(57)【要約】【課題】排ガスに含まれる微小な粉塵を高効率で除去することができる排ガス洗浄方法を提供する。【解決手段】本発明の排ガス洗浄方法は、排ガスが流れるガス流路３２内に、排ガスの流れ方向に沿ってミスト、水膜、ミスト、水膜をこの順に形成する。ミストは微粒子化した水粒から構成されており、各水粒の直径は約１００μｍであり、排ガスをガス流路内を通過させることにより該排ガス中に含まれている直径１μｍ未満の微小な粉塵を、その拡散作用によりミストを構成する水粒に付着させ、粉塵を含んだ水粒を水膜に衝突させることにより該粉塵を排ガスから除去する。【選択図】図７
2013166146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流れるガス流路内に、排ガスの流れ方向に沿ってミスト、水膜、ミスト、水膜をこの順に形成し、
前記ミストは微粒子化した水粒から構成されており、各水粒の直径は約１００μｍであり、
排ガスを前記ガス流路内を通過させることにより該排ガス中に含まれている直径１μｍ未満の微小な粉塵を、その拡散作用によりミストを構成する水粒に付着させ、粉塵を含んだ前記水粒を前記水膜に衝突させることにより該粉塵を排ガスから除去することを特徴とする排ガス洗浄方法。
【請求項２】
前記水膜は前記ガス流路を塞ぐように形成されることを特徴とする請求項１に記載の排ガス洗浄方法。
【請求項３】
前記排ガスは前記ガス流路内を下から上に流れることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに含まれる微小な粉塵を除去する排ガス洗浄方法に関し、特に半導体デバイスや液晶パネルの製造装置から排出される排ガスを処理する処理システムに好適に用いられる排ガス洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶パネルの製造装置からは、シラン（ＳｉＨ４）等を含む排ガスが排出される。シランは有害可燃ガスであるため、これら製造装置からの排ガスをそのまま大気に放出することはできない。そこで、排ガスを処理システムに導いて、排ガスに含まれるシランを酸化分解して無害化することが一般に行われている。
【０００３】
この種の処理システムとしては、排ガスを燃焼処理する燃焼処理部と、この燃焼処理部で生成された副生成物を排ガスから除去するガス洗浄部とを備えた構成が知られている（特許文献１参照）。排ガスは、まず燃焼処理部に導かれ、燃焼処理部内に形成された火炎により排ガス中のシランが酸化分解される。シランを酸化分解すると、副生成物としてＳｉＯ２（シリカ）が生成される。排ガスは次にガス洗浄部に導かれ、ここで排ガス中の副生成物が除去される。特許文献１に開示されているシステムでは、ガス洗浄部としてファンスクラバが用いられている。このファンスクラバは、ケーシング内に水を供給しつつ羽根車を回転させることにより、気液接触させ、排ガスから副生成物を除去する。
【０００４】
特許文献２は、半導体デバイス製造装置（特に、ドライエッチング装置）から排出される排ガスに含まれるフッ素化合物（ＮＦ３，ＣｌＦ３，ＳＦ６，ＣＨＦ３，Ｃ２Ｆ６，ＣＦ４）を触媒層を用いて処理する処理システムを開示する。この処理システムでは、触媒層の上流側にスプレータイプのガス洗浄装置（水スプレー塔）が配置され、この水スプレー塔により排ガスを洗浄し、排ガス中のシリカなどの微細な粉塵を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５１１３０号公報
【特許文献２】特開２００１−２９３３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記排ガス中に存在する粉塵は極めて微小であり、その直径が１μｍ未満のものもある。ファンスクラバは、微小な粉塵を高効率で除去することができるガス洗浄装置として知られている。しかしながら、ファンスクラバは、スプレータイプのガス洗浄装置に比べて構造が複雑で高価である。また、ファンスクラバは、羽根車の駆動源としてモータを使用するため電力を必要とし、ランニングコストが高くなる。