JP5369363B2 - 有害物質除去装置 - Google Patents

Description

本願発明は、例えば半導体洗浄装置において発生する有害物質（ガス成分）を、疎水性多孔膜の性質、即ち、気体の透過を許容し水の透過を阻止する性状を利用して、水に溶解させて除去するようにした有害物質除去装置に関するものである。

一般に半導体洗浄装置は、恒温・恒湿に雰囲気が維持されたクリーンルーム内に設置されるが、この半導体洗浄装置においては洗浄液として、例えば、有害物質で且つ水に対する溶解度の高い物質であるフッ酸、塩酸、硫酸、硝酸等を使用するため、この洗浄液からの揮発性成分がクリーンルーム内に漏れ出すのを防止する必要があり、そのため従来は、半導体洗浄装置側で発生した有害物質（有害ガス）を屋外へ排出すべく、該半導体洗浄装置側から屋外への大風量排気を行なっていた。

しかし、この大風量排気方法によれば、排気用ファンの動力費が嵩むだけでなく、恒温・恒湿雰囲気に維持されているクリーンルーム内雰囲気も有害物質と共に屋外へ排出されるため不経済であった。

このような背景から、例えば、特許文献１には、半導体洗浄装置に有害物質除去装置を付設したシステムが提案されている。この有害物質除去装置は、有害物質が含まれた半導体洗浄装置内の汚染空気を取り込み、これを噴霧水と接触させ該噴霧水に有害物質を吸収させて汚染空気を清浄化し、この清浄空気を半導体洗浄装置側へ還流させるようにしている。

特開２００２−３０１３３２号公報。

ところが、このような半導体洗浄装置に付設された従来の有害物質除去装置によれば、水の使用量を少なく抑えるために、有害物質を吸収して該有害物質の水中イオン濃度が上昇し該有害物質に対する溶解度が低下した劣化水を再生して再使用するようにしているが、係る構成によれば、イオン交換樹脂とか活性炭等の水再生手段を必要とするとともに、この水を循環させるための水循環ポンプも必要であり、装置の大型化とかイニシャルコストの上昇という問題がある。また、装置の稼動中は上記水循環ポンプを継続的に運転することが必要であるとともに、上記装置の稼動時間の経過に伴って上記イオン交換樹脂等のメンテナンスも必要であり、装置のランニングコストが高くつき、省エネ性という点において十分とは言えなかった。

そこで本願発明では、小形で且つイニシャルコスト及びランニングコストの低い有害物質除去装置を提供することを目的としてなされたものである。

本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。

本願の第１の発明では、気体の透過を許容し、水の透過を阻止する性状をもつ多数の多孔膜を所定間隔で積層し、隣接する多孔膜間にそれぞれ形成される多数の空隙部を、交互に水通路と空気通路とし、上記多孔膜を挟んで水３２と、洗浄液Ｌが貯留された処理層７を備えた半導体洗浄装置Ｘにおいて発生する有害物質で且つ水に対する溶解性を有する物質であるフッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、アンモニア、過酸化水素を含む汚染空気Ａ２とを対向させて流し、該多孔膜を透過した上記汚染空気Ａ２中の上記有害物質を上記水３２に溶解させて除去するようにした複数個の多孔膜エレメント２６を上下方向に多段に積層するとともに、該各多孔膜エレメント２６内の水通路を直列接続してなる除去ユニット２５を備え、さらに該除去ユニット２５より高位置に設けた水タンク３１からの水３２を水ポンプを使用することなく水のヘッド差により上記除去ユニット２５の複数個の多孔膜エレメント２６内の水通路へ向けて順次直列的に流すとともに該除去ユニット２５よりも下流側において外部へ排水するように構成し、上記水３２の排水量を、上記半導体洗浄装置Ｘにおける有害物質の発生量に対応して調整する排水量調整手段Ｖが備えたことを特徴としている。

本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る有害物質除去装置において、上記有害物質の発生量を、上記半導体洗浄装置Ｘ内の汚染空気Ａ２における有害物質濃度で検知するように構成したことを特徴としている。

