JPH115012A - 排ガス処理方法および処理装置 - Google Patents

排ガス処理方法および処理装置

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JPH115012A
JPH115012A JP9176536A JP17653697A JPH115012A JP H115012 A JPH115012 A JP H115012A JP 9176536 A JP9176536 A JP 9176536A JP 17653697 A JP17653697 A JP 17653697A JP H115012 A JPH115012 A JP H115012A
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JP
Japan
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exhaust gas
plasma
reaction
gas
reaction chamber
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Withdrawn
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JP9176536A
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English (en)
Inventor
Kenji Inoue
賢二 井上
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SUGAI KK
Original Assignee
SUGAI KK
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Publication date
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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造工程等から排出される排ガスを処
理して、その中に含まれる有害・汚染物質を分解除去す
る排ガス処理技術を提供する。 【解決手段】 プラズマ電極20,21間の真空雰囲気
A内において、半導体製造工程等から排出された排ガス
に反応促進ガスを混合させながら、プラズマを発生させ
ることにより、排ガス中の構成物質が反応促進ガスと共
に励起活性化されて反応し、プラズマ電極20,21の
電極表面に、プラズマ反応生成物として堆積固化され、
これにより、排ガス中の有害・汚染物質が分解除去され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排ガス処理方法およ
び処理装置に関し、さらに詳細には、各種の半導体製造
工程等から排出される排ガスを処理する排ガス処理技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造、太陽電池製造、LCD製造
などのCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いた
製造装置、エッチング装置、イオン打込装置、PVD(P
hysical Vapor Deposition) 装置、および反応ガスを利
用して成膜またはエッチングを行う装置等を用いた各種
製造工程(以下、半導体製造工程等と称する)において
は、種々の反応ガスが大量に使用されているところ、こ
れらすべての反応ガスが完全に消費されてしまうことは
なく、未反応ガスや残留ガスなどが反応生成ガスと共に
排出される。
【0003】例えば、CVD法による半導体製造工程に
おいては、大量のシラン(SiH4)、四塩化チタン
(TiCl4 )、六フッ化タングステン(WF6 )、ア
ンモニア(NH3 )、ジクロルシラン(SiH2
2 )、アルシン(AsH3 )、ホスフィン(P
3 )、三臭化ホウ素(BBr3 )等の反応ガスが使用
されるが、この製造工程において実際に消費される量は
非常に少ない。
【0004】その結果、この製造工程から排出される排
ガスは大量でかつその濃度も比較的高いところ、その中
には人的に非常に有毒な物質、腐食性の物質あるいは引
火性の物質等の有害・汚染物質が含まれており、これら
の排ガスは、環境衛生上はもちろん法律上からもそのま
ま大気へ放出することはできず、事前に所要の排ガス処
理をして無害化する方策がとられている。
【0005】この種の排ガス処理方法としては、従来、
