(57)【要約】【課題】  六フッカタングステンを含む有害排ガスを無害化処理する【解決手段】  半導体製造プロセスから排出される六フッカタングステンを含む排ガスに水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を強制混合させ、かつ混合部位での水流を制御することにより、六フッカタングステンを次式    ＷＦ6＋８ＮａＯＨ＋４Ｈ2Ｏ  →  Ｎａ2ＷＯ4・２Ｈ2Ｏ＋６ＮａＦ＋６Ｈ2Ｏに従ってタングステン酸（２−）二水和物に化学反応させて無害化する。また、この時に発生するフッ素はフッカナトリウムの塩として処理する。【選択図】  図１
2005081294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造プロセスから排出される六フッ化タングステンを含む排ガスに水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を強制混合させて、混合部位での水流を制御することで化学反応により六フッ化タングステンをタングステン酸ナトリウム（２−）二水和物に転換させて処理することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を排ガスの分解塔内に向けたノズルから排ガスが流通する方向に向けてポンプで噴射することにより排ガスとの強制混合部位での水流の制御を行うことを特徴とする、請求項１記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記噴射には、前記ノズルにより噴射する溶液を排ガスの分解塔の一部を絞った箇所に流通させることにより微細化して拡散するジェット噴射方式を採用し、かつ混合部位にオリフィスを設置することにより反応効率が向上するような水流の制御を行なうことを特徴とする、請求項１又は２に記載の排ガスの処理方法。
【請求項４】
水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を排ガスの強制混合部の上部からオーバーフロー状に壁面に沿わせて流下させて、六フッ化タングステンが三酸化タングステンの粉体となって壁面に付着するのを防止することをさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし３に記載の排ガスの処理方法。
【請求項５】
水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を貯めると共にタングステン酸ナトリウム（２−）二水和物等を含む溶液を還流させて沈殿させる沈殿槽と、
上部に六フッ化タングステン等を含む排ガスの導入口を有し、途中部から下部に向けて導入した排ガスとポンプで汲み上げた前記溶液とを混合させる混合空間を有し、下部に外部スクラバーと連通する開口部と前記沈殿槽内に連通する配管が接続させた分解塔とを備え、
前記沈殿槽内上部から処理装置の排気を配管を通じて沈殿槽外部で処理するスクラバーに接続することを特徴とする排ガスの処理装置。
【請求項６】
前記混合空間に前記溶液を噴射する噴射ノズルを備えることを特徴とする、請求項５記載の排ガスの処理装置。
【請求項７】
前記混合空間は小径に絞り、前記噴射ノズルから噴射される水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液をジェット噴射して微細化して拡散させ、これに続く混合部位にオリフィスを設置することにより反応効率の向上が図られるような水流の制御を行なうことを特徴とする、請求項６記載の排ガスの処理装置。
【請求項８】
水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液をポンプで汲み上げて、排ガスの分解塔の上部からオーバーフロー状に壁面に沿わせて流下させる構造で三酸化タングステンの粉体付着防止機能を併せ持つことを特徴とする、請求項５ないし７に記載の排ガスの処理装置。
【請求項９】
前記沈殿槽には、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液の供給路と、前記沈殿槽内に貯まった溶液が所定量以上になるのを防ぐ排水路が接続され、さらに前記沈殿槽内に貯まった溶液の液面の高さを検知する液面計、及び該溶液のｐＨ値を検知してアルカリ性溶液を補充する信号を発信するｐＨ計、及び排気温度のセンサーを備えてなることを特徴とする、請求項５ないし８に記載の排ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有害排ガスの処理方法及び処理装置に関し、さらに詳細には、処理対象となる有害ガスに水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を付与することによって、排ガスに含まれる六フッ化タングステンを無害化処理する排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工業の発展の中で、製品の多層化、集積化は一層進展しており、その中で配線の多層化を図るために六フッ化タングステン（ＷＦ6）の使用量が増加している。ところが、六フッ化タングステンを含むガスは毒性が高く人体及び環境に悪影響を与えるので半導体製造工程で使用した後、大気に放出するに先立って無害化処理する必要がある。
【０００３】
六フッ化タングステンを無害化処理する技術として、浄化剤などを充填した充填塔内に該ガスを流して浄化する乾式方法がある。その代表的な化学反応式は、
