JP3719698B2 - 粉体・水分捕集装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体・水分の捕集装置に係り、特に半導体製造に用いる各種ガスを加熱酸化分解方式又は燃焼方式で処理して発生する粉体や水分を捕集する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の粉体・水分捕集方法として、大きく以下の２通りに分けることが出来る。
１）各種フィルターを用いて捕集を行う。
２）湿式スクラバー（水スクラバー等）装置を用いて捕集を行う。
これらの技術では、捕集装置としての分解清掃メンテナンスが定期的に必要となる事、更に、各装置自体を大型化しないと十分な捕集効果が得られない事、等の問題がある。
即ち、従来の技術を用いて粉体・水分捕集を行う場合、フィルター等や湿式スクラバーを用いて十分な捕集効果を有するには、フィルター等や湿式スクラバー自体に十分な大きさが必要となる。
その為、排ガス処理装置としては、十分な粉体・水分捕集能力を備えた装置とするには、装置本体の大型化、あるいは、排ガス処理装置とは別に、後段に、大型の捕集装置を設置し、粉体・水分捕集を行う事が必要となる。
【０００３】
しかし、半導体製造ラインは、クリーンルーム内に存在するため、装置自体の設置スペースが十分に確保出来ない現状と、よりコンパクト化された装置が望まれている現状とを考慮すると、前述の様に、排ガス処理装置の大型化や排ガス処理装置以外の別設置の装置が必要となると、客先での要求に反する事となる。
更に、フィルター等や湿式スクラバーを用いて粉体・水分を捕集した場合、これらの装置は、定期的な捕集部の交換もしくは、分解内部洗浄作業が必要となる。
半導体製造ラインは、クリーンルーム内に存在していることから、上記の様な定期的な捕集部の交換や、分解内部洗浄作業が必要となると、作業時に、捕集した粉体・水分のクリーンルーム内への飛散、もしくは汚染が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、半導体製造ライン（クリーンルーム内）に設置された、排ガス処理装置の粉体・水分捕集効果を上げる為の単なる大型化や、定期的な粉体・水分捕集部の交換、及び粉体・水分捕集部の定期的な分解内部洗浄作業を不要とし、排ガス処理後の処理ガス中の粉体・水分を小さな容積の捕集ユニットにて効率よく捕集して、且つ内部洗浄時には、捕集された粉体・水分をクリーンルーム内に飛散させる事無く、洗浄を行える粉体・水分捕集装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、半導体製造ラインのクリーンルーム内に設置された、加熱酸化分解方式又は燃焼方式で排ガスを処理する際に、処理ガス中に含まれる微小粒子の粉体と水分とを同時に捕集する粉体・水分捕集装置において、前記処理ガスの流路上に複数の孔隙を有する邪魔板を設けることとしたものである。
前記粉体・水分捕集装置において、処理ガスの流路が、排ガスを処理する装置後のガス流路であり、該流路には、設置した邪魔板による内部圧力損失を検出する手段を設けるのが良く、前記邪魔板は、流路に複数段設置され、その孔隙はスリット状又は円状であり、該複数段設置した邪魔板は、邪魔板の孔隙が重ならないように配備するのが良く、また、邪魔板は、テフロンコーティングされているのが良い。
【０００６】
そして、前記処理ガスの流路には、邪魔板の上部に水洗浄装置を設け、下部に処理ガス流入口を、上部に流出口を配備し、該流入口及び流出口に圧力検出手段を設け、一体化してユニットとすることができ、該ユニットを処理ガス流路に複数・並列に設け、前記複数並列に設けられたユニットは、定時的又は内部圧力損失値増加により、交互切り替え運転し、捕集の為に使用されていないユニットは、自動洗浄を行い、更に待機状態となる機構を備えているのが良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
半導体産業内における、半導体製造ライン（クリーンルーム内）に設置される加熱酸化分解方式、あるいは燃焼方式の排ガス処理装置では、排ガスを処理する事によって反応副生成物が発生する。
