专利名称：排气处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对从半导体制造装置排出的含有氢和硅烷气体的气体进行处理的排气处理系统。
背景技术：
从半导体制造装置、尤其是用于对在太阳能电池中使用的薄膜硅进行成膜的等离子体CVD装置排出的排气中混合存在需要除害的单硅烷、不需要除害的氢、以及微粒(高阶硅焼)。在以往的排气处理装置中，在利用过滤器除去微粒后，在含有残留的单硅烷和氢的混 合气体(氢/单硅烷=2 100)中加入氮，然后用除害装置进行处理。关于氮的添加量，从产生粉体的观点出发，将单硅烷浓度调节为2%以下。
〔在先技术文献〕
〔专利文献〕
专利文献I :日本特开昭62-134414号公报 专利文献2 :日本特开平9-239239号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
在以往的排气处理装置中，由于对含有需要除害的少量单硅烷、不需要除害的大量氢的混合气体进行除害，因而导致单硅烷的除害所需要的设备、进而排气处理装置的大規模化。此外，在通过燃烧将单硅烷除害的情况下，燃烧用LPG气体的消耗量增多，能量效率降低。进而，从半导体制造装置排出的排气，其压カ和流量根据半导体制造装置的运转条件而显著地变化，因此难以使排气处理装置进行稳定地运转。
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供一种使对从半导体制造装置排出的排气进行处理的系统小型化的技术。本发明的其他目的在于提供一种使对从半导体制造装置排出的排气进行处理的系统小型化并且能够进行长期稳定的运转的技木。
为了解决上述课题，本发明的ー个方式的排气处理系统对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理。该排气处理系统包括将从半导体制造装置排出的混合气体排出的泵；将利用泵排出的混合气体压缩后送给后级的压缩机；收集被压缩的混合气体并收容的气体收容部；对从气体收容部供给的混合气体的流量进行控制的流量控制部；以及选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢的膜分离部。
按照该方式，将从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体用膜分离部分离为需要除害的单硅烷和不需要除害的氢，分别对分离后的氢和单硅烷进行处理，由此尽可能减小处理设备的规模，进而可以将排气处理系统紧凑化。
本发明的其他方式的排气处理系统是对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理的排气处理系统，包括选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢的膜分离部；获取与利用膜分离部分离的氢的回收率相关的信息且计算出氢的回收率的氢回收率获取手段；以及根据氢回收率的变化控制膜分离部的透过侧压力的压カ控制部。·
压カ控制部可以根据下式来使透过侧压カ变化AP = C1X AA、C1彡0. 5。此处，AA表示氢回收率的减少幅度)，AP表示透过侧压カ的减少量(KPa)。
本发明的再ー种方式是排气处理系统。该排气处理系统是对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理的排气处理系统，包括选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢的膜分离部；获取与利用膜分离部分离的氢的回收率相关的信息且计算出氢的回收率的氢回收率获取手段；以及根据氢回收率的变化控制流入膜分离部的混合气体温度的温度控制部。
温度控制部可以根据以下的式来改变流入膜分离部的混合气体的温度AT =C2X AA、C2彡0.8。此处，AA表示氢回收率的减少幅度(％ )，A T表示混合气体的温度上升幅度(V )。
氢回收率获取手段可以具有对流入膜分离部的混合气体的流量以及氢浓度和单硅烷浓度进行測定的混合气体分析部、以及对透过膜分离部而被分离的气体的流量以及氢浓度和单硅烷浓度进行測定的透过侧气体分析部。
此外，氢回收率获取手段可以具有对流入膜分离部的混合气体的流量进行控制的流量制御部、对流量被控制的混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行測定的混合气体分析部、以及对透过膜分离部而被分离的气体的流量以及氢浓度和单硅烷浓度进行測定的透过侧气体分析部。