本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係る有害物質除去装置において、上記排水量調整手段Ｖとして制御器４０からの制御信号によって開閉動作が制御される電磁式のバルブ３５が設けられていて、上記制御器４０からの制御信号により、上記処理層７の蓋８の開いているときには排水量を多くし、蓋８が閉じているときには排水量を少なくするように、上記バルブ３５の開度を制御するようにされていることを特徴としている。

本願の第４の発明では、上記第１〜第３の発明の何れかに係る有害物質除去装置において、上記水３２の排水を連続的に行なうことを特徴としている。

本願の第５の発明では、上記第１〜第３の発明の何れかに係る有害物質除去装置において、上記水３２の排水を間欠的に行なうことを特徴としている。

本願発明では次のような効果が得られる。

（ａ）本願の第１の発明に係る有害物質除去装置では、上記除去ユニット２５の各多孔膜エレメント２６内の水通路へ向けて水３２を水ポンプを使用することなく水のヘッド差により直列的に流し、該各多孔膜エレメント２６においてその多孔膜を挟んで上記水３２と汚染空気Ａ２を対向させることで、該多孔膜を透過した汚染空気Ａ２中の有害物質が上記水３２に溶解され該汚染空気Ａ２が清浄化される一方、有害物質であるフッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、アンモニア、過酸化水素を溶解して劣化した水は上記除去ユニット２５よりも下流側から外部へ排水される。

従って、この発明に係る有害物質除去装置によれば、有害物質の溶解で劣化した水を再循環させることなく排水するので、従来のようにイオン交換樹脂等の水再生手段の付設とか水循環ポンプの付設が不要であるとともに、該イオン交換樹脂等のメンテナンスの必要も無く、これらの結果、小形で且つイニシャルコスト及びランニングコストの低い有害物質除去装置を提供することができる。

また、上記有害物質が、水に対する溶解度の高い物質であって、これらの物質は水に溶解してその水中イオン濃度が多少高くなってもさらに十分な量が水に溶け込めるという特有の性状をもつことが知られている。従って、例えば、有害物質の水中イオン濃度を該有害物質の溶解が可能な程度（許容水中イオン濃度）に維持するように水３２の排水量（即ち、流量）を設定すれば、極めて少流量で、汚染空気Ａ２の清浄化作用を継続させることができ、その結果、有害物質の除去能力の維持と、水使用量の低減によるランニングコストの低減の両立が可能となる。

さらに、この場合、除去ユニット２５に導入される汚染空気Ａ２における有害物質濃度（即ち、上流側有害物質濃度）が低いほど、水３２の排水量を低くすることができる。従って、この発明の有害物質除去装置によれば、上流側有害物質濃度、装置構成あるいは要求除去性能等に応じて許容水中イオン濃度を求め、該許容水中イオン濃度に応じた排水量に設定することで、より少ない水使用量によって高い有害物質除去能力を発揮させることができることになる。

さらにまた、上記水３２の排水量が、有害物質発生源Ｘにおける有害物質の発生量（即ち、上流側有害物質濃度）に対応して調整されるので、より少ない水使用量で効率的な有害物質除去性能を得ることができ、ランニングコストの更なる低減が実現される。

（ｂ）本願の第２の発明に係る有害物質除去装置によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記有害物質の発生量を、上記半導体洗浄装置Ｘ内の汚染空気Ａ２における有害物質濃度で検知するように構成しているので、上流側有害物質濃度の検知がより高精度で行なわれ、無駄な排水、即ち、無駄な水使用が可及的に回避され、ランニングコストの更なる低減が可能となる。

（ｃ）本願の第３の発明に係る有害物質除去装置によれば、上記（ｂ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記有害物質の発生量を、上記処理層７に設けられた蓋８の開閉状態から検知するように構成しているので、該蓋８が開かれ有害物質が多量に発生する状態と、該蓋８が閉じられて有害物質の発生が少ない状態の双方において、無駄な水使用の無い経済的な運転が実現される。

（ｄ）本願の第４の発明に係る有害物質除去装置によれば、上記（ａ）〜（ｃ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記水３２の排水を連続的に行なうようにしているので、水３２における有害物質の水中イオン濃度が常時略一定に維持され、時間的な変化の少ない安定した有害物質除去性能を得ることができる。

