專利名稱：廢氣處理裝置及廢氣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理從半導(dǎo)體制造裝置排出的多種氣體混合的廢氣的裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，正開發(fā)由單硅烷制造作為半導(dǎo)體制造用氣體、特別是薄膜制造用氣體有用的二硅烷的方法。例如已知通過放電法由單硅烷制造二硅烷時(shí)，將反應(yīng)氣體輸送到填充有吸附劑的吸附塔，將二硅烷吸附分離后，使未反應(yīng)單硅烷在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)的方法(專利文獻(xiàn)1) O另外，在從半導(dǎo)體制造裝置、特別是用于將太陽電池中使用的薄膜硅成膜的等離子體CVD裝置排出的廢氣中，混合存在需要除害的單硅烷、無需除害的氫氣、及微粒(高次硅烷)?，F(xiàn)有的廢氣處理裝置將微粒通過過濾器除去后，在包含殘存的單硅烷及氫氣的混合氣體(氫氣/單硅烷=2 100)中加入氮?dú)夂螅褂贸ρb置進(jìn)行處理。從粉體發(fā)生的觀點(diǎn)考慮，將氮?dú)獾奶砑恿空{(diào)節(jié)成單硅烷濃度在2%以下(專利文獻(xiàn)2、3)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 · ·日本特開昭61-186212號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 · ·日本特開昭62-1；34414號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 · ·日本特開平9-239239號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，從半導(dǎo)體制造裝置、例如、用于將太陽電池中使用的薄膜硅成膜的等離子體 CVD裝置排出的廢氣中有時(shí)混合存在需要除害的少量單硅烷、無需除害的大量氫氣。如果想要將像這樣在少量單硅烷中包含大量氫氣的混合氣體使用除害裝置進(jìn)行處理，則有時(shí)導(dǎo)致單硅烷的除害所需的設(shè)備、進(jìn)而廢氣處理裝置的大規(guī)?；?。另外，將單硅烷通過燃燒進(jìn)行除害的情況下，燃燒用LPG氣體的消耗量增多，有時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)整體的能量轉(zhuǎn)換效率降低。本發(fā)明鑒于上述課題，其目的在于提供簡化對從半導(dǎo)體制造裝置排出的廢氣進(jìn)行處理的裝置或工序的技術(shù)。用于解決課題的方式為了解決上述課題，本發(fā)明的一種方案的廢氣處理裝置是處理從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體的廢氣處理裝置，具備使混合氣體通過，吸附包含在混合氣體中的多種氣體中主要需要除害的第ι氣體，由此分離該第1氣體和無需除害的第2氣體的吸附分離部； 使吸附于吸附分離部的第1氣體脫離的脫離機(jī)構(gòu)；對從吸附分離部脫離的第1氣體進(jìn)行處理的第1氣體處理部；處理通過吸附分離部從混合氣體中分離的第2氣體的第2氣體處理部。根據(jù)該方案，可以將需要除害的第1氣體和無需除害的第2氣體在吸附分離部預(yù)先分離，所以能夠通過第1氣體處理部和第2氣體處理部按每種氣體進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。因此，與對從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體一體地進(jìn)行處理的情況相比，能夠簡化裝置。應(yīng)予說明，需要除害的氣體是指例如從該氣體的性質(zhì)方面考慮如果不進(jìn)行任何處理、例如分解處理、合成處理實(shí)施無害化就不能直接釋放到外部的氣體。具體而言，可以舉出硅烷、 PFC0另外，半導(dǎo)體制造裝置不僅是指制造半導(dǎo)體本身的裝置，還包括制造半導(dǎo)體或其關(guān)聯(lián)部件時(shí)進(jìn)行必要處理的裝置。第1氣體處理部可以對第1氣體進(jìn)行除害。因?yàn)榈?氣體在吸附分離部被分離， 所以與將混合氣體一體除害的情況相比，可以將第1氣體處理部小型化。第1氣體處理部可以將第1氣體精制。