本发明的再ー种方式的排气处理系统对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理。该排气处理系统是对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体经膜分离而分离为各自的气体的排气处理系统，包括在从半导体制造装置排出的混合气体中添加第3成分气体的气体添加部；选择性地透过氢且从添加有第3成分气体的混合气体中分离单硅烷和氢的膜分离部；以及获取经膜分离部分离的氢的回收率的氢回收率获取手段；其中，第3成分气体添加部按照下式改变第3成分气体的添加量。AF = C1X A A、C1 彡 0. 3 …式(3-1)
此处，AA表示氢回收率的减少幅度(％)、AF表示第3成分气体的添加量的减少幅度(L/min)。
上述方式的排气处理系统进一歩具备对膜分离部的透过侧压力进行控制的压カ控制部，压カ控制部还可以按照以下的式来改变上述膜分离部的透过侧压力。
A P = C2 X A A、C2 彡 0. 5…式(3-2)
此处，AA表示氢回收率的减少幅度(％)，AP表示膜分离装置的透过侧压力的减少幅度(KPa)。
此外，上述方式的排气处理系统进一歩具备对混合气体的温度进行控制的温度控制部，温度控制部也可以按照以下的式改变上述混合气体的温度。
AT = C3X AA、C3 彡 0. 8...式(3-3)
此处，AA表示氢回收率的減少幅度(％ )，AT表示上述混合气体的温度上升幅度(。。)。
氢回收率获取手段可以还包括对流入膜分离装置的混合气体的流量和氢及单硅烷的浓度进行測定的混合气体分析部；以及对透过膜分离装置而分离的气体的流量和氢及单硅烷的浓度进行測定的透过侧气体分析部。
〔发明效果〕
通过本发明，可以使对从半导体制造装置排出的排气进行处理的系统小型化。
图I是表不实施方式I的排气处理系统一例的系统不意图。
图2是更为详细地表示实施方式I的排气处理系统的构成的系统图。
图3是表示实施方式I的排气处理系统的各部分中的数据处理的一例的系统图。
图4是表示实施方式1-1的排气处理系统的构成的系统图。
图5是表示利用非透过侧止回阀将压力调整为50KPaG，除此之外，将实施例1_2的条件作为初始条件，对氢回收率相对于使排气处理系统满足式(1-2) (C1 = 0. 5)运转时的使用年数(換算值)的变化进行监控的结果的图。
图6是表示将实施例1-1的条件作为初始条件，对氢回收率相对于使排气处理系统满足式(1-3) (C2 = 1.0)运转时的使用年数(換算值)的变化进行监控的结果的图。
图I是表示初始条件使用膜分离容量为3. OL的膜分离模块，在第3成分气体添加部中以30NL/min添加氮,除此之外与实施例1_1同样地,对氢回收率相对于使排气处理系统满足式(1-4) (C3 = 1.0)运转时的使用年数(換算值)的变化进行监控的结果的图。
图8是表示比较例1-1的排气处理系统的构成的系统图。
图9是表示将实施例1-1的条件作为初始条件，对氢回收率相对于使排气处理系统不满足式(1-2)而以(C1 = 0. I)运转时的使用年数(換算值)的变化进行监控的结果的图。
图10是表示将实施例1-2的条件作为初始条件，对氢回收率相对于使排气处理系统不满足式(1-3)而以(C2 = 0. 25)运转时的使用年数(換算值)的变化进行监控的结果的图。
图11是表示初始条件使用膜分离容量为3. OL的膜分离模块，除此之外与实施例1-1同样地，对氢回收率相对于使排气处理系统不满足式(1-4) (C3 = 0. 2)运转时的使用年数(換算值)的变化进行监控的结果的图。
图12是表不实施方式2的排气处理系统的一例的系统不意图。
图13是更为详细地表示实施方式2的排气处理系统的构成的系统图。
图14是表示实施方式2的排气处理系统的各部分中的数据处理的一例的系统图。
图15是实施例2中使用的分离系统的示意图。
图16是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施压力调整而运转的情况下(C1 =
1.0)的氢回收率的变动的图表。
图17是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施压力调整而运转的情况下(C1 =0. I)的氢回收率的变动的图表。
图18是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施压力调整而运转的情况下(C1 = 1.0)的氢回收率的变动的图表。
图19是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施压力调整而运转的情况下(C1 = 0. I)的氢回收率的变动的图表。
图20是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施压力调整而运转的情况下(C1 = 1.0)的氢回收率的变动的图表。
