CN104645779A - 气体处理装置 - Google Patents

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加藤利明
今村启志
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Abstract

提供一种气体处理装置，该气体处理装置容易管理，维修的频率低，而且可对从半导体制造过程等工业过程排出的各种处理对象气体进行处理，通用性高。气体处理装置(10)具有反应器(12)，该反应器(12)围绕大气压等离子体(P)和朝大气压等离子体(P)供给的处理对象气体(F)，在其内部进行处理对象气体(F)的热分解；其中特征在于：在反应器(12)设置用于由水(W)覆盖其内面的水供给装置(16)。按照该构成，大致在反应器(12)的内面整体形成所谓的“润湿壁”。为此，可防止处理对象气体(F)中的固体成分接触在反应器(12)的内面而产生附着、堆积，同时，可使该内面的劣化延迟。

Description

气体处理装置
本申请是名称为“气体处理装置”、国际申请日为2007年8月3日、国际申请号为PCT/JP2007/065279、国家申请号为200780043055.9的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及分解处理包含对人体有害的气体、地球气候变暖气体、臭氧层破坏气体的气体，特别是从半导体、液晶等的制造过程排出的气体的装置。
背景技术
现在，作为制造或处理物质的工业过程，开发、实施多种多样的工业过程，从这样的多种多样的工业过程排出的气体(以下称“处理对象气体”)的种类也非常多。
为此，相应于从工业过程排出的处理对象气体的种类，分别使用各种气体处理方法和气体处理装置。
例如，以半导体制造过程的一个过程为例，使用硅烷(SiH4)、氯气、PFC(全氟化物)等各种各样的种类的气体，在硅烷包含于处理对象气体的场合，使用热分解式、燃烧式、吸附式或化学反应式等的处理装置，在氯气包含于处理对象气体的场合，使用由药液实现的湿式、吸附式等处理装置，在PFC包含于处理对象气体的场合，使用催化剂式、热反应式、热分解式、燃烧式、等离子式的气体处理装置。
当相应于这样从工业过程排出的各种处理对象气体逐一准备气体处理装置时，对于某些使用者，装置的管理变得复杂，同时，维修所需时间、成本增大。结果使产品成本增大，导致产品成本竞争力下降。
从工业过程排出的处理对象气体中可在高温下热分解的处理对象气体多，所以，如使用专利文献1所示那样的热分解式的气体处理装置，即在反应器内喷射大气压等离子体，朝该大气压等离子体供给处理对象气体进行分解处理的装置，则至少在高温下可热分解的处理对象气体不论其种类如何，都能够由一个装置进行分解处理。
专利文献1：日本特开2000-334294号公报
发明内容
然而，在使用上述那样的气体处理装置的场合，虽然热分解性的处理对象气体基本上都可进行分解处理(即存在通用性)，但存在伴随着处理对象气体进入到反应器内的固体物、热分解时在反应器内副生的固体成分附着、堆积在反应器内壁，时常暴露于高温的反应器的内面在短时间劣化这样的问题。为此，在现有技术中，依然必须频繁地停止气体处理装置，进行反应器的清扫、更换等这样的维修，不能降低成本。
本发明就是鉴于这样的现有技术的问题而开发出来的。此外，本发明的主要课题在于提供一种气体处理装置，该气体处理装置容易管理，维修的频率低，而且可对从半导体制造过程等工业过程排出的各种处理对象气体进行处理，通用性高。
技术方案1所述的发明为气体处理装置10，该气体处理装置10“具有反应器12，该反应器12围绕大气压等离子体P和朝大气压等离子体P供给的处理对象气体F，在其内部进行处理对象气体F的热分解；其特征在于：在反应器12设置用于由水W覆盖其内面的水供给装置16”。
在本发明中，设置有用于由水W覆盖反应器12的内面的水供给装置16，所以，在反应器12的内面大致整体形成所谓的“润湿壁”。为此，在固体成分随着处理对象气体F进入到反应器12内的场合、当由大气压等离子体P使处理对象气体F热分解时固体成分副生的场合，这些固体成分在附着在反应器12的内面之前与覆盖反应器12内面的水W接触，溶解在该水W，或与水W一起流到反应器12外。此外，可防止进入到反应器12内的或在反应器12内副生的固体成分接触在反应器12的内面而产生附着、堆积。
另外，通过形成这样的“润湿壁”，可防止反应器12的内面直接暴露于高温，可使该内面的劣化延迟。