因?yàn)榈?氣體在吸附分離部被分離，所以與由混合氣體直接精制第1氣體的情況相比，可以使第1氣體處理部為更簡便的構(gòu)成。吸附分離部可以具備吸附作為第1氣體的單硅烷的吸附劑。由此，可以從半導(dǎo)體制造裝置、例如用于將太陽電池中使用的薄膜硅成膜的等離子體CVD裝置排出的混合氣體中分離單硅烷。第2氣體處理部可以將作為第2氣體的氫氣稀釋并排出到外部。由此，可以將從半導(dǎo)體制造裝置、例如用于將太陽電池中使用的薄膜硅成膜的等離子體CVD裝置排出的混合氣體所含的氫氣通過簡易的方法排出到外部。第2氣體處理部可以精制作為第2氣體的氫氣或各種稀有氣體、例如氦氣、氬氣等。作為第2氣體的氫氣或各種稀有氣體在吸附分離部被分離，所以與從混合氣體中精制氫氣或各種稀有氣體的情況相比，能夠以簡易的構(gòu)成得到高純度的氫氣、各種稀有氣體。脫離機(jī)構(gòu)可以通過加熱吸附分離部而使第1氣體脫離。由此，通過控制加熱的時(shí)刻，不必使第1氣體與第2氣體再次混合即可送入第1氣體處理部。脫離機(jī)構(gòu)也可以通過將吸附分離部減壓而使第1氣體脫離。由此，通過控制減壓的時(shí)刻，不必使第1氣體和第2氣體再次混合就可以送入第1氣體處理部。在吸附分離部的前級(jí)，可以具備將從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體排氣的泵； 將被泵排出的混合氣體壓縮并送入后級(jí)的壓縮機(jī)；收集被壓縮的混合氣體并進(jìn)行收容的氣體收容部；控制從氣體收容部供給的混合氣體的流量的流量控制部。本發(fā)明的其他方案是廢氣處理方法。該方法是處理從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體的廢氣處理方法，具備使混合氣體通過，使混合氣體中包含的多種氣體中主要需要除害的第1氣體吸附于吸附劑，由此分離該第1氣體和無需除害的第2氣體的吸附分離工序； 使吸附于吸附劑的第1氣體脫離的脫離工序；對從吸附劑脫離的第1氣體進(jìn)行除害的除害工序；將從混合氣體中分離的第2氣體排出到外部的排出工序。根據(jù)該方案，因?yàn)槟軌驅(qū)⑿枰Φ牡?氣體和無需除害的第2氣體在吸附分離工序中預(yù)先分離，使用在除害工序和排出工序中可按氣體種類進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。所以，與對從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體進(jìn)行一體處理的情況相比能夠簡化處理。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠簡化對從半導(dǎo)體制造裝置排出的廢氣進(jìn)行處理的裝置或工序。


圖1是表示實(shí)施方式1的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。
圖2是表示分離部的具體構(gòu)成的示意圖。圖3是表示分離部的其他具體構(gòu)成的示意圖。圖4是表示實(shí)施方式2的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。圖5是表示實(shí)施方式3的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。圖6是表示實(shí)施例2 5的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。圖7是表示實(shí)施例2中吸附劑使用MS-5A時(shí)的穿透曲線的圖。圖8是表示實(shí)施例2中吸附劑使用MS-13X時(shí)的穿透曲線的圖。圖9是表示實(shí)施例2中吸附劑使用活性炭時(shí)的穿透曲線的圖。圖10是表示實(shí)施例3中吸附劑使用MS-5A時(shí)的穿透曲線的圖。圖11是表示實(shí)施例3中吸附劑使用MS-13X時(shí)的穿透曲線的圖。圖12是表示實(shí)施例3中吸附劑使用活性炭時(shí)的穿透曲線的圖。圖13的(a)是表示在實(shí)施例3的條件(活性炭)下通過TSA工序反復(fù)進(jìn)行吸附脫附時(shí)吸附側(cè)氣體的單硅烷濃度的時(shí)間變化的圖，(b)是表示在實(shí)施例3的條件(活性炭) 下通過TSA工序反復(fù)進(jìn)行吸附脫附時(shí)的脫附側(cè)氣體的單硅烷濃度的時(shí)間變化的圖。