ＷＦ6＋３ＦｅＯ  →  ３ＦｅＦ2＋ＷＯ2＋１／２Ｏ2
で表される。また他の無害化処理技術として、スクラバーで水と接触させて有害成分を取り除く湿式方法があり、その化学反応式は、
ＷＦ6＋３Ｈ2Ｏ  →  ＷＯ3＋６ＨＦ
又は、
ＷＦ6＋４Ｈ2Ｏ  →  Ｈ2ＷＯ4＋６ＨＦ
で表される。また、他の無害化処理技術として、有害成分を高温下で燃焼させて分解する燃焼方式がある。その反応は燃焼時に発生する水分と燃料に含まれる酸素により通常はＷＯ3とＨＦに変換されるもので、後段にスクラバーを併設した方法が多く取られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
乾式、湿式及び燃焼式の装置については粉体（ＷＯ3等）の生成とＨＦの生成が避けられない。ここでＷＯ3等の粉体の生成は配管閉塞の危険性があり、粉体による閉塞防止対策として、水和させることによって水溶液にできるが、ＷＯ3の溶解度は０．０４％と低いために析出物による配管の閉塞の問題は残る。また有害なＨＦ（フッ酸）が処理できないという問題及びＨＦによる配管等の腐食の問題もあり、現在、十分に確立された処理技術となっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、従来の湿式による六フッ化タングテンの無害化技術が、
ＷＦ6＋３Ｈ2Ｏ  →  ＷＯ3＋６ＨＦ
及び、
ＷＦ6＋４Ｈ2Ｏ  →  Ｈ2ＷＯ3＋６ＨＦ
で表されるように、閉塞を引き起こすＷＯ3等の粉体と有害なＨＦ（フッ酸）が生成される問題点があることに鑑み、タングステンを水溶液で捕捉し、かつＨＦが発生しない湿式の無害化処理技術について鋭意検討を試みた。その結果、強制混合及びその部位での水流の制御して六フッ化タングステンを常にＮａ2ＷＯ4・２Ｈ2ＯとＮａＦに化学反応させることにより、ＷＯ3等の粉体による配管閉塞やＨＦによる腐食の問題が解決できることを見出した。
【０００６】
以上の課題を解決するための手段として、本発明では、半導体製造プロセスから排出される六フッ化タングステンを含む排ガスに水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を強制
混合させ混合部位での水流を制御して、六フッ化タングステンをタングステン酸ナトリウム（２−）二水和物とフッ化ナトリウムに処理することを特徴とする排ガス処理方法を挙げる。その化学反応式は、
ＷＦ6＋８ＮａＯＨ＋４Ｈ2Ｏ  →  Ｎａ2ＷＯ4・２Ｈ2Ｏ＋６ＮａＦ＋６Ｈ2Ｏ
で表される。このようにして生成されたＮａ2ＷＯ4・２Ｈ2Ｏは７３％の溶解度をもつことが判り、従来の湿式による処理技術における生成物の溶解度（０．０４％）と比較して溶解度を格段に向上させることができる。本発明者はこの溶解液に含まれるタングテン酸ナトリウム（２−）二水和物及びフッ化ナトリウムを沈殿槽内で沈殿させるとともに、該溶液を分解塔内に供給して再循環させ効率と節水を図り、該処理装置の排気を外部スクラバーで処理して無害化する技術を提案する。
【０００７】
本発明では、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を排ガスの分解塔内に向けたノズルから排ガスが流通する方向に向けてポンプによりジェット噴射することにより排ガスとの強制混合ブイでの水流の制御を行うことにより、六フッ化タングテンを水酸化ナトリウム含有のアリカリ性溶液に常時、確実に接触できるようにして、タングテン酸ナトリウム（２−）二水和物及びフッ化ナトリウムが効率よく生成させるようにした。
【０００８】
本発明では、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を排ガスの分解塔に向けたノズルから排ガスが流通する方向にポンプによりジェット噴射して排ガスと強制混合させる方法として、前記ノズルにより噴射する溶液を、排ガスの分解塔の一部を絞った形状としたオリフィスに噴射して水流の制御を可能とした。
【０００９】
また、本発明では、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を排ガスの上部からオーバーフロー状に壁面に沿わせて流下させる技術を組み合わせることにより、六フッ化タングステンが強制混合部位の上部で発生するＷＯ3（三酸化タングステン）の粉体の付着による閉塞を防止する技術を提案する。
【００１０】
さらに本発明では、排ガス処理装置として、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を貯めると共にタングテン酸ナトリウム（２−）二水和物等を含む溶液を還流させて沈殿させる沈殿槽と、六フッ化タングステン等を含む排ガスの導入口を有し、上部から下部に向けて導入した排ガスと前記溶液とを混合させる混合空間を有し、下部に外部スクラバーと連通する開口を設置したて気液分離を図るとともに、該沈殿槽内で固液分離を図る配管を接続させた分解塔とを備えた装置を提案する。
【００１１】
また、本発明では、前記何れかの構成に加え、沈殿槽には、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液の供給路と、沈殿槽内に貯まった溶液が所定量以上になるのを防ぐ排水路が接続され、さらに沈殿槽内に貯まった溶液の液面の高さを検知する液面計、及び該溶液のｐＨ値を検知して水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を補充する信号を発信するｐＨ計、及び内部の温度異常を検知するセンサーを備えた排ガスの処理装置をも提案する。