图21是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施压力调整而运转的情况下(C1 = 0. I)的氢回收率的变动的图表。
图22是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施温度调整而运转的情况下(C2 =
1.0)的氢回收率的变动的图表。
图23是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施温度调整而运转的情况下(C2 =0. 25)的氢回收率的变动的图表。
图24是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施温度调整而运转的情况下(C2 = 1.0)的氢回收率的变动的图表。
图25是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施温度调整而运转的情况下(C2 = 0. 25)的氢回收率的变动的图表。
图26是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施温度调整而运转的情况下(C2 = 1.0)的氢回收率的变动的图表。
图27是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在实施温度调整而运转的情况下(C2 = 0. 25)的氢回收率的变动的图表。
图28是表示实施方式3的排气处理系统的构成的示意图。
图29是更为详细地表示实施方式3的排气处理系统的构成的系统图。
图30是表示实施方式3的排气处理系统的各部分中的数据处理的一例的系统图。
图31是表示实施例3中使用的排气处理系统的示意图。
图32a是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1=o. 5)的氢回收率的变动的图表。
图32b是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1=0. I)的氢回收率的变动的图表。
图32c是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1 = 0. 5)的氢回收率的变动的图表。
图32d是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1 = 0. I)的氢回收率的变动的图表。
图32e是表示在以50NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1 = 1.0)的氢回收率的变动的图表。
图32f是表示在以50NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1 = 0. I)的氢回收率的变动的图表。
图33是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，未调整氮添加量而运转的情况下的氢回收率的变动的图表。
图34是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1 =0.3)的氢回收率的变动的图表。
图35是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转(C1 = 0. 3)后，调整膜分离装置的透过侧压力而运转(C2 = 1.0)的情况下的氢回收率的变动的图表。
图36是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转(C1 = 0. 3)后，调整温度控制部的温度地运转(C3 = 2.0)的情况下的氢回收率的变动的图表。
图37是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量进行运转(C1 = 0. 3)后，调整膜分离装置的透过侧压力地运转(C2 = 1.0)，进而调整温度控制部的温度而运转(C3 = 2. 0)的情况下的氢回收率的变动的图表。
图38是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，未调整氮添加量而运转的情况下的氢回收率的变动的图表。
图39是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转的情况下(C1 = 0. 5)的氢回收率的变动的图表。
图40是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转(C1 =0. 5)后，调整膜分离装置的透过侧压力而运转(C2 = I. 0)的情况下的氢回收率的变动的图表。
