JP2006003024A - 排ガスの燃焼除害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭酸ガスなどの副生成ガスを発生せず、有毒ガスの分解効率を高めることができ、しかも装置全体として小型化を図ることができる排ガスの燃焼除害装置を提供する。
【解決手段】加熱炉部１０の排ガス導入部１１に導入された排ガスを、ガス流路１３において燃焼バーナ１２に生成する火炎にて加熱，燃焼して熱分解する。前記燃焼バーナ１２には、水素ガスと酸素ガスとの混合比が略２対１の混合ガスを供給するように、水素ガス／酸素ガス発生装置４と燃焼バーナ１２間に設置した流量コントロール装置９によりコントロールする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種特殊ガスを用いて製造される製造物の製造過程において発生する排ガスを熱分解して、有害成分を除去して排気するための排ガスの燃焼除害装置に関するものである。

現在、半導体や液晶の製造プロセスにおいては数多くの特殊材料ガスが使用されている。水素化合物，ハロゲン，ＰＦＴなどの特殊材料ガスは、人体や環境にとって有毒であり、そのまま大気に放出することはできず、除害設備を通して排気している。

半導体特殊材料ガスの除害装置には多くの方式があるが、大流量の処理が可能で、多様なガスに対応でき、比較的ランニングコストが安いなどの理由から、燃焼除害装置が益々重要になってきている。

燃焼除害装置は、燃焼により高温度下で有毒ガスを、酸化物やフッ酸などの安全で、かつ水スクラバで容易に処理することができるように、熱分解させる装置である（特許文献１参照）。
特開平１１−２１１０３６号公報

しかしながら、従来の燃焼除害装置では、一般的にＬＰＧを燃料としており、空気を支燃材とするため副生成物として炭酸ガスが大量に発生してしまうという課題があり、また燃焼効率も悪いため、有毒ガスの分解効率が低く、良好に分解にするためには大容量の燃焼バーナが必要になるなど、装置が大型化するという課題があった。

本発明の目的は、前記従来の技術の課題を解決し、炭酸ガスなどの副生成ガスを発生せず、有毒ガスの分解効率を高めることができ、しかも装置全体として小型化を図ることができる排ガスの燃焼除害装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、加熱炉部と、該加熱炉部に設けられて排ガスを導入する排ガス導入部と、該排ガス導入部のガス流路に設けられた燃焼バーナとを備え、前記燃焼バーナに水素ガス／酸素ガス発生装置を連結し、前記燃焼バーナに水素ガスと酸素ガスとの混合比が略２対１の混合ガスを供給し、該混合ガスを前記ガス流路にて燃焼させ、排ガスを加熱，燃焼させて熱分解するようにしたものである。

本発明によれば、水素と酸素の混合ガスの燃焼により生成される火炎は、従来のＬＰＧの燃焼温度よりも高くなるため、有毒ガスの分解効率が高まり、火炎に集中性があるため、同じ分解効率を得るためには従来に比して装置の小型化を図ることができる。しかも、熱分解に際して従来のように炭酸ガスなどの副生成ガスを発生させずに、水が生成されるのみであるため、環境に影響を与える副生成ガスが生成されないなど、各面において実際的な効果が大である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態を説明するための半導体製造システムの概略構成図であり、１は半導体製造装置、２は、半導体製造装置１から半導体特殊材料ガス（排ガス）が流入して、後で詳述するような熱分解処理がなされる燃焼除害装置、３は燃焼除害装置２から処理済のガス体が流入する最終処理工程のスクラバ装置、４は燃焼除害装置２の燃焼材料としての水素ガスと酸素ガスを生成する水素ガス／酸素ガス発生装置である。

図２は本実施形態の水素ガス／酸素ガス発生装置の概略構成図であり、５は水の電気分解を行う電解セル、６は電源装置、７は電解により発生する水素ガスの分離タンク、８は電解により発生する酸素ガスの分離タンクである。水素ガスと酸素ガスは、各分離タンク７，８からガス冷却装置，流量コントロール装置９などを介して前記燃焼除害装置２の燃焼バーナに供給される。

図３は本実施形態の燃焼除害装置とスクラバ装置の概略構成図であり、燃焼除害装置２において、１０は耐熱構造の加熱炉部、１１は、加熱炉部１０の上部に設けられて、半導体製造装置１から吸引ポンプ（図示せず）などにより送られる排ガスが流入する排ガス導入部、１２は排ガス導入部１１のガス流路１３に火炎が生成されるように複数個設置された燃焼バーナ、１４はガス導入部１１の下部に設置された冷却部である。また、燃焼除害装置２の適所には、処理にて生成されたスラグおよび排水を取り出すための手段（図示せず）が設けられる。

