JP2001025651A

JP2001025651A - 微細気泡発生装置

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Publication number: JP2001025651A
Application number: JP11202903A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Nakanishi; 隆一中西; Akihiro Yoshitaka; 章博吉▲高▼; Tomomi Maruyama; 朝海丸山; Kenzo Hosonaka; 建三細中
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-30
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP4430758B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微細気泡発生装置の吸気管内部に付着した、排
ガス中の成分が水と反応して生成したSiO₂、B₂O₃等の固
形物を簡単に効率よく除去する。【解決手段】本発明の微細気泡発生装置は、液４の中に
配設される回転インペラ５と、この回転インペラを高速
回転させたときに生じる負圧を利用して処理ガス９を吸
引する吸気管１と、この吸気管の上部に液面上方で接続
された処理ガス導入配管１０とを備え、前記回転インペ
ラは液中における該吸気管の解放端３の下方に位置して
おり、吸引した処理ガスを高速回転する前記回転インペ
ラで微細気泡として液中に分散させる装置であって、該
吸気管の開放端よりも上方に水供給手段１６，１６’を
備えたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置か
ら排出される排ガス等に含まれる有害成分の除去などに
用いられる微細気泡発生装置に関する。さらに詳しくは
該微細気泡発生装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造装置から排出される排
ガス等に含まれる有害成分の除去方法としては、該ガス
を水あるいは薬液と接触させて、有害成分を吸収あるい
は加水分解して除去する、いわゆる湿式法が知られてい
る。このような湿式法では、気液を十分に接触させるこ
とが必要であり、充填塔方式、微細気泡発生方式等、各
種方式の気液接触装置が提案されている。

【０００３】例えば、微細気泡発生方式の装置として、
特開昭６１−３５８３２号公報には、「上端有蓋または
上下両端有蓋中空の円筒体の上面に放射状の羽根翼と、
その外周側面に中心線に平行な縦縞状の畝を植設した回
転子を設けると共に、該回転子をその中心線を軸として
高速回転させて生ずる旋回渦流の起きる吸気管を備え、
該吸気管の上端は液面上に開口し、液中におけるその開
放端の下方に前記回転子を沈設し、該吸気管の開口部よ
り吸引した気体を前記回転子に供給し、液中で微細気泡
となすことを特徴とする自吸式微細気泡発生装置」が開
示されている。

【０００４】ところで、現在の半導体製造産業では、シ
リコンウェハーのドライエッチングやチャンバークリー
ニング等の工程において、エッチングガスとして、C
F₄、CHF₃、C₂F₆、SF₆、Ｃｌ₂、BCｌ₃、HCｌ、HB
ｒ、CｌF₃等の各種ガスが使用されている。これらの工
程から排出される排ガス中には、上記のエッチングガス
が未反応で排出されたもの、エッチングに使用された
後、HF、 SiF₄、SiCl₄等の分解生成物に変化したもの
等、各種成分が含まれている。これらの成分はいずれも
有害であるため、除去装置により有害成分を除去した
後、大気中に放出しなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば、湿式法におけ
る気液接触装置として上記自吸式微細気泡発生装置を用
いた場合、液面上にある吸気管の上部に排ガス導入配管
が接続され、高速で回転する回転子によって生じる負圧
によって、排ガスは吸気管内に吸引される。吸引された
排ガスは、回転子によって放射旋廻状に液中に供給され
微細気泡となって、気液接触されるのであるが、吸気管
の液中に設けられた開放端（吸引ガス出口）は激しい渦
流状の水または薬液から構成される吸収液と常に接触す
る状態となる。このとき、吸収液の一部は渦巻き状に開
放端から巻き上がり、あるいはハネ上がって吸気管の内
壁を湿らせることとなる。

【０００６】一方、排ガス中には前記したように各種成
分が含まれているが、中でもSiF₄、BCｌ₃は下記の反応
式に従ってSiO₂、B₂O₃を生成する。

【０００７】

【化１】

【０００８】上記反応は水分の存在下で直ちに起こるた
め、前記、吸収液によって湿った吸気管の内壁には、上
記反応式に従って生成したSiO₂、B₂O₃が結晶固体とな
って付着する。あるいはこれら以外の若干の固形物も付
着して、微細気泡発生装置を長期に亘って使用すると固
形物の付着量が増えて堆積し、排ガスの流入を妨げ、つ
いには吸気管を閉塞させる事態となる。

