JP2000279737A

JP2000279737A - 洗浄集塵装置及び排ガス処理設備

Info

Publication number: JP2000279737A
Application number: JP11086385A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ina; 秀和伊奈; Hideji Kawanaka; 秀治川中
Original assignee: Air Liquide Japan GK
Current assignee: Air Liquide Japan GK
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP4095737B2; US6391099B1

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄集塵装置及び排ガス処理設備において、
排ガス中の微細粉塵を循環洗浄液で捕捉し、大気中に放
出される粉塵を減少させる。【解決手段】洗浄集塵装置２は、循環水が貯蔵された
水槽２１と、この水槽２１の上部に設けられ、燃焼装置
１からの排ガスが導入される洗浄塔２２と、水槽２１の
上部に設けられ、排気ブロア８と接続されたセパレータ
塔２３とを備えている。洗浄塔２２の上部には循環水を
噴出するノズル２５が設けられ、洗浄塔２２の下部には
金網プレート４２を有する循環水ホールド部材４０が設
置されている。ノズル２５から噴出された循環水が金網
プレート４２の網目を通過するときは、循環水が排ガス
を包むような形で落下するので、微細粉塵を含む排ガス
と循環水との接触面積が大きくなり、微細粉塵が循環水
に捕捉されやすくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
から排出された排ガスを洗浄集塵する洗浄集塵装置、及
びこの洗浄集塵装置を備えた排ガス処理設備に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造においては、シランガス等
の有毒性ガスを含んだ排ガスが生じる。そこで、このよ
うな排ガスが排出される場所には排ガス処理設備を設置
し、有毒性ガスを無害化した後に排出することが法令
（高圧ガス取締法）で義務付けられている。

【０００３】従来の排ガス処理設備としては、例えば、
排ガスを燃焼する燃焼装置と、この燃焼装置で燃焼され
た排ガスを洗浄集塵するジェット式の洗浄集塵装置とを
備えたものがある。このような排ガス処理設備におい
て、例えば排ガス中に含まれるシランガス（ＳｉＨ₄）
の除去処理を行う場合は、まず燃焼装置により排ガスを
空気中の酸素と反応させ、その結果生成された粉体（Ｓ
ｉＯ₂）を含む燃焼排ガスを冷却空気と混合して約８０
度まで冷却する。その後、洗浄集塵装置を用い、排ガス
を洗浄液（一般的には水）と接触させることによってＳ
ｉＯ₂を洗浄液に捕捉し、排ガス中からそのＳｉＯ₂を除
去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、排ガス中に含まれる粉体のうち、径
が０．１〜０．５ミクロン程度の微細な粉塵については
循環洗浄液で捕捉することが極めて困難であり、当該粉
塵がそのまま大気中に放出されてしまうという問題点が
あった。

【０００５】本発明の目的は、排ガス中の微細粉塵を洗
浄液で捕捉し、大気中に放出される粉塵を減少させるこ
とができる洗浄集塵装置及び排ガス処理設備を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の概念による発明は、洗浄液が貯蔵された洗浄
液槽と、この洗浄液槽の上部に設けられ、洗浄液を噴出
する洗浄液噴出手段を有する洗浄塔とを備え、洗浄塔に
排ガスを導入して洗浄集塵する洗浄集塵装置において、
洗浄塔における洗浄液噴出手段の下方位置に網状部材を
設けたことを特徴とする洗浄集塵装置を提供する。

【０００７】このように網状部材を設けることにより、
洗浄液噴出手段から噴出された洗浄液が網上部材の部分
で一時的に溜まって液膜を形成し、網状部材の網目を通
過するとき、当該洗浄液が排ガスを包むような形で落下
するので、微細粉塵が含まれる排ガスと洗浄液との接触
面積が大きくなり、微細粉塵が洗浄液に捕捉されやすく
なる。したがって、排ガス中から除去される微細粉塵が
増え、結果として大気中に放出される粉塵が少なくな
る。

【０００８】上記洗浄集塵装置において、好ましくは、
網状部材を垂直方向に複数配置する。これにより、排ガ
ス中に含まれる微細粉塵がたとえ上側の網状部材の部分
で洗浄液に捕捉されなくても、下側の網状部材の部分で
洗浄液に捕捉されることで、排ガス中から微細粉塵が確
実に除去され、大気中に放出される粉塵がより少なくな
る。