圖14的(a)是表示在實(shí)施例3的條件(活性炭)下通過PSA工序反復(fù)進(jìn)行吸附脫附時(shí)的吸附側(cè)氣體的單硅烷濃度的時(shí)間變化的圖，(b)是表示在實(shí)施例3的條件(活性炭)下通過PSA工序反復(fù)進(jìn)行吸附脫附時(shí)的脫附側(cè)氣體的單硅烷濃度的時(shí)間變化的圖。圖15是表示實(shí)施例6的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。圖16是表示實(shí)施例6中吸附劑使用MS-5A時(shí)的穿透曲線的圖。圖17是表示實(shí)施例6中吸附劑使用MS-13X時(shí)的穿透曲線的圖。圖18是表示實(shí)施例6中吸附劑使用活性炭時(shí)的穿透曲線的圖。圖19的(a)是表示在實(shí)施例6的條件(活性炭)下通過PSA工序反復(fù)進(jìn)行吸附脫附時(shí)的吸附側(cè)氣體的單硅烷濃度的時(shí)間變化的圖，(b)是表示在實(shí)施例6的條件(活性炭)下通過PSA工序反復(fù)進(jìn)行吸附脫附時(shí)的脫附側(cè)氣體的單硅烷濃度的時(shí)間變化的圖。
具體實(shí)施例方式以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)予說明，在全部附圖中，同樣的構(gòu)成要素帶有同樣的符號(hào)，并適當(dāng)省略說明。以下對適用于包含作為需要除害的氣體的單硅烷、作為無需除害的氣體的氫氣的混合氣體的廢氣處理裝置進(jìn)行說明，但混合氣體的種類不限于此。例如，對作為需要除害的氣體的包含PFC(perfluorocarbon)、CHF3> SF6, NF3等的混合氣體、作為無需除害的氣體的包含氮?dú)?、氬氣的混合氣體，也可以通過適當(dāng)選擇吸附劑、處理?xiàng)l件而適用本申請的廢氣處理裝置。應(yīng)予說明，作為PFC的代表例，可以舉出CF4、C2F6, C3F8、GF80(實(shí)施方式1)圖1是表示實(shí)施方式1的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。半導(dǎo)體制造裝置20沒有特別限定，可以舉出用于將太陽電池中使用的薄膜硅成膜的等離子體CVD裝置等。通過半導(dǎo)體制造裝置20制造的太陽電池更具體而言至少由包含非晶硅(a_Si:H)、微晶硅(yc-Si:H)和多晶硅(poly-Si)等含硅化合物的組合構(gòu)成。從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體(廢氣)包含需要除害的單硅烷、無需除害
5的氫氣、氮?dú)狻鍤饧拔⒘侩s質(zhì)。作為微量雜質(zhì)，可以舉出二硅烷、三硅烷等包含多個(gè)Si的高次硅烷、PH3、B2H6(分別0.001 )。本實(shí)施方式中，氫氣和單硅烷之比(氫氣/單硅烷)為2 100。廢氣處理裝置10處理從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體。廢氣處理裝置10 具備泵12、過濾器部30、吸附分離部40、硅烷氣體除害部50、及氫氣排氣部60。泵12吸引從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體，與氮?dú)庖煌统龅竭^濾器部30。 作為使用的泵的種類，沒有特別限定，多數(shù)情況下半導(dǎo)體制造裝置一般使用干燥泵。干燥泵為了保持氣密性、防止不需要的堆積物、防止泵內(nèi)部的腐蝕、提高排氣能力等目的可以導(dǎo)入沖洗用氣體。作為沖洗用氣體，沒有特別限定，主要使用氮?dú)?、氬氣等惰性氣體。另外，作為沖洗用氣體的導(dǎo)入量，也沒有特別限定，每1臺(tái)泵一般為10 50NL/min左右。過濾器部30是選擇性地除去高次硅烷的微粒捕捉過濾器。從半導(dǎo)體制造裝置20 排出的混合氣體通過過濾器部30。由此，從混合氣體除去高次硅烷。作為使用的過濾器，沒有特別限定，可以使用渦旋式等過濾器。吸附分離部40使混合氣體通過，將混合氣體中包含的單硅烷用吸附劑吸附，由此分離單硅烷和無需除害的氫氣。作為此類吸附劑，可以舉出沸石、活性炭、硅膠、氧化鋁凝膠、及3A、4A、5A、13X等分子篩等。圖2是表示吸附分離部的具體構(gòu)成的示意圖。如圖2所示，吸附分離部40具有加熱部44、吸附劑46a 46d、吸附劑切換用閥45a 45d、載體氣體導(dǎo)入切換用閥47a 47d、 三通閥48a 48d。