【０００９】また、液面上にある吸気管上部に排ガス導
入配管が接続されるのであるが、その接続部近傍の吸気
管の内壁にも、固形物が付着することもある。

【発明が解決しようとする課題】

【００１０】上記したように、固形物による閉塞の問題
は単に排ガスの処理設備だけの問題ではなく、半導体製
造装置自体の稼動にまで影響を及ぼすため、日常のメン
テナンスが重要であり、定期的にあるいは、固形物があ
る程度堆積した時点で、前記微細気泡発生装置の運転を
停止して人の手でそれらを除去するという煩雑な操作が
必要であった。

【００１１】本発明は上記した状況に鑑みてなされたも
のであって、前記排ガス導入部近傍あるいは開放端の上
部等、吸気管の内壁に付着したSiO₂、B₂O₃等の固形物
を除去するために吸気管に水供給手段を設け、水の持つ
溶解力、水勢等を利用して、簡単に固形物を除去できる
微細気泡発生装置を提供しようとするものである。

【００１２】

【発明の開示】上記課題を解決するため、本発明では、
次の技術的手段を講じている。

【００１３】すなわち、本発明によれば、液中に配設さ
れる回転インペラと、この回転インペラを高速回転させ
たときに生じる負圧を利用して処理ガスを吸引する吸気
管と、この吸気管の上部に液面上方で接続された処理ガ
ス導入配管とを備え、前記回転インペラは液中における
該吸気管の開放端の下方に位置しており、吸引した処理
ガスを高速回転する前記回転インペラで微細気泡として
液中に分散させる装置であって、該吸気管の開放端より
も上方に水供給手段を備えた微細気泡発生装置が提供さ
れる。

【００１４】回転インペラは、通常数千ｒｐｍの高速で
回転されるのであるが、その駆動部は微細気泡発生装置
の下方に設けても、また上方に設けてもよい。具体的に
は、下部駆動式の場合、回転インペラの中心軸（以下、
シャフトということもある。）は液の漏洩がないように
底部の軸封装置を通じてその下方に設けられた駆動部に
接続される。また上部駆動式の場合、吸気管の上方に固
定された駆動部に軸封装置を通じてシャフトが接続さ
れ、またシャフトは吸気管の中を貫通して、開放端の下
方で回転インペラと接続される。

【００１５】また、このとき用いられる回転インペラの
形状としては、例えば、上端有蓋または上下両端有蓋中
空の円筒体の上面に放射状の羽根翼と、その外周側面に
中心線に平行な縦縞状の畝を植設したもの、あるいは中
空の円筒体の内部に放射状に羽根翼を設けたもの等が挙
げられ、特に限定されるものではない。

【００１６】上記したように下部駆動式の場合、シャフ
トは軸封装置を通じてその下方にある駆動部と接続され
ているため、吸気管の内部は中空であるのに対し、上部
駆動式の場合は、吸気管の中をシャフトが通っているた
め、シャフトの周囲の空間が吸引された排ガスの通路と
なる。

【００１７】従って、吸気管に水供給手段を設ける場
合、下部駆動式の場合は水供給配管を吸気管内部に挿入
し、そこから１以上の水供給手段を取り出すことができ
る。また、水供給手段の形状は特に限定されず、先を絞
ったノズルとしてもよいし、複数の水吹き出し口を持っ
たスプレイとしてもよい。一方、上部駆動式の場合、上
記のように吸気管の中をシャフトが貫通しているため、
水供給手段は吸気管と排ガス導入配管の接続部よりも上
方に設け、そこから水を供給する構造とする。

【００１８】吸気管の材質としては、特に限定されず、
プラスチックス、ステンレス鋼、強化ガラス等が用いら
れる。しかし、排ガスの成分中には水に溶解して酸性を
示す成分が多いことから、ポリ塩化ビニル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のプラスチックスを用いると好適
な結果が得られる場合が多い。また、吸気管の内面をテ
フロンでコーティングをすると生成したSiO₂、B₂O₃等の
固形物が付着し難いという点でさらに好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。

