CN113015573A - 废气导入喷嘴、水处理装置以及废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种废气导入喷嘴，在废气处理装置的水处理装置中，能够可靠地消除固体反应物的堵塞。废气导入喷嘴(1)由内管(2)和外管(5)构成，该内管(2)将导入的废气(H)从第一喷出口(2f)向水处理箱(20)内的高湿度气氛内喷出；该外管(5)以围绕内管(2)的第一喷出口(2f)的外周的方式配设，具有以围绕从第一喷出口(2f)喷出的废气(H)的周围的方式喷出非活性气体(F)并在废气(H)的周围形成非活性气帘(F1)的第二喷出口(5f)。

Description

废气导入喷嘴、水处理装置以及废气处理装置
技术领域
本发明涉及在从半导体制造工艺排出的、包含水解性的成分气体、粉尘的废气的、作为热分解工序的前阶段的水处理工序中使用的废气导入喷嘴的改良、使用了该喷嘴的水处理装置以及排气处理装置的改良。
背景技术
这种废气是在半导体、液晶等电子电路元件的制造工序、特别是清洁、蚀刻工序中产生的废气，其成分的大半(大概90％以上)由氮气构成，剩余部分包含NF3、CF4、或C2F6等那样的全球变暖潜能值远远大于二氧化碳的PFC气体(全氟化碳气体)。为了将这样的废气排放到大气中，不得不事先将这些有害成分气体热分解而进行无害化。
但是，即使在水分极少的环境下将上述有害成分气体热分解，也非常容易再结合，最终只能得到低的分解率。因此，为了阻止再结合，水分的存在变得不可或缺。
在该废气中，例如有时含有氟化钨、二氯硅烷、三氯硅烷、氟化硅等水解性的成分气体。此外，还存在也含有大量的粉尘的情况。该水解性的成分气体与水反应而形成固体的水解生成物(三氧化钨、氧化硅)。若该水解性的成分气体伴随废气而流入到水的存在不可缺少的热分解区域，则产生上述固体的水解生成物，且其堆积而闭塞热分解区域。
另外，若大量的粉尘进入热分解区域，则其堆积，同样地闭塞热分解区域。
因此，为了避免水解性的成分气体、粉尘进入热分解区域，作为事先去除它们的装置，提出了专利文献1(图6)所示那样的废气处理装置Y。
该废气处理装置Y由水槽150、立设在该水槽150之上的入口洗涤器110和出口洗涤器140、以及在入口洗涤器110与出口洗涤器140之间立设在该水槽150之上并在内部具有热分解区域126的热分解塔125构成。
水槽150在底部装满循环用的水M，该水M与顶篷部之间成为水洗废气H1的第一流通路、热分解废气H2的第二流通路，在第一流通路与第二流通路之间设置有分隔壁151。
在入口洗涤器110的顶部设置有用于向内部导入废气H的通常的喷嘴100，在其正下方设置有具有朝下的喷雾嘴112的喷淋配管111，进而在其下方设置有气液接触促进用的填充材料层115。入口洗涤器110的底部向水槽150的第一流通路开口。
热分解塔125由向第一流路开口的废气导入管127、以围绕该废气导入管127的周围的方式设置且在内部形成热分解区域126的塔本体128、以及设置于热分解区域126的加热器129构成。塔本体128的底部向第二流通路开口。
然后，从如CVD成膜装置那样的半导体制造装置S排出的废气H通过废气导入配管120，从喷嘴100被吹入入口洗涤器110内。在入口洗涤器110内，以从喷嘴100的喷出口101被喷出的微细水滴不接触的方式从喷雾嘴112向下喷洒循环用的水M。
废气H内含有的水解性的成分气体的一部分与喷洒的水M接触而水解，生成固体反应生成物，在作为下一工序的热分解之前被去除。粉尘的大部分也同时被捕集去除。而且，在其下方的填充材料层115的通过中残留的水解性的成分气体、粉尘与在填充材料的表面流下的水进行气液接触而其大部分被去除，作为水洗废气H1与大量的水分一起被送到热分解区域126。
在热分解区域126中，在水分所存在的环境中含有PFC，但对水解性的成分气体、粉尘被去除了相当程度的状态下的水洗废气H1进行热分解。需要说明的是，该热分解废气H2在被设置成与热分解区域126的出口侧连通的出口洗涤器140中，进行上述热分解废气H2的清洗和直到能够进行大气排放的温度为止的冷却，作为大气排放废气H3而向大气排放。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-323211号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述那样的现有的废气热分解装置Y的入口洗涤器110中，虽然进行了以从废气导入用的喷嘴100的喷出口101被喷出的微细水滴不接触的方式使喷雾嘴112向下喷洒的设计等，但产生了该喷嘴100、废气导入配管120内(特别是与喷嘴100的连接部分121)堵塞这样的问题。这是因为，入口洗涤器110内的水分在流经该喷嘴100、废气导入配管120的废气H内进行逆扩散(图6的双点划线所示的废气H的流动的相反方向)，与在该喷嘴100、废气导入配管120内流动的废气H的水解性的成分气体发生反应，使反应生成物堆积在喷嘴100的废气H喷出的喷出口101、废气导入配管120内。