排ガス中の有害・汚染物質を水または薬液により除去す
る湿式、排ガスを高温で反応または燃焼させて有害・汚
染物質を分解処理する乾式、これら両方式を組み合わせ
た薬液燃焼式、あるいは微生物によって排ガス中の有害
・汚染物質を分解処理する微生物式など種々の方法があ
る。そして、これらの方法を利用した各種の排ガス処理
装置が開発提案され、この装置が、上記半導体製造工程
の下流側に配されて、この半導体製造工程から排出され
た排ガスを適宜分解除去してから大気に放出するように
されていた。
【0006】一方、このようにして分解処理された有害
・汚染物質は、上記排ガス処理装置の回収用カートリッ
ジに回収されて、このカートリッジと共にそのまま廃棄
されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の排ガス処理方法のいずれにおいても、排ガス中に
含まれる有害・汚染物質の分解除去はまだ完全とは言え
ず、環境衛生上または法律上の基準レベルは一応満足し
ているものの、依然として大気汚染の問題は残っている
というのが現状であり、さらなる処理効率の向上が望ま
れていた。
【0008】また、上記排ガス処理装置が、上記半導体
製造工程の反応容器とその真空ポンプシステムとの間に
介装される場合には、ガス処理装置での未処理物質を含
む排ガスがこの真空ポンプシステムへ送り込まれる結
果、ポンプオイルが、排ガス中の未処理物質と反応して
劣化してしまい、これが真空ポンプシステムの寿命を縮
めるという問題もあった。
【0009】さらに、いずれの排ガス処理方法も排ガス
を一括処理する形態であり、混合ガスの場合における各
構成物質の個別除去が出来なかった。
【0010】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、各種の
半導体製造工程等から排出される排ガスを処理して、そ
の中に含まれる有害・汚染物質を実質的に完全に分解除
去することができる排ガス処理技術を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の排ガス処理方法は、真空雰囲気内におい
て、半導体製造工程等から排出された排ガスに反応促進
ガスを混合させながら、プラズマを発生させることによ
り、排ガス中の構成物質をプラズマ反応生成物として堆
積固化させるようにしたことを特徴とする。上記反応促
進ガスは、処理すべき排ガスの構成物質に対応して選定
される。
【0012】好適な実施態様として、上記真空雰囲気内
にプラズマを発生させるプラズマ電極を配置して、この
プラズマ電極表面に上記プラズマ反応生成物を堆積固化
させるとともに、排ガス処理中に上記プラズマ電極表面
を冷却して、排ガス中の構成物質の堆積固化を促進させ
る。
【0013】また、本発明の排ガス処理装置は、上記排
ガス処理方法を実施するためのもので、排ガス導入口お
よび排ガス排出口を備える密閉反応室と、この密閉反応
室内に反応促進ガスを導入する気体導入手段と、上記密
閉反応室内を真空雰囲気にする真空手段と、上記密閉反
応室内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備
えてなることを特徴とする。
【0014】好適な実施態様として、上記密閉反応室内
におけるプラズマ反応の反応速度を増進させるための冷
却手段を備え、この冷却手段は、上記プラズマ電極を冷
却する構造とされている。
【0015】本発明においては、真空手段としての既設
ポンプシステムまたは新設されるポンプシステムにより
得られる真空雰囲気を利用して、所定の間隔をもって平
行対向状に配置させた一対のプラズマ電極間の真空雰囲
気中に、半導体製造工程等から排出された排ガスを導入
するとともに、気体導入手段により反応促進ガスを補助
的に導入して、これら両者を混合させながら、上記両プ
ラズマ電極に高周波発振器からの高周波電気エネルギを
印加する。
【0016】これにより、上記両プラズマ電極間の真空
雰囲気中にプラズマが発生して、上記排ガスの構成物質
が上記反応促進ガスと共に励起活性化されて反応し、好
適には冷却された上記プラズマ電極の表面に、プラズマ
反応生成物が安定して堆積固化し、この結果、上記排ガ
ス中の有害・汚染物質が分解除去される。
【0017】すなわち、半導体製造工程等にはできるだ
け高効率での反応を促進する目的等から多量の反応ガス
が供給されるところ、上記排ガス中には、反応消費によ
り新たに生成した反応生成ガスのほか、反応消費される
ことなく排出される多量の未反応ガスや残留ガスが含ま
れている。
【0018】したがって、上記反応促進ガスとして、こ
