JP3941029B2

JP3941029B2 - クリーンルーム汚染物質除去システム

Info

Publication number: JP3941029B2
Application number: JP09560399A
Authority: JP
Inventors: 令鈴木; 智明梶間; 和良那須原; 博司原田; 良延鈴木; 毅白谷; 道雄萩野谷; 猛関口
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000033221A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム特有の空気中に存在する汚染物質を除去するクリーンルーム汚染物質除去システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８はクリーンルーム汚染物質の排気による従来の汚染物質除去システムの例を説明するための図、図９はクリーンルーム汚染物質の吸着による従来の汚染物質除去システムの例を説明するための図であり、３１、４１はクリーンルーム、３２、４２は製造装置、３３は外調機、３４はスクラバー、４３はケミカルフイルタを示す。
【０００３】
半導体、液晶などを製造するクリーンルームの洗浄工程、露光工程などのあるエリアでは、その生産プロセスで使用する薬液から気化した有機系ガスなどが空気中に含まれている。この空気中の有機物質などは、製品の良品率に悪影響を与えるため、除去する必要がある。
【０００４】
空気中の有機物質などをクリーンルームから除去する従来の方法としては、排気法や吸着法などがある。排気法は、例えば図８に示すように外調機３３を通してクリーンルーム３１に外気を導入し、有機物質などの汚染物質が発生する製造装置３２の内部または直近から大量に空気を吸引してスクラバー３４を介し屋外に排気することによって、室内に拡散しないようにする方法である。また、吸着法は、例えば図９に示すように製造装置４２を配置したクリーンルーム４１において、活性炭などを濾材とする特殊なフイルタ（ケミカルフイルタ４３）にその室内空気を通し循環させることにより、ガス状の汚染物質を吸着・除去する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８に示したような排気法による除去システムでは、室内空気を屋外に排気した分の外気を供給しなければならず、この外気を室内の所定の温湿度条件に調整するために、膨大な空調エネルギーを必要とする。一方、図９に示したような吸着法による除去システムでは、使用するケミカルフイルタ４３の濾材に吸着容量に応じた寿命があるため、ケミカルフイルタ４３の交換が必要になる。しかも、室内の汚染物質の濃度が高い場合には、数カ月毎の頻繁なフイルタ交換が必要になり、メンテナンスに要する負担が大きい。このようにいずれのシステムも従来のものでは、ランニングコストの観点から高価なものとなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、簡単な構成により汚染物質を高効率で除去しランニングコストの低減を図るものである。
【０００７】
そのために本発明は、クリーンルームの空気中に存在する特有の汚染物質を除去するクリーンルーム汚染物質除去システムであって、繊維をマット状に加工した複数の湿式汚染物質除去手段と、前記複数の湿式汚染物質除去手段に上流側及び／又は下流側から液体を噴霧する複数の噴霧ノズルとを多段配置し、クリーンルームの室内空気を吸引し、上流側及び／又は下流側から前記複数の噴霧ノズルにより前記液体を多段噴霧して前記複数の湿式汚染物質除去手段を濡らし汚染物質を含む空気を液体と接触させ汚染物質を除去して清浄化した空気をクリーンルームに循環させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記湿式汚染物質除去手段は、冷水などにより除去に用いる液体を冷却する冷却槽又は冷却装置を有し、該冷却槽又は冷却装置により冷却した低温液体と前記汚染物質を含む空気を接触させることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は湿式汚染ガス除去装置を備えたクリーンルーム汚染物質除去システムの参考例を示す図であり、１はクリーンルーム、２は製造装置、３は湿式汚染ガス除去装置、４はスプレーノズル、５は冷却槽、６は送風ファンを示す。
【００１０】