因此，尝试将流经喷嘴100的废气H的流速提高至能够热分解的范围的上限，但无法消除上述的堵塞问题。这是因为，与废气H的流动相比，朝向上游侧的“水的逆扩散”加快了预想以上。
其结果是，在现有装置Y中，不得不频繁地更换堵塞的喷嘴100、废气导入配管120。
需要说明的是，在入口洗涤器110中，优选以高频率产生废气H与喷洒的水M的气液接触，但如上所述，在向上的喷洒中，微细水滴附着于喷嘴100而促进上述闭塞，因此只能向下喷洒。在该向下的喷洒中，不会引起喷嘴100附近的气液接触，相应地不得不使填充材料层115变厚。
本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其解决的第一课题在于提供一种废气处理装置的水处理装置中使用的、能够可靠地防止水分的逆扩散，能够可靠地消除固体反应物的堵塞的废气导入喷嘴，第二课题在于，提供一种使用了该废气导入喷嘴的、水解性的成分气体、粉尘的去除效率高的水处理装置、以及具有这样的功能的废气处理装置。
用于解决课题的技术方案
技术方案1所述的发明(实施方式1的废气导入喷嘴1：图3)为双层管。
一种废气导入喷嘴1，设置于在内部的高湿度气氛下对含有水解性的成分气体的废气H进行水解处理的水处理装置A的水处理箱20的废气导入部22，其特征在于，
该废气导入喷嘴1由内管2和外管5构成，
所述内管2将导入的废气H从该内管2的第一喷出口2f向所述水处理箱20内的高湿度气氛内喷出；
所述外管5以围绕所述内管2的所述第一喷出口2f的外周的方式配设，并具有第二喷出口5f，该第二喷出口5f以围绕从所述第一喷出口2f喷出的废气H的周围的方式喷出非活性气体，在所述废气H的周围形成非活性气帘F1。
由此，从内管2的第一喷出口2f喷出到高湿度气氛的废气H在其整周上被非活性气帘F1包裹至从所述第一喷出口2f离开一定距离的范围而与周围的高湿度气氛(水分)隔离。而且，在离开所述一定距离的地点之前，废气H和非活性气帘F1随着其流速的降低而相互混合，进而在所述高湿度气氛内扩散，与该水分接触而水解。
此时，即使在与非活性气体F混合的地点存在水分，由于在该区域中废气H被非活性气体F稀释，因此不会产生沿着从所述第一喷出口2f喷射的废气H而朝向所述第一喷出口2f的“水的逆扩散”。
此外，在内管2的第一喷出口2f的附近，由于非活性气帘F1的作用而被完全切断，废气H不会与周围的高湿度气氛接触，也不会从该部分向内管2的第一喷出口2f附着水解生成物。
在此，所谓“高湿度气氛”，是水处理箱20内的水分与废气H气液接触的空间K。
技术方案2所述的发明(实施方式2的导入喷嘴1：图4)根据技术方案1所述的废气导入喷嘴1，其特征在于，
在外管5的第二喷出口5f的周围还设置有具有沿着所述非活性气帘F1喷出微细水滴或水蒸气M的第三喷出口10f(10f’)的水分喷出喷嘴10。
水分喷出喷嘴10的第三喷出口10f以呈同心圆状围绕外管5的周围的方式设置，形成三层管(图5(a))。作为变形例，也可以仅将1个至多个水分喷出喷嘴孔10f’配置在外管5的周围(图5(b))。
从第三喷出口10f(10f’)流出的微小水滴或水蒸气M(以下，有时将微细水滴、水蒸气或循环用的水等水解用的水统称为“水等”。)沿着非活性气帘F1的外侧喷出，但在从第一喷出口2f离开一定距离的位置与非活性气帘F1、废气H混合，在该区域与废气H接触而将其水解。由于该区域与第一喷出口2f充分分离、被非活性气帘F1遮蔽、废气H被非活性气体F稀释，因此与上述同样不会产生“水的逆扩散”。
技术方案3所述的发明(图3(a)、图4(a))是表示技术方案1、2的内管2的第一喷出口2f与外管5的第二喷出口2f的位置关系的一例，
根据技术方案1或2所述的废气导入喷嘴1，其特征在于，
所述外管5的第二喷出口5f的第二开口端5k构成为，从所述内管2的第一喷出口2f的第一开口端2k向废气H的喷出方向突出。
技术方案4所述的发明(图3(b)、图4(b))是表示技术方案1、2的内管2的第一喷出口2f与外管5的第二喷出口5f的位置关系的其他例子，
根据技术方案1或2所述的废气导入喷嘴1，其特征在于，