れら排ガスの構成物質に対応したもの、例えば上記半導
体製造工程に反応ガスと共に供給される反応促進ガスと
同じものや触媒効果のある適当な触媒ガスを用いること
により、この反応促進ガスと上記プラズマとの相互作用
で、構成物質分子の解離、重合が促されて、効率的な気
相化学反応(酸化、水素還元、置換反応等)を起こす。
この結果、プラズマ電極の表面には、上記排ガス中の有
害・汚染物質が安定したプラズマ反応生成物として堆積
固化して、排ガスから分解除去されることとなる。この
場合、プラズマ電極を水冷等の適宜冷却手段で冷却する
ことにより、プラズマ反応の反応速度つまりプラズマ反
応生成物の堆積速度が増進する。
【0019】また、半導体製造工程等から排出される排
ガスが複数種類の構成物質からなる混合ガスである場合
は、上記プラズマ反応を起こす密閉反応室を複数台直列
に配設するとともに、各密閉反応室の真空雰囲気内に、
上記気体導入手段により選択された種類の反応促進ガス
を個別に導入して、これら連続する密閉反応室の真空雰
囲気中を順次通過させることにより、上記混合ガス中の
構成物質分子を選択的に解離、重合させて、各種のプラ
ズマ反応生成物として個別除去することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【0021】実施形態1 本発明に係る排ガス処理装置の概略構成を図1に示し、
この排ガス処理装置1は、具体的には、図4に示すよう
に、半導体製造装置2の反応室3と、この反応室3内を
真空雰囲気にするポンプシステムの真空ポンプ4との間
に配置されて、上記反応室3から排出される排ガス中の
構成物質を反応固化させるものである。
【0022】排ガス処理装置1は、反応部5、反応促進
気体導入部6、真空ポンプ4、プラズマ発生部7および
冷却部8を主要部として備えてなり、真空ポンプ4が半
導体製造装置2と共用される構成とされている。
【0023】反応部5は、並列に配設された二つの反応
ユニット10,10を備える。また、この反応ユニット
10は、図2に示すように、4つの反応容器11a、1
1b、11c、11dが直列に接続されてなり、排ガス
が複数種類の構成物質からなる混合ガスである場合に、
各構成物質を個別に除去することも可能な構成とされて
いる。
【0024】すなわち、上記4つの反応容器11a〜1
1dは、後述する冷却部8の冷却器30を介して互いに
一体的に組み立てられて、上記反応ユニット10が構成
されている。最上流側の第1の反応容器11aの排ガス
導入口12aは、排ガス管路13aを介して、半導体製
造工程の反応室3の排ガス排出口3aに接続され、一
方、最下流側の第4の反応容器11dの排ガス排出口1
2bは、排ガス管路13bを介して、真空ポンプ4に接
続されている。また、互いに隣接する反応容器11aと
11b、11bと11c、11cと11d同士は、上流
側の反応容器の排ガス排出口12bが下流側の反応容器
の排ガス導入口12aに接続されてなる。
【0025】これにより、図1において、上記半導体製
造工程の反応室3の排ガス排出口3aから排ガス管路1
3aを介して排出される排ガスは、最上流側の第1の反
応容器11aから、第2ないし第3の反応容器11b〜
11dに至る連続した4つの密閉反応室A,A,…を順
次通過した後、排ガス管路13bを介して上記真空ポン
プ4に至ることとなる。14は手動バルブを示し、15
は圧力計を示している。
【0026】また、各反応容器11a〜11dは、具体
的には図3に示すような共通した基本構造を備えてお
り、以下、最上流側の第1の反応容器11aを例にとっ
て説明する。
【0027】反応容器11aは、上記排ガス導入口12
aおよび排ガス排出口12bを有する密閉反応室Aを備
え、この密閉反応室A内に、後述するように、プラズマ
発生部7のプラズマ電極20,21が設けられて、上記
排ガス導入口12aから排ガス排出口12bへ迂回して
延びる排ガス流路16を形成している。また、各プラズ
マ電極20,21の背面には、冷却器30がそれぞれ隣
接して設けられている。
【0028】反応促進気体導入部6は、各反応容器11
a〜11dの密閉反応室A内に反応促進ガスを導入する
気体導入手段として機能するもので、密閉反応室Aの適
所に気体導入口6aがそれぞれ内部に臨んで設けられる
とともに、これら気体導入口6a,6a,…は、図示し
ないが、切換弁等を有する配管を介して気体供給源に連
係されている。
【0029】この気体供給源は、処理すべき排ガスの構
成物質に対応する反応促進ガスを適宜選択的に供給する
ことができ、例えば、上記反応容器11a〜11dの各
気体導入口6a,6a,…のすべてに同一種類の反応促