【０００９】この場合、上側の網状部材の網目寸法に対
して下側の網状部材の網目寸法を小さくするのが好まし
い。これにより、排ガス中に含まれる粉塵のうち、例え
ば径が０．１ミクロン程度の微細粉塵が複数結合したも
の、いわゆるクラスター粒子群の粉塵が上側の網状部材
の部分で洗浄液に捕捉され、微細粉塵単体が下側の網状
部材の部分で洗浄液に捕捉されるようになるため、微細
粉塵が排ガス中から効率よく除去される。

【００１０】また、好ましくは、洗浄塔における洗浄液
噴出手段の下方位置に、スリットが形成された枠体を設
け、網状部材を枠体におけるスリットの下方位置に取り
付ける。これにより、網状部材の部分にたまる洗浄液の
量が多くなると、洗浄液がスリットから枠体の外側に排
出される。

【００１１】また、前記枠体に超音波振動体を取り付け
ることにより網状部分の目詰まりを防止すると同時に、
微細粉塵の捕集効率を上げることができる。

【００１２】上記の目的を達成するため、第２の概念に
よる発明は、排ガスを燃焼する燃焼装置と、この燃焼装
置で燃焼された排ガスを洗浄集塵する上述した洗浄集塵
装置とを備えたことを特徴とする排ガス処理設備を提供
する。これにより、上述したように、排ガス中から除去
される微細粉塵が増加するため、大気中に放出される粉
塵が減少する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る排ガス処理設備の一
実施形態を示す構成図である。同図において、本実施形
態の排ガス処理設備は、ＣＶＤ装置やエッチング装置等
の半導体製造装置５から排出されたモノシランガス（Ｓ
ｉＨ₄）を含む排ガスを燃焼する炎導管付の燃焼装置１
と、この燃焼装置１から排出された排ガスに循環洗浄液
ここでは循環水を接触させ、排ガス中に含まれる粉体で
あるＳｉＯ₂を補集するジェット式の洗浄集塵装置２
と、循環水から粉体を分離するフィルタープレス３とを
備えている。

【００１５】燃焼装置１は、半導体製造装置５からの排
ガス及び燃焼用空気を導入し、炎導管内で排ガス中に含
まれるＳｉＨ₄を高温下で空気中の酸素と反応させ、Ｓ
ｉＯ₂を生成する。なお、排ガス中に含まれるＳｉＨ₄は
比較的高濃度であるため、必要に応じて窒素ガスで希釈
して燃焼装置１に導入されるようにする。また、燃焼装
置１は、更に冷却用空気を導入し、炎導管内で高温とな
った排ガスを冷却して排出する。

【００１６】洗浄集塵装置２は、循環水が貯蔵された水
槽２１と、この水槽２１の上部に設けられ、頂部に燃焼
装置１と接続された排ガス導入口２２ａを有する洗浄塔
２２と、水槽２１の上部に洗浄塔２２に隣接して設けら
れ、頂部に排気ブロア８と接続された排気口２３ａを有
するセパレータ塔２３とを備えている。

【００１７】洗浄塔２２の上部には、洗浄液噴出手段と
してのノズル２５が設置されている。このノズル２５
は、循環ポンプ２６を介して水槽２１と接続されてお
り、循環ポンプ２６により水槽２１からくみ上げられた
循環水を下方に向けて放射状に噴出させる。また、洗浄
塔２２の下部には、ノズル２５から噴出された循環水を
遮るステンレス製の網状部材である金網プレート４２を
有する循環水ホールド部材４０が設置されている。この
循環水ホールド部材４０の構造を図２に示す。

【００１８】同図において、循環水ホールド部材４０
は、上端にフランジ部４１ａが設けられた四角形状の枠
体４１を有し、この枠体４１を形成する４つの壁には、
循環水の逃がし穴としてのスリット４１ａが形成されて
いる。枠体４１の下部には、上記の金網プレート４２が
着脱可能に取り付けられている。この金網プレート４２
は格子状をなしており、その網目寸法は、ノズル２５か
ら放出された循環水が排ガス中のＳｉＯ₂を捕集するの
に十分な量だけ溜まるようなサイズ、例えば３０〜８０
メッシュとなっている。ここで、「メッシュ」とは、１
ｉｎ²に含まれる網目の数（公比＝２^1/2）によって表さ
れる単位である。以上のような構造の循環水ホールド部
材４０は、洗浄塔２２の壁部内面に設けられた複数の取
付用フレーム（図示せず）に枠体４１のフランジ部４１
ａがボルト等により固定されている。

【００１９】図１に戻り、セパレータ塔２３は、多段
（ここでは３段）に設置されたラシヒリング棚３１と、
このラシヒリング棚３１の上方に設置されたセパレータ
３２とを有している。ラシヒリング棚３１は、ノズル３
３から噴出された循環水により上昇ガスに残留している
僅かな粉塵をさらに除去しようとするものである。ま
た、セパレータ３２は、粉塵が除去されたガス中に含ま
れる水滴を取り除くものである。