（ｅ）本願の第５の発明に係る有害物質除去装置によれば、上記（ａ）〜（ｄ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、排水に伴う水の流れが少流量の連続流れである場合には、水の流れを検知しにくく、例えば、異物等で排水系が詰まったような場合でもこれを検知できないことも起こり得るが、このような場合、この発明のように、上記水３２の排水を間欠的に行ない、一回の排水時における排水量を、水の流れを確実に検知できるような大流量の流れとなるように設定することで、的確な排水制御が可能となる。

以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。

Ｉ：第１の実施形態
図１には、本願発明の実施形態に係る有害物質除去装置Ｚを、クリーンルーム内に設置された半導体洗浄装置Ｘの空気循環系に組み、上記半導体洗浄装置Ｘにおいて発生した有害物質（ガス成分）を含む汚染空気Ａ２を上記有害物質除去装置Ｚに導入し、ここで上記汚染空気Ａ２から有害物質を除去してこれを清浄空気Ａ３として上記半導体洗浄装置Ｘ側へ還流させるようにしたシステムの全体構成を示している。

上記半導体洗浄装置Ｘは、上面側に給気口９を、下部側面に排気口１０をそれぞれ設けた筐体１を備えている。この筐体１の内部は、上記給気口９寄りに設けられた微粒子フィルター２と、上記排気口１０寄りに設けられた多孔隔壁６とによって上下方向に区画され、上記給気口９に臨む空室部は吸気室３とされ、上記排気口１０に臨む空室部は排気室５とされ、さらにこれら吸気室３と排気室５の中間に位置する空室部は処理室４とされている。

上記吸気室３内には、ダウンフロー発生用のファン１３が備えられ、上記ファン１３によって上記給気口９から吸入された空気は上記微粒子フィルター２を通して下方の処理室４側へ吹出される。

上記多孔隔壁６部分には、上記処理室４と排気室５の双方に跨った状態で処理層７が配置されている。この処理層７は、その上端が上記処理室４に臨んで開口すると共に、この開口部にはこれを開閉蓋する蓋８が設けられている。この処理層７内には、例えば、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸等の強酸とか、アンモニア、過酸化水素等の薬品が洗浄液Ｌとして貯留されるが、これらの薬品は、共に有害物質で且つ水に対する溶解度が高い物質である。

尚、上記処理層７には、上記蓋８の開閉状態を検知する蓋開閉センサ４１が設けられている。また、上記排気室５の上記排気口１０の近傍位置には、該排気室５内における有害物質濃度を検出するガス濃度センサ４２が設けられている。これら各センサ４１，４２における検出信号は、後述の制御器４０に入力される。

一方、上記筐体１の上記排気口１０には上流側空気管路１１が、上記給気口９には下流側空気管路１２が、それぞれ接続されている。そして、この上流側空気管路１１と下流側空気管路１２の間に次述の有害物質除去装置Ｚが介設されている。

上記有害物質除去装置Ｚは、図１及び図２に示すように、上面側に上記下流側空気管路１２に接続される導出口２４を、下面側に上記上流側空気管路１１に接続される導入口２１を設けた縦長の筐体２０を備えている。この筐体２０の中段部には、多孔膜エレメント２６を上下方向に４段に積層してなる後述の除去ユニット２５が配置されている。

一方、上記筐体２０の内部空間のうち、上記除去ユニット２５の下側に位置して上記導入口２１に臨む部分は上流室２２とされ、上記除去ユニット２５の上側に位置して上記導出口２４に臨む空室は下流室２３とされる。そして、上記下流室２３内には、ファン３０がその吹出口を上記導出口２４に臨ませた状態で配置されるとともに、該ファン３０の側方には水タンク３１が配置されている。