供給于加熱部44的載體氣體的種類可以舉出氮?dú)?、氫氣、氬氣。載體氣體被加熱到40 200°C，供給于各吸附劑46a 46d。本實(shí)施方式的吸附劑46a 46d是與無需除害的氣體、例如氫氣、氮?dú)?、氬等相比?更能吸附需要除害的單硅烷的吸附材料。吸附劑46a 46d可以在其外側(cè)具有例如電爐之類能夠?qū)囟缺３忠欢ǖ慕Y(jié)構(gòu)?；诒徊迦胛絼?6a 46d的內(nèi)部的溫度檢測器(未圖示)的檢測結(jié)果調(diào)整溫度，另外，通過插入幾個(gè)溫度檢測器，把握吸附體，掌握吸附行為。另外，吸附劑46a 46d通過多個(gè)壓力檢測器(未圖示)測定其內(nèi)部壓力，由此監(jiān)控吸附劑 46a 46d的壓差，掌握吸附劑的粉化狀況。接著，具體說明使用吸附劑的單硅烷的分離方法。首先，將在加熱部44被加熱到 200°C左右的氮?dú)獾容d體氣體導(dǎo)入到各吸附劑46a 46d。接著，通過真空泵(未圖示)排氣至0. 13atm(IOOTorr) 1. 3X l(T3atm(lTorr)，將該狀態(tài)保持1小時(shí) 100小時(shí)左右后，將吸附劑46a 46d的溫度冷卻至規(guī)定的溫度(吸附劑前處理)。然后，如果在吸附劑46a 46d中導(dǎo)入溫度0 100°C、壓力0. 9atm(684Torr) 9. 0atm(6840Torr)的混合氣體，則混合氣體中包含的單硅烷被吸附于吸附劑，所以導(dǎo)入初期從吸附劑46a 46d排出單硅烷濃度1. 0%以下的氣體。另外，從能量轉(zhuǎn)換效率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選導(dǎo)入溫度30 40°C、壓力 0. 9atm(684Torr) 1. latm(836Torr)的混合氣體。于是，以吸附劑46a 46d的排氣通路與氫氣排氣部60連通的方式控制三通閥 48a 48d。然后，在通過傅里葉變換紅外分光光度計(jì)(FT-IR)檢出規(guī)定濃度的單硅烷的時(shí)間點(diǎn)，利用三通閥48a 48d阻斷吸附劑46a 46d和氫氣排氣部60的通路。此時(shí)，單硅烷被吸附于吸附劑。因此，本實(shí)施方式的吸附分離部40例如使被TSA(Temperature Swing Adsorption)工序吸附的單硅烷脫離。具體而言，將吸附劑46a 46d通過電爐加熱到40 120°C左右，由此使得單硅烷從吸附劑脫離，所以從吸附劑46a 46d排出的氣體實(shí)質(zhì)上高濃度地包含單硅烷。因此，控制三通閥48a 48d，使得吸附劑 46a 46d的排氣通路與硅烷氣體除害部50連通。由此，廢氣處理裝置10控制混合氣體的導(dǎo)入及吸附劑的加熱時(shí)刻，可以不使單硅烷氣體與氫氣再次混合地送入硅烷氣體除害部50。另外，通過閥4 45d、47a 47d，順次切換導(dǎo)入混合氣體或載體氣體的吸附劑，由此，不中斷混合氣體中的單硅烷的吸附及脫離地連續(xù)進(jìn)行。即，如果開放閥45a，關(guān)閉其他閥，將三通閥48a切換到壓側(cè)，則混合氣體僅流通到吸附劑46a，吸附混合氣體中的單硅烷，能夠得到在吐側(cè)降低了單硅烷濃度的氣體。如果在吸附規(guī)定時(shí)間后，開放閥45b，關(guān)閉其他閥，將三通閥48b切換到H2側(cè)，則混合氣體流通到吸附劑46b，混合氣體中的單硅烷被吸附，接連在吐側(cè)得到降低了單硅烷濃度的氣體。與此并行地將三通閥48a切換到SiH4側(cè)，通過上述TSA或PSA(Pressure Swing Adsorption)使吸附于吸附劑46a的單硅烷脫離，能夠在SiH4側(cè)回收高濃度地包含單硅烷的氣體。通過按吸附劑交替重復(fù)上述操作，不必中斷即可在H2側(cè)、SiH4側(cè)回收規(guī)定的氣體。 另外，吸附分離部40可以預(yù)先分離需要除害的單硅烷氣體和無需除害的氫氣，所以能夠按氣體種類在硅烷氣體除害部50和氫氣排氣部60進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。所以，與將從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體一體地處理的情況相比，能夠?qū)⒐柰闅怏w除害部50小型化。