【００２０】フィルタープレス３は、吸引ポンプ２９を
介して水槽２１と接続されており、吸引ポンプ２９によ
り水槽２１内の粉塵を含有する循環水を導入し、当該循
環水から粉塵を取り除いて水槽２１内に戻す。

【００２１】以上のように構成した本実施形態の排ガス
処理設備を用いたモノシランガス（ＳｉＨ₄）の処理に
ついて説明する。まず排気ポンプ６を作動させると、半
導体製造装置５から排出されるＳｉＨ₄を含む高濃度の
排ガスが窒素ガスで希釈されて燃焼装置１の炎導管に導
入される。また、この炎導管には燃焼用空気も導入され
る。そして、炎導管内においては、排ガス中に含まれる
ＳｉＨ₄が空気中の酸素と反応し、その結果ＳｉＯ₂が生
成される。このＳｉＯ₂を含む燃焼排ガスは冷却用空気
により約８０度まで冷却される。そして、ＳｉＯ₂を含
む排ガスが排気ブロア８により燃焼装置１から洗浄集塵
装置２の洗浄塔２２に送られる。

【００２２】洗浄塔２２内に導入された排ガスは、それ
に含まれるＳｉＯ₂がノズル２５から噴出される循環水
と接触することのよって洗浄集塵される。ここで、Ｓｉ
Ｏ₂粉体には、径が０．１ミクロン程度の微細粉塵やそ
の微細粉塵が複数結合（クラスター化）したクラスター
粒子群の粉塵が含まれている。この中で、微細粉塵単体
や径の小さな（径が０．５ミクロン以下）クラスター粒
子群の粉塵（以下、これらをまとめて微細粉塵と称す
る）については、ノズル２５から噴出される循環水との
接触面積が小さいため落下中の循環水に衝突しずらく、
落下中の循環水だけでは微細粉塵の捕集が困難である。

【００２３】本実施形態では、洗浄塔２２の下部に金網
プレート４２が設けられているので、ノズル２５から噴
出された循環水が金網プレート４２の部分に張られ、液
膜が形成される。このため、ＳｉＯ₂が含まれる排ガス
と循環水との接触面積が大きくなり、ＳｉＯ₂が循環水
に捕捉されやすくなる。また、金網プレート４２の部分
で一時的に溜まった循環水が金網プレート４２の網目か
ら落下するときは、循環水が排ガスを包むような形で落
下するので、排ガスと循環水との接触面積がさらに大き
くなり、排ガス中のＳｉＯ₂が循環水に捕捉されやすく
なる。

【００２４】ＳｉＯ₂を捕捉した循環水は吸引ポンプ２
９を介してフィルタープレス３に送られ、このフィルタ
ープレス３でＳｉＯ₂が取り除かれる。また、ＳｉＯ₂が
除去されたガスは、排気ブロア８により水槽２１の上部
を通ってセパレータ塔２３に送られる。そして、ラシヒ
リング棚３１の部分で、ノズル３３から噴出された循環
水により上昇ガスに残留している僅かな粉塵が除去さ
れ、セパレータ３２でガス中に含まれる水滴が取り除か
れた後、排気ブロア８を経て大気放風される。

【００２５】以上のように本実施形態によれば、洗浄塔
２２に金網プレート４２を有する循環水ホールド部材４
０を設置し、粉塵が含まれる排ガスと循環水とが十分に
接触するようにしたので、排ガス中の微細粉塵も循環水
に確実に捕捉され、これにより、大気中に粉塵が放出さ
れることを防止できる。

【００２６】また、本実施形態では、循環水ホールド部
材４０の枠体４１にスリット４３を設けたので、金網プ
レート４２の部分にたまる循環水の量が必要以上に多く
なると、循環水がスリット４３から枠体４１の外側に排
出される。

【００２７】なお、本実施形態では、洗浄塔２２に金網
プレート４２を１枚設けるようにしたが、金網プレート
４２の数は複数枚であってもよい。金網プレートを複数
枚とした一実施形態を図３により説明する。図中、図１
の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付
し、その説明を省略する。

