JP5554482B2 - 排ガス処理方法 - Google Patents

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Description

この発明は、半導体製造装置、液晶パネル製造装置、太陽電池製造装置などのＣＶＤ反応による薄膜形成装置を備えた製造装置（以下、本発明ではまとめて半導体製造装置と呼ぶ。）から排出される排ガス中の有害成分を除去する排ガス処理方法とその処理装置に関する。
図２は、従来のこの種の排ガス処理装置を示すものである。
半導体製造装置１からは、半導体製造装置１が製膜工程にあるときには、残余の原料ガスであるＳｉＨ４を主に含む排ガスが排出され、半導体製造装置１がクリーニング工程にあるときには、残余のクリーニングガスであるＮＦ３とクリーニングによって生成したＳｉＦ４を主に含む排ガスが排出される。
半導体製造装置１は、１基に限らず複数基が設置されている場合もあり、その一部が製膜工程にあり、その一部がクリーニング工程にあることがある。
半導体製造装置１からの排ガスはブロア２により燃焼式除害装置３に送られ、複数の半導体製造装置１からの排ガスはまとめてブロア２により燃焼式除害装置３に送られる。
燃焼式除害装置３は、空気バーナ、酸素バーナなどのバーナによって形成された火炎中に前記排ガスを送り込んで、排ガス中の上記有害成分を酸化、分解するものである。
そして、この燃焼式除害装置３では、半導体製造装置１が製膜工程であるときの排ガス中に含まれるＳｉＨ４はＳｉＯ２とＨ２Ｏとになり、半導体製造装置１がクリーニング工程であるときの排ガス中に含まれるＮＦ３はＨＦとＮ２になり、ＳｉＦ４はＳｉＯ２とＨＦとになる。
したがって、燃焼式除害装置３から排出される排ガスには、除去対象物質として、ＳｉＯ２とＨＦが含まれることになる。この排ガスはついでバグフィルターなどの集塵装置４に送り込まれて固形粒子であるＳｉＯ２が捕集される。
集塵装置４でのＳｉＯ２の捕集の際に、固体粒子のＳｉＯ２はフィルター表面に捕集されて排ガスの流入に伴って堆積してゆく。排ガスにはＨＦが含まれているので、このＨＦの一部がＳｉＯ２と反応して、少量のＳｉＦ４が再度生成されることになる。
集塵装置４からのＨＦとＳｉＦ４を含む排ガスは、ブロア５により吸引されてガス洗浄装置６に送り込まれる。このガス洗浄装置６は湿式スクラバーとも呼ばれるものであり、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ洗浄液と排ガスとを気液接触させて、酸性ガスであるＨＦとＳｉＦ４を除去するものである。このガス洗浄装置６は、必要に応じて２段構成として除去を高めるようにすることもできる。
ガス洗浄装置６から排出される排ガスは、有害成分が規制値以下となっていることが確認されて、ブロア７を経て大気中に放散される。
ところで、このような処理方法にあっては、ガス洗浄装置６において排ガス中のＳｉＦ４が加水分解してＳｉＯ２とＨＦが生成し、ＨＦはアルカリ洗浄液のナトリウムと反応してＮａＦとなる。ＳｉＯ２とＮａＦは固形物であるので、これがガス洗浄装置６内部の充填材、ミストセパレータや洗浄液循環ポンプ内に付着、堆積し、これによりガス洗浄装置６の閉塞の原因、ポンプ故障の原因となる不都合がある。
このため、従来装置では、ガス洗浄装置６本体や循環ポンプを頻繁に分解清掃する必要があった。
特開２００４−１８８４１１号公報 特開２００５−３３４７５５号公報
よって、本発明における課題は、半導体製造装置からの排ガスを燃焼式除害装置、集塵装置、ガス洗浄装置に順次送り込んで処理する際に、ガス洗浄装置においてその内部に固形物が付着、堆積することを防止し、ガス洗浄装置の閉塞などの不都合が生じないようすることにある。
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、半導体製造装置からの排ガスを燃焼式除害装置に導入し、ついでＳｉＯ ２ 及びＨＦを含む排ガスを集塵装置に送り、さらにＨＦ及びＳｉＦ ４ を含む排ガスを２段構成のガス洗浄装置に送り込んで処理する方法であって、
前記２段構成のガス洗浄装置のうちの第１段ガス洗浄装置で、水を洗浄液としてガス洗浄を行うことにより、ＳｉＦ ４ を加水分解するとともに加水分解物であるＳｉＯ ２ をフッ酸を含有しｐＨが１以下となった強酸性の洗浄液に溶解して除去し、
ついで、前記２段構成のガス洗浄装置のうちの第２段ガス洗浄装置でアルカリ水溶液を洗浄液としてガス洗浄を行うことにより、ＨＦを除去する排ガス処理方法である。
本発明によれば、第１段目のガス洗浄装置に導入される排ガス中のＨＦ、ＳｉＦ４は水溶性であるので、水からなる洗浄液によく溶解する。洗浄液はＨＦが溶解することでｐＨ１以下の強酸性となる。このため、ＳｉＦ４が加水分解されて生成するＳｉＯ２は強酸性の洗浄液に溶解し、固形物として残ることがない。
第１段目のガス洗浄装置から排出されて第２段目のガス洗浄装置に導入される排ガスは、水分（水蒸気）が飽和状態で同伴されており、この水分には微量のＨＦが含まれている。このＨＦは第２段目のガス洗浄装置におけるアルカリ水溶液からなる洗浄液と接触して中和され、微量のＮａＦとなるがその生成量はわずかなものとなる。