所述外管5的第二喷出口5f的第二开口端5k与内管2的第一喷出口2f的第一开口端2k构成为相同的突出高度(平齐)。
由此，从外管5的第二喷出口5f喷出的非活性气帘F1遍及废气H的整周地将废气H从周围的高湿度气氛遮断一定距离。其结果是，与上述同样，水解生成物不会附着在内管2的第一喷出口2f上。
技术方案5根据技术方案2所述的废气导入喷嘴1(图4(a))，其特征在于，
所述外管5的第二喷出口5f的第二开口端5k构成为，从所述水分喷出喷嘴10的第三喷出口10f的第三开口端10k向废气H的喷出方向突出。
技术方案6是技术方案5的其他例子，根据技术方案2所述的废气导入喷嘴1(图4(b))，其特征在于，
所述外管5的第二喷出口5f的第二开口端5k与所述水分喷出喷嘴10的第三喷出口10f的第三开口端10k构成为相同的突出高度(平齐)。
由此，从水分喷出喷嘴10喷出的水等M沿着外管5的外周面流出，并且被内侧的非活性气帘F1遮蔽而不会进入其内侧，在一定喷出距离内，与从内管2的第一喷出口2f喷出的废气H既不接近也不会接触。因此，即使从设置于最外周的水分喷出喷嘴10喷出微细水滴或加热水蒸气，水解生成物也不会附着在内管2的第一喷出口2f上。
技术方案7根据技术方案1至6中任一项所述的发明，其特征在于，
非活性气帘F1的喷出速度被设定为与废气H的喷出速度相同，或者非活性气帘F1的喷出速度与废气H的喷出速度相比，被设定得较快。
非活性气帘F1的喷出速度越快，则非活性气帘F1的废气H的遮蔽距离越长，且遮蔽效果越强。其结果，更好地阻碍反应生成物向内管2的第一喷出口2f的附着。另外，非活性气体F的使用量也减少。
技术方案8涉及一种装备有技术方案1至7中任一项所述的发明的独立型的水处理装置A(图1)。即，
一种水处理装置A，将从半导体制造装置S输送来的废气H水解而去除水解性的气体成分，并将进行了水处理的水洗废气H1送出到下一工序，其特征在于，
该水处理装置A由技术方案1至7中任一项所述的废气导入喷嘴1、水处理箱20、蒸气配管21和排气管26构成，
所述水处理箱20在该水处理箱20的废气导入部22安装有所述废气导入喷嘴1；
所述蒸气配管21设置在所述水处理箱20内，具有朝向所述内管2的第一喷出口2f设置且喷出水蒸气M的向上的喷嘴口21a；
所述排气管26从水处理箱20连接到下一工序，将进行了水处理的水洗废气H1向下一工序送出。
在该独立型的水处理装置A中，从第一喷出口2f喷出的废气H被非活性气帘F1包裹，且如上述那样在从第一喷出口2f离开了规定距离的喷出位置被非活性气体F稀释，因此，将蒸气配管21的喷嘴口21a朝向第一喷出口2f方向设置，即使从喷嘴口21a喷出水蒸气M，该水蒸气M也不会到达喷嘴口21a，也没有“水的逆扩散”。其结果，在第一喷出口2f的正下方，能够对水解性的成分气体进行水解处理，能够相应地缩短水处理箱20。另外，由于水处理装置A为独立型，因此也能够单独地设置于现有的废气处理装置。
技术方案9涉及一体地具有装备有技术方案1～7中任一项所述的发明(废气导入喷嘴1)的水处理装置A的废气处理装置X(图2)。
该废气处理装置X由水槽40、水处理箱20、技术方案1～7中任一项所述的废气导入喷嘴1、热分解塔50和出口洗涤器60构成，
所述水槽40在底部装满循环用的水M；
所述水处理箱20立设于水槽40的顶篷部41，内部被保持为高湿度气氛；
所述废气导入喷嘴1安装于所述水处理箱20的废气导入部22，将从半导体制造装置S输送来的废气H吹入所述水处理箱内20；
所述热分解塔50立设于水槽40的顶篷部41，导入在水处理箱20水洗后的水洗废气H1，在内部的热分解区域56中进行热分解；
所述出口洗涤器60立设于水槽40的顶篷部41，对热分解后的热分解废气H2进行清洗而去除有害物质后形成为大气排放废气H3，并将该大气排放废气H3向大气排放。
[发明的效果]
根据以上内容，由于本装置X、水处理装置A所使用的本发明喷嘴1在从内管2的第一喷出口2f喷出的废气H的周围设置有非活性气帘F1，因此如上述那样阻碍“水的逆扩散”。其结果，第一喷出口2f自不必说，在废气导入配管8内也不会附着水解生成物，即使长时间使用，该部分也不会发生堵塞。
附图说明
图1是本发明的包含独立型水处理装置的废气处理设备的流程图。
图2是本发明的包含非独立型水处理装置的废气处理设备的流程图。
图3(a)是图1的废气导入喷嘴的实施方式1的剖视图，(b)是该喷嘴的喷出口的另一例的剖视图。
图4(a)是图1的废气导入喷嘴的实施方式2的剖视图，(b)是该喷嘴的喷出口的另一例的剖视图。
图5(a)是从下方观察图4的废气导入喷嘴的图，(b)是其变形例。
图6是现有例的废气处理设备的流程图。