另外，气体处理装置10在处理对象气体F的热分解中使用大气压等离子体P，所以，不需要如使用电热加热器的场合那样在该热分解时对反应器12进行预热。另外，反应器12的内面由水W覆盖，反应器12自身不成为高温，所以，不需要在结束处理对象气体F的热分解时冷却反应器12。因此，按照本发明，可提供能够在瞬间进行上升、下降的气体处理装置10。
另外，覆盖反应器12内面的水W接受来自大气压等离子体P的热而气化，气化了的水(水蒸汽)W进一步受热，离解成氧和氢。这样生成的氧和氢在反应器12内与处理对象气体F反应，有利于处理对象气体F的分解。
在本说明书中，“大气压等离子体P”指在大气压条件下生成的等离子体，意味着包含热等离子体、微波等离子体及火焰的广义的等离子体。
技术方案2所述的发明在技术方案1所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“具有将在内部发生的大气压等离子体P供给到反应器12的等离子体发生装置14，在反应器12，用于将从等离子体发生装置14供给的大气压等离子体P导入反应器12内的等离子体导入孔26和用于导入处理对象气体F的处理对象气体导入孔28设置在相互不同的位置”。
在本发明中，在等离子体发生装置14的内部发生大气压等离子体P后，通过反应器12的等离子体导入孔26将该大气压等离子体P导入反应器12内。另外，大气压等离子体P和处理对象气体F被从在反应器12中设置在相互不同位置的等离子体导入孔26和处理对象气体导入孔28分别导入反应器12内，所以，处理对象气体F不通过等离子体发生装置14内。
这样，在等离子体发生装置14的内部发生大气压等离子体P，从而不需要在反应器12的内部设置用于发生大气压等离子体P的电极等，不会出现设置在反应器12内部的电极等成为核而导致上述固体成分附着、堆积在反应器12内部的情况。
另外，由于处理对象气体F不通过等离子体发生装置14内，所以，没有产生大气压等离子体P的电极等与处理对象气体F接触而被腐蚀的危险。
技术方案3所述的发明在技术方案1或2所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“在反应器12的前段还设有对处理对象气体F进行水洗的前段湿式洗涤器18”，这样，在处理对象气体F自身含有许多固体成分、水溶性成分的那样的场合，可在将处理对象气体F供给到反应器12之前从该处理对象气体F中除去固体成分、水溶性成分，可减少应由反应器12处理的固体成分、水溶性成分的量。
技术方案4所述的发明在技术方案1～3中任何一项所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“还具有将氧化性气体或还原性气体中的任一方导入反应器12内或将处理对象气体F供给到反应器12的气体供给路中的至少一方的分解辅助剂导入部62”。
在本发明中，可通过分解辅助剂导入部62将氧化性气体或还原性气体中的任一方导入反应器12内和气体供给路中的任一方。为此，在导入了氧化性气体的场合，不仅可由大气压等离子体P使处理对象气体F热分解，而且可使热分解了的处理对象气体F氧化，这样，可将热分解后的处理对象气体F变换成无害的成分。即，可提高处理对象气体F的除害效率。
另一方面，在导入还原性气体的场合，可提高处理对象气体F的除害效率，同时，使来自大气压等离子体P的工作气体、空气等的氮在高温的反应器12内与氧结合而产生的氮氧化物(NOx)分解，将其变换成无害的氮和水。
技术方案5所述的发明在技术方案1～4中任何一项所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“还具有将氨供给到在水供给装置16或前段湿式洗涤器18中使用的水W的至少一方的氨供给装置64”。
在本发明中，添加到在水供给装置16或前段湿式洗涤器18中使用的水W的至少一方的氨被导入高温的反应器12内时气化，该气化了的氨作为还原性气体如上述那样有利于处理对象气体F的除害，同时分解氮氧化物。
技术方案6所述的发明在技术方案1～5中任何一项所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“设有对从反应器12排出的热分解处理后的排气G进行水洗的后段湿式洗涤器22”，这样，可从排气G中水洗、除去热分解处理对象气体F时发生的水溶性成分、固体成分，所以，可在更清洁的状态下将热分解后的排气G排出到大气中。
