TW201216397A - Discharge gas treating system - Google Patents

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TW201216397A
TW201216397A TW100127201A TW100127201A TW201216397A TW 201216397 A TW201216397 A TW 201216397A TW 100127201 A TW100127201 A TW 100127201A TW 100127201 A TW100127201 A TW 100127201A TW 201216397 A TW201216397 A TW 201216397A
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gas
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decane
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gas treatment
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TW100127201A
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Inventor
Tai Ohuchi
Takashi Okabe
Tsuyoshi Asano
Original Assignee
Jx Nippon Oil & Amp Energy Corp
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Description

201216397 • 六、發明說明： .、 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關由從半導體製造裝置排出的含有單石夕 烷之混合氣體，將單矽烷分離回收並使再循環的系統。 【先前技術】 半導體製造裝置’尤其在由電漿CVD裝置排出的排 氣中’含有未使用的單矽烷。分離回收該單矽烷並使再德 環，期望可以提高單矽烷的利用效率，並減輕氣體的使用 鲁費。 [先前技術文獻] (專利文獻） 專利文獻1:日本特表2010-504436號公報 專利文獻2 :國際公開第08/154293號手冊 專利文獻3:日本專利公開平7-267625號公報 (非專利文獻） φ 非專利文獻 1 : JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105, 074509 (2009) 非專利文獻 2 : JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS 354 (2008) 2268-2271 【發明内容】 [發明欲解決之課題] 有鑑於上述目的，雖也有將由半導體製造裝置所排出 的單石夕烷再循環之方法報告，但將排氣中的微粒子用後段 的過濾器捕捉(trap)，並將通過過濾器之含有單矽烷的氣體 3 323382 201216397 * 往小室（chamber)循環的方法，由於單石夕院氣體的純度絕對 、 是不高，故在製作的半導體中被認定為含有雜質（參照專利 文獻1，專利文獻2)。 又，在由作為以往的太陽電池製造裝置的電漿CVD 裝置排出的排氣，係混入有設置在電漿CVD裝置後段的 乾式幫浦（dry pump)之洗淨氮氣。將含有氮氣的單砍烧氣 體在太陽電池製造裝置中循環再利用時，在己製造的太陽 電池中有氮氣混入，報告中指出性能會下降（參照非專利文 0獻1，非專利文獻2)。 有鑑於此，雖然也曾嘗試分離氮氣與單矽烷，但必需 要有如精餾塔般的龐大設備，而有回收成本變高的問題（參 照專利文獻3)。 本發明是有鑑於如此之課題者，其目的是提供一種排 氣處理系統及技術。係將從半導體製造裝置排出的排氣中 所含有的單矽烷有效率地分離回收後，持續再利用，可以 φ 抑制雜質混入半導體製造裝置者。 [解決課題之手段] 為了解決上述課題，本發明有些態樣之排氣處理系 統，係由從半導體製造裝置所排出的至少含有氫氣及單矽 烷之混合氣體中回收單矽烷之一種排氣處理系統，該系統 具備：排出從半導體製造裝置排出的混合氣體之幫浦部； 以及由前述混合氣體分離/回收單矽烷，在半導體裝置中 再循環之矽烷氣體處理部，其特徵為：使用氬氣作為在前 述幫浦部導入之洗淨氣體。 4 323382 201216397 [發明效果] 依此態樣，藉由將從半導體製造裝置排出的單矽烷分 離回收後，在半導體製造裝置中循環再利用，可以提高單 矽烷的利用效率，降低運轉之成本。 又，藉由使用氬氣作為幫浦部之洗淨氣體，可以降低 回收單矽烷中之雜質濃度，再將使用的氬氣分離回收，在 幫浦部循環再利用，可以提高洗淨氣體的利用效率，降低 運轉之成本。 