图41是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转(C1 =0. 5)后，调整温度控制部的温度而运转(C3 = 2. 0)的情况下的氢回收率的变动的图表。
图42是表示在以10NL/min导入泵中的吹扫氮的条件下，在调整氮添加量而运转(C1 =
0.5)后，调整膜分离装置的透过侧压力而运转(C2 = 1.0)，进而调整温度控制部的温度而运转(C3 = 2.0)的情况下的氢回收率的变动的图表。
具体实施方式
以下，參照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在全部附图中，对同样的构成要素标记同样的标号，并适当省略说明。
(实施方式I)
图I是表示本实施方式的排气处理系统一例的系统示意图。图2是更为详细地示出本实施方式的排气处理系统的构成的系统图。图3是表不本实施方式的排气处理系统的各部分中的数据处理的一例的系统图。
本实施方式的排气处理系统100，如图I所示，包括压缩机11，其收集从多个半导体制造装置I通过泵部2排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体并进行压缩；气体收容部3，其收容从压缩机11排出的混合气体；流量控制部4，其对来自气体收容部3的 混合气体的流量进行控制；膜分离部6，其从混合气体中分离单硅烷和氢；氢气处理部7，其对通过膜分离部6分离的氢进行处理；以及硅烷气体处理部8，其对通过膜分离部6分离的硅烷气体进行处理。
作为半导体制造装置1，并无特别限定，但可以举出用于将在太阳能电池中使用的薄膜硅成膜的等离子体CVD装置等。
从半导体制造装置I排出的混合气体的组成没有特别限定，但例如包括需要除害的单硅烷、不需要除害的氢、氮和微量杂质。作为微量杂质，可以举出ニ硅烷、三硅烷等含多个Si的高阶硅烷、PH3、B2H6 (分别为0. 001 1% )。
泵部2吸引从半导体制造装置I排出的混合气体，送给后级的压缩机11。所使用的泵的种类没有特别限定，往往在半导体制造装置中通常使用干式泵。出于保持气密性、防止不需要的堆积物、防止泵内部的腐蚀、提高排气能力等目的，可以向干式泵中导入吹扫用气体。吹扫用气体没有特别限定，但主要使用氮、氩等惰性气体。此外，吹扫用气体的导入量没有特别限定，但每一台泵通常是10 50NL/min左右。
此外，如图2所示，也可以在泵2b的前级或/和后级设置过滤器2a。特别地，在排气气体中存在比较多的高阶硅烷等的微粒的情况下，优选设置过滤器2a。过滤器2a是选择性地除去在混合气体中含有的高阶硅烷等的微粒的微粒捕捉过滤器。使用的过滤器没有特别限定，但可以使用螺旋式等的过滤器。
进而，在半导体制造装置I中，为了除去因成膜导致的腔室(chamber)内的堆积物，有时进行化学清洗。对于化学清洗而言，为了除去在腔室内堆积的薄膜硅，通常是在导入NF3、F2等气体的情况下进行等离子体处理。然而，这些气体具有易烧性，因而必须避免与氢、单硅烷这样的可燃性气体接触，如图2所示，优选在泵2b之后设置切换阀2c。由此，当化学清洗后的排气出来时，切換成易烧系气体处理系，由此可防止这样的排气混入到硅烷系气体的处理线中。需要说明的是，关于该切换阀2c，在泵自身中可以内置该机构。
压缩机11没有特别限定，可以举出隔膜式压缩机、离心压缩机、轴流压缩机、往复压缩机、双螺杆压缩机、单螺杆压缩机、涡旋压缩机、旋转式压缩机等，但其中更为优选隔膜式压缩机。
压缩机11的运转条件没有特别限定，优选在使压缩后的混合气体的温度达到作为单硅烷分解温度的200°C以下的方式运转。換言之，如果考虑将从泵部2排出的混合气体由常压进行压缩，则优选在压缩比4. 4以下运转压缩机。
关于压缩机11中使用的压缩机的构成，没有特别限定，为了在供给压缩机的混合气体的流量发生变动的情况下仍稳定地运转压缩机，优选具有ー并设置变换器的构成、或者是将经压缩机暂时压缩而得的混合气体再次返回压缩机吸气侧的溢回方式的构成。
气体收容部3是如下用途的装置，将从多个半导体制造装置I通过泵部2排出的混合气体收集到容量足够的罐等中，由此将从各个半导体制造装置I排出的混合气体的流量、压カ变动平均化，使膜分离部6中总是流通恒定流量、压カ的混合气体。此外，通过对构造进行设计，也可以赋予除去混合气体中所含的微粒的功能。
气体收容部3中使用的罐的尺寸没有特别限定，优选使其为供给各个半导体制造装置I的气体的最大流量的总计值以上。
气体收容部3中使用的罐内的压カ没有特别限定，优选最大达到IMPaG。
此外，优选在装置运转开始时，在关闭气体收容部3的出口阀的状态下，将泵的吹扫气体、排气从压缩机11供给气体收容部3，蓄压于气体收容部3中。由此，即使在半导体制造装置的排气流量大幅变动时，仍可以维持用于保持向分离装置的供给流量的足够的压力，并且可以增加在气体收容部3中能够收容的气体量，因此可以减小气体收容部的容积。进而，若蓄积足够的压力，则可以将膜分离装置的非透过侧压カ设定得较高，由此可以充分获取与透过侧的压差，在运转上也变得有利。