硅烷氣體除害部50在除害化之前根據(jù)需要設(shè)置導(dǎo)入用于稀釋單硅烷氣體的氮?dú)獾膶?dǎo)入管52。硅烷氣體除害部50將被吸附分離部40分離，并被氮?dú)庀♂尩膯喂柰?單硅烷2Vol%以下)除害。作為由硅烷氣體除害部50將單硅烷除害的方式，可以舉出通過燃燒進(jìn)行除害(燃燒除害)、通過吸附劑進(jìn)行除害(干式除害)等。燃燒除害的情況下，在除害裝置內(nèi)，使LPG氣體等可燃?xì)怏w在燃燒器內(nèi)燃燒，對單硅烷實(shí)施燃燒處理。燃燒氣體通過過濾器除去粉塵等后，進(jìn)行排氣。干式除害的情況下，例如使用以氧化銅為主成分的處理劑， 由此對單硅烷進(jìn)行除害。氫氣排氣部60可以構(gòu)成為將簡單回收的氫氣進(jìn)行燃燒處理或用作燃料，從導(dǎo)入管62導(dǎo)入氮?dú)?、空氣等進(jìn)行稀釋使得回收氣體中的單硅烷濃度達(dá)到容許濃度以下(5ppmv 以下)后，釋放到外部。另外，該稀釋時(shí)，從安全方面考慮，優(yōu)選將氫氣濃度稀釋至爆炸界限以下(4Vol%以下)。應(yīng)予說明，為了降低回收氣體中的單硅烷濃度，優(yōu)選在稀釋前，增加能夠選擇性地將單硅烷除害的機(jī)構(gòu)(未圖示)。作為選擇性地除害的除害劑，沒有特別限定， 可以舉出氧化劑、吸附劑等。圖3是表示吸附分離部的其他具體構(gòu)成的示意圖。如圖3所示，吸附分離部140 具有吸附劑46a 46d、三通閥48a 48d、泵49。吸附分離部140與圖2所示的吸附分離部40不同，使通過PSA(Pressure Swing Adsorption)工序吸附的單硅烷脫離。具體而言， 將吸附劑 46a 46d 利用泵 49 減壓至 0. 5atm(380Torr) 2. OX 10_3atm(l. 5Torr)，由此從吸附劑中脫離單硅燒，所以從吸附劑46a 46d排出的氣體實(shí)質(zhì)上高濃度地包含單硅烷。 因此，以吸附劑46a 46d的排氣通路與硅烷氣體除害部50連通的方式控制三通閥48a 48d。廢氣處理裝置10通過像這樣地控制混合氣體導(dǎo)入及吸附劑內(nèi)減壓的時(shí)刻，能夠不與氫氣再次混合地將單硅烷氣體送入硅烷氣體除害部50。
根據(jù)以上說明的廢氣處理裝置10，將除去了微粒(高次硅烷)后的混合氣體(含有單硅烷及氫氣)使用吸附劑進(jìn)行吸附分離，由此分離需要除害的單硅烷和不需要除害的氫氣。氫氣用氮?dú)獾葰怏w稀釋后，釋放到大氣中。另外，單硅烷在氮?dú)庀♂尯螅趩喂柰槌Σ勘怀?。在單硅烷除害部僅處理單硅烷，由此能夠減小除害設(shè)備的規(guī)模，而且能夠?qū)U氣處理裝置小型化。另外，將單硅烷通過燃燒進(jìn)行除害的情況下，能夠減少燃料用LPG氣體的消耗量。(實(shí)施方式2)圖4是表示實(shí)施方式2的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。實(shí)施方式2的廢氣處理裝置在以下方面與實(shí)施方式1相同。即，將從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體使用泵12 送到過濾器部30，在過濾器部30除去高次硅烷后，使用吸附分離部40，將混合氣體分離成氫氣和單硅烷。本實(shí)施方式在具備單硅烷精制部70及氫氣精制部80方面區(qū)別于實(shí)施方式1。單硅烷精制部70使用吸附劑將被吸附分離部40分離的單硅烷精制。作為吸附劑， 可以舉出沸石。被單硅烷精制部70精制的單硅烷可作為原料再利用。本實(shí)施方式中，單硅烷氣體在吸附分離部40被分離，所以與從混合氣體直接精制單硅烷氣體的情況相比，能夠使單硅烷精制部70為更簡便的構(gòu)成。應(yīng)予說明，吸附劑優(yōu)選能夠吸附混合氣體包含的PH3、 B2H6等雜質(zhì)的物質(zhì)。氫氣精制部80使用吸附劑將被吸附分離部40分離的氫氣精制。作為吸附劑，可以舉出氧化銅等。被氫氣精制部80精制的氫氣可作為原料再利用。本實(shí)施方式中，氫氣在吸附分離部40被分離，所以與從混合氣體直接精制氫氣的情況相比，能夠通過簡易構(gòu)成的氫氣精制部80得到高純度的氫氣。應(yīng)予說明，吸附劑優(yōu)選也可以吸附混合氣體包含的PH3、 B2H6等雜質(zhì)的物質(zhì)。將氫氣再利用的情況下，可以根據(jù)精制的氫氣的純度如下所述地區(qū)分用途。純度99. 99%以上的情況下…氫氣站、燃料電池用燃料氣體、精制氫氣純度99. 