JPS6142321A - シランガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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５ｉＨ４（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
Ｂ　　、液密度０．６８　、温点−１１２℃、融点−１
８５°Ｃ１蒸気圧４８ａｔ＋ｗ　　（−３５°Ｃ）テ、
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ＳｉＨ
４では約４ｚで自然発火する。従って安全に使用し、ｎ
つ一部未反応な５ｔＨ４を含んだ排ガスを安全に処理す
る事は、工場災害を防１に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
。

才ず、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、Ｓ　ｉ　Ｈ４＋　２　Ｈ２Ｃ）＋　Ｓ　ｉ　０
２＋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５ｉ０
２の反応が現われ、５ｉ０２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〒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。

したがって、前記反応により５ｉ０２が洗浄水に蓄積す
る。また、シランガスが５ｉＨ２Ｃ１２ガスを含む場合
、加水分解によりＨＣＩが発生し、洗浄水の循環使用に
よってＨＣＩの濃度が高くなる。したがって、洗浄水の
足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、
ケーシング内の温度検出装置、羽根車、羽根車を回転駆
動する装置、ガス導入管、ガス導入管入側の圧力検出装
置、前記ガス導入管に連通ずるガスバイパス管、ガスバ
イパス管に設けられた開閉装置、洗浄水導入管および空
気導入管、洗浄水流量を検出する装置、ならびにノズル
からなっている。

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ィルターが固着さ
れている０円筒状フィ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ァンを構成
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
ス導入穴に向かって開口している。

洗浄水導入管および空気導入管は前記円筒状フィルター
内まで延びており、これらの先端にはそれぞれ前記円筒
状フィ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。

（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
フィルター内まで導かれる。羽根車は回転駆動装置で回
転されている。洗浄水源の水圧により洗浄水導入管のノ
ズルから円筒状フィルター内周面に向かって洗浄水が放
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ィルター内周面に向かって放射状
に吹き出す。

円筒状フィ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って円筒状フィルターに浸透し、
広いぬれ面積を形成する。同時に羽根車の回転によって
発生する負圧によって吸引されたシランガスは円筒状フ
ィルターを通過するときに上記広いぬれ接触面によって
洗浄水と接触して洗浄される。５ｉ０２の粉末が生じて
も水滴によって洗浄される。

また、導入されたシランガスは円筒状フィルター内で空
気により希釈される。このように処理されたガスは円筒
状フィルターを通っ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。

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」二重し、前記温度検出装置はこれを
検知する。また、円筒状フィルターが目詰りすると、ガ
ス導入管入側の圧力が上貸し、前記圧力検出装置はこれ
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、流量検出装置がこれを検出する。このような場合
、自動的に、あるいは警報により手動でもって羽根車の
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装置９、羽根車
１１、羽根車１１を回転駆動する装置２１、ガス導入管
２５、ガス導入管入側の圧力検出装置２８．前記ガス導
入管２５に連通ずるガスバイパス管２９、ガスバイパス
管２８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、洗浄水流量の検出装置３４、なら
びにノズル４１．４３がらなっている。

架台ｌ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［１しており、ガス排出口６とな
っている。ケーシング３内の頂部寄りに二重フィルター
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
温度計９が取り付けらでいる。

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ィルター１２が固着されてい
る。円筒状フィルター１２は金網１３の内側にフィルタ
ー材１４が取り付けられている。フィルター材１４はフ
ェ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。円筒状フィルター１２の周囲には放射状に複数の羽
根１８が取り付けられており、前記側板１θ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ｌ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
かって開口している。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ｌｌ
内に通らずに稀直接ケーシング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差圧計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にはダンパー３０が取り付けら
ている。

洗浄水導入管３１は」−記ガス導入管２５を同軸に貫通
して前記円筒状フィルター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．流量計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。流量計３４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、
前記円筒状フィルター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ィルター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。

前記温度計９、差圧計２８および流量計３４からの信号
は架台１に取り付けられた警報器４１に送られる。

以北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２５により羽根車１１の
円筒状フィルター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、円筒状フィルター１２より飛び出す水滴の速度は
、たとえば４０＋ｎ／ｓｅｅになる。円筒状フィルター
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４１．４３から洗節水および空気
が放射状に流出する。

導入されたシランガスは円筒状フィルター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ィルター１２を通
って羽根車１１から流出し、さらに二重フィルター７を
通ってケーシング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ｌ内での燃焼、円筒状フィルタ
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４１が作動する。これより、手動によりモーター
２１を停止）ニするとともに、ダンパー３０１ＦＩ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１分得られないならば
、ポンプを洗咋水供給管３２に接続してもよい、また、
空気導入ｖ３７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、円筒状フィル
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の停止およびダンパ
ー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
、円筒状フィルターの目詰りあるいは洗浄水の飴水擾の
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、吸引ファンとフィルターが一体となているので、
装とはコンパクトかつ廉価となる。

ｌ−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ィルタ
ー内に直接導入されて希釈。

加水分解される。したがって、外気と接触して発火する
ことはなく、これによっ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ィルターに
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。したがって、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！／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。

【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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガス排出口を備えたケーシング、ケーシング内の温度を
   検出する装置、相対する側板の間に配置された円筒状フ
   ィ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
   する装置、前記ケーシング内まで延びて先端が前記ガス
   導入穴に向かって開口するガス導入管、ガス導入管入側
   の圧力を検出する装置、前記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、前
   記円筒状フィルター内まで延びる洗浄水導入管および空
   気導入管、洗浄水流量を検出する装置、ならびに洗浄水
   導入管および空気導入管の先端にそれぞれ設けられ、前
   記円筒状フィ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。