進ガスを供給したり、あるいは、各気体導入口6a,6
a,…ごとに異なる種類の反応促進ガスを供給すること
も可能である。特に、後者のような供給方法は、処理す
べき排ガスが複数種類の構成物質からなる混合ガスであ
る場合に、各構成物質を個別に回収除去することを可能
にする。
【0030】以下は、処理されるべき排ガスの構成物質
に対して、好適に用いられる反応促進ガスの一例であ
る。
【0031】CVD系の排ガスには、シラン(Si
4 )、四塩化チタン(TiCl4 )、六フッ化タング
ステン(WF6 )、アンモニア(NH3 )、ジクロルシ
ラン(SiH2 Cl2 )、アルシン(AsH3 )、ホス
フィン(PH3 )あるいは三臭化ホウ素(BBr3 )等
が含まれているが、これらの排ガスに対しては、酸素
(O2 )、水素(H2 )、水(H2 O)および空気等の
反応促進ガスが、単独であるいは適宜混合して用いられ
る。
【0032】また、エッチング系の排ガスには、テトラ
フルオロメタン(CF4 )、三塩化ホウ素(BC
3 )、塩化ケイ素(SiCl4 )、臭化水素(HB
r)、トリフルオロメタン(CHF3 )、三フッ化窒素
(NF3 )あるいは六フッ化イオウ(SF6 )等が含ま
れているが、これらの排ガスに対しては、酸素
(O2 )、水素(H2 )、水(H2 O)、シラン(Si
4 )および二酸化炭素(CO2 )等の反応促進ガス
が、単独であるいは適宜混合して用いられる。
【0033】真空ポンプ4は、反応容器11a〜11d
の密閉反応室A,A,…内を真空雰囲気にする真空手段
として機能するもので、本実施形態においては、上述し
たように、半導体製造装置2の反応室3用の既設の真空
ポンプシステムのものがそのまま共用されている。この
ような構成とすることにより、設備コストが低減される
とともに、上記真空ポンプ4中に使用されているポンプ
オイルに混入されるガスおよび副生成物が減少し、ポン
プオイルの寿命さらには真空ポンプシステム自体の寿命
も延長されることになる。
【0034】プラズマ発生部7は、反応容器11a〜1
1dの密閉反応室A,A,…内にプラズマを発生させる
プラズマ発生手段として機能するもので、前述した一対
のプラズマ電極20,21と、高周波発振器22とを備
えてなる。
【0035】一対のプラズマ電極20,21はアルミニ
ウム製のもので、各密閉反応室A内に所定の間隔をもっ
て平行対向状に配置されている。
【0036】具体的には、両プラズマ電極20,21
は、隔壁部材としての絶縁材料製の電極間分離板25,
26により所定の間隔をもって配列支持されて、反応容
器11a〜11dの壁部を構成しており、これらに囲ま
れた空間が密閉反応室Aとされている。図示のものにお
いては、セラミック製の電極間分離板25,26が使用
されている。この電極間分離板25とプラズマ電極2
0,21の接合部分は、Oリング等のシール部材27に
より密封されるとともに、上側の電極間分離板25に、
上記排ガス導入口12aおよび気体導入口6aが設けら
れている。
【0037】また、両プラズマ電極20,21の内側に
は、対向する他方のプラズマ電極に向けて平行に延びる
複数の薄肉平板状の電極子20a,20a,…、21
a,21a,…をそれぞれ備えている。
【0038】これら両プラズマ電極20,21の電極子
20a,21a,…同士は、交互にかつ平行に交差する
ように配列されて、各対向する電極子20a,21aの
間隙が密閉反応室Aの排ガス導入口12aから排ガス排
出口12bへ迂回して延びる排ガス流路16を形成して
いる。これにより、各電極子20a,21aの平坦な電
極表面は、後述するプラズマによる反応生成物の堆積固
化面として機能するとともに、大きな有効電極表面積を
確保している。
【0039】具体的には、上記電極子20a,21a
は、図3に示すような先細のテーパ断面形状を有してい
る。これにより、両電極子20a,21aの電極面間距
離が排ガス流路16全長にわたって等しくなるように設
定されている。
【0040】高周波発振器22は、上記プラズマ電極2
0,21に高周波電気エネルギを印加するためのもの
で、これら両電極に電気的に接続されている。高周波発
振器22は、100kHz〜13.56MHzの周波数
の電気エネルギを発振する。そして、この高周波発振器
22により、プラズマ電極20,21に高周波電気エネ
ルギが印加されて、これら両プラズマ電極20,21間
を通過する排ガスの構成物質が電子的に励起されるよう
に構成されている。
【0041】冷却部8は、各密閉反応室A内におけるプ
ラズマ反応の反応速度を増進させるための冷却手段とし