技术方案7所述的发明在技术方案3～6中任何一项所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“设有常闭的旁通管56和大气导入配管60；该常闭的旁通管56连接前段湿式洗涤器18的入口侧与设于气体处理装置10出口侧的排气扇54的入口侧；该大气导入配管60连接在排气扇54的入口侧，通过通气阀58将大气导入从反应器12排出的热分解处理后的排气G的流路”，这样，对于在反应器12内发生了某种故障的场合，使处理对象气体F流到旁通管56，同时，使通气阀58全开，将大量的大气导入排气G的流路，从而可将处理对象气体F稀释到安全的浓度，紧急避难地排出。
技术方案8所述的发明在技术方案1～7中任何一项所述的气体处理装置10的基础上还具有这样的特征：“具有水箱20、水温计46、及水温调整装置；该水箱20储存要供给到水供给装置16的水W，同时，回收在反应器12的内面流动了的水W；该水温计46测定储存在水箱20的水W的温度；该水温调整装置接收来自水温计46的水温信号，使储存在水箱20的水W的水温成为恒定地进行控制”。
在反应器12的内面形成“润湿壁”后，由水箱20回收的水W在沿反应器12的内面流动之际被加温而成为温水(或受到加热而成为热水)。为此，水箱20的水温逐渐上升。
可是，在从水供给装置16供给到反应器12的内面的水W的温度高的场合，供给到反应器12内面的水W(吸收大气压等离子体P的热)立即蒸发，不能在反应器12内面的大致整体形成“润湿壁”。
因此，在本发明中，设有使储存在水箱20的水W的温度成为恒定地控制的“水温控制装置”，所以，可将从水供给装置16供给到反应器12内面的水W的温度保持恒定(即，可抑制从水供给装置16供给到反应器12的内面的水W的温度上升)，结果，可时常在反应器12内面的大致整体形成“润湿壁”。
按照技术方案1～8的发明，可在反应器的内面大致整体形成所谓的“润湿壁”，为此，可防止进入到反应器内的或在反应器内副生的固体成分接触在反应器的内面而产生附着、堆积。因此，可提供这样一种气体处理装置，在该气体处理装置中，固体成分不附着于反应器内面，不会使内面劣化，管理容易，维护的频率低。
按照技术方案2的发明，可更有效地防止固体成分附着、堆积在反应器的内部。此外，可防止产生大气压等离子体P的电极等与处理对象气体接触而被腐蚀。
按照技术方案3～6的发明，不论处理对象气体的种类如何，都可对所有种类提高除害效率。
另外，按照技术方案7的发明，即使在气体处理装置发生某种故障的场合，也可将处理对象气体稀释到安全的浓度，紧急避难地排出。
另外，按照技术方案8的发明，可将从水供给装置供给到反应器内面的水的温度保持恒定，所以，可时常在反应器内面的大致整体形成“润湿壁”，更有效地防止固体成分附着、堆积在反应器内面，同时防止其劣化。
如以上那样，按照本发明，可提供一种气体处理装置，该气体处理装置容易管理，维修的频率低，而且可对从半导体制造过程等工业过程排出的各种处理对象气体进行处理，通用性高。
附图说明
图1为表示本发明一实施例(溢流式水供给)的气体处理装置的构成图。
图2为表示本发明另一实施例(分解辅助剂气体导入)的气体处理装置的构成图。
图3为表示本发明另一实施例(氨的添加)的气体处理装置的构成图。
图4为表示本发明的另一实施例(喷淋式水供给)的气体处理装置的构成图。
图5为表示本发明的另一实施例(气体燃烧器)的气体处理装置的构成图。
符号说明
10…气体处理装置
12…反应器
12a…外筒
12b…内筒
14…等离子体发生装置
16…水供给装置
18…前段湿式洗涤器
20…水箱
22…后段湿式洗涤器
24…水储存部
36…水供给配管
38…泵
40…分支配管
42…排水管
44…热交换器
46…水温计
48…水供给配管
50…新水供给配管
52…流量调整装置
54…排气扇
56…旁通配管
58…通气阀
60…大气导入配管
62…分解辅助剂导入部
64…氨供给装置
66…喷嘴
P…等离子射流
F…排气
G…工作气体
S…(反应筒管壁内的)空间
具体实施方式
下面，根据图示实施例说明本发明。图1为表示本实施例的气体处理装置10的概要的构成图。如该图所示，本实施例的气体处理装置10大致由反应器12、等离子体发生装置14、水供给装置16、前段湿式洗涤器18、水箱20及后段湿式洗涤器22等构成。
反应器12为围绕由后述的等离子体发生装置14发生的大气压等离子体P和处理对象气体F，用于在其内部使处理对象气体F热分解的装置，具体地说由圆筒状的外筒12a和圆筒状的内筒12b构成的双层管；该外筒12a两端面闭塞，立设在水箱20上；该内筒12b收容在外筒12a的内侧，直径比外筒12a小，而且两端面开放，同时，轴向一方端部(上端部)在与外筒12a的上端面间形成间隙地配置，轴向另一方端部(下端部)贯通外筒12a的下端面，延伸到水箱20内。