一方、スプレータイプのガス洗浄装置では、サブミクロンオーダーの微小な粉塵を除去することが難しく、粉塵の除去率が低いという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、排ガスに含まれる微小な粉塵を高効率で除去することができるスプレータイプの排ガス洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、排ガスが流れるガス流路内に、排ガスの流れ方向に沿ってミスト、水膜、ミスト、水膜をこの順に形成し、前記ミストは微粒子化した水粒から構成されており、各水粒の直径は約１００μｍであり、排ガスを前記ガス流路内を通過させることにより該排ガス中に含まれている直径１μｍ未満の微小な粉塵を、その拡散作用によりミストを構成する水粒に付着させ、粉塵を含んだ前記水粒を前記水膜に衝突させることにより該粉塵を排ガスから除去することを特徴とする排ガス洗浄方法である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記水膜は前記ガス流路を塞ぐように形成されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記排ガスは前記ガス流路内を下から上に流れることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一参考例は、排ガスが流れるガス流路を形成する壁部材と、前記ガス流路に配置された少なくとも１組のミストノズル及び水膜ノズルとを備え、前記ミストノズルは、前記ガス流路内にミストを形成し、前記水膜ノズルは、前記ガス流路内に水膜を形成し、前記ミストノズルは前記水膜ノズルよりも、排ガスの流れ方向に関して上流側に配置されていることを特徴とする排ガス洗浄装置である。
【００１１】
本参考例の好ましい態様は、前記ミストノズル及び水膜ノズルは、複数組のミストノズル及び水膜ノズルであり、複数組のミストノズル及び水膜ノズルは、前記ガス流路に沿って配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１組のミストノズル及び水膜ノズルの上流側に、排ガスの流れを整流する整流部材を配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の参考例は、上記排ガス洗浄装置と、前記排ガス洗浄装置に連結された排ガス処理装置とを備えたことを特徴とする排ガス処理システムである。
本参考例の好ましい態様は、前記排ガス処理装置は、燃焼式、触媒式、ヒーター式のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排ガス中の微小な粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）によりミストに容易に付着し、このミストは水膜との接触（慣性衝突）により排ガスから除去される。すなわち、微小な粉塵はミストに捕捉されることにより、見かけ上のサイズが大きくなる。したがって、水膜ノズルにより形成された水膜に接触しやすくなる。その結果、微小な粉塵を高効率で排ガスから除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排ガス洗浄装置を含む排ガス処理システムを示す模式図である。
【図２】図１に示す排ガス洗浄部の側面図である。
【図３】図１に示す排ガス洗浄部の正面図である。
【図４】図４（ａ）はミストノズルの側面図であり、図４（ｂ）はミストノズルの底面図である。
【図５】図５（ａ）は水膜ノズルの側面図であり、図５（ｂ）は水膜ノズルの底面図である。
【図６】図６（ａ）はミストノズルの側面図であり、図６（ｂ）はミストノズルの底面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る排ガス洗浄装置を示す模式図である。
【図８】本発明の第１および第２の実施形態に係る排ガス洗浄装置を含む排ガス処理装置を用いて排ガス中の粉塵を除去した実験結果を示す表である。