999%以上的情況下…成膜原料根據(jù)本實(shí)施方式，能夠確保廢氣處理裝置的小型化，并且能夠?qū)U氣中包含的單硅烷及氫氣進(jìn)行再利用。(實(shí)施方式3)圖5是表示實(shí)施方式3的廢氣處理裝置的概況的系統(tǒng)圖。實(shí)施方式3的廢氣處理裝置在以下方面與實(shí)施方式1相同。即，將從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體使用泵12 送出到過濾器部30，在過濾器部30除去高次硅烷后，使用吸附分離部40，將混合氣體分離為氫氣和單硅烷，然后將分離氣體送出到硅烷氣體除害部50及氫氣排氣部60。本實(shí)施方式中，在如下方面區(qū)別于實(shí)施方式1 在吸附分離部40的前級(jí)，具備將被泵12排氣的混合氣體壓縮并送至后級(jí)的壓縮機(jī)31 ；收集被壓縮的混合氣體并進(jìn)行收容的氣體收容部32 ；控制由氣體收容部32供給的混合氣體的流量的流量控制部33 ；測定通過流量控制部33控制為一定流量的混合氣體的成分氣體濃度的供給側(cè)氣體分析部34 ；測定由吸附分離部40送出的混合氣體的成分氣體濃度的氫氣側(cè)氣體分析部35及硅烷氣體側(cè)氣體分析部36。半導(dǎo)體制造裝置20的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、特別是流量、壓力大幅波動(dòng)的情況下、收集運(yùn)轉(zhuǎn)條件不同的多個(gè)半導(dǎo)體制造裝置的廢氣進(jìn)行處理的情況下等，通過具備上述壓縮機(jī)31、氣體收容部32及流量控制部33，能夠?qū)⒐┙o到吸附分離部40的混合氣體的流量控制為一定。作為壓縮機(jī)31，沒有特別限定，可以舉出隔膜式壓縮機(jī)、離心壓縮機(jī)、軸流壓縮機(jī)、 往復(fù)式壓縮機(jī)、雙螺桿壓縮機(jī)、單螺桿壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)等，其中，更優(yōu)選為隔膜式壓縮機(jī)。作為壓縮機(jī)31的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，沒有特別限定，優(yōu)選以壓縮后的混合氣體的溫度為單硅烷的分解溫度200°C以下的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)?？傊绻紤]將從泵12排出的混合氣體由常壓進(jìn)行壓縮，則在壓縮比4. 4以下運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)是理想的。關(guān)于壓縮機(jī)31中使用的壓縮機(jī)的構(gòu)成沒有特別限定，在供給到壓縮機(jī)的混合氣體的流量變化的情況下，壓縮機(jī)也穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，所以優(yōu)選并設(shè)變換器的構(gòu)成、或、將由壓縮機(jī)暫時(shí)壓縮的混合氣體再次返回壓縮機(jī)的進(jìn)氣側(cè)的溢反方式的構(gòu)成。氣體收容部32在從半導(dǎo)體制造裝置20通過泵12排出的混合氣體的流量、壓力不穩(wěn)定的情況下、收集來自多個(gè)半導(dǎo)體制造裝置20的排出氣體進(jìn)行處理的情況下，收集到足夠容量的罐等中，由此將從各半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體的流量、壓力變化平均化，始終使一定流量、壓力的混合氣體流通向到吸附分離部40。另外，通過考慮結(jié)構(gòu)，能夠賦予除去混合氣體包含的微粒的功能。氣體收容部32中使用的罐的尺寸沒有特別限定，在1臺(tái)半導(dǎo)體制造裝置的情況下，優(yōu)選為該裝置的最大流量以上，幾臺(tái)半導(dǎo)體制造裝置匯總處理的情況下，優(yōu)選為供給到各半導(dǎo)體制造裝置的氣體的最大流量的合計(jì)值以上。氣體收容部32中使用的罐內(nèi)的壓力沒有特別限定，優(yōu)選為1 IOOatm、優(yōu)選為 3 20atmo另外，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)，優(yōu)選在關(guān)閉氣體收容部32的出口閥的狀態(tài)下，將廢氣從壓縮機(jī)31供給到氣體收容部32，并蓄積在氣體收容部32。