上記除去ユニット２５を構成する上記多孔膜エレメント２６は、気体の透過を許容し水の透過を阻止する性状をもつ多数の多孔膜を所定間隔で積層し、隣接する多孔膜間にそれぞれ形成される多数の空隙部を、交互に水通路と空気通路として利用するようにし、該各水通路には上記水タンク３１から流下する水３２を流す一方、上記各空気通路には上記半導体洗浄装置Ｘ側から導入される汚染空気Ａ２を流すことで、上記多孔膜を挟んで上記水３２と汚染空気Ａ２を対向させ、該多孔膜を透過した汚染空気Ａ２に含まれている有害物質（ガス成分）を上記水３２に溶解させて除去し、もって上記汚染空気Ａ２を清浄空気Ａ３とするものである。このような構成及び機能をもつ多孔膜エレメント２６を上下方向へ多段に積層することで上記除去ユニット２５が構成されるものである。

ここで、上記除去ユニット２５を構成する上記各多孔膜エレメント２６の水通路は、上記水タンク３１から延びる水管路２７を介して上段側の多孔膜エレメント２６から下段側の多孔膜エレメント２６へ直列的に接続されている。即ち、上記水管路２７は、上記水タンク３１と最上段の多孔膜エレメント２６の水入口とを接続する上流側管路２７ａと、最下段の多孔膜エレメント２６の水出口に接続され上記筐体２０の外部へ引き出された下流側管路２７ｂと、上段側の多孔膜エレメント２６の水出口と下段側の多孔膜エレメント２６の水入口を接続する接続管路２７ｃで構成されている。

上記水タンク３１から上記水管路２７の上流側管路２７ａを通して最上段の多孔膜エレメント２６内に導入された水３２は、上記各接続管路２７ｃを通して順次下段側の多孔膜エレメント２６へ流下し、最終的に、最下段の多孔膜エレメント２６から上記下流側管路２７ｂを通して排水される。

上記水管路２７の上記上流側管路２７ａには、上記除去ユニット２５の入口側における給水圧調整用及び上記除去ユニット２５のメンテナンス時の仕切り用として上流側バルブ３４が設けられる一方、上記下流側管路２７ｂには排水量を調整することで上記各多孔膜エレメント２６内を流れる水３２の流量を制御する電磁式の下流側バルブ３５が設けられている。尚、この下流側バルブ３５は、後述する制御器４０からの制御信号によってその開閉作動が制御される。

また、上記下流側管路２７ｂには、ここを通って排水される水３２に溶解されている有害物質の水中イオン濃度を検知するためのイオン濃度センサ４３が設けられており、該イオン濃度センサ４３の検出信号は上記制御器４０に入力される。さらに、上記水タンク３１には、給水管３３を通して給水が行なわれるようになっている。

ここで、上記有害物質除去装置Ｚの作動等を、該有害物質除去装置Ｚに併設された上記半導体洗浄装置Ｘとの関係において説明する。

上記半導体洗浄装置Ｘは、上記ファン１３を運転し、上記下流側空気管路１２からの給気Ａ１を、上記微粒子フィルター２を通してダウンフロー気流として下方の上記処理層７側へ吹きつけながら、上記処理層７の洗浄液Ｌ内にワークＷを所定時間浸漬させてこれを洗浄する。この場合、上記処理層７の蓋８を開いて該処理層７内に上記ワークＷを出し入れする一方、上記洗浄液Ｌ内に上記ワークＷを浸漬させ後、上記蓋８を閉じた状態で洗浄作業が行なわれる。

上記処理層７において上記ワークＷの洗浄が行なわれている期間のみならず、上記ワークＷの出し入れを行なっている間においても、上記処理層７の洗浄液Ｌから揮発成分が有害物質ガスＧとして周囲に発散される。この有害物質ガスＧは、ダウンフローする給気Ａ１と混合され、有害物質を含んだ汚染空気Ａ２となり、上記排気室５側から上記上流側空気管路１１を通して上記有害物質除去装置Ｚ側へ送給される。

上記有害物質除去装置Ｚにおいては、上記上流室２２内に導入された汚染空気Ａ２が上記除去ユニット２５の各多孔膜エレメント２６の空気通路を通って側除去ユニット２５の下方側から上方側へ貫流して上記下流室２３に流入する間に、上記除去ユニット２５の各多孔膜エレメント２６において、多孔膜を透過した汚染空気Ａ２中に含まれた有害物質が該各多孔膜エレメント２６の水通路を流れる水３２に溶解して該汚染空気Ａ２から除去され、有害物質を殆ど含まない清浄空気Ａ３とされる。この清浄空気Ａ３は、上記下流室２３内から上記ファン３０によって上記下流側空気管路１２を介して上記半導体洗浄装置Ｘの吸気室３側へ吸入され、再度ダウンフロー気流として上記処理層７側へ吹出される。