反応副生成物は、主として粒径が０．１〜数十ミクロンの微小粉体と、処理ガスの水冷却によって生じる飽和状態でのガス中の水分及び、ミスト状の水分であり、本発明では、これらを同時に単独のユニットで捕集する。
即ち、本発明は、前述の排ガス処理装置において、排出される微小粉体（粒径：０．１〜数十ミクロン）及び水分を含む処理ガスを、スリット状の孔隙もしくは円状孔隙を複数設けた邪魔板を数枚有する捕集部に通し、処理ガスが、邪魔板に衝突する際に、そのスリットもしくは円状孔隙上で渦流が発生する事を粉体の造粒効果に利用し、小さな捕集部にて十分な捕集効果を得るものである。
【０００８】
更に、本発明の粉体・水分捕集装置は、半導体製造ラインに排ガス処理装置と共に設置するため、粉体・水分捕集部の交換作業、分解内部洗浄作業時の粉体・水分の半導体製造ラインへの飛散・汚染防止策として、２つの捕集部（捕集ユニット）を有し、各捕集ユニットは内部圧力損失値を常時モニターする機構を装備し、圧力損失値増加、もしくは捕集運転使用時間にて、交互切り替え運転、即ち、捕集運転、内部自動水洗浄運転及び捕集運転待機を行い、捕集ユニットの定期交換作業、及び定期内部分解洗浄作業を不要とした。
前記、捕集ユニット内部にスリット状又は円状の孔隙を複数設けた邪魔板を複数装備し、スリット状又は円状孔隙に粉体を含んだガスが通過する際に発生する渦流を利用し、粉体を造粒効果により捕集するものであり、該渦流は、邪魔板を捕集ユニット内に複数装備する時、邪魔板のスリットが重ならないように配備することでより、孔隙通過時に、渦流の発生を確実に生じさせることができる。
また、捕集ユニット内部及び邪魔板をテフロンコーティングする事により、内部自動水洗浄時に、捕集された粉体・水分が効率よく洗浄・排出される効果を得た。
【０００９】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の粉体・水分捕集装置の基本構成図を示し、図１では捕集ユニットを２基並列に設置している。
図１において、１は粉体・水分を含んだガス流入口、２はガス流出口、３は捕集ユニット下部開閉用バタフライ弁、４は捕集ユニット上部開閉用バタフライ弁、５は捕集ユニット内部洗浄水供給弁、６は洗浄スプレーノズル、７はスリット状孔隙を数本持つ邪魔板、８はガス流入・流出部差圧測定器、９は捕集ユニット本体であり、１０は圧力検出ポートである。
【００１０】
図１を用いて、粉体・水分捕集装置の運転方法について説明する。
（ａ）２つの捕集ユニット９のどちらかを選択し、選択した捕集ユニット９ａの上部、下部開閉用バタフライ弁３、４を開（選択されないユニットの弁３、４は閉）として、粉体・水分を含んだガスを該捕集ユニット内に導入する運転を開始する。捕集ユニット９内には、数段の孔隙を有する邪魔板７が設置されている。該邪魔板７の平面構成図を図２、図３に示す。
図２（ａ）〜（ｅ）は孔隙がスリット状１１のものであり、図３（ａ）〜（ｅ）は孔隙が円状１２又は円状１２とスリット状１１を組合せたものからなり、邪魔板本体の表面は全て、テフロンコーティングを施されており、また、スリット孔隙幅もしくは円状孔隙径は、捕集する粉体の粒子径により最適範囲を選択するのがよい。
【００１１】
図４に、邪魔板７の捕集ユニット９本体内への組込方法の説明図を示す。図４のように、邪魔板７は互いに傾斜して、しかも孔隙が重ならないように設置されている。このように設置することにより、孔隙の入出口部に確実に渦流を発生させることができ、それによる造粒効果により粉体を確実に捕集することができる。
（ｂ）選択された捕集ユニット９ａが、一定時間運転されるか、差圧測定器８による測定で捕集ユニット内部圧力損失が上限値に達すると、捕集ユニット９ａを切り替え、別の捕集ユニット９ｂで粉体・水分捕集運転を続ける。
（ｃ）切り替えられた捕集ユニット９ａ（はじめに選択された捕集ユニット）は切り替え完了後、洗浄水供給弁５を「開」とし、一定水量にて一定時間内部洗浄を行う。この時、捕集された粉体・水分を含む洗浄水は、捕集ユニット内に次の切り替え時まで、保持される。
（ｄ）（ａ）〜（ｃ）までの基本運転方法により、交互に捕集ユニットを使用し、粉体・水分捕集を行い、分解清掃メンテナンス不要で連続運転を可能とする事が出来た。