由此，在半導(dǎo)體制造裝置20的廢氣流量大幅變化時(shí)，也能夠維持用于將供給吸附分離部40的流量保持一定的充分壓力，并且能夠增加可收容在氣體收容部32的氣體量，所以能夠減小氣體收容部32的容積。進(jìn)而， 如果蓄積充分的壓力，則能夠?qū)⑽椒蛛x部40的吸附壓力設(shè)定為較高水平，所以能夠充分獲得與脫離壓力的壓差，于運(yùn)轉(zhuǎn)也有利。作為蓄積的壓力，希望為1 lOOatm、優(yōu)選為2 50atm、更優(yōu)選為3 20atm。另外，此時(shí)的吸附壓力希望在蓄積的壓力的90%以下、優(yōu)選為80%以下。具體而言，作為蓄積 IOatm的情況下的吸附壓力，希望為9atm以下、優(yōu)選為Satm以下。另外，作為將通過上述 PSA方式吸附的單硅烷脫離的壓力，希望減壓至吸附壓力的一半以下、優(yōu)選為1/4以下。具體而言，在吸附壓力為^tm的情況下，作為脫離壓力，希望為htm以下、優(yōu)選為Iatm以下。流量控制部33用于將混合氣體的流量控制在一定水平。關(guān)于其控制方法，沒有特別限定，希望不受供給到流量控制部33的混合氣體的壓力變化的影響，例如可以舉出質(zhì)量流量控制器等。為了測定供給及排出到吸附分離部40的混合氣體的流量以及成分氣體的濃度、 特別是氣體中的氫氣及/或單硅烷濃度，可以設(shè)置供給側(cè)氣體分析部34、氫氣側(cè)氣體分析部35及硅烷氣體側(cè)氣體分析部36。在上述氣體分析部，只要至少能夠測定混合氣體的流量以及混合氣體中的氫氣濃度及/或單硅烷濃度，其方法就沒有特別限定，例如關(guān)于流量，可以使用干式、濕式的一般流量計(jì)，另外，氫氣濃度及/或單硅烷的濃度測定，可以舉出具備氣體流通式樣品池的FT-IR、聯(lián)機(jī)式的氣相色譜法等?；谠谏鲜龇治霾康牧髁俊錃鉂舛燃?或單硅烷濃度的測定結(jié)果，也能夠反映在吸附及脫附的條件、切換吸附劑的時(shí)刻、在氫氣處理部7的氫氣精制或稀釋條件、在硅烷氣體處理部8的單硅烷精制、稀釋、除害條件等運(yùn)轉(zhuǎn)條件。例如在硅烷氣體處理部8，對回收的單硅烷進(jìn)行除害處理，并進(jìn)行排氣的情況下， 需要根據(jù)除害裝置的方式，將回收的單硅烷稀釋至規(guī)定濃度，此時(shí)，如果有硅烷氣體側(cè)氣體分析部36的數(shù)據(jù)，則能夠防止徒勞地稀釋，或在稀釋不足時(shí)除害裝置發(fā)生不良情況。另外， 如果在氫氣處理部也同樣地有氫氣側(cè)氣體分析部35的數(shù)據(jù)，則不必徒勞地過度稀釋，能夠選擇適當(dāng)?shù)南♂寶怏w流量。另外，在硅烷氣體處理部8設(shè)置單硅烷精制部70，對單硅烷氣體進(jìn)行精制處理，實(shí)施再利用的情況下，硅烷氣體側(cè)氣體分析部36除了流量、單硅烷濃度以外，還通過氣相色譜法等對回收的單硅烷中的微量雜質(zhì)進(jìn)行分析，由此選擇最佳的精制處理的條件，雜質(zhì)過多等情況下，也能夠選擇不進(jìn)行精制處理，轉(zhuǎn)為除害處理。此時(shí)，優(yōu)選在氣體分析部的后級(jí)設(shè)置切換除害部和再利用的管線的閥。另外，在氫氣處理部7設(shè)置氫氣精制部80，對氫氣進(jìn)行精制處理，實(shí)施再利用的情況下也與上述同樣。應(yīng)予說明，上述控制優(yōu)選考慮各種測定值，使用管理控制值的演算控制部(未圖示)實(shí)施。另外，半導(dǎo)體制造裝置20中，為了除去由成膜導(dǎo)致的室內(nèi)堆積物，有時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗?；瘜W(xué)清洗時(shí)，為了除去堆積在室內(nèi)的硅薄膜，通常在NF3、F2等氣體的導(dǎo)入下進(jìn)行等離子體處理。但是，因?yàn)樯鲜鰵怏w是助燃性的，所以必須避免與氫氣、單硅烷之類可燃性氣體接觸，優(yōu)選像圖5那樣，在泵12后設(shè)置切換閥13，化學(xué)清洗的廢氣出來時(shí)，切換為助燃系氣體處理系，防止混入到硅烷系氣體的處理管線。該切換閥可以將該機(jī)構(gòu)嵌入泵本身。本發(fā)明不限定于上述各實(shí)施方式，也可以基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)，施加各種設(shè)計(jì)變更等變形，施加了此類變形的實(shí)施方式也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，可以組合實(shí)施方式1的廢氣處理裝置和實(shí)施方式2的廢氣處理裝置，將單硅烷及氫氣中的任一方精制的構(gòu)成。