在形成于该反应器12的外筒12a内周面与内筒12b外周面间的空间形成一时储存沿反应器12(更具体地说内筒12b)的内面流动了的水W的水储存部24。
另外，在外筒12a的上端面的中心设置等离子体导入孔26，同时，在该等离子体导入孔26的周边设置1个或多个(在图1所示实施例中为2个)处理对象气体导入孔28。
另外，在延伸到水箱20内的内筒12b的下部设置从内筒12b的内侧朝外侧排出热分解处理后的处理对象气体F(即排气G)的排气排出孔30。
等离子体发生装置14由等离子炬14a、直流电源14b、及工作气体供给装置14c构成；该等离子炬14a在内部具有生成高温的大气压等离子体P的电极；该直流电源14b在等离子炬14a的电极施加电位；该工作气体供给装置14c将工作气体供给到等离子炬14a。
等离子炬14a可从等离子体导入孔26朝内筒12b的内部喷射大气压等离子体P地安装在外筒12a的上端外面中央部。
直流电源14b在设于等离子炬14a内部的一对电极施加预定的放电电压，在电极间产生等离子弧。在本实施例中，使用所谓的开关方式的电源装置。
工作气体供给装置14c将氮、氢或氩等工作气体送给等离子炬14a，具有储存工作气体的储箱(图中未示出)和连通该储箱与等离子炬14a的工作气体供给配管32。
在本实施例的工作气体供给装置14c中，在工作气体供给配管32设置质量流量控制装置34。该质量流量控制装置34将通过工作气体供给配管32供给到等离子炬14a的工作气体的量控制为恒定。
水供给装置16为用于使水W沿内筒12b的内面流动的装置，在本实施例中，由上述水储存部24、水供给配管36和泵38构成，该水供给配管36连通水箱20与水储存部24；该泵38将储存在水箱20的水W供给到水储存部24。即，将水箱20的水W供给到水储存部24，使水W从内筒12b的上端溢流，从而将其作为使水W沿内筒12b的内面流动的水供给装置16起作用。
前段湿式洗涤器18将水喷雾到从连接于处理对象气体发生源的排气管道(图中未示出)供给的处理对象气体F，从该处理对象气体F中水洗除去固体成分、水溶性成分，由直管形的洗涤器主体18a和喷嘴18b构成，该洗涤器主体18a的一端连接在上述排气管道，另一端直接连接在处理对象气体导入孔28，该喷嘴18b设置在洗涤器主体18a内部，进行水W等药液的喷雾。另外，在喷嘴18b连接从水供给配管36分支的分支配管40，这样，将水箱20的水W供给到喷嘴18b。
在本实施例中，将前段湿式洗涤器18直接连接在形成于反应器12上端面的处理对象气体导入孔28，将从喷嘴18b喷雾的水W供给到反应器12内部。这样，可确实地防止处理对象气体F中的固体成分附着、堆积在从前段湿式洗涤器18到反应器12的流路、处理对象气体导入孔28。
另外，前段湿式洗涤器18设置2个系统，这样，例如在由1个过程排出硅烷等可燃性气体和NF3等自燃性气体的场合，可分别由不同系统的前段湿式洗涤器18安全地处理存在由混合引起爆炸等的危险性的这些气体。
在本实施例，由排气管道和前段湿式洗涤器18形成处理对象气体F的气体供给路，但在从处理对象气体发生源供给的处理对象气体F未含有粉尘或粉尘的含有量少的场合，也可省略该前段湿式洗涤器18。另外，在分支配管40安装阀(图中未示出)，从而调整从前段湿式洗涤器18喷雾的喷淋水W的量，在不需要喷淋水W的场合，可关闭分支配管40。
水箱20为储存流到内筒12b内面的水W等的矩形箱状的水槽，在该水箱20安装排水管42、热交换器44及水温计46。
排水管42为连接在与水箱20的基准水面位置对应的水箱20的壁面的管，超过基准水面位置的水箱20的水储存容量的剩余水通过排水管42排出到系统外。因此，水箱20的水位不比基准水面位置高。在将反应器12安装在水箱20的状态下，水箱20内的基准水面位置位于内筒12b的下端面与设置在内筒12b下部的排气排出孔30间地设定。这样，反应器12与后述的后段湿式洗涤器22通过水箱20连通。
热交换器44为对储存在水箱20的水W进行冷却的装置，在本实施例下，弯曲具有耐腐蚀性的管等而形成的螺盘管式的热交换器44配置在水箱20的底面与基准水面位置间。
水温计46测定储存在水箱20内的水W的温度，本实施例的水温计46被赋予将测定的水温信号发送到流量调整装置52的功能。
后段湿式洗涤器22为从排气G中水洗、除去在热分解处理对象气体F之际发生的水溶性成分、固体成分的装置，具有直管形的洗涤器主体22a、配置在洗涤器主体22a内的2个喷嘴22b、22c、及穿孔板22d。