て機能するもので、具体的には、プラズマ電極20、2
1を直接冷却する構造とされている。
【0042】図示の実施形態の冷却部8の冷却器30
は、冷媒として冷却水を利用する水冷式冷却器であっ
て、反応容器11a〜11dの壁部を構成する上記プラ
ズマ電極20,21の外側背面に接触配置されて、冷却
水と電極部との距離が極力短くなるように構成されてい
る。また、相隣接する反応容器11a〜11d同士は、
一つの冷却器30を共用する構造とされている。
【0043】これに関連して、上記プラズマ電極20,
21は、前述のごとく複数の薄肉平板状でかつ先細のテ
ーパ断面形状を有する電極子20a,21aを備えて、
冷却器30による冷却温度を効率良く伝達させる電極構
造とされている。
【0044】各冷却器30,30,…は、図示しない冷
却水管路を介して相互に接続されてなり、これら冷却水
管路は、図1に示すように、その上流側端の冷却水導入
口30aが配管35aを介して冷却部8の冷却水供給源
に連係されるとともに、下流側端の冷却水排出口30b
が配管35bを介して図外へ排水されている。36は手
動バルブを示し、37は流量計を示している。
【0045】しかして、以上のように構成された排ガス
処理装置1において、半導体製造装置2の反応室3から
排出された排ガスは、図1に示すように、排ガス管路1
3aを介して、反応部5の二つの反応ユニット10,1
0へ導入される。各反応ユニット10へ導入された排ガ
スは、直列に接続された第1ないし第4の反応容器11
a、11b、11c、11dの密閉反応室A,A,…を
順次通過した後、排ガス管路13bから真空ポンプ4を
介して、大気等に排出される。
【0046】各密閉反応室A内部において、プラズマ電
極20,21の電極子20a,21a,…間に形成され
た排ガス流路16は、真空ポンプ4により真空雰囲気に
されるとともに、気体導入部6から所定の反応促進ガス
が補助的に導入されており、また高周波発振器22によ
りプラズマ電極20,21には高周波電気エネルギが印
加されている。
【0047】これにより、排ガス導入口12aから導入
された排ガスは、図3に示すように、上記反応促進ガス
と混合されながら、真空雰囲気の排ガス流路16を排ガ
ス排出口12bへ通過する際に、上記電極子20a,2
1a,…間の真空雰囲気中にプラズマが発生して、上記
排ガスの構成物質が上記反応促進ガスと共に励起活性化
されて反応し、冷却器30により冷却された上記電極子
20a,21a,…の電極表面に、プラズマ反応生成物
が固形物として安定して堆積固化し、この結果、上記排
ガス中の有害・汚染物質が分解除去されることとなる。
【0048】すなわち、半導体製造装置2の反応室3に
はできるだけ高効率での反応を促進する目的等から多量
の反応ガスが供給されるため、上記排ガス中には、反応
消費により新たに生成した反応生成ガスのほか、反応消
費されることなく排出される多量の未反応ガスや残留ガ
スが含まれている。
【0049】したがって、上記反応促進ガスとして、こ
れら排ガスの構成物質に対応したもの、例えば上記反応
室3に反応ガスと共に供給される反応促進ガスと同じも
のや触媒効果のある適当な触媒ガスを用いることによ
り、この反応促進ガスと上記プラズマとの相互作用で、
構成物質分子の解離、重合が促されて、効率的な気相化
学反応(酸化、水素還元、置換反応等)を起こすことが
できる。
【0050】この結果、上記プラズマ電極20,21の
電極子20a,21a,…の電極表面には、上記排ガス
中の有害・汚染物質が安定したプラズマ反応生成物とし
て堆積固化して、排ガスから分解除去されることとな
る。この場合、本実施形態においては、電極子20a,
21a,…が冷却器30により冷却されているため、プ
ラズマ反応の反応速度つまりプラズマ反応生成物の堆積
速度も増進される。
【0051】また、図示の実施形態においては、プラズ
マ反応を起こす密閉反応室Aが複数直列に接続されてい
るため、半導体製造装置2から排出される排ガスが複数
種類の構成物質からなる混合ガスである場合は、各密閉
反応室Aの排ガス流路16の真空雰囲気内に、上記気体
導入部6により選択された種類の反応促進ガスを個別に
導入することで、上記混合ガス中の目的とする構成物質
分子のみを選択的に解離、重合させて、各種のプラズマ
反応生成物として個別除去することも可能である。
【0052】本実施形態のように、排ガス処理装置1が
半導体製造装置2とその真空ポンプシステムの真空ポン
プ4との間に設置されていることにより、大気汚染等が
防止されるばかりでなく、真空ポンプ4中に使用されて
いるオイルに混入されるガスおよび複生成物が減少し
て、その寿命が延びるとともに、真空ポンプ4の稼働率