另外，可以為能夠?qū)⒎蛛x的單硅烷及氫氣中的至少一方通過閥切換等根據(jù)需要進(jìn)行精制的構(gòu)成。以下，基于實(shí)施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。(實(shí)施例1)測定各種吸附材料的單硅烷、氫氣、氮?dú)?、氬氣的平衡吸附量。?表示單硅烷在各種吸附劑中的平衡吸附量，表2表示氫氣在各種吸附劑中的平衡吸附量，表3表示氮?dú)庠诟鞣N吸附劑中的平衡吸附量，表4表示氬氣在各種吸附劑中的平衡吸附量。〔表1〕
權(quán)利要求
1.一種廢氣處理裝置，所述廢氣處理裝置處理從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體，其特征在于，具備吸附分離部，使所述混合氣體通過，吸附所述混合氣體中包含的多種氣體中主要需要除害的第1氣體，由此分離該第1氣體和無需除害的第2氣體，脫離機(jī)構(gòu)，使吸附于所述吸附分離部的所述第1氣體脫離，第1氣體處理部，處理從所述吸附分離部脫離的所述第1氣體，第2氣體處理部，處理通過所述吸附分離部而從混合氣體中分離的所述第2氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述第1氣體處理部對所述第1氣體進(jìn)行除害。
3.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述第1氣體處理部對所述第1氣體進(jìn)行精制。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述吸附分離部具備吸附作為所述第1氣體的單硅烷的吸附劑。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述第2氣體處理部將作為所述第2氣體的氫氣稀釋并排出到外部。
6.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述第2氣體處理部對作為所述第2氣體的氫氣進(jìn)行精制。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述脫離機(jī)構(gòu)通過將所述吸附分離部加熱而使所述第1氣體脫離。
8.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述脫離機(jī)構(gòu)通過將所述吸附分離部減壓而使所述第1氣體脫離。
9.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，在所述吸附分離部的前級(jí)，具備將從半導(dǎo)體制造裝置排出的所述混合氣體排氣的泵；將通過所述泵而被排出的混合氣體壓縮并送到后級(jí)的壓縮機(jī)；收集被壓縮的混合氣體并進(jìn)行收容的氣體收容部；控制從氣體收容部供給的混合氣體的流量的流量控制部。
10.一種廢氣處理方法，所述廢氣處理方法處理從半導(dǎo)體制造裝置排出的混合氣體，其特征在于，包含如下工序吸附分離工序，使所述混合氣體通過，使所述混合氣體中包含的多種氣體中主要需要除害的第1氣體吸附于吸附劑，由此將該第1氣體和無需除害的第2氣體分離；脫離工序，使吸附于所述吸附劑的所述第1氣體脫離；除害工序，對從所述吸附劑脫離的所述第1氣體進(jìn)行除害；排出工序，將從混合氣體中分離的所述第2氣體排出到外部。
全文摘要
處理從半導(dǎo)體制造裝置20排出的混合氣體的廢氣處理裝置10具備使混合氣體通過，吸附混合氣體所含的多種氣體中主要需要除害的單硅烷氣體，由此分離單硅烷氣體和無需除害的氫氣的吸附分離部40；使吸附于吸附分離部40的單硅烷脫離的加熱機(jī)構(gòu)；對從吸附分離部40脫離的單硅烷氣體進(jìn)行除害的硅烷氣體除害部50；將通過吸附分離部40從混合氣體中分離的氫氣排出的氫氣排氣部60。
文檔編號(hào)B01D53/46GK102421509SQ20108002082
公開日2012年4月18日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者佐村健, 岡部隆志, 大內(nèi)太, 朝野剛 申請人:吉坤日礦日石能源株式會(huì)社