具体实施方式
以下，根据图示实施例对本发明进行说明。图1是本发明的装备有独立型的水处理装置A的废气处理装置X(第一实施例)，图2是装备有非独立型的水处理装置A的废气处理装置X(第二实施例)。它们是在半导体制造工艺中使用的装置，例如是利用真空泵V吸引从CVD成膜装置S排出的废气H并向废气处理装置X输送、进行热分解而无害化、向大气排放的设备。
第一实施例的废气处理装置X由独立的水处理装置A、设置有出口洗涤器60的热分解装置B构成。组装于水处理装置A的废气导入喷嘴1具有图3的双层管、图4、图5(a)的三层管(或者其变形例：图5(b))。首先，作为本发明的废气处理装置X，对图1进行说明，废气导入喷嘴1安装于双层管进行说明。然后，对三层管(及其变形例)进行说明。最后，对图2的水处理装置A一体化后的废气处理装置X进行说明。
在下述实施例的说明中，为了避免繁杂，在第二实施例中，以与第一实施例不同的部分为中心进行说明，对表示相同作用的部分标注相同的附图标记，并且引用其说明作为第二实施例的说明。
图1的废气处理装置X的概略例如利用真空泵V吸引来自CVD成膜装置S的废气H，利用连接该真空泵V和水处理装置A的废气导入配管8将废气H送入水处理装置A。在水处理装置A中，将废气H中含有的水解性的成分气体水解而作为固体的水解生成物，与供给的水等(水解用的喷雾水、加热水蒸气)M一起去除。同时，伴随着废气H送入的粉尘也同样地进行水洗去除。另外，在含有氯等水溶性气体的情况下，也同时用水等M将其去除。
去除了水解性的成分气体、粉尘等的水洗废气H1被排气管26送入热分解塔50，在此被热分解后，被送至相邻的出口侧的洗涤器60，在对热分解后的热分解废气H2进行清洗后，作为无害的大气排放废气H3而向大气排放。
本发明的水处理装置A是如上述那样在加热分解处置之前去除半导体制造工艺的、例如从CVD成膜装置S排出的各种废气H中的、含有水解性的成分气体(进而水溶性的成分气体)的废气H，不会产生由水解生成物引起的内部堵塞，能够高效地处理废气H的装置。
水处理装置A由内部设置有废气导入喷嘴1和入口侧的填充材料层25的水处理箱20、水分供给部30、蒸气配管21以及排气管26概略构成。
水处理箱20是中空容器，在顶部的废气导入部22设置有废气导入喷嘴1，在底部贮存有循环用的水M。
比循环水用的水M靠上方的空间部分，更准确地说，包含填充材料层25、比填充材料层25靠上方的空间部分是气液接触空间K，在废气导入喷嘴1的下方设置有蒸气配管21。在蒸气配管21连接有工厂的蒸气供给配管(未图示)，向蒸气配管21供给加热水蒸气。
在蒸气配管21的下方或横向排列地设置有入口侧的喷雾配管23。
在蒸气配管21上，朝上的喷嘴口21a以隔着废气导入喷嘴1的方式配置在其两侧，在废气导入喷嘴1的两侧从喷嘴口21a向上喷出加热水蒸气。
在入口侧的喷雾配管23设置有向下的喷嘴口23b。该向下的喷嘴口23b配置在废气导入喷嘴1的正下方，微细的喷雾水滴M从该向下的喷嘴口23b呈放射状向下方落下。
在入口侧的喷雾配管23的下方设置有填充有塑料或陶瓷或者玻璃制的填充物(例如，TELLERETTE(注册商标)、拉西环)的填充物层25。
在填充物层25的下方的空间设置有从该空间引出并到达后述的热分解塔50的水洗废气导入部53的排气管26。该排气管26向填充物层25的下方的空间开口。而且，在图1的情况下，该排气管26通过循环用的水M从水处理箱20的侧面被向外引出，与热分解塔50的水洗废气导入部53连接。(当然，也可以不通过循环用的水M而直接从水处理箱20的侧面向外引出)。
该实施例的排气管26的入口开口27从循环用的水M的水面向上方延伸，在填充物层25的正下方朝向填充物层25的下表面开口。
在入口侧的喷雾配管23上，连接有从水处理箱20的底部立起并构成水分供给部30的入口侧的抽水配管31。在该入口侧的抽水配管31设置有入口侧的抽水泵34，将积存在水处理箱20的底部的循环用的水M向入口侧的喷雾配管23供给。而且，在水处理箱20的底部设置有用于维持循环水用的M的水位的溢流配管37。
废气导入喷嘴1的实施方式1是如图3所示那样的双层管喷嘴，实施方式2具有图4、图5(a)所示的三层管喷嘴或图5(b)所示的其变形例等。首先，对实施方式1进行说明，接着，对实施方式2进行说明。为了避免说明的重复，在实施方式2中，以与实施方式1不同的部分为中心进行说明，省略的部分引用实施方式1的说明。在实施方式1和实施方式2中，对相同的构件标注相同的附图标记。