スクラバ装置３において、１５は、燃焼除害装置２の冷却部１４と連通して設けられて、処理済のガス体を冷却する水冷部、１６は水冷部１５にて冷却された処理済ガスを大気に放出する排気ファンなどからなる排気部である。

次に本実施形態の燃焼除害装置における燃焼除害処理について説明する。

半導体製造装置１から加熱炉部１０の排ガス導入部１１に導入された排ガスは、ガス流路１３において燃焼バーナ１２に生成する火炎にて加熱，燃焼されて熱分解される。本実施形態では、燃焼バーナ１２には、水素ガスと酸素ガスとの混合比が略２対１の混合ガスが供給されるように、水素ガス／酸素ガス発生装置４と燃焼バーナ１２間に設置された流量コントロール装置９によりコントロールされている。

本実施形態にて採用した水素ガスと酸素ガスとの混合ガスによる火炎温度は、約３０００Ｋになる。これはＬＰＧと空気による火炎温度が約１５００Ｋ、また水素ガスと空気の火炎温度が約２０００Ｋであることに対して極めて高温になる。このため各種排ガスに対する熱分解効率が高まる。

図１〜図３に示すような構成の燃焼除害システムを用い、流量（ｓｌｍ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）を変えて水素ガスと酸素ガスとの混合ガス（２：１）を燃焼させ、Ｃ_２Ｆ_６の除害率（除去率）の実証テストを行ったところ、（表１）に示す結果が得られた。なお、窒素（Ｎ_２）ガスは、擬似的に排ガスを生成するためＣ_２Ｆ_６を希釈するために用いている。

（表１）の結果のように、除害率は極めて良好な値を示しており、Ｃ_２Ｆ_６の熱分解が良好に行われたことが実証された。しかも、水素ガスと酸素ガスとの混合比は２：１としているため、熱分解後に生じたのは水であって、副生成ガスとして、環境に影響を与えるような、例えば炭酸ガスなどを発生することはなかった。

さらに、一般的な燃焼炎が、放射状で極端には揺らめくような形状，燃焼形態を呈するのに対して、本実施形態における水素ガスと酸素ガスとの混合ガスの火炎は、集中性のある形状，燃焼形態を呈し、かつ方向性が安定するため、加熱炉部１０のガス流路１３における排ガスに対する加熱効率が高まり、同じ分解効率を得るためには従来に比して燃焼バーナ１２の小型化、すなわち加熱炉部１０部分の小型化を図ることができ、しかも、火炎が前記のように安定した形態を呈するため、燃焼時に、加熱炉部１０の内壁部を不要に加熱することが少なくなり、これにより従来装置に比べて、冷却構造（空冷あるいは水冷）を簡素化することができる。

また、水素ガス／酸素ガス発生装置として小型のもの（例えば商品名ピエール（登録商標））を使用し、本燃焼除害装置近傍に設置することによって、ＬＰＧ，ＬＮＧを燃料源とする場合のような高圧容器あるいは長い配管が不要になり、システム全体を簡素化されたものにすることができ、その管理も容易になるという利点がある。

本発明は、半導体や液晶など、製造工程において各種特殊ガスを用いる製造装置の排ガス処理装置に適用され、特に排ガス処理過程において炭酸ガスなどの副生成ガスを発生せず、環境に影響を与えずに処理対象ガス中の有害成分を除去することができるクリーンな排ガスの燃焼除害装置として有効である。

本発明の実施形態を説明するための半導体製造システムの概略構成図 本実施形態の水素ガス／酸素ガス発生装置の概略構成図 本実施形態の燃焼除害装置とスクラバ装置の概略説明図

符号の説明

１ 半導体製造装置
２ 燃焼除害装置
３ スクラバ装置
４ 水素ガス／酸素ガス発生装置
５ 電解セル
７ 水素ガスの分離タンク
８ 酸素ガスの分離タンク
９ 流量コントロール装置
１０ 加熱炉部
１１ 排ガス導入部
１２ 燃焼バーナ
１４ 冷却部

Claims (2)

1. 加熱炉部と、該加熱炉部に設けられて排ガスを導入する排ガス導入部と、該排ガス導入部のガス流路に設けられた燃焼バーナとを備え、前記ガス導入部の下部に冷却部が設置される排ガスの燃焼除害装置において、
   前記燃焼バーナに水素ガス／酸素ガス発生装置を連結し、前記燃焼バーナに水素ガスと酸素ガスとの混合比が略２対１の混合ガスを供給し、該混合ガスを前記ガス流路にて燃焼させ、排ガスを加熱，燃焼させて熱分解することを特徴とする排ガスの燃焼除害装置。
2. 前記冷却部に連結してスクラバ部が設置されることを特徴とする請求項１記載の排ガスの燃焼除害装置。

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