【図９】図７に示す比較例の実験に用いた排ガス洗浄装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る排ガス洗浄装置を含む他の排ガス処理システムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排ガス洗浄装置を含む排ガス処理システムを示す模式図である。図１に示すように、排ガス処理システムは、排ガスを燃焼して酸化分解する燃焼式の加熱処理部（排ガス処理装置）１０と、この加熱処理部１０の後段に配置された排ガス洗浄部（本発明の一実施形態に係る排ガス洗浄装置）３０とを備えている。加熱処理部１０は、排ガスを燃焼する燃焼室１２と、燃焼室１２に旋回する火炎を形成するバーナー１１とを有している。排ガスは、バイパス弁（三方弁）１５を通じて加熱処理部１０に供給される。排ガス処理システムに不具合がある場合には、このバイパス弁１５が操作され、排ガスが排ガス処理システムに導入されずに、図示しないバイパス管に送られるようになっている。
【００１７】
燃料と酸素とは予め予混合器１６で混合されて混合燃料が形成され、この混合燃料がバーナー１１に供給されるようになっている。また、排ガスを燃焼（酸化）させるための酸素源となる空気がバーナー１１に供給される。バーナー１１は混合燃料を燃やして燃焼室１２に旋回炎を形成し、この旋回炎により排ガスを燃焼させる。バーナー１１の内部には図示しないＵＶセンサが配置されており、このＵＶセンサにより旋回炎が正常に形成されているかどうかが監視されている。ＵＶセンサの周囲には空気および窒素がパージガスとして供給されている。燃焼室１２の上部には水Ｗ１が供給されている。この水Ｗ１は燃焼室１２の内面に沿って流下し、燃焼室１２の内面に水膜Ｆを形成する。この水膜Ｆにより、旋回炎の熱から燃焼室１２が保護される。また、バーナー１１と燃焼室１２との間には、バーナー１１を冷却するための冷却水Ｗ２が流れる図示しない冷却水路が設けられている。
【００１８】
バーナー１１を通って燃焼室１２に導入された排ガスは、旋回炎により燃焼される。これにより、排ガスに含まれるシランやジシランなど可燃性ガスが酸化分解される。このとき、可燃性ガスの燃焼に伴い、副生成物としてシリカ（ＳｉＯ２）が生成される。このシリカは微小な粉塵として排ガス中に存在する。
【００１９】
このような副生成物の一部は、バーナー１１や燃焼室１２の内面に堆積する。そこで、加熱処理部１０は、図示しないスクレーパを定期的に操作して、バーナー１１や燃焼室１２の内面に堆積した副生成物を掻き落とすように構成されている。燃焼室１２の下方には循環タンク２０が配置されている。循環タンク２０の内部には堰２１が設けられており、この堰２１によって上流側の第１の槽２０Ａと下流側の第２の槽２０Ｂとに区画されている。スクレーパにより掻き落とされた副生成物は、第１の槽２０Ａの底部に堆積する。また、燃焼室１２の内面を流下した水膜Ｆは第１の槽２０Ａに流入する。第１の槽２０Ａの水は、堰２１をオーバーフローして第２の槽２０Ｂに流れ込むようになっている。
【００２０】
燃焼室１２は冷却部２５を介して排ガス洗浄部３０と連通している。この冷却部２５は、燃焼室１２に向かって延びる配管２６と、この配管２６内に配置されたスプレーノズル２７とを有している。スプレーノズル２７は、配管２６を流れる排ガスに対向するように水を噴射する。したがって、加熱処理部１０により処理された排ガスは、スプレーノズル２７から噴射される水によって冷却される。水は、配管２６を通って循環タンク２０に回収されるようになっている。
【００２１】
冷却された排ガスは、次に排ガス洗浄部３０に導入される。この排ガス洗浄部３０は、水により排ガスを洗浄し、排ガスに含まれる微小な粉塵を除去する装置である。この粉塵は、主として、加熱処理部１０での酸化分解（燃焼処理）により生成された副生成物である。
【００２２】
図２は図１に示す排ガス洗浄部３０の側面図であり、図３は図１に示す排ガス洗浄部３０の正面図である。図２および図３に示すように、排ガス洗浄部３０は、ガス流路３２を形成する壁部材３１と、ガス流路３２内に配置される第１のミストノズル３３Ａ、第１の水膜ノズル３３Ｂ、第２のミストノズル３４Ａ、および第２の水膜ノズル３４Ｂとを備えている。これらミストノズル３３Ａ，３４Ａ及び水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂは、ガス流路３２の中心部に位置し、略直線状に配列されている。第１のミストノズル３３Ａおよび第１の水膜ノズル３３Ｂは第１のノズルユニット３３を構成し、第２のミストノズル３４Ａおよび第２の水膜ノズル３４Ｂは第２のノズルユニット３４を構成する。したがって、本実施形態では、２組のノズルユニット３３，３４が設けられている。なお、ノズルユニットは１組でもよく、３組以上のノズルユニットを設けてもよい。