废气导入喷嘴1的实施方式1是由内管2和外管5构成的双层管。在附图的实施方式中，内管2由废气导入用的内管本体2h和覆盖于其上部外表面的鞘管4构成。内管本体2和外管5由高价的耐腐蚀性优异的Ni基的超合金(例如INCONEL、HASTELLOY(均为注册商标)、SUS316L那样的高耐腐蚀性不锈钢、或者耐热耐腐蚀性树脂(例如聚醚醚酮树脂))形成，鞘管4由具有通常的耐腐蚀性的金属材料(例如SUS304那样的不锈钢)形成。当然，能够将鞘管4与废气导入用的内管本体2h一体化。
废气导入用的内管本体2h的入口部分2b与废气导入配管8的出口连接。就内管本体2h的截面形状而言，该入口部分2b直到中间部分2e为止，形成为圆形直管状。中间部分2e以其内径朝向出口部分2g而逐渐减小的方式缩窄。出口部分2g的内表面形状形成为内径比入口部分2b细的不变的直管形。该出口部分2g的末端开口为第一喷出口2f，其端面为第一开口端2k。(另外，虽然未图示，但出口部分2g也可以以与中间部分2e相同的锥度逐渐变细至末端的第一开口端。)
而且，内管本体2h的外表面从入口侧端面到中段部分形成为直管形，从中段部分到末端的第一开口端2k以相同的锥度逐渐变细地形成。因此，在附图的情况下，在内管本体2h的出口部分2g，其厚度朝向第一开口端2k逐渐变薄。优选以在该部分(第一开口端2k及其附近)不附着堆积反应生成物、粉尘的方式形成为刀刃状。另外，内管本体2h的外径朝向第一开口端2k逐渐减小的部分是第一喷嘴部2a。
外管5形成有在上表面中央开口的圆筒状的收纳凹部5b，从该收纳凹部5b的中央朝向下方穿设有末端变细(漏斗状)的喷嘴孔。穿设有该喷嘴孔的部分为第二喷嘴部5a，到达第二喷嘴部5a的下表面开口的第二喷嘴部5a的外表面由与喷嘴孔相同的锥度形成。将上述下表面开口设为第二开口端5k。
内管2从上方插入上述收纳凹部5b内，内管本体2h的第一喷嘴部2a插入外管5的第二喷嘴部5a内。并且，鞘管4的凸缘部以气密状态安装于外管5的上表面。
在内管本体2h的第一喷嘴部2a的外周面2r与外管5的第二喷嘴部5a的内周面之间遍及整周地形成均等的间隙T1。间隙T1的环状的末端开口是第二喷出口5f。
需要说明的是，在此，该间隙T1从入口到出口(第二喷出口5f)为相同的宽度，但为了提高非活性气体F的喷出速度，也可以越靠近末端而逐渐变窄。
而且，在外管5的上部侧面连接有非活性气体供给配管6，该非活性气体供给配管6与形成在收纳凹部5b的内表面和内管本体2h的外表面之间的气体积存部7连通。气体积存部7与到达第二喷出口5f的间隙T1连通。
第一开口端2k与第二开口端5k的位置关系如图3(a)的圆围绕的部分那样，第二开口端5k位于比第一开口端2k向废气喷出方向突出的位置。突出量用W1表示。
图3(b)是在图3(a)的其他例子中，如来自上述圆的引出线所示的圆内的图那样，将上述第一开口端2k和第二开口端5k设为相同的高度(平齐)的例子。为了防止“水的逆扩散”，优选突出量W1较长。但是，如图3(b)所示，即使在突出量W1为零的情况下，只要后述的非活性气帘F1的遮蔽力充分，就能够防止“水的逆扩散”。
热分解装置B由水槽40、热分解塔50以及出口侧的洗涤器60构成。
热分解塔50和出口侧的洗涤器60并排地立设在水槽40之上。在热分解塔50连接有从上述水处理装置A延伸的排气管26，并导入水洗后的水洗废气H1。在水槽40的底部贮存有循环水M，通过溢流配管42保持为一定的水位，通过供水管45供给与通过溢流流出的水M相同的新的水M。
热分解塔50和出口侧的洗涤器60的底部向水槽40开口，热分解塔50的底部和出口侧的洗涤器60的底部在水槽40的顶篷部41与循环用的水M之间的空间连通。
热分解塔50是利用了大气压等离子体的水洗废气H1的热分解处理装置，由塔本体52、设置在上述塔本体52的顶部且朝向上述塔本体52的内部生成高温的等离子体射流P的非转移型的等离子体射流炬51、和水洗废气导入部53构成，该水洗废气导入部53是以围绕上述塔本体52的上端外周的方式设置的环状的空间，水处理装置A的排气管26的出口与其侧面连接。
等离子体射流炬51在内部具有等离子体产生室(未图示)，在等离子体射流炬51的下表面中心部设置有使在等离子体产生室内生成的等离子体射流P喷出的等离子体射流喷出孔(未图示)。在等离子体射流炬51的侧面上部根据需要设置有氮气这样的工作气体供给配管(未图示)。
水洗废气导入部53内部空间遍及周向整周形成有水洗废气流路53a，从排气管26的出口供给的水洗废气H1在内部的废气流路53a中回流。在排气流路53a中，具有在相对于上述等离子体射流P的喷出部分的切线方向上开口的开口部(未图示)。