该后段湿式洗涤器22立设在水箱20的上面，从2个喷嘴22b、22c喷雾的水W返回到水箱。
在本实施例中，2个喷嘴22b、22c在垂直方向上隔开间隔地设置在洗涤器主体22a内，在设置于下段的喷嘴22b连接从将水W供给到前段湿式洗涤器18的喷嘴18b的分支配管40分支的水供给配管48。因此，从配置在下段的喷嘴22b喷雾从水箱20由泵38吸上的水W。另外，通过新水供给配管50将新水供给到配置在上段的喷嘴22c。在本说明书中，新水与在由水箱20储存后用泵38供给到反应器12等的水W即在本发明的气体处理装置10内循环使用的水W不同，指从外部供给到气体处理装置10的水，不问民用水、工业用水等使用目的。
另外，在供给新水的新水供给配管50安装调整新水的供给量的流量调整装置52，该流量调整装置52从上述水温计46接收水温信号，使水箱20内的水温与预先设定的水温(在本实施例的场合为30℃)等相等地调整供给到喷嘴22c的新水的量。因此，在本实施例中，上述热交换器44、新水供给配管50、流量调整装置52、及喷嘴22c协同动作，作为“水温调整装置”起作用。
穿孔板22d为横过洗涤器主体22a内部空间的全面地安装的板状构件，在其表面穿设多个用于使排气G流通的小气体流通孔。作为该穿孔板22d，冲孔金属、网等较适合。
后段湿式洗涤器22的顶部出口通过朝大气中放出已处理完毕的排气G的排气扇54连接在排气管道(图中未示出)。
另外，前段湿式洗涤器18的入口侧与排气扇54的入口侧由常闭的旁通配管56连接，另外，在排气扇54的入口侧通过通气阀58连接大气导入配管60，该大气导入配管60通过通气阀58将大气导入到从反应器12排出的热分解处理后的排气G的流路。
这样，对于在反应器12内发生了某种故障的场合，使时常将旁通管56关闭的旁通阀56a全开，使处理对象气体F流通到旁通管56，同时，使通气阀58全开，将大量的大气导入到排气G的流路，从而可将处理对象气体F稀释到安全的浓度，紧急避难地将其排出。
然后，在使用图1的气体处理装置10对处理对象气体F进行分解之际，先使工作气体供给装置14c动作，由质量流量控制装置34控制流量，同时，从储箱将工作气体送给等离子炬14a。
然后，使泵38动作，将储存在水箱20的水W供给到反应器12的水储存部24、前段湿式洗涤器18及后段湿式洗涤器22。这样，使充满于水储存部24的水W从内筒12b的上端溢流到内筒12b的内面，该溢流了的水W沿内筒12b的内面往图中下方向流动，在内筒12b的内面大致整体形成所谓“润湿壁”。在形成了“润湿壁”的水W中，除了由大气压等离子体P的热气化了的部分外，其余部分返回到水箱20，再次由泵38供给到反应器12等。
在内筒12b的内面形成“润湿壁”后，使直流电源14b工作，在等离子炬14a的电极间施加电压，从等离子体导入孔26喷射大气压等离子体P。
在喷射大气压等离子体P的同时，反应器12内成为可对处理对象气体F进行热分解的温度，所以，将从处理对象气体F的发生源经由排气管道供给的处理对象气体F导入到前段湿式洗涤器18，进行水洗。这样，包含于处理对象气体F自身的固体成分、水溶性成分被水吸附或溶解，从该处理对象气体F中除去。在包含于处理对象气体F自身的固体成分、水溶性成分少的场合，也可省略前段湿式洗涤器18中的水洗。
接着，由前段湿式洗涤器18水洗了的处理对象气体F通过处理对象气体导入孔28被引导至反应器12内部后，朝大气压等离子体P供给，由大气压等离子体P的热进行热分解。
在这里，在处理对象气体F的种类例如包含硅烷等硅化合物的场合，当使处理对象气体F热分解时，生成二氧化硅(SiO2)等固体成分。该固体成分虽然具有附着、堆积在反应器中的内筒的表面的性质，但在本实施例的气体处理装置10中，水W沿内筒12b的内面流动，从而在内筒12b的内面大致整体形成“润湿壁”，所以，该固体成分在附着于内筒12b的内面之前与沿内筒12b内面流动的水W接触，溶解在该水W中，或与该水W一起流到反应器12外。
接着，由大气压等离子体P的热进行热分解、从设于反应器12的内筒12b的排气排出孔30排出到水箱20内部的排气G通过形成在水箱20的上面与水面间的空间，导入立设在水箱20上面的后段湿式洗涤器22。
在本实施例的气体处理装置10具有的后段湿式洗涤器22如上述那样按上下2段设置洗涤器22b、22c，残存在被导入后段湿式洗涤器22的排气G中的固体成分、水溶性成分由从这些喷嘴22b、22c喷雾的水吸附或溶解，从该排气G除去。
然后，通过后段湿式洗涤器22的排气G(在某些场合)在排气扇54前面混入从大气导入配管60通过通气阀58导入的空气后，通过排气扇54送给到排气管道，放出到系统外。
