車１１を回転駆動するモ
ーター２１、ガス導入管２５、ガス導入管入側の
圧力検出器２８、前記ガス導入管２５に連通する
ガスバイパス管２９、ガスバイパス管２９に設け
られた開閉装置３０、洗浄水導入管３１および空
気導入管３７、洗浄水の流量検出器３４、ならび
にノズル４１，４３からなつている。

架台１の上に箱形のケーシング３が固定されて
いる。ケーシング３の頂部は開口しており、ガス
排出口６となつている。ケーシング３内の頂部寄
りに二重フイルター７が取り付けられており、底
部寄りに排水管８が接続されている。

ガス排出口６にはケーシング３内のガス温度を
検出する温度検出器９が取り付けられている。

羽根車１１は相対する円板状の側板１６，１８
を備えており、これの間に円筒状フイルター１２
が固着されている。円筒状フイルター１２は金網
１３の内側にフイルター材１４が取り付けられて
いる。フイルター材１４はフエルトなどのよに繊
維を高密度に圧縮したものが好ましい。円筒状フ
イルター１２の周囲には放射状に複数の羽根１９
が取り付けられており、前記側板１６の一つにガ
ス導入穴１７が設けられている。このように構成
された羽根車１１は回転軸を水平にして前記ケー
シング３内に回転自在に取り付けられている。

前記架台１上にケーシング３に隣接してモータ
ー２１が配置されており、これの出力軸２２は前
記ケーシング３の後壁５を貫通して先端に羽根車
１１が固着されている。

ガス導入管２５は前記ケーシング３の前壁４に
取り付けられており、その先端はケーシング３内
まで延びて前記羽根車１１の側板１６に設けられ
たガス導入穴１７に向かつて開口している。ガス
導入管２５の先端はガス導入穴１７に近接してい
るので、導入されガスが羽根車１１内に通らずに
直接ケーシング３内に入ることはない。また、シ
ランガスを取り扱う前段の装置（図示しない）か
ら延びてきたガス供給管２７がガス導入管２５の
後端に接続されている。

上記ガス供給管２７にはガス導入管２５の入側
の圧力、すなわち羽根車１１による吸引力を検出
する圧力検出器２８が取り付けられている。

また、ガス供給管２７には上記ガス導入管２５
とともにガスバイパス管２９が接続されている。

上記ガスバイパス管２９には開閉装置３０が取
り付けられている。

洗浄水導入管３１は上記ガス導入管２５を同軸
に貫通して前記円筒状フイルター１２内まで延び
ており、これの後端は洗浄水供給管３２、電磁弁
３３、流量検出器３４などを介して水道水源（図
示しない）などに接続されている。流量検出器３
４は下限水量を検出する発信器を備えている。

空気導入管３７は２本よりなり、第３図に示す
ように洗浄水導入管３１と並行して上記ガス導入
管２５を貫通し、前記円筒状フイルター１２内ま
で延びている。空気導入管３７の後端は大気に開
放されている。

これら洗浄水導入管３１および空気導入管３７
の先端にはそれぞれ前記円筒状フイルター１２内
で半径方向に開口するノズル４１，４３が設けら
れている。

前記温度検出器９、圧力検出器２８および流量
検出器３４からの信号は架台１に取り付けられた
警報器４５に送られる。

以上のように構成された装置において、処理す
るシランガスはこれを取り扱う前段の装置（図示
しない）からガス供給管２７を経てガス導入管２
５により羽根車１１の円筒状フイルター１２内ま
で導かれる。

羽根車１１はモーター２１により高速で回転駆
動されており、円筒状フイルター１２より飛び出
す水滴の速度は、たとえば40m／secになる。円
筒状フイルター１２内では洗浄水導入管３１およ
び空気導入管３７の先端に設けられたノズル４
１，４３から洗浄水および空気が放射状に流出す
る。