が向上して、真空ポンプシステム自体の寿命も大幅に延
長され得る。
【0053】実施形態2 本実施形態は図5に示されており、半導体製造装置1の
既設の真空ポンプ4の駆動容量が小さい場合に、排ガス
処理装置1に別個独立した真空ポンプ104を設ける構
成を備えたものである。
【0054】すなわち、排ガス処理装置1の反応部5
は、半導体製造装置2の反応室3内を真空雰囲気にする
真空ポンプ4の下流側に配置されるとともに、この反応
部5の下流側に上記真空ポンプ104が配設されてい
る。なお、この真空ポンプ104を駆動する真空ポンプ
システムは、半導体製造装置2の真空ポンプ4のものと
共用でも、あるいは独立したものでも良い。
【0055】しかして、このような構成とすることによ
り、半導体製造装置2の性能のいかんにかかわらず、排
ガス処理装置1の反応部5には常に安定した最適真空度
が得られることとなる。その他の構成および作用は実施
形態1と同様である。
【0056】以下は上記実施形態の排ガス処理装置1を
適用した具体例である。 実施例1 本実施例は、CVD法による半導体製造工程においてシ
ランガス(SiH4 )を使用する場合に、上記排ガス処
理装置1を適用したものである。
【0057】CVDでシランガス(SiH4 )を使用す
る場合には、通常酸素(O2 )も同時に反応室3に導入
されるから、この反応室3からの排ガス中には、多量の
シランが未反応のまま残留している。したがって、この
残留ガスに対してプラズマ反応を促進するため、これら
の排ガスに対しては、反応促進ガスとして、特に酸素
(O2 )を多量に混入させる。
【0058】これにより、上記反応部5においては、排
ガスが反応室3におけるCVDと同じ反応が起こり、シ
ラン系排ガスの濃度低減が可能となる。
【0059】実施例2 本実施例は、CVD法による半導体製造工程においてシ
ランガス(SiH4 )中にジボラン(B2 6 ),フォ
スフィン(PH3 ),アルシン(ASH3 )が混入され
ている場合に、上記排ガス処理装置1を適用したもので
ある。
【0060】この場合は、それぞれプラズマ反応生成物
としてドープされた二酸化ケイ素等の酸化物が堆積固化
されることで、除去が可能となる。
【0061】実施例3 本実施例は、エッチング系の半導体製造装置2の反応室
3からの排ガス中にフッ素ガスが混入されている場合
に、上記排ガス処理装置1を適用したものである。
【0062】この場合は、フッ素ガスが被エッチング物
と反応して生成した反応生成ガスが、反応部5のプラズ
マ反応により解離されて、フッ酸(HF)が新たに生成
される場合がある。このため、反応容器11a〜11d
の壁面材料の一部をシリコン(Si)または多結晶シリ
コンに変えることにより、このシリンコンを形成された
フッ酸と強制的に反応させることにより、四フッ化ケイ
素(SiF4 )および水素(H2 )として分解されて、
フッ酸の生成が軽減される。
【0063】実施例4 本実施例は、実施例1と同様、CVD法による半導体製
造工程においてシランガス(SiH4 )を使用する場合
に、上記排ガス処理装置1を適用したものである。
【0064】この場合、実施例1の構成において、図6
に示すように、排ガス処理装置1の反応部5の上流側
に、シランガスと酸素を強制的に反応させる反応室Bを
配設したものである。その他の構成および作用は実施例
1と同様である。
【0065】なお、上述した実施形態はあくまでも本発
明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれ
らに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が
可能である。一例として、以下に列挙するような改変が
考えられる。
【0066】(1) 図示の実施形態においては、反応部5
が並列に配設された二つの反応ユニット10,10を備
えるが、この反応ユニット10の配設数は、半導体製造
装置2から排出される排ガスの必要処理量に対応して設
定され、例えば、必要処理量が小さい場合には、単一の
反応ユニット10とするなど、目的に応じて適宜増減さ
れる。
【0067】(2) 同様に、図示の実施形態の反応ユニッ
ト10は、4つの反応容器11a、11b、11c、1
1dが直列に接続されて、排ガスが複数種類の構成物質
からなる混合ガスである場合に、各構成物質を個別に除
去することも可能な構成とされているが、この反応容器
の接続数も目的に応じて適宜増減され、単一の反応容器
つまり単一の真空雰囲気で構成されても良い。
【0068】(3) プラズマ電極20,21の具体的構