図１において、クリーンルーム１は、製造装置２を設置した、例えば半導体や液晶などの製造工場であり、製造装置２は、例えば半導体や液晶などの製造装置である。湿式汚染ガス除去装置３は、例えば汚染物質を除去すべき空気と液体である純水とを接触させ、汚染物質を液体への吸収、溶解などによって除去するものであり、製造装置２から漏洩した有機ガスなどの汚染物質を含むクリーンルーム１の室内空気を吸引して汚染物質を除去し、清浄化した空気を送風ファン６によりクリーンルーム１内に循環させる。このように湿式汚染ガス除去装置３でクリーンルーム１の室内空気を吸引し、その空気中に存在する特有の汚染物質を除去し、清浄化した空気を再度クリーンルーム１に循環させる。
【００１１】
クリーンルーム１の空気中に存在する特有の汚染物質として除去の対象となる物質には、例えばレジストに含まれる、乳酸エチル、などの有機物質、リンスに含まれる、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどの有機物質、洗浄用イソプロピルアルコールＩＰＡ、ＳＯ₄ ^2-、ＮＨ₄ ⁺などの無機イオンがある。
【００１２】
汚染物質を除去すべき空気と液体との接触方法としては、例えば液体をスプレーノズル４によって噴霧またはシャワーする方法や、メディアを液体で湿らせた中を通気する方法、さらにはこれらを組み合わせた方法などを採用することができる。処理空気に接触させる液体は、例えば冷水を通す冷却槽５により所定の温度に冷却して使用する。このように冷却槽５で冷水により液体を冷却して、その低温水を使用して処理空気に接触させることにより、汚染物質の除去性能を向上させることができると同時に、処理後の空気がクリーンルーム内の空気調和（冷房及び調湿）に利用できる。
【００１３】
従来の汚染物質除去システムは、先に述べたように有害物質を含む空気を除害処理する設備であるスクラバーを採用し、あるいは取入外気中の硫黄酸化物やアンモニアなどの水溶性汚染物質を除去する設備である外気処理用エアワッシャーを採用したものであり、これらはいずれもクリーンルームの内部循環空気処理を行うことはできない。また、半導体や液晶などの製造特有の有機物除去を対象とするものではない。本発明は、このような従来の汚染物質除去システムと異なり、室内空気（処理空気）を液体と接触させ、汚染物質を液体への吸収、溶解などにより空気中に含まれる汚染物質を除去するので、クリーンルームの内部循環空気処理用として、半導体や液晶などの製造特有の有機物除去を効率よく除去することができる。しかも、汚染物質を含む空気と接触させる液体を冷却することにより、さらに除去性能を向上させ、クリーンルーム内の冷房及び湿度調整に利用できる。
【００１４】
次に、本発明に係る湿式汚染ガス除去装置について具体的に説明する。図２は本発明に係るクリーンルーム汚染物質除去システムの実施の形態を説明する図、図３はマットにおける除去作用を説明するための図、図４はセパレータにおける除去作用を説明するための図、図５はエリミネータにおける除去作用を説明するための図である。図中、１１〜１３は水噴霧ノズル、１４はマット、１５は整流板、１６はセパレータ、１７はエリミネータ、１８はドレイン、１９はブロワーを示す。
【００１５】
図２において、整流板１５は、ダクトから装置に入ってきた汚染ガスを整流するために上流側に設けた、例えば金属メッシュであり、プラスチック、板波板、樹脂メッシュその他の材質、構造のものでもよい。マット１４は、整流板１５の上流側に取付け、上流側と下流側から水噴霧ノズル１１、１２により水を噴霧し水への溶解性の高いガス成分を荒取りするものである。なお、このマット１４で十分な整流効果が得られる場合には、支持フレームなどを設置し隣接する整流板１５を省いてもよい。セパレータ１６は、水噴霧ノズル１２の下流側に配置したマットで、その下流側から水噴霧ノズル１３により水を噴霧し、エリミネータ１７は、最下流側に配置したマットであり、ミストの除去を行い汚染ガス成分の除去率を上げるものである。マット１４、セパレータ１６、エリミネータ１７は、溶出成分のない繊維をマット状に加工したものであり、上記のように多段噴霧を行う。なお、これらのマットは、樹脂製の製品（例えば、サランロック：旭化成工業株式会社製商品名）や溶出成分のない或いは処理空気に影響を及ぼさない程度に十分低い材質であれば樹脂製以外のものを用いることもできる。
【００１６】
次に、各段での作用効果について説明する。まず、マット１４では、図３に示すように水を噴霧して濡らすことで水への溶解性の高いガス成分を荒取りするので、水の量は少なく、また噴霧水滴径は大きくてもよい。この部位の排水は、汚染ガス成分を高濃度に溶解することがあるので、その場合には、ドレイン水の再利用をしないようにしてもよい。また、噴霧ノズル１２は、その種類や距離によりマット１４を下流側から空気の流れに逆らって効率よく濡らすことができない場合には、上流側の噴霧のみにしてもよい。
【００１７】
セパレータ１６では、図４に示すように上流側で有機ガスを溶解したミストを除去し、次の噴霧段階で有機ガスの溶解の少ないよりきれいな水と接触させることにより、より除去率を向上させることができる。また、セパレータ１６は、整流効果により下流側の乱流を抑え、空気と噴霧水の混合を均一にする効果を有する。
