大流量NH3とH2を使用するMOCVD装置向け環境配慮型排ガス除害

第11回窒化物半導体応用研究会
CNF-1687
大流量NH3とH2を使用するMOCVD装置向け
環境配慮型排ガス除害装置の紹介
カンケンテクノ株式会社
2011年7月7日
内容
1. 会社概要
2. 除害装置KT1000シリーズについて
3. MOCVD装置向け環境配慮型排ガス除
害装置の紹介
第11回窒化物半導体応用研究会
１
1. 会社概要
第11回窒化物半導体応用研究会
２
会社概要
1978年の創業以来、一貫して「大気関係の環
境保全装置」に取り組んできた、時代に先駆け
たベンチャー企業です。
開発から製造、販売、保全ま
で一貫したサービスをご提供、
その機動力と柔軟な対応で
お客様のニーズにお応えし
ます。
代表取締役社長
第11回窒化物半導体応用研究会
今村啓志
３
カンケンテクノ株式会社
◆ 創業 1978年関西研熱工業株式会社として創業
1991年カンケンテクノ株式会社に社名変更
◆ 従業員数 300名
◆ 本社所在地京都府長
岡京市
◆ 年商 70億
（2010年度）
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４
本社工場
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５
各所在地
◆ 製造拠点
◆ 営業所
本社工場（京都）
独自のサポート体制で全東日本支店(東京)
伏見工場（京都）
世界をカバーしています新潟事業所(新潟)
魚津工場（富山）
高岡事業所(富山)
大東工場（大阪）
魚津事業所(富山)
石川出張所(石川)
東大阪工場（大阪）
松本事務所（長野）
台南工場（台湾）
高槻営業所(大阪)
◆ サポートセンター
岡山出張所(岡山)
関西出張所(京都・本社)
◆ 海外拠点関東出張所(東京・東日本支店)
Beijin Kanken Techno
千歳出張所（北海道）
・北京・上海・蘇州SC・松江SC・浦東SC
東北出張所(福島)
Taiwan Kanken Techno 宇都宮出張所（栃木）
・新竹SC・台南SC(台湾) 浜松出張所（静岡）
Kanken Techno Private Limited 三重出張所（三重）
・シンガポールSC・マレーシアSC
長崎出張所（長崎）
Kanken Techno Korea
大分出張所（大分）
・安養SC ６
熊本出張所（熊本）
シンボルマークに込めた思い
Water(水)
４つの環境
３つの理念
Earth(地球)
Air(空気)
Green(植物)
未来環境を創造するカンケンテクノ
○ 大気環境浄化から先端プロセス開発
○ 社会的貢献 ○ 先取り企業
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７
2. 除害装置 KT1000シリーズ
について
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８
誕生の背景
充填式スクラバー
充填式スクラバー
ジェット式スクラバー
ジェット式スクラバー
スクラバー技術
直接燃焼式脱臭装置
直接燃焼式脱臭装置
乾式NOX処理装置
乾式NOX処理装置
燃焼技術
大気に関わる環境保全装置の
専門メーカーとして様々なシス
テム技術を構築、多くのノウハ
ウを蓄積しています。
触媒燃焼式脱臭装置
触媒燃焼式脱臭装置
触媒技術
熱交技術
湿式NOX処理装置
湿式NOX処理装置
濃縮燃焼式脱臭装置
濃縮燃焼式脱臭装置
９
KT1000シリーズの発表
従来のスクラバー技術と熱酸
化技術を集大成し、半導体・液
晶業界向けの電気ヒータを採
用した排ガス除害装置を開発
平成5年
電熱式酸化除害装置 KT1000シリーズ発表
第11回窒化物半導体応用研究会
U.S Pat:No. 5649985 日本特許:No. 2046475
No. 5716428 No. 3016690
No. 6126906 No. 3188830
No. 3215074
No. 3215081
No. 3242875
１０
１−３−④ 除害システムの特徴・販売実績
特徴
電気ヒーターが熱源の熱酸化型除害装置
○安全 ○低ランニングコスト ○低環境負荷
前後にスクラバーを設置
○ 特許取得で他社にはないシステム
○ 反応促進、高効率除害
販売実績
2011年3月現在
販売台数
4600基
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除害装置業界シェア（2003-9年）
出典：ガストロン・ガスレビュー
2009年
2003年市場規模 160億円 200億円
燃焼式（10数社） 55.0％ 36.5％
Kanken 17.5％ 29％
KA
4.0%
NP
12.5%
その他
1.0%
カンケンテクノ
29%
NP
5%
IS
3.0%
MJ
3.0%
KS
4.0%
TS
4.5%
UK
5.0%
SD
6.5%
SS
5.5%
BEW
11.5%
その他
12%
カンケンテクノ
17.5%
EW
19%
NS
6.0%
TS
10.0%
ES
6.0%
ES
8%
TN
27%
※燃焼式シェアが減少し、電熱式増加がトレンド傾向に見られます１２
１−３−④ KTｼﾘｰｽﾞのﾗｲﾝﾅｯﾌﾟについて
製造装置
デポジット
CVD
SiH4
SiH2Cl2
Si2H6
PH3
NH3
B2H6
TEOS
N2O
WF6
クリーニング
KT1000FA/MFS/MF/MFH/MFT
MとFの融合機。300mmCVDライン対応
の高負荷処理装置。省エネ、省スペース
KT1000M
シラン、ジシラン、ホスフィン
などデポ排ガスの除害
KPL-Cシリーズ
高負荷粉塵耐性の
大気圧プラズマ式除害
F2,HF
KT1000F
NF3除害装置
NF3
KT1000H-mini