このように、上記半導体洗浄装置Ｘの処理層７側において発生した有害物質を上記有害物質除去装置Ｚ側において除去することで、上記半導体洗浄装置Ｘにおける空気循環系が成立し、汚染空気Ａ２が半導体洗浄装置Ｘからクリーンルーム内へ漏れ出して環境悪化を招くという事態の発生が確実に防止されるものである。

一方、上記有害物質除去装置Ｚ側においては、上述のように上記除去ユニット２５の各多孔膜エレメント２６において汚染空気Ａ２側の有害物質を水３２に溶解させて除去するが、その場合、上記各多孔膜エレメント２６を上下方向に積層し且つ該除去ユニット２５よりも上側に配置した水タンク３１から水３２をヘッド差による自然流下によって上記各多孔膜エレメント２６に直列的に流す構成であることから、従来のようなイオン交換樹脂とか活性炭のような水再生手段及び水循環ポンプを備える必要がなく、それだけ有害物質除去装置Ｚの構造の簡略化、小型化が図れるとともに、イニシャルコスト及びランニングコストの低減が可能となるものである。

尚、上述のように、有害物質の溶解により該有害物質の水中イオン濃度が上昇し、有害物質の溶解度が低下した水３２は、これを再循環させることなく排水するが、この排水は別設置の排水処理装置（図示省略）で処理した後、下水に放出される。

ところで、この実施形態のものにおいては、洗浄液Ｌとして用いられる強酸等の性状を有効に活用して水の使用量の低減と有害物質除去性能の維持を両立させている。

即ち、洗浄液Ｌとして用いられる強酸等の揮発成分は有害物質であるが、これらの強酸等には、極めて水に溶解し易く、これが溶解してその水中イオン濃度が多少高くなってもさらに十分な量が水に溶け込めるという特有の性状をもつことは周知である。この性状を利用すれば、例えば、強酸等の水中イオン濃度を該その溶解が可能な程度（即ち、許容水中イオン濃度）に維持するように水３２の流量（即ち、排水量）を設定すれば、極めて少流量で、汚染空気の清浄化作用を継続させることができることになる。

本願発明者らは、これらの着想事項を試験により確認した。図３には、その試験装置を概示している。この試験装置では、多孔膜エレメント５５の上側に上側水タンク５６を、下側に下側水タンク５７をそれぞれ配置し、上記上側水タンク５６側から下側水タンク５７へ向けて水を流し、多孔膜エレメント５５において有害物質を含んだ汚染空気を水に溶解させて除去するとともに、有害物質が溶解された劣化水を水循環ポンプ５８によってイオン交換樹脂５９を通過させ、イオン交換によって劣化水を再生するようにした４基の除去ユニット５１〜５４を所定間隔で空気流れ方向に前後して配置した４段構成としている。尚、符号６０は水管路である。

そして、ここでは、有害物質として強酸であるフッ酸を用い、該フッ酸を含んだ汚染空気を順次上記第１除去ユニット５１から第４除去ユニット５４へ順次流し、この場合における各段での有害物質除去率と装置全体の除去率をそれぞれ測定した。尚、汚染空気におけるフッ酸の上流側濃度を「７００ μg/m3」、風量を「２．５ m3/min」とした。試験の結果、各第１除去ユニット５１〜５４での除去率は８０〜８５％、４段全体での除去率は９９％を越えることが判った。

図３の構成における上記試験で、目標とする除去率は達成されたものと考えられるが、この試験装置では、イオン交換樹脂で水の再生を行なうとともに、水循環ポンプを用いて水を循環させているので、構成上は従来の有害物質除去装置と同様である。

そこで、さらに、イオン交換樹脂を省き、微量排水によって水質劣化を防止できないか、これを検証した。ここで、半導体洗浄装置において洗浄液として用いられる強酸等の性状に着目した。