【００１８】
エリミネータ１７では、図５に示すように噴霧水のミストを除き、下流へのミストの飛散を防ぐが、セパレータ１６と同様に濡れ具合が除去性能に大きく影響する。これらの濡れ具合は、噴霧ノズルの種類や距離、噴霧方向、水量などで調節することができ、例えば噴霧される水滴が小さいほど気流で流されて下流側のマットに捕捉されて濡れも増すことになる。
【００１９】
ドレイン水は、水槽などで集めて再利用することも可能であり、その場合には、蒸発などにより減少するので適宜補給し、また、ドレインに溶解した有機ガス濃度が上昇により除去効率の低下が起こる場合には、ドレイン水あるいは水槽の水の一部を排水すると共にＴＯＣ濃度の低い水を補給すればよい。
【００２０】
図６は湿式汚染ガス除去装置の他の参考例を示す図、図７は充填タイプの除去作用を説明するための図であり、２１は整流板、２２は水噴霧ノズル、２３は充填材、２４はドレイン、２５はブロワーを示す。
【００２１】
図６に示す湿式汚染ガス除去装置は、上流側に金属メッシュの整流板２１を配置してダクトから入ってくる処理空気を整流すると共に、水噴霧ノズル２２を配置して水を噴霧し、エリミネータ２３で有機ガスが溶解したミストを衝突、付着させて除去するものである。エリミネータ２３は、例えば波形の金属板を複数枚用いたものであり、図２に示した多段式の湿式汚染ガス除去装置に対し、１段構成としたものである。
【００２２】
また、本発明の実施形態のマットに代えて充填剤を用いる場合には、充填剤を粗に気流方向に長く詰め、図７に示すように横方向の気流方向に対して上から水を供給するので、充填剤の濡れ方にムラが生じやすく、水のＴＯＣ濃度が上部で低く下部につくほど高くなるなどの現象が起きる。その点、上記マットタイプの場合には、図３に示すように空気の移動軸に沿って水を噴霧するので、マット全面が一様に濡れ、マットの上流側の全面で同じＴＯＣ濃度の水が供給され安定した処理がなされる。また、マットタイプの場合には、厚さ５〜１０ｃｍ程度のもので、内部がほとんど空洞であり構造を単純にすることができるので、内部の清掃が容易であるが、充填タイプの場合には、充填剤の汚れやカビの発生に対してその洗浄や除去が大変であり、さらには充填剤の交換に大きな手間とコストがかかるなどの問題もある。
【００２３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、クリーンルーム１から吸引し循環させる室内空気に対して、その中の汚染物質を除去するために湿式汚染ガス除去装置３を用いたが、クリーンルームに導入する外気を処理する外気処理用として設けるようにしてもよい。
【００２４】
製造装置からの排気を湿式汚染ガス除去装置へダクトで導き、清浄化した空気をクリーンルームに循環させるようにしてもよい。また、湿式汚染ガス除去装置の後段に従来のケミカルフィルタを組み合わせることにより、ケミカルフィルタの延命化を図りつつ、より高効率な汚染物質の除去も可能となる。液体としても、純水のほかに、洗浄に使用した純水の排水などのように、純水に混和物を含むものや、水、さらにはアルカリに対しては酸性物を含む水などのように、水に添加物を加えたものなどが用いられる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、汚染物質を含む空気を液体と接触させることにより汚染物質を除去する湿式汚染物質除去手段を設け、該湿式汚染物質除去手段にクリーンルームの室内空気を吸引し、清浄化した空気をクリーンルームに循環させるので、汚染物質を液体への吸収、溶解などによって高効率に除去することができる。しかも、液体を冷却して汚染物質を含む空気に接触させることにより、クリーンルーム内の冷房及び湿度を調整しながら、除去性能を向上させることができる。さらには、液体の処理と空気の搬送の動力のみで済むので、従来の汚染物質除去システムと比べても、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００２６】
次に、３種類の有機ガス成分（Ａ：Ｂ：Ｃ＝３０：３０：４０）の除去率についてマットを設置した場合、設置位置、段数による比較例を示す。なお、以下の比較例において、従来の構成は、図６に示す金属メッシュの整流板２１、水噴霧ノズル２２、波形の金属板を複数枚用いたエリミネータ２３からなる１段構成の湿式汚染ガス除去装置である。〔表１〕は、有機ガス濃度６０００μｇ−Ｃ／ｍ³の空気に対して従来の構成の装置と１段目の噴霧の上流側にマット１４を設置した場合（マットＡ）と、さらに１段目と２段噴霧の間にセパレータ１６を設置した場合（マットＢ）のそれぞれの各有機ガス成分及び合計の除去率を示した。単位は％である。
【００２７】
【表１】