【００２８】図３の実施形態においては、洗浄集塵装置
２Ａにおける洗浄塔２２Ａには、４枚の金網プレートが
設けられている。より詳細には、洗浄塔２２Ａの下部に
は、金網プレート５０を有する循環水ホールド部材５２
が２枚設けられており、これら循環水ホールド部材５２
の上方には、金網プレート５０よりも目の粗い金網プレ
ート５４を有する循環水ホールド部材５６が２枚設けら
れている。循環水ホールド部材５２，５６は、図２に示
した循環水ホールド部材４０と同様に、四角形状の枠体
の下面部に金網プレート５０，５４を着脱可能に取り付
けた構造となっている。金網プレート５０の網目寸法
は、粒子単位の粉塵の捕集に最適なサイズ、例えば５０
〜８０メッシュとなっており、金網プレート５４の網目
寸法は、クラスター粒子群の粉塵の捕集に最適なサイ
ズ、例えば３０〜５０メッシュとなっている。その他の
構成は、図１に示すものと同じである。

【００２９】このような構成の洗浄集塵装置２Ａにおい
ては、排ガス中に含まれるＳｉＯ₂のうちクラスター粒
子群の粉塵が金網プレート５４の部分で循環水に捕捉さ
れ、この部分で集塵されなかった微細粉塵が金網プレー
ト５０の部分で循環水により捕捉される。したがって、
効率の良い洗浄集塵が行える。

【００３０】なお、以上説明した２つの実施形態では、
洗浄塔の壁部に枠体を設置し、この枠体に金網プレート
を着脱自在に取り付けるような構成としたが、そのよう
な枠体を使用せずに、金網プレートを洗浄塔の壁部に着
脱自在に取り付けるような構成であってもよい。

【００３１】また、洗浄塔に網状部材として金網プレー
トを設置するような構成としたが、網状部材は特に金網
プレートに限られず、プラスチック製の網プレート等、
他のものであってもよい。

【００３２】また、ここでは、モノシランガス（ＳｉＨ
₄）を含む排ガスを燃焼して生成したＳｉＯ₂の除去処理
を行う場合について説明してきたが、本発明は、特にＳ
ｉＯ₂に限られず、排ガス中に含まれる他の粉塵の除去
処理を行うものにも適用できる。この場合には、除去す
べき粉塵に応じて網状部材の網目寸法を設定する必要が
ある。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、洗浄塔に網状部材を設
けたので、微細粉塵が含まれる排ガスと循環洗浄液とが
十分に接触するようになり、これにより排ガス中の微細
粉塵が洗浄液に確実に捕捉され、粉体が大気中に放出さ
れることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る洗浄集塵装置を含む排ガス処理設
備の実施形態を示す構成図である。

【図２】図１に示す循環水ホールド部材を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明に係る洗浄集塵装置を含む排ガス処理設
備の他の実施形態を示す構成図である。

【符号の説明】

１…燃焼装置、２…洗浄集塵装置、３…フィルタープレ
ス、２１…水槽（洗浄液槽）、２２…洗浄塔、２３…セ
パレータ塔、２５…ノズル（洗浄液噴出手段）、４０，
５２，５６…循環水ホールド部材、４１…枠体、４３…
スリット、４２，５０，５４…金網プレート（網状部
材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D002 AA26 BA02 BA05 BA14 CA01 CA20 EA02 4D032 AB07 AB09 AC07 AC08 AC39 BA03 BA05 BB05 BB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄液が貯蔵された洗浄液槽と、この洗
浄液槽の上部に設けられ、前記洗浄液を噴出する洗浄液
噴出手段を有する洗浄塔とを備え、前記洗浄塔に排ガス
を導入して洗浄集塵する洗浄集塵装置において、前記洗浄塔における前記洗浄液噴出手段の下方位置に、
当該洗浄液噴出手段から噴出された前記洗浄液と前記排
ガス中の微細粉塵との接触機会を増やすための網状部材
を設けたことを特徴とする洗浄集塵装置。
【請求項２】前記網状部材を垂直方向に複数配置した
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄集塵装置。
【請求項３】上側の前記網状部材の網目寸法に対して
下側の前記網状部材の網目寸法を小さくしたことを特徴
とする請求項２記載の洗浄集塵装置。
【請求項４】前記洗浄塔における前記洗浄液噴出手段
の下方位置に、スリットが形成された枠体を設け、前記
網状部材を、前記枠体における前記スリットの下方位置
に取り付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
一項記載の洗浄集塵装置。
【請求項５】前記枠体に振動体を取り付けたことを特
徴とする請求項４に記載の洗浄集塵装置。
【請求項６】排ガスを燃焼する燃焼装置と、この燃焼
装置で燃焼された排ガスを洗浄集塵する請求項１〜５の
いずれか一項記載の洗浄集塵装置とを備えたことを特徴
とする排ガス処理設備。