在水洗废气导入部53的下端开口部安装有由陶瓷等耐热性材料构成且底部向水槽40开口的直管型的塔本体52。该塔本体52围绕等离子体射流P和被吹入的水洗废气H1，在其内部(热分解区域56)进行水洗废气H1的热分解，外表面被绝热材料(未图示)覆盖。而且，在塔本体52的上端外周部分设置有储水部55，水从塔本体52的上端溢出，在塔本体52的内周面整个面形成水壁57。从外部向储水部55供给溢出量的水。
在水槽40的顶篷部41，上述热分解塔50和后述的出口洗涤器60以中空长方体这样的构件并排立设。水槽40在底部装满循环用的水M，该水M与顶篷部41之间成为热分解废气H2的流通路。而且，设置有将内部的水位保持为恒定的溢流配管42。
出口侧的洗涤器60是所谓湿式的洗涤器，若对其概略构造进行说明，则由立设于水槽40的顶篷部41的直管型的洗涤器本体60a、出口侧的抽水配管61、设置于其中途的出口侧的抽水泵64、与上述抽水配管61连接并设置于洗涤器本体60a的内部的顶部附近的出口侧的喷雾配管63、设置于该喷雾配管63且将碱性液、酸性液或水、蒸气等药液M以加热蒸气状态而向下喷洒的出口侧的喷嘴口63a、设置于出口侧的喷嘴口63a的下方的用于气液接触的出口侧的填充材料层65、设置于洗涤器本体60a的顶部的排气鼓风机67以及设置于该排气鼓风机67的大气排放用排气管68构成。被喷洒的上述药液M被收纳在水槽40中。
接着，对图1的废气处理装置X中的废气导入喷嘴1的作用进行说明。向废气导入喷嘴1的非活性气体供给配管6供给非活性气体F(例如氮气、氩气)。被供给的非活性气体F通过气体积存部7，通过内管本体2h的第一喷嘴部2a的外周面2r与外管5的第二喷嘴部5a的内周面之间的间隙T1，从末端的第二喷出口2f呈圆筒状喷出非活性气体F。将该喷出部分作为非活性气帘F1。该非活性气体F从废气H的导入前被供给。
在此，将间隙T2的形状设为末端变细的圆锥形是为了提高从外管5的第二喷出口5f喷出的非活性气体F的流速，以较少的非活性气体F的使用量形成具有充分的遮蔽功能的非活性气帘F1。从该观点来说，也可以相对于废气导入用的内管本体2h的第一喷嘴部2a的外周面2r的锥形角度增大外管5的第二喷嘴部5a的内周面的锥形角度，使形成于两者之间的间隙T1越向末端侧去而越窄。
另外，也可以使非活性气帘F1的流速与后述的废气H的流速相同，或者加快非活性气帘F1的流速。非活性气帘F1的流速越快，非活性气帘F1延伸地越长，对废气H的屏蔽效果越提高。这一点在图4的情况下也是同样的。
另外，此时，入口侧的抽水配管31的抽水泵34也工作，将循环用的水M抽取，向入口侧的喷雾配管23供给。由此，水M从向下的喷嘴口23b成为细小的水滴并朝向下方如伞那样地喷洒。
从蒸气配管21的朝上的喷嘴口21a在废气导入喷嘴1的两侧向上喷出加热水蒸气M。
并且，当接通等离子体射流炬51的控制部(未图示)的电源时，在大气压下生成超高温(约10000℃左右)的气流即非转移型的等离子体射流P，该等离子体射流P从等离子体射流喷出孔向塔本体52内喷出。接着，在生成等离子体射流P之后，经由真空泵V将从如CVD成膜装置那样的半导体制造装置S排出的废气H导入水处理装置A内。
废气H的导入通过废气导入喷嘴1进行。被导入的废气H通过废气导入用的内管本体2h，在中间部分2e被节流，增大流速而从出口部分2g成为细的圆柱状的气流，向以圆筒状流动的非活性气帘F1内喷出(图3(a))。
该非活性气帘F1沿着第一喷嘴部2a的外周面2r成为末端变细的细的圆锥状的气流而喷出。该末端变细的非活性气帘F1一边遮蔽废气H的整周，一边以某种程度的距离缩入废气H的方式向下方流动。而且，非活性气帘F1的流速逐渐下降，与废气H接触而与废气H混合，稀释废气H。将该区域作为混合区域R。
从向上的喷嘴口21a向上喷出的加热水蒸气M进入该混合区域R，与水解性的成分气体接触而将其水解，产生微细的固体反应生成物。在废气H中含有粉尘的情况下，同时被加热水蒸气捕集。
在该混合区域R中，如上所述，由于废气H被稀释，因此“水的逆扩散力”较弱，“水分”不会从该混合区域R到达内管2的第一喷嘴部2a的第一喷出口2f。如上所述，由于从上述第一喷出口2f到该混合区域R被非活性气帘F1遮蔽，因此，其周围的“水分”仍然不会到达上述第一喷出口2f。其结果，在第一喷出口2f不会产生水解生成物的附着。
如图3(a)所示，如果外管5的第二开口端5k从第一开口端2k突出了突出量W1，则突出量W1与非活性气帘F1的喷出长度相加，相应地对废气H增加屏蔽效果。
另一方面，在该时刻，设置于出口洗涤器60的排气鼓风机67运转。由此，废气从水处理装置A通过热分解塔50，朝向出口洗涤器60流动。在水处理箱20内，像上述那样，被微细水滴和加热水蒸气捕集的微细的固体反应生成物、粉尘乘着该气流与上述微细水滴、加热水蒸气一起落下。