したがって、第１段目あるいは第２段目のガス洗浄装置内部や循環ポンプ内部に固形物が付着、堆積して、これらが閉塞することが少なくなり、分解清掃の回数を減らすことができる。
図１は、この発明のガス処理装置の例を示すもので、図２に示した従来のガス処理装置と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この例のガス処理装置にあっては、ガス洗浄装置が第１段ガス洗浄装置６Ａとこれに直列に接続された第２段ガス洗浄装置６Ｂとの２段直列構成となっており、第１段ガス洗浄装置６Ａの洗浄液が水であり、第２段ガス洗浄装置６Ｂの洗浄液がアルカリ水溶液である点が従来装置と異なるところである。
第１段ガス洗浄装置６Ａおよび第２段ガス洗浄装置６Ｂには、筒状の洗浄塔本体内に充填材が充填され、充填材上部のシャワーから循環ポンプにより送液された洗浄液を噴霧、流下させ、充填材下部から送風機により排ガスを充填材に向けて送り、充填材において両者を向流気液接触させる形式などのものが用いられる。
第１段ガス洗浄装置６Ａの洗浄液には、常温の水道水、井戸水などの水が用いられる。
第２段ガス洗浄装置６Ｂの洗浄液には、濃度２０〜３０ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液などの常温のアルカリ水溶液が用いられる。
洗浄液の循環流量は、導入される排ガス流量、排ガス中のＨＦ濃度、ＳｉＦ４濃度に応じて適宜決められる。
集塵装置４からの排ガスはブロア５を介して第１段ガス洗浄装置６Ａに導入され、ここで水からなる洗浄液により洗浄され、ついで第１段ガス洗浄装置６Ａに対して直列に配された第２段ガス洗浄装置６Ｂに導入され、ここでアルカリ水溶液からなる洗浄液により洗浄されたのち、ブロア７を経て大気に放散される。
このような処理方法によれば、第１段ガス洗浄装置６Ａに導入された排ガス中のＨＦ、ＳｉＦ４は水溶性であるので、水の洗浄液によく溶解する。洗浄液はＨＦが溶解することでｐＨ１以下の強酸性となる。このため、ＳｉＦ４が加水分解されて生成するＳｉＯ２は強酸性の洗浄液に溶解し、固形物として残ることがない。
第１段ガス洗浄装置６Ａから排出されて第２段ガス洗浄装置６Ｂに導入された排ガスは、水分が飽和状態で同伴されており、この水分には微量のＨＦが含まれている。このＨＦは第２段ガス洗浄装置６Ｂにおけるアルカリ洗浄液と接触して中和され、微量のＮａＦとなるがその生成量はわずかなものとなる。
したがって、第１段あるいは第２段ガス洗浄装置６Ａ、６ｂ内部や循環ポンプ内部に固形物が付着、堆積して、これらが閉塞することが少なくなり、分解清掃の回数を減らすことができる。
以下、具体例を示す。
図１に示した排ガス処理装置を用いて、半導体製造装置１からの排ガスを処理した。
半導体製造装置１が製膜工程にある場合、半導体製造装置１にＳｉＨ４を流量１０リットル／分で導入して製膜操作を実施し、半導体製造装置１がクリーニング工程にある場合、半導体製造装置１にＮＦ３を流量１５リットル／分で導入してクリーニング操作を実施した。
半導体製造装置１からの排ガスを順次燃焼式除害装置３、集塵装置４に導入して処理を行い、さらに第１段ガス洗浄装置６Ａから第２段ガス洗浄装置６Ｂに導入した。
第１段ガス洗浄装置６Ａおよび第２段ガス洗浄装置６Ｂのそれぞれの処理風量は２００ｍ３／分とした。第１段ガス洗浄装置６Ａの洗浄液には常温の水道水を循環使用し、第２段ガス洗浄装置６Ｂの洗浄液には常温の濃度２５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液を循環使用した。
第１段ガス洗浄装置６ＡではｐＨ管理によるバッチ処理を行い、第２段ガス洗浄装置６Ｂでは洗浄液の使用量によるバッチ処理を行った。
以上の操作条件によって排ガス処理装置の運転を行った。
その結果、第１段ガス洗浄装置６Ａの分解清掃の頻度は１２ヶ月に１回であった。
これに対して、図２に示した従来のガス処理装置では、ガス洗浄装置６の洗浄液として濃度 ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液を使用して、同様の操作条件にてガス処理を行った。その結果、ガス洗浄装置６の分解清掃の頻度は１ヶ月に１回であった。
本発明の排ガス処理装置の例を示す概略構成図である。 従来の排ガス処理装置を示す概略構成図である。
符号の説明
１・・半導体製造装置、３・・燃焼式除害装置、４・・集塵装置、６Ａ・・第１段ガス洗浄装置、６Ｂ・・第２段ガス洗浄装置

Claims (1)

  1. 半導体製造装置からの排ガスを燃焼式除害装置に導入し、ついでＳｉＯ ２ 及びＨＦを含む排ガスを集塵装置に送り、さらにＨＦ及びＳｉＦ ４ を含む排ガスを２段構成のガス洗浄装置に送り込んで処理する方法であって、
    前記２段構成のガス洗浄装置のうちの第１段ガス洗浄装置で、水を洗浄液としてガス洗浄を行うことにより、ＳｉＦ ４ を加水分解するとともに加水分解物であるＳｉＯ ２ をフッ酸を含有しｐＨが１以下となった強酸性の洗浄液に溶解して除去し、
    ついで、前記２段構成のガス洗浄装置のうちの第２段ガス洗浄装置でアルカリ水溶液を洗浄液としてガス洗浄を行うことにより、ＨＦを除去する排ガス処理方法。
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