【００２３】
第１のミストノズル３３Ａは、第１の水膜ノズル３３Ｂよりも、排ガスの流れ方向において上流側に配置されている。同様に、第２のミストノズル３４Ａは、第２の水膜ノズル３４Ｂよりも上流側に配置されている。すなわち、ミストノズルと水膜ノズルとが交互に配置されている。ミストノズル３３Ａ，３４Ａ、水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂ、壁部材３１は、耐腐食性のある樹脂（例えばＰＶＣ：ポリ塩化ビニル）から構成されている。
【００２４】
第１のミストノズル３３Ａおよび第２のミストノズル３４Ａは、互いに同一の構成およびサイズを有しており、第１の水膜ノズル３３Ｂおよび第２の水膜ノズル３４Ｂは、互いに同一の構成およびサイズを有している。したがって、以下、第１のミストノズル３３Ａおよび第１の水膜ノズル３３Ｂについてのみ詳細に説明する。
【００２５】
図４（ａ）はミストノズルの側面図であり、図４（ｂ）はミストノズルの底面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ミストノズル３３Ａは複数の（本実施形態では７つの）噴霧ノズル３５を有している。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、一部の噴霧ノズル３５のみを示している。噴霧ノズル３５は放射状に配列され、下方を向いている。中央部に配置される噴霧ノズル３５を中心として対称に配置されるいずれか２つの噴霧ノズル３５のなす角度は１２０度である。ミストは各噴霧ノズル３５の先端から噴霧される。ミストは微粒子化した水粒から構成されており、各水粒の直径は約１００μｍである。ミストノズル３３Ａから噴霧されたミストは、ガス流路３２内に滞留し、ガス流路３２内を上方に流れる排ガスと接触する。
【００２６】
図５（ａ）は水膜ノズルの側面図であり、図５（ｂ）は水膜ノズルの底面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、水膜ノズル３３Ｂは、アウターノズル３６とセンターノズル３７とを有している。水はアウターノズル３６とセンターノズル３７とのすき間から噴射される。センターノズル３７の上面３７ａは湾曲しており、この上面３７ａに沿って水が噴射されることで、全周方向に水膜が形成される。水膜は壁部材３１の内面に到達し、ガス流路３２を塞ぐように形成される（図１参照）。
【００２７】
第１のミストノズル３３Ａの上流側には、排ガスの流れを整流する整流部材４０が配置されている。この整流部材４０は、排ガスの圧力損失を生じさせて、ガス流路３２中の排ガスの流れを均一にする。整流部材４０は、酸による腐食を防ぐために、金属以外の材料で構成されていることが望ましい。整流部材４０の例として、樹脂で構成された不織材や、複数の開孔が形成された樹脂プレートが挙げられる。
【００２８】
整流部材４０の上流側には、ミストノズル４１が配置されている。図６（ａ）はミストノズル４１の側面図であり、図６（ｂ）はミストノズル４１の底面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、このミストノズル４１は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すミストノズル３３Ａと基本的に同一の構成である。ただし、中央部に配置される噴霧ノズル４２を中心として対称に配置されるいずれか２つの噴霧ノズル４２のなす角度は６０度となっている。
【００２９】
ミストノズル３３Ａ，３４Ａ，４１および水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂは、フランジ４４を介して壁部材３１に取り付けられている。ミストノズル３３Ａ，３４Ａ，４１および水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂをメンテナンスするときは、フランジ４４を壁部材３１から取り外し、ミストノズルまたは水膜ノズルをガス流路３２から取り出す。同様に、整流部材４０も、ガス流路３２から取り出すことが可能となっている。