然后，废气H一边与水处理箱20内的水等M反复进行气液接触一边到达入口侧的填充材料层25。在入口侧的填充材料层25中，水等M在多孔的填充材料的内部表面、空隙内流动，一边反复进行与废气H的气液接触一边通过填充材料层25。
由此，在水处理箱20内大致进行了水解性的成分气体的去除、粉尘的捕集，水等M从填充材料层25向积存于水处理箱20的底部的循环用的水M滴下，气体成分成为正常的水洗废气H1，被输送至作为下一工序的热分解塔50。
在热分解塔50中，由于水解性的成分气体被去除，因此不会产生堵塞，在水分的存在下，在热分解塔50内进行废气H的高效率的热分解。
在此被热分解了的热分解废气H2被输送到出口洗涤器60，被充分地清洗并且被降低至能够向大气排放的温度，被排气鼓风机67向大气排放。
接着，对图4所示的实施方式2的废气导入喷嘴1进行说明。该废气导入喷嘴1为三层管，水分喷出喷嘴10以围绕外管5的第二喷嘴部5a的方式被设置。
在水分喷出喷嘴10上，以围绕第二喷嘴部5a的周围整周的方式设置有第三喷嘴部10a。第三喷嘴部10a形成为由与外管5的第二喷嘴部5a相同的锥度形成的末端变细圆锥形，在外管5的第二喷嘴部5a的外周面5r与第三喷嘴部10a的内周面之间遍及第二喷嘴部5a的外周面整周地形成有水分喷出用的间隙T2。
该间隙T2经由水积存部17与水分供给配管16连接。在图4中，水分供给配管16与外管5的侧面连接，通过设置于外管5的通水路与水积存部17相连，但也可以与图5(b)所示那样的单独的水喷出喷嘴10连接。
该三层管的废气导入喷嘴1的第一、第二、第三开口端2k、5k、10k具有如图4(b)所示形成在一致的位置的情况和如图4(a)所示不一致的情况。在不一致的情况下，第一·第二开口端2k·5k的关系与实施方式1相同，第二开口端5f从第一开口端2k突出。第三开口端10k从第二开口端5k后退，其后退距离用W2表示。
对该三层管的废气导入喷嘴1的作用进行说明。在该情况下，从第一、第二喷出口2f、5f喷出的废气H和非活性气帘F1如上所述。而且，从上述间隙T2的末端的第三喷出口10f，以围绕其内侧的非活性气帘F1的周围的方式，而且与该非活性气帘F1平行地喷出水解用的水分(加热蒸气或微细水滴)M。由于该间隙T2与非活性气帘F1的形成用的间隙T1平行，因此从间隙T2喷出至与第一喷出口2f相距一定距离的位置的水解用的水等M与非活性气帘F1平行地喷出，在该范围内不会冲破非活性气帘F1而与内侧的废气H接触。
在此，在第三开口端10k从第二开口端5k向上方后退的情况下(图4(a))，至少与该后退距离W2相应地，非活性气帘F1被外侧喷嘴5a屏蔽。
如图4(b)所示，即使在第三开口端10k与第二开口端5k存在于相同位置的情况下，若非活性气帘F1的流速快且屏蔽效果充分，则不会因水解用的水等M而破坏屏蔽。
若水解用的水等M为加热水蒸气，则与微细水滴相比，冲破非活性气帘F1的力较弱，非活性气帘F1的屏蔽效果更高。
图4(d)是设置多个喷嘴孔10f’来代替用于喷出图4(c)的水解用的水等M的环状的间隙T2的例子。从该多个喷嘴孔10f’如上述那样喷出水解用的水等M。
而且，若水解用的水等M如上述那样从间隙T2的第三喷出口10f(或喷嘴孔10f’)与非活性气帘F1平行地喷出，则流速下降，并且在某个一定距离的部位，非活性气帘F1与废气1混合，如上所述，废气H中的水解性的气体成分在该混合区域R水解而产生反应生成物，与水解用的水等M一起落下。
以上那样的独立型的水处理装置A具有能够单独设置于现有设备的优点。
与此相对，图2是在废气处理装置X组装有水处理装置A的非独立型。废气导入喷嘴1设置于一体地组装于废气处理装置X的水处理装置A，在加热分解处理的前阶段进行水解性的成分气体、粉尘的去除。作为装置X的作用，如上所述。
[附图标记的说明]
A：水处理装置、B：热分解装置、F：非活性气体、F1：非活性气帘、H：废气、H1：水洗废气、H2：热分解废气、H3：大气排放废气、K：气液接触空间、M：水等(喷雾水滴、微细水滴、加热水蒸气、循环用的水、药液)、P：等离子体射流、R：混合区域、S：半导体制造装置(半导体成膜装置)、T1：活性气帘的形成用的间隙、T2：水等(喷雾胰液、加热水蒸气)喷出用的间隙、V：真空泵、W1：第一、第二开口端间的突出量、W2：第二、第三开口端间的后退距离、X：本发明的废气处理装置、Y：现有的废气处理装置、1：废气导入喷嘴、2：内管、2a：第一喷嘴部、2b：入口部分、2e：中间部分、2f：第一喷出口、2g：出口部