流量控制部4是用于将收集于气体收容部3的混合气体的流量、压カ控制为恒定的构件。关于其控制方法没有特别限定，优选不受由流量控制部4供给的混合气体的压カ变动的影响，例如可以举出质量流量控制器等。此外，关于压力，通过对压缩机11的运转条件进行选择，也可以确保必要的压カ。
膜分离部6至少具备图2示出的膜分离装置6b和透过侧压力控制部6c和/或非透过侧压カ控制部6d。膜分离装置6b，只要是选择性地透过氢的膜，且不含与单硅烷反应这样的金属成分、例如钯、镍等作为主成分的物质即可，不特别限定，可以举出各种半透膜等。半透膜包含选择性地透过氢的致密层、和支撑致密层的多孔性的基材。半透膜的形状可以举出平膜、旋膜、中空丝膜，但其中更优选中空丝膜。致密层中使用的材料可以举出聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚硅氮烷、丙烯腈、聚酯、纤维素聚合物、聚砜、聚烷撑ニ醇、聚こ烯、聚丁ニ烯、聚苯こ烯、聚こ烯基卤化物、聚偏ニ卤こ烯、聚碳酸酯和具有其中的任一个重复单元的嵌段共聚物。
基材中使用的材料可以举出玻璃、陶瓷、烧结金属等无机材料、和多孔性的有机材料。多孔性的有机材料可以举出聚醚、聚丙烯腈、聚醚、聚(亚芳基氧化物)、聚醚酮、聚硫化物、聚こ烯、聚丙烯、聚丁烯、聚こ烯基等。
供给膜分离装置6b的混合气体的流量、压力、温度、单硅烷气体的浓度、和膜分离装置6b的非透过侧压力、透过侧压力没有特别限定，例如，作为流量，相对于膜分离装置的容量 1L，为 5NL/min 500NL/min，优选 10NL/min 100NL/min ;作为压力，优选 _90KPaG
I.OMPaG;作为温度，优选-20°C 100°C左右；作为单硅烷气体浓度，为30vol %以下，优选20VOl%以下，更优选IOvol %以下；作为膜分离装置6b的非透过侧压力，优选_90KPaG 0. 85MPaG ;作为透过侧压力，优选-IOOKPaG 0. 9MPaG。
此外，所谓膜分离装置的容量是指膜分离装置内的分离膜充分地紧密填充的部分的容积。
此外，作为供给上述膜分离装置6b的混合气体的温度，在以室温以外进行运转的情况下，有必要设置如图2所示那样的温度控制部6a。
温度控制部6a只要具有将混合气体冷却或加热的功能即可，不特别限定，可以举出电热加热器、各种热交換器等。被温度控制部6a冷却或加热的混合气体供给膜分离装置6b。
上述的膜分离条件实际上紧密地互相关联，例如在膜分离容量为IL的情况下，供给膜分离装置的流量优选20NL/min 50NL/min ;单硅烷气体浓度优选IOvol %以下；温度优选10°C 40°C ;膜分离装置的非透过侧压カ优选大气压以上；透过侧压カ优选-IOOKPaG -60KPaG。
被膜分离装置6b分离的气体分别被送到氢气处理部7、硅烷气体处理部8。对于氢气处理部7，仅仅是将回收的氢进行燃烧处理，作为燃料利用，例如也可以是如图2所示那样，以如下方式构成，即，由稀释部7b用氮、空气等稀释为爆炸界限以下后，向外部释放。此外，在该稀释时，从安全的角度讲，优选将氢浓度稀释到爆炸下限以下(4Vol%以下)。稀释部7b中的稀释率只要是至少满足单硅烷浓度5ppmv以下即可，不作特别限定，以透过侧气体分析部6e的測定结果为基础，如果控制稀释率，则可以没有浪费、效率良好地控制。由稀释部7b稀释的分离气体被鼓风机7c释放到外部。此外，为了降低回收气体中的单硅烷浓度，也可以增加能够选择性地将单硅烷除害那样的机构(未图示)。选择性地除害的除害剂没有特别限定，可以举出氧化剂、吸附剂等。此外，如图4所示，也可以设置氢气提纯部7a，能够提纯氢而再利用。
此外，关于硅烷气体处理部8，例如如图2所示，作为毒性气体的单硅烷被稀释部Sb与作为进行无害化的装置的除害部8c的装置规格相适应地稀释到规定的浓度后，被导入除害部8c，由此无害化到单硅烷的容许浓度以下，利用鼓风机8d向外部释放。当然，也可以设置硅烷气体提纯部8a，能够提纯单硅烷而再利用。
本实施方式的排气处理系统，也可以增加如图2和图3所示那样的各种附带设备。
例如，如图2所示，为了对用流量控制部4控制为恒定流量的混合气体的成分气体的浓度、尤其是气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行測定，可以设置气体分析部5。关于该气体分析部5，只要至少能够測定混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度即可，其方法不特别限定，例如可以举出气体流通式的具有样品池的FT-IR、在线式的气相色谱法等。