按照本实施例，在固体成分随着处理对象气体F进入反应器12内的场合、由大气压等离子体P将处理对象气体F热分解时固体成分副生的场合，这些固体成分在附着于内筒12b的内面之前与沿内筒12b内面流动的水W接触，溶解在该水W中，或与该水W一起流到水箱20。因此，可防止进入到反应器12内或在反应器12内副生的固体成分接触在内筒12b的内面而附着、堆积。
另外，如上述那样，水W沿内筒12b内面流动，在内筒12b的内面大致整体形成“润湿壁”，从而可防止内筒12b内面直接暴露于高温，可使该内面的劣化延迟。
另外，气体处理装置10在处理对象气体F的热分解使用大气压等离子体P，所以，不需要如使用电热加热器的场合那样在该热分解之际对反应器12进行预热。另外，反应器12的内面时常由水W覆盖，反应器12自身不成为高温，所以，当处理对象气体F的热分解结束之际，不需要冷却反应器12。因此，按照本发明，可提供能够在瞬间进行上升、下降的气体处理装置10。
另外，沿内筒12b内面流动的水W受到来自大气压等离子体P的热而气化，气化了水(水蒸汽)进一步受热，离解成氧和氢。这样生成的氧和氢在反应器12内与处理对象气体F反应，有利于处理对象气体F的分解。
因此，可防止进入到反应器12内或在反应器12内副生的固体成分接触在内筒12b内面而产生附着、堆积。这样，可提供一种气体处理装置10，对于该气体处理装置10，固体成分不附着于内筒12b的内面，而且不会使内面劣化，管理容易，维修的频率低。
另外，在本实施例中，在等离子体发生装置14的内部发生大气压等离子体P后，通过反应器12的等离子体导入孔26将该大气压等离子体P导入反应器12内。另外，大气压等离子体P与处理对象气体F分别从在反应器12中设置在相互不同位置的等离子体导入孔26和处理对象气体导入孔28导入反应器12内，所以，处理对象气体F不通过等离子体发生装置14内。
这样，在等离子体发生装置14的内部产生大气压等离子体P，从而不需要将用于发生大气压等离子体P的电极等设置在反应器12的内部，不会因为设置在反应器12内部的电极等成为核而使上述固体成分附着、堆积在反应器12的内部。
另外，由于处理对象气体F不通过等离子体发生装置14内，所以，没有发生大气压等离子体P的电极等与处理对象气体F接触而被腐蚀的危险。
另外，在本实施例中，由水温调整装置使储存在水箱20的水W的温度成为恒定地控制。为此，可抑制沿内筒12b的内面流动的水W(从水供给装置16供给到反应器12内的水W)的温度上升，不会由大气压等离子体P的热使该水W全部蒸发而使内筒12b的内面露出，可更可靠地在内筒12b的内面的大致整体形成“润湿壁”。
在上述实施例中，作为大气压等离子体P，示出使用热等离子体的场合，但也可使用微波等离子体、火焰作为该大气压等离子体P。
另外，如可使等离子体发生装置14发生大气压等离子体，则可使用任何类型的等离子体发生装置14，但如本实施例那样在等离子体发生装置14的等离子炬14a使用“非转移型”的等离子炬比较适合。
即，在等离子炬的类型中大致存在“非转移型”和“转移型”，“非转移型”指如本实施例的等离子体发生装置14那样使在电极间发生的等离子体往所期望的方向喷射的类型的等离子炬。另一方面，“转移型”指仅在电极间形成等离子体的类型的等离子炬。为此，如为“非转移型”的等离子炬，则如上述那样不在反应器12内设置电极即可将大气压等离子体供给到反应器12内。然而，对于“转移型”的等离子炬，必须将一方的电极设置在反应器12内，所以，不能起到“不会因为设置在反应器12内部的电极等成为核而使上述固体成分附着、堆积在反应器12的内部，另外，没有大气压等离子体P的电极等与处理对象气体F接触而被腐蚀的危险”这样的上述效果。
另外，示出了仅向设置于后段湿式洗涤器22的上段喷嘴22c供给新水的场合，但在水箱20的水温上升迅速、仅由来自喷嘴22c的新水难以进行水箱20内的水温控制的场合，也可将新水供给到设置在后段湿式洗涤器22的下段喷嘴22b。
使用本实施例的气体处理装置10进行了处理对象气体F的热分解。等离子体的直流电压为100V左右、直流电流以60A时常放电。此时，作为工作气体的氮气的流量成为25L(升)/min左右。
在这样的条件下，将100L/min的氮中包含1L/min的SiH4、5L/min的NH3、及1L/min的NF3的处理对象气体分别导入2个前段湿式洗涤器18，进行分解处理。结果，在排气扇54的出口处测定的SiH4浓度、NH3浓度、NF3浓度都在检测极限的1ppm以下。