【００２０】図１に、本発明の好適な実施形態にかかる
下部駆動式の微細気泡発生装置を示す。吸気管１は、透
明塩化ビニル製（例えば、内径６０ｍｍ、全長９６０ｍ
ｍ）で、例えば、内径４００ｍｍの吸収液槽２中で底面
から所定の高さ（例えば、２２５ｍｍ）に開放端３が位
置するように、吸収液槽２に固定される。吸収液４は、
水またはアルカリ性の水等の薬液から構成され、一定時
間排ガスの処理を行い吸収能がなくなった時点で新しい
吸収液と交換するか、常に一定量の吸収液を供給してそ
れに見合う量の排ガスを吸収した吸収液をオーバーフロ
ーさせる。回転インペラ５は周知の軸封装置７を通し
て、シャフト６により、その下方に設けられたモータと
歯車類から構成される駆動部８に接続される。回転イン
ペラ５は吸気管１の開放端３の直下に配設され、回転イ
ンペラ５と開放端３の間は、高速回転する回転インペラ
５により一定の負圧が発生するよう、数ｍｍの間隔に調
節する。

【００２１】図示しない半導体製造装置からの排ガス９
は、排ガス導入配管１０から、吸気管１と排ガス導入配
管の接続部（排ガス導入部）１１を経て、回転インペラ
５の高速回転によって生じる負圧によって吸気管１内に
導入され、開放端３から吸収液中に微細気泡として分散
される。このとき、窒素導入管１３からは常に一定量の
窒素ガス１２が排ガス９とともに吸気管１内に導入され
る。この窒素ガス１２は、半導体製造装置側、あるいは
微細気泡発生装置側のトラブルにより発生する不測の事
態に備えて、吸収液４が半導体製造装置側に逆流しない
ように、常に、吸気管内を正圧に保つ保安用の役目を果
たしている。さらに窒素ガス１２は、後述するように吸
気管１の乾燥用としても利用される。処理された排ガス
は処理ガス出口２１から大気中に放出される。

【００２２】前記したように、微細気泡発生装置の運転
を長時間行うと、SiO₂、B₂O₃等の固形物の付着が、吸気
管１における排ガス導入部１１近傍および開放端３の上
部に主として発生する。このとき、固形物を除去するた
めの水１４は、水供給配管(ステンレス鋼製)１５から供
給されるのであるが、水供給手段を１ケ所に設ける場合
は、排ガス導入部１１よりも上方に設ける。この場合、
排ガス導入部１１近傍に付着した固形物を溶解したり、
あるいは水勢で除去した後の水１４は吸気管１内を流下
して開放端３の上部に至り、そこでも同様に作用して固
形物を除去するためである。窒素ガス１７は水供給配管
１５の乾燥に用いられる。この窒素ガス１７は前記保安
用および吸気管１の乾燥用窒素ガスとは図示の実施形態
のように別のラインとしてもよいし、同一ライン（図示
せず）としてもよい。

【００２３】図１は、水供給配管１５を吸気管１内に引
き込み、排ガス導入部１１の上方と開放端３から例え
ば、３００〜５００ｍｍの上方の位置との２ケ所に水供
給手段１６、１６’を設けた場合を示し、各水供給手段
は、それぞれ複数のノズルを設けてスプレイ状に水を噴
射できる構造にしたものである。このように、２ケ所で
分離して水を噴射する場合には各個所で効率よく、簡単
に固形物を除去することができる。

【００２４】以下、図１を参照して、SiO₂、B₂O₃等の固
形物を除去する操作について説明する。先ず、微細気泡
発生装置の運転を止め、吸収液も抜いて固形物を除去す
る場合は、排ガス開閉弁１８を閉として排ガス９の導入
を停止した後、水−窒素切替弁２０を操作して水供給手
段１６および１６’に水を供給する。このとき、通常、
開となっている窒素ガス開閉弁１９はそのままの状態に
して、水供給手段１６から供給した水１４が排ガス配管
１０に進入することのないよう圧力を保ちながら水１４
を供給する。SiO₂、B₂O₃等の固形物が水に溶解したり水
勢によって除去されたら、水の供給を停止し，その後、
吸気管１および水供給配管１５の乾燥を行う。吸気管１
の乾燥は、窒素ガス１２により行うが、短時間での乾燥
を希望する場合、窒素ガス開閉弁１９の開度を調節し
て、保安用の量よりも大量の窒素ガスを流すことにより
行う。水配管１５の乾燥は、水−窒素切替弁２０を切替
えて水供給配管１５に窒素ガス１７を流し、水供給手段
１６および１６’から窒素ガスをパージすることにより
行う。