此外，如图2、图3所示，为了调整混合气体中的单硅烷浓度等，也可以在气体分析部5的前后设置第3成分气体添加部10，将第3成分气体以恒定量添加在混合气体中。添加的第3成分气体只要是不与单硅烷等的混合气体中的成分气体激烈反应的气体即可，不作特另IJ限定，可以举出例如氮、氩、氢、氦、氙、碳等原子数I 4的碳化氢气体等。在设置第3成分气体添加部10的情况下，优选在其前后设置气体分析部5，对第3成分气体的添加前后的混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行測定。
此外，如图2所示，为了对经膜分离部6分离的各个气体的流量和成分浓度进行測定，也可以设置透过侧气体分析部6e、非透过侧气体分析部6f。例如，关于氢气处理部7，通过对膜分离装置6b的透过侧气体的流量和气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行測定，以该测定结果为基础，可以将回收的氢气向大气释放时稀释部7b中的稀释率控制为单硅烷浓度成为容许浓度(5ppmv以下)。关于该稀释部7b，为了将回收的氢安全地向大气释放，可以添加氮、空气等，使单硅烷浓度为容许浓度以下，使氢浓度为爆炸下限(4vol %以下)。
需要说明的是，从膜分离装置6b的透过侧排出的透过侧气体，可用透过侧气体分析部6e測定流量、以及氢浓度和单硅烷浓度。此外，透过侧压力控制部6c是用于控制膜分离装置6b的透过侧压カ的构件。将所得到的測定结果和供给膜分离装置6b的分离前混合气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度的测定结果合并，能够算出氢气的回收率(氢回收率)。此处，所谓氢回收率如以下所示的式(1-1)这样来定义。
氢回收率(% ) = 100X ((A/100) XB))/((C/100) XD)…式(1-1)
此处，A表示透过侧气体的氢浓度(透过侧氢浓度)(vol % )、B表示透过侧气体流量(透过侧气体总流量)(L/min)、C表示向膜分离装置供给的混合气体的氢浓度(供给侧氢浓度)(vol % )、D表示供给膜分离装置的混合气体的流量(供给侧气体总流量)(L/min)。、 通过监控该氢回收率，可以把握膜分离装置6b的劣化状态。例如，随着氢回收率的降低，控制供给膜分离装置6b的混合气体的温度、膜分离装置6b的非透过侧压力、透过侧压力、第3成分气体的添加量，可以总是維持高的氢回收率地来运转。此时，优选以相对于氢回收率的減少率，满足以下所示的式(1-2) 式(1-4)的方式，控制供给膜分离装置6b的混合气体的温度、膜分离装置6b的透过侧压力、第3成分气体的添加量。
AP = C1X AA, C1 彡 0. 5…式(ト2)
此处，AP表示透过侧的压カ减少量(KPa), AA表示氢回收率的减少量(％ )。
AT = C2X AA, C2 彡 0. 8...式(1-3)
此处，AT表示温度上升部分(°C )，AA表示氢回收率的减少量(％)。
AF = C3X AA、C3 彡 0. 3…式(1-4)
此外，AF表示第3成分气体添加量的减少量(L/min)、AA表示氢回收率的减少量
(% )o
此外，例如对于硅烷气体处理部8，測定膜分离装置6b的非透过侧气体的流量及气体中的氢浓度和单硅烷浓度，以其测定结果为基础，将回收的单硅烷气体用除害部8c无害化时的稀释部8b中的稀释率控制为单硅烷浓度达到除害装置的容许浓度(例如2vol%左右)以下。
需要说明的是，上述的控制由图3示出的运算控制部30来执行。此外，运算控制部30以所控制的混合气体的流量、气体分析部5中的混合气体中的单硅烷浓度的測定结果和膜分离装置的容量为基础，可以通过流量控制部4来控制混合气体的流量。
进而，运算控制部30可以基于流量控制部4中的混合气体流量值、气体分析部5中的混合气体中的单硅烷浓度的測定结果、透过侧气体分析部6e中的透过侧气体流量和透过侧气体中的单硅烷浓度侧的測定结果，计算氢回收率。
关于运算控制部30，针对该算出的氢回收率的減少幅度，可以控制供给膜分离装置6b的混合气体的温度、膜分离装置6b的非透过侧压力、透过侧压力、第3成分气体的添加量。
进而，运算控制部30基于透过侧气体分析部6e中的透过侧气体流量及透过侧气体中的氢浓度和单硅烷浓度的測定结果，可以进行对氢气提纯部7a的运转条件、是否将回收的氢气进行再利用的判定。关于运算控制部30，在判定为未再利用回收的氢气的情况下，也可以将氢气处理部7的稀释部7b中的稀释率控制为单硅烷浓度达到容许浓度(5ppmv以下)。
进而，运算控制部30基于非透过侧气体分析部6f中的非透过侧气体流量和非透过侧气体中的氢浓度和单硅烷浓度的測定结果，可以对硅烷气体提纯部8a的运转条件、是否将回收的单硅烷加以再利用进行判定。关于运算控制部30，在判定为未再利用回收的单硅烷的情况下，也可以将硅烷气体处理部8的稀释部8b中的稀释率控制为单硅烷浓度达到除害装置的容许浓度(例如2vol%左右)以下。此外，在非透过侧气体分析部6f的后级，可以设置切換朝向除害部8c的线和为了再利用的朝向半导体制造装置I的线的阀。