【００２８】
次に示す〔表２〕は、有機ガス濃度６００μｇ−Ｃ／ｍ³の場合の２段噴霧処理において従来の構成と、１段目と２段噴霧の間にセパレータ１６を設置した場合（マットＢ）を比較したものであり、いずれにおいてもマットを設置することで除去率が上昇し、特に従来の機器構成では除去率が低かった成分Ｃで除去性能の向上に大きく寄与した。
【００２９】
【表２】

【００３０】
次に示す〔表３〕は、有機ガス濃度６００μｇ−Ｃ／ｍ³の場合の１段噴霧処理の下流側が従来の構成の金属板エリミネータの場合と、マットをエリミネータに使用した場合（マットＣ）を比較した結果である。いずれの成分においても除去率は上がっているが、特に従来の構成で除去率が低かった成分Ｃの除去率が向上した。
【００３１】
【表３】

【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】湿式汚染ガス除去装置を備えたクリーンルーム汚染物質除去システムの参考例を示す図である。
【図２】本発明に係るクリーンルーム汚染物質除去システムの実施の形態を説明する図である。
【図３】マットにおける除去作用を説明するための図である。
【図４】セパレータにおける除去作用を説明するための図である。
【図５】エリミネータにおける除去作用を説明するための図である。
【図６】湿式汚染ガス除去装置の他の参考例を示す図である。
【図７】充填タイプの除去作用を説明するための図である。
【図８】クリーンルーム汚染物質の排気による従来の汚染物質除去システムの例を説明するための図である。
【図９】クリーンルーム汚染物質の吸着による従来の汚染物質除去システムの例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…クリーンルーム、２…製造装置、３…湿式汚染ガス除去装置、４…スプレーノズル、５…冷却槽、６…送風ファン

Claims

クリーンルームの空気中に存在する特有の汚染物質を除去するクリーンルーム汚染物質除去システムであって、
繊維をマット状に加工した複数の湿式汚染物質除去手段と、
前記複数の湿式汚染物質除去手段に上流側及び／又は下流側から液体を噴霧する複数の噴霧ノズルと
を多段配置し、クリーンルームの室内空気を吸引し、上流側及び／又は下流側から前記複数の噴霧ノズルにより前記液体を多段噴霧して前記複数の湿式汚染物質除去手段を濡らし汚染物質を含む空気を液体と接触させ汚染物質を除去して清浄化した空気をクリーンルームに循環させるようにしたことを特徴とするクリーンルーム汚染物質除去システム。
前記湿式汚染物質除去手段は、冷水などにより除去に用いる液体を冷却する冷却槽又は冷却装置を有し、該冷却槽又は冷却装置により冷却した低温液体と前記汚染物質を含む空気を接触させることを特徴とする請求項１記載のクリーンルーム汚染物質除去システム。