成、特に電極子20a,21aの具体的構成は、図示の
実施形態に限定されない。例えば、図示の電極子20
a,21aは、交互に平行に交差する薄肉平板状とされ
て、これらの電極表面に堆積固化したプラズマ反応生成
物の剥離除去等が可能な構造とされて、プラズマ電極2
0,21の繰り返し使用が確保されているが、同心状に
かつ平行に交差する同心の渦巻き形状等も採用可能であ
り、この場合は、プラズマ反応生成物の回収用カートリ
ッジとして、使い捨て構造とされる。
【0069】(4) また、本発明は、図示の実施形態のよ
うな半導体製造装置のほか、反応ガスを利用して成膜ま
たはエッチングを行う同様の装置の排ガスの処理に適用
可能である。
【0070】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
真空雰囲気内において、半導体製造工程等から排出され
た排ガスに反応促進ガスを混合させながら、プラズマを
発生させることにより、排ガス中の構成物質をプラズマ
反応生成物として堆積固化させるようにしたから、上記
反応促進ガスを、処理すべき排ガスの構成物質に対応し
て最適なものを選定することにより、各種の半導体製造
工程等から排出される排ガスを処理して、その中に含ま
れる有害・汚染物質を実質的に完全に分解除去すること
ができる。
【0071】すなわち、半導体製造工程等からの排ガス
中には、反応消費により新たに生成した反応生成ガスの
ほか、反応消費されることなく排出される多量の未反応
ガスや残留ガスが含まれているところ、上記反応促進ガ
スとして、例えば上記半導体製造工程に反応ガスと共に
供給される反応促進ガスと同じものや触媒効果のある適
当な触媒ガスを用いることにより、この反応促進ガスと
上記プラズマとの相互作用で、構成物質分子の解離、重
合が促されて、効率的な気相化学反応を起こす結果、プ
ラズマ電極の表面には、上記排ガス中の有害・汚染物質
が安定したプラズマ反応生成物として堆積固化して、排
ガスから分解除去され得る。これにより、上記排ガスを
直接大気に放出しても大気汚染の問題を生じない。
【0072】また、上記真空雰囲気を、半導体製造工程
等の反応容器とその真空ポンプシステムとの間に介装す
ることにより、清浄化された排ガスがこの真空ポンプシ
ステムへ送り込まれる結果、ポンプオイルが排ガス中の
未処理物質と反応して劣化することもなく、ポンプオイ
ルの寿命が延びるとともに、真空ポンプシステム自体の
寿命も延びる。
【0073】また、半導体製造工程等から排出される排
ガスが複数種類の構成物質からなる混合ガスである場合
には、上記プラズマ反応を起こす密閉反応室を複数台直
列に配設するとともに、各密閉反応室の真空雰囲気内
に、上記気体導入手段により選択された種類の反応促進
ガスを個別に導入して、これら連続する密閉反応室の真
空雰囲気中を順次通過させることにより、上記混合ガス
中の構成物質分子を選択的に解離、重合させて、各種の
プラズマ反応生成物として個別除去することも可能とな
る。
【0074】さらに、冷却手段により、プラズマ電極の
電極表面を冷却することにより、真空雰囲気内における
プラズマ反応の反応速度つまりプラズマ反応生成物の堆
積速度も増進されて、より効率的な排ガス処理が実現し
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1である排ガス処理装置の概
略構成を示すブロック構成図である。
【図2】同排ガス処理装置の反応ユニットを示し、図2
(a) は一部断面で示す平面図、図2(b) は同じく一部断
面で示す正面図、図2(c) は右側面図である。
【図3】同反応ユニットの反応容器の内部構成を拡大し
て示す縦断面図である。
【図4】同排ガス処理装置の接続系統を示すブロック図
である。
【図5】本発明の実施形態2である排ガス処理装置の接
続系統を示すブロック図である。
【図6】本発明の排ガス処理装置の反応部の改変例を示
すブロック図である。
【符号の説明】
A 密閉反応室 1 排ガス処理装置 2 半導体製造装置 3 半導体製造装置の反応室 4 真空ポンプ(真空手段) 5 反応部 6 反応促進気体導入部(気体導入手
段) 6a 気体導入口 7 プラズマ発生部(プラズマ発生手
段) 8 冷却部(冷却手段) 10 反応ユニット 11a〜11d 反応容器 12a 排ガス導入口 12b 排ガス排出口 20,21 プラズマ電極 20a,21a プラズマ電極の電極子 22 高周波発振器 30 冷却器 104 真空ポンプ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空雰囲気内において、半導体製造工程