【００２５】本発明の微細気泡発生装置では、駆動部の
回転は停止するが吸収液は抜かないままで吸気管１の内
部の固形物を除去することも可能である。この場合、回
転インペラの回転がないと、吸収液の液面は吸気管１の
内部へ上昇する。そのため、排ガス開閉弁１８を閉とし
て排ガス９の導入を停止した後、液面を下げるため、必
要ならば、窒素ガス開閉弁１９の開度を調節して窒素ガ
ス１２を吸気管１の内部に圧入し、液面を押し下げたま
まの状態で水−窒素切替弁２０を操作して水供給手段１
６および１６’に水を供給する。SiO₂、B₂O₃等の固形物
が除去されたら、上記と同様にして吸気管１および水配
管１５の乾燥を行う。

【００２６】図２に、本発明にかかる上部駆動式の微細
気泡発生装置を示す。吸気管３１は、透明塩化ビニル製
（例えば、内径６０ｍｍ、全長９６０ｍｍ）で、上部フ
ランジ部分にモータと歯車類から構成された駆動部３８
が固定されている。回転インペラ３５は、周知の軸封装
置３７を通してシャフト３６により、駆動部３８に接続
される。吸気管３１は、その開放端３３の直下に回転イ
ンペラ３５が位置するように前記フランジ部分で結合さ
れ、開放端３３と回転インペラ３５の間は回転インペラ
３５が高速回転したとき一定の負圧が発生するよう、数
ｍｍの間隔に予め調節されている。

【００２７】上記した駆動部３８、吸気管３１、回転イ
ンペラ３５が一体構造となった装置は、例えば、内径４
００ｍｍの吸収液槽３２中で底面からの高さ（例えば、
２２５ｍｍ）に開放端３３が位置するよう、吸収液槽３
２に固定される。吸収液３４は、水またはアルカリ性の
水等の薬液から構成され、一定時間排ガスの処理を行い
吸収能がなくなった時点で新しい吸収液と交換するか、
常に一定量の吸収液を供給してそれに見合う量の排ガス
を吸収した吸収液をオーバーフローさせる。

【００２８】上部駆動式の微細気泡発生装置は、吸気管
３１の中をシャフトが貫通しているため、水供給配管
（ステンレス鋼製）４５を吸気管３１の内部に引き込む
ことは困難である。そのため図２に示すように、排ガス
導入管４０と吸気管３１の接続部（排ガス導入部）４１
よりも上部に水供給配管４５を接続し、その先端を水供
給手段４６とする。

【００２９】以下図２を参照して動作を説明する。図示
しない半導体製造装置からの排ガス３９は、排ガス導入
配管４０から、吸気管３１と排ガス導入配管４０との接
続部（排ガス導入部）４１を経て、回転インペラ３５の
高速回転によって生じる負圧により、吸気管３１内に導
入され、開放端３３から吸収液中に微細気泡として分散
される。このとき、窒素導入配管４３からは常に一定量
の窒素ガス４２が排ガス３９とともに吸気管３１内に導
入される。この窒素ガス４２は、半導体製造装置側、あ
るいは微細気泡発生装置側のトラブルにより発生する不
測の事態に備えて、吸収液３４が半導体製造装置側に逆
流しないように、常に、吸気管内を正圧に保つ保安用の
役目を果たしている。さらに窒素ガス４２は、後述する
ように吸気管３１の乾燥用としても利用される。処理さ
れた排ガスは処理ガス出口５１から大気中に放出され
る。

【００３０】前記したように、微細気泡発生装置の運転
を長時間行うと、SiO₂、B₂O₃等の固形物の付着が、排ガ
ス導入部４１近傍および開放端３３の上方に主として発
生する。このとき、固形物を除去するための水４４は、
水供給配管４５から、排ガス導入部４１よりも上部に設
けられた水供給手段４６へ供給される。供給された水
は、排ガス導入部４１近傍に付着した固形物を溶解した
り、あるいは水勢により除去した後、吸気管３１内を流
下して開放端３３の上方に至り、そこでも同様に作用し
て固形物を除去した後、開放端３３から放出される。窒
素ガス４７は、水配管４５の乾燥に用いられる。この窒
素ガス４７は前記保安用および吸気管３１の乾燥用窒素
ガスとは図示の実施形態のように別のラインとしてもよ
いし、同一ライン（図示せず）としてもよい。