【００３０】
図３に示すように、排ガスは、排ガス洗浄部３０の下部に設けられた導入ポート４５から排ガス洗浄部３０の内部に導入される。排ガスは、排ガス洗浄部３０内を下から上に流れる。より詳しくは、導入ポート４５から導入された排ガスは、まず、排ガス洗浄部３０の内部に設けられた案内板４６によりミストノズル４１に向かう。そして、排ガスは、ミストノズル４１により形成されたミストを通過し、整流部材４０により整流される。整流部材４０を通過した排ガスは均一な流れを形成し、ガス流路３２を低速で上昇する。ガス流路３２には、ミスト、水膜、ミスト、及び水膜がこの順に形成されている（図１参照）。
【００３１】
排ガスに含まれている直径１μｍ未満の微小な粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）により、ミストを構成する水粒に容易に付着し、これによりミストに捕捉される。直径１μｍ以上の粉塵も、その多くは同様に水粒に捕捉される。水粒の径は約１００μｍであるので、この水粒に付着した粉塵のサイズ（径）は見かけ上大きくなる。したがって、粉塵を含む水粒は、下流側の水膜に慣性衝突により容易にぶつかり、水粒とともに粉塵は排ガスから除去される。ミスト捕捉されなかった比較的径の大きい粉塵も、同様にして水膜に捕捉され、除去される。このようにして水により洗浄された排ガスは、排出ポート４７から排出される。
【００３２】
水膜との慣性衝突は、粉塵の径が１μｍ未満であると起こりにくいことが分かっている。本実施形態によれば、径が１μｍ未満の粉塵は、拡散作用（ブラウン運動）により水粒に付着しやすいので、微小な粉塵の多くは水粒に捕捉される。粉塵を捕捉した水粒は１μｍよりも大きな径を有するので、水膜との慣性衝突が起こりやすくなる。したがって、水粒は水膜に容易に捕捉される。
【００３３】
ガス流路３２を流れる排ガスの流速は遅いほうが好ましい。これは、排ガスの流速が遅いと、排ガス中に含まれる粉塵とミストとの接触時間が長くなり、結果として粉塵の除去率が高くなるからである。このような観点から、ガス流路３２の断面積は大きい方が好ましい。ガス流路３２内では、水膜はミストの上方に形成されている。したがって、水膜は、ミストの保護膜または傘のような役割を担い、上方から落ちてくる水滴からミストを保護する。その結果、水滴によるミストの崩壊が防止され、粉塵の除去率が向上する。
【００３４】
図１に示すように、排ガス洗浄部３０の下方には、上述した循環タンク２０が位置している。ミストノズル３３Ａ，３４Ａ，４１および水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂから供給された水は、循環タンク２０の第２の槽２０Ｂに回収される。第２の槽２０Ｂに貯留された水は、循環ポンプＰによりミストノズル３３Ａ，３４Ａ，４１および水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂに供給される。循環ポンプＰと排ガス洗浄部３０との間には熱交換器４９が配置されている。この熱交換器４９では、冷却水と循環水（循環タンク２０からの水）との間で熱交換が行われ、循環水が冷却される。冷却された循環水は、ミストノズルおよび水膜ノズルに供給される。同時に、循環水は、水Ｗ１として加熱処理部１０の燃焼室１２の上部に送られ、上述したように、燃焼室１２の内面に水膜Ｆを形成する。
【００３５】
上述のように、ミストノズル３３Ａ，３４Ａおよび水膜ノズル３３Ｂ，３４Ｂに供給される水は、循環タンク２０に回収された水であり、粉塵（副生成物など）を含んでいる。したがって、ガス流路３２を洗浄するために、排出ポート４７（図２および図３参照）の上方に配置されたシャワーノズル５０から市水がガス流路３２に供給されるようになっている。シャワーノズル５０の上方には、ミストトラップ５１が設けられている。このミストトラップ５１は、その内部に複数の邪魔板を有しており、排出ポート４７を通り抜けたミストを捕捉する。このようにして、処理されて無害化された排ガスは、最終的に大気に放出される。
【００３６】