    等から排出された排ガスに反応促進ガスを混合させなが
    ら、プラズマを発生させることにより、排ガス中の構成
    物質をプラズマ反応生成物として堆積固化させるように
    したことを特徴とする排ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 前記真空雰囲気内にプラズマを発生させ
    るプラズマ電極を配置して、このプラズマ電極表面に前
    記プラズマ反応生成物を堆積固化させるようにしたこと
    を特徴とする請求項1に記載の排ガス処理方法。
  3. 【請求項3】 半導体製造工程等から排出された排ガス
    を、複数の真空雰囲気中を順次通過させるとともに、 各真空雰囲気内において、前記ガスに選択された反応促
    進ガスを混合させながら、プラズマを発生させることに
    より、排ガス中の構成物質をプラズマ反応生成物として
    堆積固化させるようにしたことを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の排ガス処理方法。
  4. 【請求項4】 排ガス処理中に前記プラズマ電極表面を
    冷却して、排ガス中の構成物質の堆積固化を促進させる
    ようにしたことを特徴とする請求項1から3のいずれか
    一つに記載の排ガス処理方法。
  5. 【請求項5】 半導体製造工程等から排出された排ガス
    中の構成物質を反応固化させる装置であって、 排ガス導入口および排ガス排出口を備える密閉反応室
    と、 この密閉反応室内に反応促進ガスを導入する気体導入手
    段と、 前記密閉反応室内を真空雰囲気にする真空手段と、 前記密閉反応室内にプラズマを発生させるプラズマ発生
    手段とを備えてなることを特徴とする排ガス処理装置。
  6. 【請求項6】 前記プラズマ発生手段は、前記密閉反応
    室内に所定の間隔をもって平行対向状に配置された一対
    のプラズマ電極と、これらプラズマ電極に高周波電気エ
    ネルギを印加するための高周波発振器とを備え、 この高周波発振器により前記プラズマ電極に高周波電気
    エネルギが印加されて、これら両プラズマ電極間を通過
    する排気ガスの構成物質が電子的に励起されるように構
    成されていることを特徴とする請求項5に記載の排ガス
    処理装置。
  7. 【請求項7】 前記気体導入手段により前記密閉反応室
    内に導入される反応促進ガスは、処理すべき排ガスの構
    成物質に対応して選定されることを特徴とする請求項5
    または6に記載の排ガス処理装置。
  8. 【請求項8】 前記密閉反応室内におけるプラズマ反応
    の反応速度を増進させるための冷却手段を備え、この冷
    却手段は、前記プラズマ電極を冷却する構造とされてい
    ることを特徴とする請求項5から7のいずれか一つに記
    載の排ガス処理装置。
  9. 【請求項9】 前記密閉反応室は、半導体製造装置等の
    反応室とこの反応室内を真空雰囲気にするポンプシステ
    ムとの間に配置され、 このポンプシステムが前記密閉反応室内を真空雰囲気に
    する前記真空手段と機能する構成とされていることを特
    徴とする請求項5から9のいずれか一つに記載の排ガス
    処理装置。
  10. 【請求項10】 前記密閉反応室が複数台直列に配設さ
    れて、半導体製造工程等から排出された排ガスが、これ
    ら密閉反応室内に形成される真空雰囲気中を順次通過す
    る構成とされるとともに、 各密閉反応室の真空雰囲気内には、前記気体導入手段に
    より選択された反応促進ガスがそれぞれ個別に導入され
    ることを特徴とする請求項5から9のいずれか一つに記
    載の排ガス処理装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2413293A (en) * 2004-04-20 2005-10-26 Boc Group Plc Method of treating an effluent stream
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KR20160130261A (ko) * 2014-03-06 2016-11-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마 포어라인 열 반응기 시스템

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