分、2h：内管本体、2k：第一开口端、2r：第一喷嘴部的外周面、4：鞘管、5：外管、5a：第二喷嘴部、5b：收纳凹部、5f：第二喷出口、5k：第二开口端、5r：第二喷嘴部的外周面、6：非活性气体供给配管、7：气体积存部、8：废气导入配管、10：水分喷出喷嘴、10a：第三喷嘴部、10f：第三喷出口、10f’：水分喷出喷嘴孔、10k：第三开口端、16：水分供给配管、17：水积存部、20：水处理箱、21：蒸气配管、21a：向上的喷嘴口、22：废气导入部、23：入口侧的喷雾配管、23b：向下的喷嘴口、25：入口侧的填充材料层、26：排气管、27：入口开口、30：水分供给部、31：入口侧的抽水配管、34：入口侧的抽水泵、37：溢流配管、40：水槽、41：顶篷部、42：溢流配管、45：供水管、50：热分解塔、51：等离子体射流炬、52：塔本体、53：水洗废气导入部、53a：废气流路、55：储水部、56：热分解区域、57：水壁、60：出口洗涤器、60a：洗涤器本体、61：出口侧的抽水配管、63：出口侧的喷雾配管、63a：喷嘴口、64：出口侧的抽水泵、65：出口侧的填充材料层、67：排气鼓风机、68：大气排放用排气管、100：现有的喷嘴、101：喷出口、110：入口洗涤器、111：喷淋配管、112：喷雾嘴、115：填充材料层、120：废气导入配管、121：废气导入喷嘴连接部分、125：热分解塔、126：热分解区域、127：废气导入管、128：塔本体、129：加热器、140：出口洗涤器、150：水槽、151：分隔壁。

Claims (9)

1.一种废气导入喷嘴，设置于在内部的高湿度气氛下对含有水解性的成分气体的废气进行水解处理的水处理装置的水处理箱的废气导入部，
其特征在于，
该废气导入喷嘴由内管和外管构成，
所述内管将导入的废气从该内管的第一喷出口向所述水处理箱内的高湿度气氛内喷出；
所述外管以围绕所述内管的所述第一喷出口的外周的方式配设，并具有第二喷出口，该第二喷出口以围绕从所述第一喷出口喷出的废气的周围的方式喷出非活性气体，在所述废气的周围形成非活性气帘。
2.根据权利要求1所述的废气导入喷嘴，其特征在于，
在外管的第二喷出口的周围还设置有水分喷出喷嘴，该水分喷出喷嘴具有沿着所述非活性气帘喷出微细水滴或水蒸气的第三喷出口。
3.根据权利要求1或2所述的废气导入喷嘴，其特征在于，
所述外管的第二喷出口的第二开口端构成为，比所述内管的第一喷出口的第一开口端向废气的喷出方向突出。
4.根据权利要求1或2所述的废气导入喷嘴，其特征在于，
所述外管的第二喷出口的第二开口端与内管(2)的第一喷出口的第一开口端构成为相同的突出高度。
5.根据权利要求2所述的废气导入喷嘴，其特征在于，
所述外管的第二喷出口的第二开口端构成为，比所述水分喷出喷嘴的第三喷出口的第三开口端向废气的喷出方向突出。
6.根据权利要求2所述的废气导入喷嘴，其特征在于，
所述外管的第二喷出口的第二开口端与所述水分喷出喷嘴的第三喷出口的第三开口端构成为相同的突出高度。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的废气导入喷嘴，其特征在于，
非活性气帘的喷出速度与废气的喷出速度相同，或者非活性气帘的喷出速度比废气的喷出速度快。
8.一种水处理装置，对从半导体制造装置输送来的废气进行水解而去除水解性的气体成分，并将进行了水处理的水洗废气向下一工序送出，其特征在于，
该水处理装置由权利要求1至7中任一项所述的废气导入喷嘴、水处理箱、蒸气配管和排气管构成，
所述水处理箱在该水处理箱的废气导入部安装有所述废气导入喷嘴；
所述蒸气配管设置在所述水处理箱内，具有朝向所述内管的第一喷出口设置且喷出水蒸气的向上的喷嘴口；
所述排气管从水处理箱连接到下一工序，将进行了水处理的水洗废气向下一工序送出。
9.一种废气处理装置，其特征在于，
该废气处理装置由水槽、水处理箱、权利要求1～7中任一项所述的废气导入喷嘴、热分解塔和出口洗涤器构成，
所述水槽在底部装满循环用的水；
所述水处理箱立设于水槽的顶篷部，内部被保持为高湿度气氛；
所述废气导入喷嘴安装于所述水处理箱的废气导入部，将从半导体制造装置输送来的废气吹入所述水处理箱内；
所述热分解塔立设于水槽的顶篷部，导入在水处理箱水洗后的水洗废气，在内部的热分解区域中进行热分解；
所述出口洗涤器立设于水槽的顶篷部，对热分解后的热分解废气(H)进行清洗而去除有害物质后形成为大气排放废气，并将该大气排放废气向大气排放。
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