即ち、これらの強酸等には、上述のように極めて水に溶解し易く、該有害物質が溶解してその水中イオン濃度が多少高くなってもさらに十分な量が水に溶け込めるという特有の性状をもつことが知られている。

そこで、図４（イ）に示すように、図３の試験装置の除去ユニットからイオン交換樹脂を取り除いた構成の除去ユニット６６を用い、上記試験と同様に、フッ酸の上流側濃度を「７００ μg/m3」、風量を「２．５ m3/min」とし、該除去ユニット６６での除去率が８２％以上に保たれる場合のフッ酸の水中イオン濃度を測定したところ、約８０mg/L以下であれば良いことが知見された。このことは、水中イオン濃度が８０mg/Lまでは水が劣化しても良いことを意味するので、次に、この水中イオン濃度を維持するために必要な給・排水量を求めた。

ここで、簡単のために加湿のための蒸発分を無視すれば、図４（ロ）に示すように、給水量Ｓと排水量Ｅとは、「Ｓ＝Ｅ」の関係にある。また、系内の水中イオン濃度が８０mg/Lに維持される場合は、排水における水中イオン濃度も同一である。そして、フッ酸の排出量と溶込量の間には「排出量＝溶込量」の関係が成立するから、８０「mg/L」×Ｅ「L/min」＝１．４４「mg/min」となり、これから、Ｅ＝０．０１８「L/min」が必要な排水量をして求められる。この排水量は、水滴がポタポタと落ちる程度の極めて少ない量である。

以上の測定結果から、微量排水によって、イオン交換樹脂を設けなくとも水中イオン濃度を許容範囲内に維持して所要の有害物質除去率を達成できることが判明した。

しかし、微量排水によってイオン交換樹脂を省けることは判ったが、上記測定はあくまでも単一の除去ユニットを備えた１段構成での結果であって、これを４段構成としその全体で考えると、図５に示すように、各段の除去ユニット５５におけるフッ酸の上流側濃度は下段側へ移行するにつれて次第に薄くなっていくため、所要の除去率を維持するための水中イオン濃度も同等の比率で小さな値となっていくと考えられる。従って、２段目の多孔膜エレメント５５から４段目の多孔膜エレメント５５においても、１段目の多孔膜エレメント５５の場合と同等の排水量を必要とすると考えられ、そうとすると、１段目〜４段目の各多孔膜エレメント５５全体としての排水量は「０．０１８×４＝０．０７２ L/min」となり、排水量（即ち、水使用量）が増えてしまう。また、各段に水循環ポンプが必要で、この水循環ポンプの運転に伴うエネルギー消費も大きい。

このような事情を勘案して、この実施形態の有害物質除去装置Ｚにおいては、新規特有な構成を採用している。

先ず、水循環ポンプを省くべく、上述のように、上記多孔膜エレメント２６を上下方向に多段に配置し、これら各多孔膜エレメント２６を直列的に接続するとともに、該除去ユニット２５の上方に水タンク３１を設け、該水タンク３１からヘッド差によって水３２を流下させることでこれを解決している。

さらに、水使用量を減らすために、一方では、上述のように上記各多孔膜エレメント２６を直列的に接続し、他方では、次述のように、半導体洗浄装置Ｘ側での有害物質の発生状況に対応して有害物質除去装置Ｚにおける排水量を制御するようにしている。

このような排水量の制御を行なうために、この実施形態では上述のように、上記下流側バルブ３５の開度制御を行なう上記制御器４０を備えるとともに、該制御器４０には、上記半導体洗浄装置Ｘ側に設けた蓋開閉センサ４１とガス濃度センサ４２及び上記有害物質除去装置Ｚ側に設けたイオン濃度センサ４３から検知信号を入力するようにしている。尚、図１では、説明の便宜上これら各センサ４１〜４３を図示しているが、実際的には次述するようにこれら各センサは選択使用されるものである。