【発明の効果】
【００１２】
以上の構成を有する本発明の排ガス処理方法によれば、半導体製造プロセスから排出される六フッ化タングステンを含む排ガスに水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を強制混合させ、六フッ化タングステンをタングテン酸ナトリウム（２−）二水和物とフッ化ナトリウムの水溶液に変えて、排気出口を外部スクラバーと接続することにより、従来の方式による排ガス処理装置で確立されていなかった配管の閉塞や環境汚染に対処できるようになった。また、六フッ化タングステンを含む排ガスに水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液をジェット噴射して強制混合し、また混合部位での水流を制御することにより、六フッ化タングステンを含む排ガスが水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液に常時確実に接触でき、処理効率を向上させることができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態による排ガス処理装置１を概略して示した図である。この図１に示すように、本実施形態の排ガス処理装置１は、水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を貯める沈殿槽２と、これに接続された排ガスの分解塔３を備えている。沈殿槽２の内部は仕切り板１４で水封された構造を有し、分解塔３で処理された排ガスは、配管４の開口部から配管１３を通じて外部スクラバーに導かれる。また排ガスの分解塔３は、その上部に六フッ化タングステン等を含む排ガスの導入口３ａを有し、その途中部には水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を噴射する噴射ノズル５をその先端を下方に向けて備え、配管７を通じてポンプ８で汲み上げた沈殿槽２内の水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液を分岐した一方の配管９を通じて噴射ノズル５から常時噴射するように構成されている。
【００１４】
そして、排ガスの分解塔３は、噴射ノズル５の先端近くの部分３ｂを絞った形状にして噴射ノズル５から噴射される水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液が霧状にジェット噴射するようにし、さらにその下部にオリフィス３ｃを設置して水流を制御できるようにしてある。
【００１５】
排ガスの分解塔３の上部には、オーバーフロー槽６が構成され、前記ポンプ８から分岐した他方の配管１０を通じて沈殿槽２内の水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液が常時壁面に供給されて「濡れ壁」にすることで粉体等の付着防止を図るようにしてある。
【００１６】
そして、沈殿槽２内に貯める水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液は、それぞれ配管１１、１２を通じて適宜水酸化ナトリウムと、水を個別に供給することにより混合されて得られるようにしてある。
【００１７】
このように構成することにより、排ガスの分解塔３内に導入され六フッ化タングステンを含む排ガスは水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液と接触して、
ＷＦ6＋８ＮａＯＨ＋４Ｈ2Ｏ  →  Ｎａ2ＷＯ4・２Ｈ2Ｏ＋６ＮａＦ＋６Ｈ2Ｏ
の化学反応式で示されるように、７３％の高い溶解度を持つタングテン酸ナトリウム（２−）二水和物とフッ化ナトリウムが生成し、これらを含む水溶液は沈殿槽２内に還流して再循環を繰り返し、新水の適正補充の状態では液体の状態で存在しており、排気は沈殿槽２から配管１３を通じて外部スクラバー（図示せず）に供給されて無害化処理される。
【００１８】
そして、沈殿槽２には液面計１５とｐＨ計１６および温度センサー１７が設けられており、沈殿槽２内の水酸化ナトリウム含有のアルカリ性溶液が一定レベル以下になったり、ｐＨ値が所定範囲を超えると適宜水酸化ナトリウムと水が沈殿槽２内に供給され、また槽内の温度センサーで異常を発すること等をコンピュータで制御するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による排ガス処理装置の概略して示した図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    排ガス処理装置
２    沈殿槽
３    排ガスの分解塔
３ａ  排ガスの導入口
３ｂ  ジェット噴射の絞り部
３ｃ  オリフィス
４    配管
５    下部噴射ノズル
６    オーバーフロー槽
７    ポンプ汲み上げ配管
８    ポンプ
９    下部噴射ノズル配管
１０  オーバーフロー用配管
１１  水酸化ナトリウム供給配管
１２  水供給配管
１３  外部スクラバー接続配管
１４  沈殿槽仕切り板
１５  液面計
１６  ｐＨ計
１７  温度センサー
１８  排水路用配管
１９  清掃用配管
【図１】
2005081294.tif 000003