循環タンク２０には水位センサ５５が設けられている。この水位センサ５５は第２の槽２０Ｂの水位を監視し、第２の槽２０Ｂの水位が所定の値を超えたときに、バルブＶ１を開いて第２の槽２０Ｂの水を排出させる。また、循環ポンプＰによって移送される水の一部は、循環タンク２０の側部から第１の槽２０Ａに流入するようになっている。流入した水は、第１の槽２０Ａの底部に堆積した副生成物を堰２１の方に押し流す。これにより、燃焼室１２の下端開口部が副生成物によって閉塞してしまうことが防止される。循環タンク２０の下方には漏洩センサ５６が配置され、循環タンク２０からの水漏れが監視されている。
【００３７】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る排ガス洗浄装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。本実施形態に係る排ガス洗浄装置では、図７に示すように、ミストノズル３６、水膜ノズル３７、ミストノズル３６、水膜ノズル３７、および水膜ノズル３７が、この順にガス流路３２に沿って配置されている。この排ガス洗浄装置には、整流部材は設けられていない。なお、図７に示すミストノズル３６および水膜ノズル３７は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すミストノズル、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す水膜ノズルとそれぞれ同一の構成である。
【００３８】
次に、上述した第１及び第２の実施形態に係る排ガス洗浄装置を用いて行った実験結果について図８を参照して説明する。
図８は、上述した各実施形態に係る排ガス洗浄装置を用いて排ガス中の粉塵を除去した実験結果を示す表であり、本実施形態の比較例として行った実験結果を含んでいる。図９は、図８に示す比較例の実験に用いた排ガス洗浄装置を示す模式図である。この排ガス洗浄装置では、図８に示すように、ミストノズルおよび整流部材は設けられていなく、３つの水膜ノズル６０がガス流路６２に沿って配置されている。
【００３９】
図８に示す各実験結果は、図１に示す排ガス処理システムの排ガス洗浄装置として、それぞれ図３、図７、図９に示す排ガス洗浄装置を用いて行ったものである。実験条件としては、被処理ガスとして、シラン(ＳｉＨ４)：０．２ｓｌｍ、および希釈窒素：１７０Ｌ／ｍｉｎ、処理火炎形成用燃料として都市ガス(１３Ａ)：１３Ｌ／ｍｉｎ、および酸素：２１Ｌ／ｍｉｎを供給した。この条件のもとで粉塵除去を行い、粉塵の除去率を調べた。粉塵の除去率は、排ガス洗浄装置から排出される粉塵濃度（ｇ／Ｌ）を、排ガス洗浄装置に流入したシランがすべてＳｉＯ２になったと仮定したときの粉塵濃度で割った値をｘとすると、（１−ｘ）×１００で表される。
【００４０】
比較例では、図９に示す排ガス洗浄装置を用いて粉塵除去実験を行った。その結果、図８に示すように、粉塵の除去率は７３．０％であった。実験例２では、図７に示す排ガス洗浄装置を用いて粉塵除去実験を行った。その結果、図８に示すように、粉塵の除去率は８３．４％であった。実験例１では、図２および図３に示す排ガス洗浄装置を用いて粉塵除去実験を行った。その結果、図８に示すように、粉塵の除去率は８７．３％であった。この実験例１で得られた数値は、ファンスクラバを用いたときの粉塵除去率８７．４％とほぼ同等である。これらの実験結果から、ミストノズルと水膜ノズルを交互に配置することにより、排ガス洗浄装置において、高い粉塵除去率が得られることが分かる。さらに、整流部材を設けて排ガスの流速を均一かつ低速にすることにより、粉塵除去率をより高めることができることが分かる。
【００４１】
上述した実施形態においては、処理対象となる排ガスは、半導体デバイスや液晶パネルなどの製造装置から排出される、シランやジシランを含む排ガスである。しかしながら、本発明の処理対象となる排ガスはこれに限られない。また、本発明に係る排ガス洗浄装置を加熱処理部の上流側に配置することもできる。以下、上述した排ガス洗浄装置を加熱処理部の上流側に配置した例について図１０を参照して説明する。
【００４２】
半導体デバイスのエッチングプロセスでは、フッ素含有ガス（ＮＦ３，ＣｌＦ３，ＳＦ６，ＣＨＦ３，Ｃ２Ｆ６，ＣＦ４）が一般に使用されている。このフッ素含有ガスは難分解性のガスであり、地球温暖化の原因になるとされている。このため、エッチング装置から排出される排ガスを、そのまま大気に放出することができない。図１０に示す排ガス処理システムは、このフッ素含有ガスを含んだ排ガスを処理するシステムである。