以下、これら各センサを用いた排水量制御を具体的に説明する。

（ａ）第１の制御例
第１の制御例は、上記蓋開閉センサ４１を用いた制御である。即ち、図１に示すように、上記半導体洗浄装置Ｘの処理層７には蓋８が備えられているが、この蓋８は、図６に示すように、洗浄作業が所定サイクル（例えば、１サイクル １４０sec）で繰り返して行なわれる場合、サイクル毎に開蓋と閉蓋が行なわれる。そして、開蓋状態では、処理層７の洗浄液Ｌ中へのワークＷの出し入れ作業が行なわれ、その期間はサイクル初期の２０sec程度である。また、閉蓋状態では、洗浄液Ｌ中に浸漬されたワークＷの洗浄が行なわれ、その期間はサイクル終期の約１２０sec程度である。

そして、この開蓋状態における汚染空気Ａ２（排気）中の有害物質濃度（即ち、有害物質の発生量）は７００μg/m3程度と大きいのに対して、閉蓋状態における汚染空気Ａ２中の有害物質濃度は１００μg/m3程度と小さい。このように上記蓋８の開蓋状態と閉蓋状態とでは排気中の有害物質濃度が大きく異なるにも拘らず、上記有害物質除去装置Ｚ側における水３２の排水量を一定に設定すると、例えば、排水量不足によって水中イオン濃度が許容水中イオン濃度以上に上昇し有害物質の除去率が低下するとか、逆に、排水量過多によって水中イオン濃度が許容水中イオン濃度よりも大きく低下し水使用量が徒に増大するという問題が生じることになる。

このような問題を回避すべく、この第１の制御例では、上記蓋８の開閉状態と汚染空気Ａ２中の有害物質濃度が比例的な関係にあることに着目し、有害物質濃度が高くなる開蓋状態時には排水量を多くし、有害物質濃度が低くなる閉蓋状態時には排水量を少なくし、何れの場合でも有害物質除去装置Ｚの除去ユニット２５側における有害物質の水中イオン濃度が８２mg/L程度を維持するように、上記制御器４０から制御信号を出力し、上記下流側バルブ３５の開度を設定するようにしている。係る制御によれば、少ない水使用量で高い除去率を達成することができる。

（ｂ）第２の制御例
第２の制御例は、上記ガス濃度センサ４２を用いた制御である。即ち、図１に示すように、上記半導体洗浄装置Ｘの排気室５内に上記ガス濃度センサ４２を配置し、該ガス濃度センサ４２によって上記排気室５内における汚染空気Ａ２の有害物質濃度を直接検知し、この検知信号を上記制御器４０に出力し、該制御器４０からの制御信号に基づいて上記下流側バルブ３５の開度調節を行なうものである。

係る制御によれば、有害物質濃度の検知精度が高いことから、より精度の良い排水量調整が実現される。

（ｃ）第３の制御例
第３の制御例は、上記イオン濃度センサ４３を用いた制御である。即ち、図１に示すように、上記有害物質除去装置Ｚの上記水管路２７における下流側管路２７ｂ部分にイオン濃度センサ４３を配置し、該イオン濃度センサ４３によって上記除去ユニット２５から流出する水３２における有害物質の水中イオン濃度を直接検知し、この検知信号を上記制御器４０に出力し、該制御器４０からの制御信号に基づいて上記下流側バルブ３５の開度調節を行なうものである。

係る制御によれば、有害物質濃度の検知精度が高いことから、より精度の良い排水量調整が実現される。

（ｄ）その他の制御例
この実施形態では、上記各制御例に記載のように、上記除去ユニット２５において有害物質が溶解して劣化した水３２を、側有害物質除去装置Ｚ側において再生することなく外部へ排出するようにしているが、この排水形態としては、排水を連続的に行なう形態と、排水を間欠的に行なう形態とが考えられる。

ここで、排水を連続的に行なう形態では、上記制御器４０は上記下流側バルブ３５の開度調整のみ行なえば良いことから、該制御器４０における制御が簡略化される。

一方、排水を間欠的に行なう形態では、特に排水量が少ない場合に有効な制御形態である。即ち、排水に伴う水の流れが少流量の連続流れである場合には、水の流れを検知しにくく、例えば、異物等で排水系が詰まったような場合でもこれを検知できないことも起こり得るが、このような場合、排水を間欠的に行ない、一回の排水時における排水量を、水の流れを確実に検知できるような大流量の流れとなるように設定することで、的確な排水制御が可能となるものである。