導入されたシランガスは円筒状フイルター１２
内で洗浄水と反応し、また空気により希釈され
る。このように処理されたガスは円筒状フイルタ
ー１２を通つて羽根車１１から流出し、さらに二
重フイルター７を通つてケーシング３の排出口６
から大気または後続の処理装置に放出される。

シランガスのケーシング３内での燃焼、円筒状
フイルター１２の目詰りあるいは洗浄水の供給量
の低下が生じると、前記検出器９，２８あるいは
３４からの信号により警報器４５が作動する。こ
れより、手動によりモーター２１を停止するとと
もに、開閉装置３０を開いて、シランガスをガス
バイパス管２９より逃がす。

この発明は上記実施例に限られるものではな
い。たとえば、洗浄水の供給において水圧が十分
得られないならば、ポンプを洗浄水供給管３２に
接続してもよい。また、空気導入管３７からの空
気の吸込み量が不十分ならば、空気導入管３７に
ブロアーなどを接続し、円筒状フイルター１２に
空気を押し込むようにしてもよい。さらにまた、
制御盤を設けて検出器９，２８あるいは３４から
の信号をこれに入力し、モーター２１の停止およ
び開閉装置３０の開放を自動的に行なうようにし
てもよい。

（発明の効果） この発明の装置は、シランガスのケーシング内
での燃焼、円筒状フイルターの目詰りあるいは洗
浄水の給水量の低下を検出するよにしているの
で、安全にシランガスを処理することができる。

また、吸引フアンとフイルターが一体となつて
いるので、装置はコンパクトかつ廉価となる。

上記のように装置が小型ですむことから、装置
内を処理ガスは高速で流れ、ケーシング、羽根車
などの内側に停留することはない。また、処理ガ
スは円筒状フイルター内に直接導入されて希釈、
加水分解される。したがつて、外気と接触して発
火することはなく、これによつてもシランガスを
安全に処理することができる。

さらに、前述のように処理ガスと洗浄水との接
触がよい。循環させずに常に新鮮な洗浄水を円筒
状フイルターに供給するので、シランガスと洗浄
水とは効率よく反応する。したがつて、処理に使
用される水量は従来のスクラバーに比べ著しく少
なくて、たとえば1/10ですむ。また、水量が少い
ので、そのまま廃棄することができスクラバーの
ように廃水処理を必要としない。

さらにまた、洗浄水は円筒状フイルターの内側
から径方向に噴射されるので、円筒状フイルター
に一様に供給される。また、シランガスは霧状の
水の中で空気により希釈されるので、シランガス
が空気と混合する際の発火、爆発が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明のシランガス処
理装置の一例を示すもので、それぞれ第１図は一
部を断面で示す側面図および第２図は正面図、な
らびに第３図は第１図の−線に沿う断面図で
ある。 ３……ケーシング、９……温度検出器、１１…
…羽根車、１３……円筒状フイルター、１６，１
８……羽根車側板、１７……ガス導入穴、１９…
…羽根、２１……モーター、２５……ガス導入
管、２８……圧力検出器、２９……ガスバイパス
管、３０……開閉装置、３１……洗浄水導入管、
３４……流量検出器、３７……空気導入管、４
１，４３……ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガス排出口を備えたケーシング、相対する側
   板の間に配置された円筒状フイルターの周囲に複
   数の羽根が放射状に固着され、前記側板の一つに
   ガス導入穴が設けられ、前記ケーシング内に回転
   自在に取り付けられた羽根車、羽根車を回転駆動
   するモーター、前記ケーシング内まで延びて先端
   が前記ガス導入穴に向かつて開口するガス導入
   管、前記円筒状フイルター内まで延びる洗浄水導
   入管および空気導入管、ならびに洗浄水入導管お
   よび空気導入管の先端にそれぞれ設けられ、前記
   円筒状フイルター内で半径方向に開口するノズル
   からなることを特徴とするシランガス処理装置。