下面，根据图2说明本发明的第2实施例。第2实施例与上述第1实施例相比，不同之点在于还具有用于将氧化性气体或还原性气体作为处理对象气体的分解辅助剂导入反应器内部的分解辅助剂导入部62。以下仅说明该分解辅助剂导入部62，第2实施例的其它部分的构成和作用效果援用第1实施例的记载。
分解辅助剂导入部62具有储存分解辅助剂的辅助剂储箱62a、将分解辅助剂导入反应器12内部的分解辅助剂导入管嘴62b、及连通辅助剂储箱62a与分解辅助剂导入管嘴62b的分解辅助剂导入配管62c。在本实施例中，从反应器12的外筒12a贯通水储存部24和内筒12b地安装分解辅助剂导入管嘴62b。
在使用这样的分解辅助剂导入部62导入氧化性气体的场合，不仅可由大气压等离子体P热分解处理对象气体F，而且可使热分解了的处理对象气体F氧化，这样，可将热分解后的排气G变换成无害成分。即，可提高处理对象气体F的除害效率。
例如，在处理对象气体F为以下那样的气体的场合，作为氧化性气体，将氧导入反应器12，从而可使处理对象气体F在反应器12的内部氧化，变换成无害的水、二氧化碳。
[化1]
SiH4+O2→SiO2+H2O
[化2]
Si(OC2H5)4+6O2→SiO2+2CO2+10H2O
[化3]
2PH3+5O2→2H3PO5
[化4]
B2H6+3O2→2H3BO3
[化5]
2CO+O2→2CO2
另外，在PFC气体的场合，作为氧化性气体，可导入水，从而如以下那样分解处理对象气体F。
[化6]
CF4+2H2O→CO2+4HF
[化7]
2C2F6+6H2O+O2→4CO2+12HF
[化8]
2NF3+3H2O→6HF+NO+NO2
[化9]
SF6+4H2O→H2SO4+6HF
另一方面，在导入了还原性气体的场合，可提高处理对象气体F的除害效率。例如，作为还原性气体导入氢、氨，从而可如以下那样分解NF3。
[化10]
NF3+3H2→3HF+NH3
[化11]
NF3+NH3→N2+3HF
另外，在作为半导体制造过程的1个的CVD(化学气相生长)过程，用于硅氧化膜的形成的N2O(氧化亚氮)也能够同样地分解。
[化12]
N2O+H2→N2+H2O
[化13]
3N2O+2NH3→4N2+3H2O
另外，在如化8所示那样处理NF3的场合，或在由大气压等离子体P的热产生的高温下，包含于水、空气中的氧与包含于空气、工作气体等中的氮反应，发生氮氧化物。作为分解辅助剂导入还原性气体，从而可分解该氮氧化物，变换成无害的氮和水。
[化14]
NO+NO2+3H2→N2+3H2O
[化15]
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
在上述例所示场合中，从反应器12的外筒12a贯通水储存部24和内筒12b地安装分解辅助剂导入管嘴62b，直接将氧化性气体或还原性气体中的任一方导入反应器12内，但也可将分解辅助剂导入管嘴62b安装在处理对象气体导入孔28近旁、前段湿式洗涤器18等，将这些气体(即分解辅助剂)导入处理对象气体F的气体供给路。另外，也可将分解辅助剂的气体导入反应器12内和气体供给路双方。
当使用第2实施例的气体处理装置10将10L/min的氢或7L/min的氨气导入反应器12时，在第1实施例中在排气扇54的出口发生了100ppm左右的氮氧化物浓度按NO下降到10ppm，按NO2下降到1ppm。
另外，将在50L/min的氮中包含200cc/min的CF4的气体与500cc/min的CO混合，分别导入前段湿式洗涤器18，进行分解处理。另外，作为分解辅助剂，导入5L/min的空气。结果，在排气扇54的出口测定的CF4的分解率为98％，CO的浓度为0.5ppm。
下面，根据图3说明本发明的第3实施例。第3实施例与上述第1实施例相比，不同点在于还具有将氨供给到在前段湿式洗涤器18使用的水W的氨供给装置64。因此，以下仅说明该氨供给装置64，第3实施例的其它部分的构成和作用效果援用第1实施例的记载。
氨供给装置64具有储存氨的氨储箱64a，连接储箱64a与分支配管40的氨供给配管64b，及安装在氨供给配管64b、将氨储箱64a内的氨供给到分支配管40内的氨供给泵64c。
通过使用这样的氨供给装置64将氨添加到由前段湿式洗涤器18喷雾的水W，氨在该水W被导入高温的反应器12内时气化，该气化了的氨可如在第2实施例中说明的那样作为还原性气体有利于处理对象气体F的除害，同时，对氮氧化物进行分解。
在上述例中，示出将氨添加到由前段湿式洗涤器18喷雾的水W中的场合，但也可作为替代方案，将氨与其一起添加到水供给装置16。