本願発明の実施の形態に係る有害物質除去装置を半導体洗浄装置に付設してなるシステム全体の構成図である。 図１に示した有害物質除去装置の構造を示す分解斜視図である。 多孔膜エレメントによる有害物質除去の性能試験装置のシステム図である。 除去ユニットにおける系内濃度を一定に維持するための排水量の算出手法説明図である。 多段の除去ユニットにおける有害物質の除去作用説明図である。 半導体洗浄装置におけるタイムチャートである。

１ ・・筐体
２ ・・微粒子フィルター
３ ・・吸気室
４ ・・処理室
５ ・・排気室
６ ・・多孔隔壁
７ ・・処理層
８ ・・蓋
９ ・・給気口
１０ ・・排気口
１１ ・・上流側空気管路
１２ ・・下流側空気管路
１３ ・・ファン
２０ ・・筐体
２１ ・・導入口
２２ ・・上流室
２３ ・・下流室
２４ ・・導出口
２５ ・・除去ユニット
２６ ・・多孔膜エレメント
２７ ・・水管路
２８ ・・枠体
２９ ・・多孔膜
３０ ・・ファン
３１ ・・水タンク
３２ ・・水
３３ ・・給水管
３４ ・・上流側バルブ
３５ ・・下流側バルブ
４０ ・・制御器
４１ ・・蓋開閉センサ
４２ ・・ガス濃度センサ
４３ ・・イオン濃度センサ
Ａ１ ・・給気
Ａ２ ・・汚染空気
Ａ３ ・・清浄空気
Ｇ ・・有害物質ガス
Ｖ ・・排水量調整手段
Ｘ ・・半導体洗浄装置（有害物質発生源）
Ｚ ・・有害物質除去装置

Claims (5)

1. 気体の透過を許容し、水の透過を阻止する性状をもつ多数の多孔膜を所定間隔で積層し、隣接する多孔膜間にそれぞれ形成される多数の空隙部を、交互に水通路と空気通路とし、上記多孔膜を挟んで水（３２）と、洗浄液（Ｌ）が貯留された処理層（７）を備えた半導体洗浄装置（Ｘ）において発生する有害物質で且つ水に対する溶解性を有する物質であるフッ酸、塩酸、硫酸、硝酸、アンモニア、過酸化水素を含む汚染空気（Ａ２）とを対向させて流し、該多孔膜を透過した上記汚染空気（Ａ２）中の上記有害物質を上記水（３２）に溶解させて除去するようにした複数個の多孔膜エレメント（２６）を上下方向に多段に積層するとともに、該各多孔膜エレメント（２６）内の水通路を直列接続してなる除去ユニット（２５）を備え、
   さらに該除去ユニット（２５）より高位置に設けた水タンク（３１）からの水（３２）を水ポンプを使用することなく水のヘッド差により上記除去ユニット（２５）の複数個の多孔膜エレメント（２６）内の水通路へ向けて順次直列的に流すとともに該除去ユニット（２５）よりも下流側において外部へ排水するように構成されており、
   上記水（３２）の排水量を、上記半導体洗浄装置（Ｘ）における有害物質の発生量に対応して調整する排水量調整手段（Ｖ）が備えられていることを特徴とする有害物質除去装置。
2. 請求項１において、
   上記有害物質の発生量を、上記半導体洗浄装置（Ｘ）内の上記汚染空気（Ａ２）における有害物質濃度で検知するように構成されていることを特徴とする有害物質除去装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記排水量調整手段（Ｖ）として制御器（４０）からの制御信号によって開閉動作が制御される電磁式のバルブ（３５）が設けられていて、上記制御器（４０）からの制御信号により、上記処理層（７）の蓋（８）の開いているときには排水量を多くし、蓋（８）が閉じているときには排水量を少なくするように、上記バルブ（３５）の開度を制御するようにされていることを特徴とする有害物質除去装置。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、
   上記水（３２）の排水を連続的に行なうことを特徴とする有害物質除去装置。
5. 請求項１〜３の何れかにおいて、
   上記水（３２）の排水を間欠的に行なうことを特徴とする有害物質除去装置。

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