【００４３】
図１０に示す排ガス処理システムは、本発明の第１の実施形態に係る排ガス洗浄部３０と、この排ガス洗浄部３０に連結される触媒式の加熱処理部（排ガス処理装置）７０と、この加熱処理部７０に連結される酸性ガス処理部（水スプレー塔）８０とを備えている。排ガス洗浄部３０は加熱処理部７０の上流側に配置されており、加熱処理部７０は酸性ガス処理部８０の上流側に配置されている。なお、第１の実施形態に係る排ガス洗浄装置に代えて、図７に示す第２の実施形態に係る排ガス洗浄装置を用いることも可能である。
【００４４】
加熱処理部７０は、触媒を用いて排ガスを処理する排ガス処理装置である。より詳しくは、加熱処理部７０は、円筒状のカラム７１と、カラム７１内に配置された触媒層７２と、カラム７１の外周面に取り付けられたヒーター７３とを有している。ヒーター７３は触媒層７２を６００〜９００℃の温度に加熱する。カラム７１内には、分解補助ガスとして、Ｈ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏの少なくとも１つが供給される。この状態で、排ガスを触媒層７２に通過させることで、上述したフッ素含有ガスが酸性ガスとＣＯ２とに分解される。なお、触媒層７２に用いられる触媒としては、γ−アルミナが好適である。
【００４５】
エッチングプロセスでは、絶縁膜（例えばＳｉＯ２）などをエッチングにより除去するため、エッチング装置から排出される排ガスには、上述したフッ素含有ガスのほかに、シリカ（ＳｉＯ２）などの微小な粉塵が含まれている。このような粉塵を含む排ガスを直接触媒層７２に導入すると、粉塵が触媒層７２に捕捉され、やがて触媒層７２を閉塞させてしまう。そこで、加熱処理部７０で処理する前に、排ガスを排ガス洗浄部３０に導入し、排ガス洗浄部３０により微小な粉塵を排ガスから除去する。これにより、下流側の加熱処理部７０では、粉塵による閉塞が防止される。触媒層７２を通過した排ガスは、スプレーノズル７５からの冷却水により冷却され、酸性ガス処理部８０に導入される。
【００４６】
酸性ガス処理部（水スプレー塔）８０は、排ガスに水をスプレーするスプレーノズル８１を有している。このスプレーノズル８１からの水により、排ガスから酸性ガスが除去される。このようにして処理された排ガスは、無害化された処理済みのガスとして大気に放出される。スプレーノズル８１から供給された水は、ポンプＰにより加熱処理部７０および排ガス洗浄部３０に供給された後、排出される。
【００４７】
なお、本発明の排ガス洗浄装置は、上述した燃焼式、触媒式の排ガス処理装置以外にも、電熱式ヒーターにより加熱カラム内で排ガスを加熱処理するヒーター式の排ガス処理装置と組み合わせることもできる。
【００４８】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    燃焼式加熱処理部
１１    バーナー
１２    燃焼室
１５    バイパス弁
１６    予混合器
２０    循環タンク
２１    堰
２５    冷却部
２６    配管
２７    スプレーノズル
３０    排ガス洗浄部（排ガス洗浄装置）
３１    壁部材
３２    ガス流路
３３Ａ，３４Ａ，３６  ミストノズル
３３Ｂ，３４Ｂ，３７  水膜ノズル
３５    噴霧ノズル
３６    アウターノズル
３７    センターノズル
４０    整流部材
４１    ミストノズル
４２    噴霧ノズル
４４    フランジ
４５    導入ポート
４６    案内板
４７    排出ポート
４９    熱交換器
５０    シャワーノズル
５１    ミストトラップ
５５    水位センサ
５６    漏洩センサ
７０    触媒式加熱処理部
７１    カラム
７２    触媒層
７３    ヒーター
７５    スプレーノズル
８０    酸性ガス処理部
８１    スプレーノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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