根据上述的排气处理系统，即使从半导体制造装置排出的混合气体的压力、流量变动，仍可以将供给膜分离部的混合气体的流量、压カ保持为恒定，并且能不施加对从半导体制造装置排出的混合气体排气的泵产生影响的背压地稳定运转。
以下，基于实施例具体地说明本实施方式，但本实施方式不限于这些实施例。
〔实施例1-1〕
图4是表示实施例1-1的排气处理系统的构成的系统图。如图4所示，将上述实施方式I的排气处理系统与3台作为半导体制造装置I之一的薄膜硅太阳能电池制造用CVD装置相连接。排气处理系统将从多个PE-CVD装置12排出的混合气体与从外部导入的氮一起用与各自的装置对应的干式泵13a吸引，介由过滤器14朝压缩机26送出。需要说明的是，在干式泵13a之后设置有切换阀33。由此，在化学清洁的排气排出时切换为易烧系气体处理系，由此可以防止这样的排气混入硅烷系气体的处理线中。
压缩机26选定能以压缩比4来运转的机器。在关闭蓄压用阀32的状态下，将各自的泵的吹扫氮以30NL/min的流量通入，将气密罐15(容量5m3)的压カ升压到0. 3MPaG。然后，打开蓄压用阀32，开始对质量流量控制器16供给气体，并且将各自的PE-CVD装置12分4次错开来开始运转。各个PE-CVD装置12的运转，以表I中示出那样的条件来进行。用质量流量控制器16将气体流量控制为151. 5NL/min，用热交换机18将温度调整到40°C后，供给膜分离模块20 (聚酰亚胺中空丝膜，容量2. 4L)。此时，透过侧止回阀21a将压カ调整为-98KPaG。此外，非透过侧止回阀21b将压カ调整为0. IMPaG0此时的压缩机前面的排气的流量、组成示于表2。被分离的透过侧气体SiH4的浓度为0. 019VOl%，氢回收率为90. 9%，不管排气流量如何变动都是恒定的。
需要说明的是，图4中示出的流量计22a和分析装置17a是对从PE-CVD装置12排出的混合气体中的流量以及混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行測定的装置。关于利用质量流量控制器16将流量、压カ控制为规定值的混合气体，利用分析装置17b測定氢浓度和单硅烷的浓度后，通过热交換机18和循环恒温槽19的动作来控制温度，流入膜分离模块20。在膜分离模块20的透过侧和非透过侧的后级分别设置有流量计22b、22c。
在图4中示出的排气处理系统中，膜分离模块的透过侧的气体通过流量计22b、分析装置17c从而測定透过侧气体的流量及透过侧气体中的氢浓度和单硅烷浓度。关于用干式泵13b吸引的透过侧气体，基于该测定结果用适宜的氮稀释，通过鼓风机25a被释放到大气中。另ー方面，膜分离模块20的非透过侧的分离气体通过流量计22c、分析装置17d測定非透过侧气体的流量及非透过侧气体中的氢浓度和单硅烷浓度。非透过侧气体，基于该測定结果用适宜的氮稀释，利用燃烧除害装置23燃烧而除害。利用燃烧除害装置23燃烧而排出的气体，为了除 去在燃烧时产生的粉体等异物，利用鼓风机25b供给袋式过滤器24后，利用鼓风机25c释放到大气中。
〔表I〕Oo Q O Oo n O O c Oo ocoCMQI'sol^fflnlololw's^iol'solol'ST^^Srllolni^soi'sol's'sol's'snl'G's'soi'solol's^soloiol'sl 3 1111 1111
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权利要求
1.ー种对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理的排气处理系统，其特征在于，包括 泵，其将从半导体制造装置排出的混合气体排出； 压缩机，其将由所述泵排气的混合气体压缩后送到后级； 气体收容部，其收集被压缩的混合气体并收容； 流量控制部，其对从所述气体收容部供给的混合气体的流量进行控制；以及 膜分离部，其选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢。
2.根据权利要求I所述的排气处理系统，其特征在干， 在要开始运转时，在所述气体收容部中蓄压后开始运转。
3.根据权利要求I或2所述的排气处理系统，其特征在干， 还包括对所述膜分离部的非透过侧压力进行控制的压カ控制部。
4.ー种对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理的排气处理系统，其特征在于，包括 膜分离部，其选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢； 氢回收率获取手段，其获取关于被所述膜分离部分离的氢的回收率的信息，并计算出氢回收率；以及 压カ控制部，其根据氢回收率的变化对所述膜分离部的透过侧压力进行控制。