KT1000Hの小型モデル
C2F6
KW100
湿式スクラバー内蔵
各種排ガスの除害
COF2
O3
MOCVD
H2
NH3
SiH4
etc
Etching
イオン注入
Ion Implant
AsH3
PH3
BF3
エピタキシャル
Epitaxial
H2 base
SiH2Cl2
HCl
KT1000MOC
MO-CVD装置用の除害
エッチング
SiF4
HBr
HCl
CF4
SF6
BCl3
etc
KC100
触媒によるオゾン除害
2009年4月
にリリース
KD101＆KD102
吸着剤による排ガス除害
KT1000H
C2F6を含むクリーニング排ガス
とデポ排ガスとの同時除害
KPL-W&Dシリーズ
大気圧プラズマ式除害
KT1000EP
高濃度H2を含む
排ガスの除害
KT1000EX/EXA
CF4を含む各種排ガスの除害
3. MOCVD装置向け環境配慮型
排ガス除害装置の紹介
製品型名：KT1000MOC
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１５
KT1000MOC除害装置概要
1. 本装置は、MO-CVD装置で消費される排ガス（有機金属化合物（MO）
ガス、SiH4などを含む大容量のNH3とH2を、弊社特許出願中の技術で
水を使わず除害します。 2. 最初にSiH4やMOガスを乾式除害筒で除去し、次にH2とNH3を電気ヒー
タ式反応器で熱酸化分解し、最後に触媒にてNH3酸化時に生じるNOxを
処理し、最終排気致します。（フローにて次ページにて説明）
化石燃料等燃料ガスは一切使用しません。
また、既存の方式とは全く違う画期的除害方式です。
3. 大流量NH3, H2の発熱エネルギーを利用していますので、
処理時は、電気ヒータの出力がゼロが可能、徹底した省エネ機構に
なっています。
4. 高濃度のH2やNH3を安全に除害するための、フェールセーフ機構が
備わっています。
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１６
MOCVD排ガス処理の決定版
KT1000MOCシリーズ
◇ LED、GaN工程向け除害装置
◇ 対象ガス：大流量H2、大流量NH3、MO etc
◇ MOCVD大手各メーカー実績あり。
[標準仕様 KT1000MOC]
※ 特許出願中
サイズ：W2300×D1400×H1800mm
MAX処理流量： H2 100L/min NH3 60L/min （大型タイプ KT1000MOCAは H2 400L/min NH300L/min ）
処理温度：600∼1100℃
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１７
KT1000MOC フロー
排気ファン
排ガス
排気
Ｆ
Ｎ２
空気
反応ブロワ
Ｆ
※ 特許出願中
前処理剤
（吸着）
冷却水
冷却ファン
Ｆ
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電気反応
炉
触媒
熱交換器
１８
KT1000MOC ユーティリティー
型式
KT1000MOC
KT1000MOCA
最大処理風量
H2 100 SLM H2 400 SLM NH3 300 SLM
NH3 60 SLM
処理対象ガス
H2、NH3、微少量SiH4、MOガス
W(mm)
2300
2700
D(mm)
1400
2100
H(mm)
1800
1800
電気
(AC200V×3φ)
運転容量
2∼8 kW
4∼15 kW
冷却水
運転容量
10L/min
10∼20L/min
窒素
運転容量
5SLM
5SLM
1800 kg
2500 kg
外形寸法
用力
本体重量
※水素、アンモニアガスの導入信号を戴くことにより、より省エネ効果があります。
※水素、アンモニアガスの導入信号を戴くことにより、より省エネ効果があります。
KT1000MOC 特徴
◎ 低ランニングコスト・低環境負荷燃料ガス、中和薬液不要。CO2排液なし。
◎ 徹底した省エネ機構
排ガスのNH3, H2のエネルギーを利用。
◎ 小フットプリント・高安全性
室内での直近処理が可能。
◎ 1台で2台のMOCVD装置の処理可能。
流量に合わせた納入実績あり。
（MOCAタイプ）
※ 特許出願中
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２０
NH3除害の各種除害方式との比較
比較項目
単位
KT1000MOC
水スクラバー
触媒除害
LNG燃焼除害
プロセス
スタンバイ
プロセス
スタンバイ
プロセス
スタンバイ
プロセス
スタンバイ
年間電力
MW/年
29.4
128.2
21
21
754
1270
41.7
41.7
燃料使用量
km3/年
0
0
0
0
0
0
25.9
25.9
98% H2SO4
ton/年
0
0
116
0
0
0
0
0
供給水
m3/年
0
0
518
518
0
0
0
0
25％硫安廃水
m3/年
0
0
580
518
0
0
0
0
CO2発生
ton/年
33.3
8.9
426.9
68.5
総コスト
千円/年
552
1768
7081
1692
H2 200SLM、NH3 150SLM、その他ガスプロセス時550SLM、非プロセス時200SLM、プロセス比率50％で計算。
電力CO2発生量 0.422kgCO2/kW、電力 7円/kW、LNG 54円/m3、供給水 98.4円/ton、硫酸 8120円/ton、２１
廃水処理 2000円/m3で計算。
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特徴（技術的な特許申請内容含む）
【技術的なコンセプト】
• アンモニア排水は発生せず、除害装置でのCO2の発生も無いため、環境に配慮した
除害を行うことが出来ます。