使用第3实施例的气体处理装置10按10cc/min将25％的氨水添加到送往前段湿式洗涤器18的水W。这样，气化了的氨作为还原性气体作用，抑制了氮氧化物的发生。排气扇54的出口浓度按NO为25ppm，按NO2为1ppm。
本发明的第4实施例的特征在于：如图4所示那样，作为水供给装置16的另一例子，使用多个喷嘴66。在本实施例中，在内筒12b的内周部安装4个喷嘴66，在各个喷嘴66连接水供给配管36。这样，储存在水箱20的水W通过泵38供给到各个喷嘴66，从喷嘴66喷射。喷射了的水W到达相向的内筒12b的内面，形成“润湿壁”。
本发明的第5实施例的特征在于：为如图5所示那样使用火焰作为大气压等离子体P的场合，使用火焰发生装置68代替第1实施例的等离子体发生装置14。
火焰发生装置68为使丙烷燃烧，发生作为大气压等离子体P的一种的火焰的装置，由气体燃烧器68a、丙烷气体供给装置68b、及将燃烧用空气供给到气体燃烧器68a的燃烧用空气供给装置68c构成。
丙烷气体供给装置68b用于将作为燃料的丙烷气体供给到气体燃烧器68a，具有储存丙烷气体的丙烷气体储箱(图中未示出)和连通该丙烷气体储箱与气体燃烧器68a的丙烷气体供给配管70。
另外，燃烧用空气供给装置68c用于将燃烧用空气供给到气体燃烧器68a，具有燃烧用空气供给扇(图中未示出)和连通燃烧用空气供给扇与气体燃烧器68a的燃烧用空气供给管道72。
另外，在本实施例的丙烷气体供给装置68b中，在丙烷气体供给配管70设有质量流量控制装置74。该质量流量控制装置74控制通过丙烷气体供给配管70供给到气体燃烧器68a的丙烷气体的量，例如为根据来自检测反应器12的内部温度的温度计(图中未示出)的温度信号控制供给到气体燃烧器68a的丙烷气体的量的质量流控制器。
另外，在燃烧用空气供给装置68c中，在燃烧用空气供给管道72设置质量流量控制装置76。该质量流量控制装置76控制通过燃烧用空气供给管道72供给到气体燃烧器68a的燃烧用空气的量，例如为根据来自检测反应器12的内部温度的温度计(图中未示出)的温度信号控制供给到气体燃烧器68a的燃烧用空气的量的质量流控制器。
本发明的气体处理装置不限于用于来自半导体过程的处理对象气体F的分解处理，也可用于来自LCD过程、MEMS制造过程的处理对象气体F和制冷剂用氟里昂的分解处理等。

Claims (7)

1.一种气体处理装置，具有反应器和等离子体发生装置；该反应器围绕大气压等离子体和朝上述大气压等离子体供给的处理对象气体，在其内部进行上述处理对象气体的热分解；
该等离子体发生装置将在内部发生的上述大气压等离子体供给到上述反应器；其特征在于：
在上述反应器，设有用于将从上述等离子体发生装置供给的上述大气压等离子体导入上述反应器内的等离子体导入孔，而且，用于导入上述处理对象气体的处理对象气体导入孔设置在上述等离子体导入孔的周边，另外，设有用于由水覆盖上述反应器的内面的水供给装置。
2.根据权利要求1所述的气体处理装置，其特征在于：在上述反应器的前段还设有对上述处理对象气体进行水洗的前段湿式洗涤器。
3.根据权利要求1或2所述的气体处理装置，其特征在于：还具有分解辅助剂导入部，所述分解辅助剂导入部将氧化性气体或还原性气体中的任一方导入上述反应器内或用于将上述处理对象气体供给到上述反应器的气体供给路内其中的至少一方。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的气体处理装置，其特征在于：还具有氨供给装置，所述氨供给装置将氨供给到上述水供给装置或上述前段湿式洗涤器中使用的水的至少一方。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的气体处理装置，其特征在于：设有对从上述反应器排出的热分解处理后的排气进行水洗的后段湿式洗涤器。
6.根据权利要求2～5中任何一项所述的气体处理装置，其特征在于：设有常闭的旁通管，以及大气导入配管；
该旁通管连接上述前段湿式洗涤器的入口侧与设于上述气体处理装置出口侧的排气扇的入口侧；
该大气导入配管与上述排气扇的入口侧连接，通过通气阀将大气导入从上述反应器排出的热分解处理后的排气的流路。
7.根据权利要求1～6中任何一项所述的气体处理装置，其特征在于：具有水箱、水温计、及水温调整装置；该水箱储存要供给到上述水供给装置的水，并回收流过上述反应器的内面的水；
该水温计测定储存在上述水箱中的水的温度；
该水温调整装置接收来自上述水温计的水温信号，控制储存在上述水箱的水的水温，使水温恒定。
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