【００１２】
【発明の効果】
半導体産業内における、現在の加熱酸化分解方式あるいは燃焼式排ガス処理装置では、可燃性排ガス（主としてＳｉを分子構造中に含む可燃性ガス）の酸化分解処理後、副生成物として二酸化珪素が生じることが知られている。
その粒径は、０．１から数十ミクロンの粒子となっている。
加熱酸化分解もしくは燃焼分解後のガス冷却には、水による接触冷却方式が主流となっており、必然的にその粒子と共に処理ガス中で飽和状態での水分が共存する。
この場合、副生成物である二酸化珪素の粒子は、エアロゾル粒子となり、単なる処理ガスの水洗浄のみでは、このエアロゾル粒子（粉体）及び飽和状態の水分は捕集不可能となる。
【００１３】
この為、長期に渡って上記方式の排ガス処理を行うと、下流の配管もしくは排気ダクト内で、ガス温度低下等による凝縮作用による、結露水や二酸化珪素の粉体の堆積が生じ、閉塞を発生する事が知られている。
本発明を、上記方式の排ガス処理装置の処理ガス排気口と下流の配管の間に取付けることにより、エアロゾル粒子（粉体）と飽和状態の水分とを捕集することで、長期間使用した場合でも、閉塞等を生じ無くする事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体・水分捕集装置の一例を示す基本構成図。
【図２】本発明に用いるスリット状孔隙を有する邪魔板の平面構成図。
【図３】本発明に用いる円状孔隙を有する邪魔板の平面構成図。
【図４】捕集ユニットに邪魔板を組込む説明図。
【符号の説明】
１：粉体・水分を含んだガス流入口、２：ガス流出口、３：捕集ユニット下部開閉用バタフライ弁、４：捕集ユニット上部開閉用バタフライ弁、５：捕集ユニット内部洗浄水供給弁、６：洗浄スプレーノズル、７：スリット状孔隙を数本持つ邪魔板、８：ガス流入・流出部差圧測定器、９：捕集ユニット本体、１０：圧力検出ポート、１１：スリット状孔隙、１２：円状孔隙

Claims (10)

1. 半導体製造ラインのクリーンルーム内に設置された、加熱酸化分解方式又は燃焼方式で排ガスを処理する際に、処理ガス中に含まれる微小粒子の粉体と水分とを同時に捕集する粉体・水分捕集装置において、前記処理ガスの流路上に複数の孔隙を有する邪魔板を設けたことを特徴とする粉体・水分捕集装置。
2. 前記処理ガスの流路が、排ガスを処理する装置後のガス流路であることを特徴とした請求項１記載の粉体・水分捕集装置。
3. 前記処理ガスの流路には、設置した邪魔板による内部圧力損失を検出する手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の粉体・水分捕集装置。
4. 前記処理ガスの流路には、邪魔板の上部に水洗浄装置を設け、下部に処理ガス流入口を、上部に流出口を配備し、該流入口及び流出口に圧力検出手段を設け一体化してユニットとしたことを特徴とする請求項３記載の粉体・水分捕集装置。
5. 前記ユニットは、処理ガス流路に複数・並列に設けられていることを特徴とする請求項４記載の粉体・水分捕集装置。
6. 前記邪魔板は、流路に複数段設置され、その孔隙はスリット状又は円状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の粉体・水分捕集装置。
7. 前記複数段設置した邪魔板は、邪魔板の孔隙が重ならないように配備することを特徴とする請求項６記載の粉体・水分捕集装置。
8. 前記邪魔板は、テフロンコーティングされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の粉体・水分捕集装置。
9. 前記複数並列に設けられたユニットは、定時的又は内部圧力損失値増加により、ユニット内自動洗浄を行う機構を有することを特徴とする請求項５記載の粉体・水分捕集装置。
10. 前記複数並列に設けられたユニットは、定時的又は内部圧力損失値増加により、交互切り替え運転し、捕集の為に使用されていないユニットは、自動洗浄を行い、更に待機状態となる機構を備えたことを特徴とする請求項５記載の粉体・水分捕集装置。

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