【００３１】以下、SiO₂、B₂O₃等の固形物を除去する操
作について説明する。先ず、微細気泡発生装置の運転を
止め、吸収液も抜いて固形物を除去する場合は、排ガス
開閉弁４８を閉として排ガス３９の導入を停止した後、
水−窒素切替弁５０を操作して水供給手段４６に水４４
を供給する。このとき、通常、開となっている窒素ガス
開閉弁４９はそのままの状態にして、水供給手段４６か
ら供給した水４４が排ガス導入配管４０に進入すること
のないように圧力を保ちながら水４４を供給する。Si
O₂、B₂O₃等の固形物が水に溶解したり水勢によって除去
されたら、水の供給を停止した後、吸気管３１および水
配管４５の乾燥を行う。吸気管３１の乾燥は、窒素ガス
４２により行うが、短時間での乾燥を希望する場合、窒
素ガス開閉弁４９の開度を調節して、保安用の量よりも
大量の窒素ガスを流すことにより行う。水配管４５の乾
燥は、水−窒素切替弁５０を切替えて水配管４５に窒素
ガス４７を流し、水供給手段４６から窒素ガスをパージ
することにより行う。

【００３２】次に、駆動部の回転は停止するが吸収液は
抜かないままで吸気管３１の内部の固形物を除去する場
合、回転インペラの回転がないと、吸収液の液面は吸気
管３１の内部へ上昇する。そのため、排ガス開閉弁４８
を閉として排ガス３９の導入を停止した後、液面を下げ
るため、必要ならば、窒素ガス開閉弁４９の開度を調節
して窒素ガス４２を吸気管３１の内部に圧入し、液面を
押し下げたままの状態で水−窒素切替弁５０を操作して
水供給手段４６に水を供給する。SiO₂、B₂O₃等の固形物
が除去されたら、上記と同様にして吸気管３１および水
配管３５の乾燥を行う。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、吸
気管の内部に設けられた１以上の水供給手段から供給さ
れる水の溶解力、あるいは水勢により、簡単に、効率的
に固形物を除去することができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施態様である下部駆動式微細気泡
発生装置を示す概略図である。

【図２】本発明の１実施態様である上部駆動式微細気泡
発生装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１，３１吸気管３，３３開放端４，３４吸収液５，３５回転インペラ８，３８駆動部９，３９排ガス１０，４０排ガス導入配管１２，４２窒素ガス１４，４４水１６，１６’ 水供給手段４６水供給手段１７，４７窒素ガス２１，５１処理ガス出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山朝海大阪府大阪市中央区北浜４丁目７番28号株式会社セイカハイテック内 (72)発明者細中建三大阪府大阪市中央区北浜４丁目７番28号株式会社セイカハイテック内Ｆターム(参考） 4G035 AA01 AB14 AB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液中に配設される回転インペラと、この
回転インペラを高速回転させたときに生じる負圧を利用
して処理ガスを吸引する吸気管と、この吸気管の上部に
液面上方で接続された処理ガス導入配管とを備え、前記
回転インペラは液中における該吸気管の開放端の下方に
位置しており、吸引した処理ガスを高速回転する前記回
転インペラで微細気泡として液中に分散させる装置であ
って、該吸気管の開放端よりも上方に水供給手段を備え
た微細気泡発生装置。
【請求項２】水供給手段が吸気管と処理ガス導入配管
との接続部よりも上方に設けられた請求項１に記載の微
細気泡発生装置。
【請求項３】回転インペラが該回転インペラの下方に
設けられた駆動部により高速回転されるものであり、水
供給手段が吸気管の内部に引き込まれている請求項１ま
たは２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】水供給手段が開放端よりも上方で吸気管
と処理ガス導入配管との接続部よりも下方および吸気管
と処理ガス導入配管との接続部よりも上方の２箇所に設
けられている請求項３記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】回転インペラが該回転インペラの上方に
設けられた駆動部により高速回転されるものであり、水
供給手段が吸気管と処理ガス導入配管との接続部よりも
上方に設けられた請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】水供給手段に水を供給する水供給配管に窒
素ガス供給配管が接続された請求項１ないし５のいずれ
か１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】処理ガス導入配管に窒素ガス供給配管が接
続された請求項１ないし６のいずれか１に記載の微細気
泡発生装置。