• NH3の酸化反応時に生じるNOxは、反応器の出口に設置した触媒でN2とH2Oに分解除害します。 •
排水処理コスト不要、消耗品も僅か、従来の最有力処理方式であった触媒式と触媒式と比較して、イニシャル１／2、ランニングコストを１／3大幅に削減できます。
【安全上のコンセプト】
1. 電気ヒーターを用い、可燃ガスであるH2とNH3を酸化分解処理する為、可燃ガスの流
量が大幅に変動しても、反応器の温度を可燃ガス酸化温度以上に維持でき、酸化反
応が中断する事はありません。
2. 可燃ガスが流れない状態でも、電気ヒーターにより反応器温度を可燃ガスの酸化反応
温度以上に維持できます。この為、失火ということは起こりません。
3. フレームアレスターにより、上記安全仕様を外れるような万一が発生してもフェールセーフとなっています。 ※入口導入管に設置した温度センサーにより、常時入口ガス温度を監視し、入口温度が上昇した場合、速やかに配管内を緊急希釈する逆火防止安全機構等、各種の安全機構を保持しています。
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２２
反応器出口でのNOx濃度
500
NOxは、NH3除
害量の最大で、
1.3％発生する。
450
400
NOx (Reactor OUT) (ppm)
350
H2 0 L/min
H2 1 L/min
H2 5 L/min
H2 10 L/min
H2 20 L/min
H2 40 L/min
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
NH3 Flow Rate (L/min)
20
25
NOx濃度のNH3流量依存性
反応器温度：950ﾟC、出口総流量：270∼340 L/min
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２３
NOx出口濃度
50
NOx Conc. (ppm)
40
30
NOxの出口流量を
3cc/min以下にす
ることが可能。
20
10
0
0
5
10
15
NH3 Flow Rate (SLM)
20
25
NOx濃度のNH3流量依存性
反応器温度：950ﾟC、H2流量：40 L/min、総流量：310∼330 L/min
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２５
NH3出口濃度
1
0.9
0.8
NH3 Conc. (ppm)
0.7
0.6
NH3の出口濃度
は検出限界以下
です。
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
5
10
15
NH3 Flow RAte (SLM)
20
25
NH3出口濃度のNH3流量依存性
反応器温度：950ﾟC、H2流量：40 L/min
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２６
大流量除害時の出口ガス濃度
KT1000MOC(#09835)_出口ガス濃度推移
50
45
H2: 200 SLM
NH3: 150 SLM
40
条件①
H2: 300 SLM
NH3: 150 SLM
条件②
H2: 400 SLM
NH3: 150 SLM
条件④
条件③
35
30
H2: 0 SLM
NH3: 150 SLM
25
20
NO ppm
NO2 ppm
出口濃度（ppm・%）
15
NH3 ppm
H2 %
10
NOx ppm
5
11:25
11:35
11:45
11:55
12:05
12:15
12:25
12:35
12:45 12:55
測定時刻
13:05
13:15
13:25
13:35
13:45
13:55
14:05
14:15
入口ガス流量，組成が大きく変動しても、出側除害性能は維持される。
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２８
各種除害方式との比較まとめ
• KT1000MOCは、可燃ガス除害時は可燃ガスの反応熱の
みで持続でき、基本的にファンのみの電力を使用するた
め、電力使用量は非常に少ない。
• 電力以外の燃料を使わないため、エネルギーコストが他
方式に比較し少ない。
• 水を使わないため、廃水処理のための設備や費用を必要
としない。
• この為、環境に配慮した除害を低コストで実現できる。
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２９
１
まとめ
• 排水処理が不要な、大流量H2とNH3のMOCVD装置
の排ガス除害が可能な除害装置、KT1000MOCの概
要とその性能を説明しました。
• 本除害装置は、電気ヒーターを用いた熱分解酸化除
害装置であるため、CO2の発生を極力抑えた除害が
可能となります。
• また、除害に必要な用力は主に電力であり、排水処理
の必要がありませんので、ランニングコストを抑えた除
害が可能となります。
• MO、NH3、H2の除害性能は非常に優れていると同時
に、NOxの発生が極めて少ない除害装置であり、上記
のように、環境に影響を極力与えない除害装置です。
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３０
御清聴ありがとう御座いました
発表者：カンケンテクノ株式会社塚田勉 e-mail ： [email protected]
ＵＲＬ： http//www.kanken-techno.co.jp
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３１

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