5.根据权利要求4所述的排气处理系统，其特征在干， 所述压カ控制部基于下式使透过侧压カ变化，AP = C1X A A，且 C1 ≥ 0. 5 其中，AA表示氢回收率的减少幅度)，AP表示透过侧压カ的减少量(KPa)。
6.ー种对从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理的排气处理系统，其特征在于，包括 膜分离部，其选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢； 氢回收率获取手段，其获取关于被所述膜分离部分离的氢的回收率的信息，并计算出氢回收率；以及 温度控制部，其根据氢回收率的变化对流入所述膜分离部的混合气体的温度进行控制。
7.根据权利要求6所述的排气处理系统，其特征在干， 所述温度控制部基于下式使流入所述膜分离部的混合气体的温度变化，AT = C2X AA，且 C2 ≥0. 8 其中，AA表示氢回收率的減少幅度(％)，A T表示混合气体的温度上升幅度(で)。
8.根据权利要求4 7的任一项所述的排气处理系统，其特征在干， 所述氢回收率获取手段包括 混合气体分析部，其对流入所述膜分离部的混合气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度进行測定，以及 透过侧气体分析部，其对透过所述膜分离部而被分离的气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度进行測定。
9.根据权利要求4 8中任一项所述的排气处理系统，其特征在干，所述氢回收率获取手段包括 流量控制部，其对流入所述膜分离部的混合气体的流量进行控制， 混合气体分析部，其对被控制了流量的混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行測定，以及 透过侧气体分析部，其对透过所述膜分离部而被分离的气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度进行測定。
10.ー种从半导体制造装置排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体中经膜分离而将各自的气体分离的排气处理系统，其特征在于，包括 气体添加部，其向从所述半导体制造装置排出的混合气体中添加第3成分气体，膜分离装置，其具有选择性地透过氢的半透膜，且从添加有第3成分气体的混合气体中分离单硅烷和氢，以及 氢回收率获取手段，其获取被所述膜分离装置分离后的氢的回收率； 其中，所述气体添加部按照下式使第3成分的添加量变化，AF = C1X A A，且 C1 彡 0. 3 其中，AA表示氢回收率的减少幅度(％ )，AF表示第3成分气体的添加量的减少幅度(L/min)。
11.根据权利要求10所述的排气处理系统，其特征在干， 还包括对所述膜分离装置的透过侧压力进行控制的压カ控制部； 其中，所述压カ控制部按照下式使所述膜分离装置的透过侧压カ变化，AP = C2X A A，且 C2 彡 0. 5 其中，AA表示氢回收率的减少幅度(％)，AP表示所述膜分离装置的透过侧压カ的减少幅度(KPa)。
12.根据权利要求10或11所述的排气处理系统，其特征在干， 还包括对所述混合气体的温度进行控制的温度控制部； 其中，所述温度控制部按照下式使所述混合气体的温度变化，AT = C3X AA，且 C3 彡 0. 8 其中，A A表示氢回收率的減少幅度(％)，A T表示所述混合气体的温度的上升幅度(。。)。
全文摘要
排气处理系统(100)对从半导体制造装置(1)排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体进行处理。该排气处理系统(100)包括泵部(2)，其将从半导体制造装置排出的混合气体排出；压缩机(11)，其将经泵部(2)排出的混合气体压缩后送到后级；气体收容部(3)，其收集被压缩的混合气体而进行收容；流量控制部(4)，其对从气体收容部(3)供给的混合气体的流量进行控制；以及膜分离部(6)，其选择性地透过氢且从混合气体中分离单硅烷和氢。由此，可以缓解从半导体制造装置(1)排出的混合气体的压力变动，稳定地运转排气处理系统。
文档编号C23C16/44GK102791356SQ20118001364
公开日2012年11月21日 申请日期2011年3月14日 优先权日2010年3月12日
发明者冈部隆志, 大内太, 朝野刚 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社