再者，太陽電池製造生產線並未添加摻雜氣體，只對 製作i (本質；intrinsic)層之際排出的氣體構成回收/處理 之系統，即可效率良好地分離回收目標氣體。 【實施方式】 [實施發明之最佳形態] 以下，參照圖面說明本發明的實施形態，同時，全部 的圖面中，對同樣的結構要件附上同樣的符號，適當的省 略說明。 (實施形態1) 第1圖是表示實施形態1相關排氣處理系統的概略之 一例的系統圖。本實施形態相關的排氣處理系統200，如 第1圖所示，處理從半導體製造裝置1通過幫浦部2排出 的至少含有單矽烷與氫氣及氬氣的混合氣體，具備：將單 矽烷分離回收再利用之矽烷氣體處理部20,以及由矽烷氣 體處理部20排出的混合氣體中分離回收氬氣再利用的稀 有氣體處理部30。 323382 201216397 * 作為半導體製造裝置1者，並無特別限定，可以列舉 、 製造太陽電池使用的矽薄膜的電漿CVD裝置。 從半導體製造裝置1排出的混合氣體之組成，並無特 別限定，例如，含有單矽烷、氫氣及微量雜質。作為微量 雜質者，可以列舉：二矽烷、三矽烷等含有複數Si的高次 矽烷、CH4、PH3、B2H6(分別為0.0001至1%)等。在本實 施形態的排氣處理系統中，作為半導體製造裝置1者，期 望只連接不導入CH4、PH3、或B2H6等各種摻配氣體之系 參列。 幫浦部2吸引由半導體製造裝置1排出的混合氣體， 送到後段的矽烷氣體處理部20。使用的幫浦種類並無特別 限定，在半導體製造裝置中，一般大多使用乾式幫浦。在 乾式幫浦中，因保持氣密性、防止不要的堆積物、防止幫 浦内部的腐蝕、提高排氣能力等目的，必需導入洗淨氣體。 在本實施形態中使用的洗淨氣體，只要能滿足與單矽烷不 Φ 反應、即使混入製程氣體内也不作為摻配物發生作用、只 具有使幫浦正常運轉的氣體密度等3個條件即可，而無特 別限定，具有如此性質的洗淨氣體，可以列舉：氦氣以外 的稀有氣體（氖、氬、氪、氙等）。其中，考慮到經濟性時， 以氬氣為最佳。又，洗淨氣體的導入量，並無特別限定，1 台幫浦一般是在10至50NL/min程度。 又，在幫浦部2b之前段或/及後段，也可以設置過 濾器2a。尤其，在排氣氣體中存在比較多量的高次矽烷等 微粒子之情形，以設置過濾器2a為宜。過濾器2a，係選 6 323382 201216397 •擇性地除去混合氣體中含有的高次石夕燒等微粒子之微粒子 、捕捉過滤器。使用的過渡器並無特別限定，可以使用旋渴 式等過濾器。 θ 再者，半導體製造裝置1為了除去因成膜而在小室 (Chamber)内形成的堆積物，有時進行化學清洗。在化學清 洗中’為了除去堆積在小室内的石夕薄膜，一般在導入师3 或F2等氣體下進行電漿處理。然而，由於此等氣體有助 燃性，必需避開與氫氣或單石夕烧般可燃性氣體的接觸，在 籲幫浦部2b之後設置切換閥k為宜。藉此，在排放化學清 洗的排氣之際，#由切換助燃性氣體處理系統，可以防止 如此之排氣混入矽烷系氣體之處理管線。同時，該切換閥 2c也可以内藏在幫浦本身機構内。又，在助燃性氣體排放 到大氣之際，期望以氮氣等惰性氣體加以稀釋。 石夕烧氣體處理部20,係使混合氣體通㉟，以分離在混 合氣體中所含的單石夕燒與除此之外的主成分混合氣體（例 •如氫氣、氬氣等，含多量氫氣及洗淨氣體的所謂富含氫氣 /稀有氣體之氣體）。作為此種分離方法，只要可以分離單 矽烷與除此以外的主成分混合氣體即可，無特別限定，可 以列舉：使用吸著材之吸著分離、使用膜分離模組(m〇dule) 的膜分離、或利用將混合氣體冷卻到低溫使液化凝縮之際 的溫度差而藉由洛餾或部分凝縮使分離之深冷分離等。 第2圖是表示使用吸著分離作為矽烷氣體處理部20 時的具體結構概略圖。如第2圖所示，矽烷氣體處理部2〇 具有加熱部21、吸著塔22a至22c、吸著切換用閥至 7 323382 201216397 .23c、載氣導入切換用閥24a至24c、吸著、脫離切換用三 -向闊25a至25c、氣體分析部26、以及真空幫浦27。 作為供給到加熱部21之載氣者，可以列舉：氫氣、 氬氣、氦氣等惰性氣體。载氣加熱到4〇至2〇〇°c，供給到 各吸著塔22a至22c。 本實施形態相關的吸著塔22a至22c，係充填可以比 氫氣、氮氣、氬氣等更有效吸著單矽烷之吸著材。作為如 此之吸著材者，只要符合前述目的者即可，無特別限定， 鲁可例示如：活性碳、矽膠、氧化鋁膠、以及3A、4A、5A、 13X等沸石等。吸著塔22a至22c之外側，也可以有例如 電爐般可以保持一定溫度之結構。根據***吸著塔22a至 22c内部的溫度檢出器（圖中未顯示）的檢測結果可以調整 溫度’又藉由***複數溫度檢出器，也可以把握吸著帶、 吸著舉動。此外’吸著塔22a至22c，係藉由複數的壓力 感應器（圖中未顯示）測定其内部壓力，監視吸著塔22a至 φ 22c之壓差，可以把握吸著材的粉化狀況。 其次’具體說明有關使用吸著材的單矽烷分離方法。 首先’在加熱部21將加熱到40至200°C左右之氫氣等載 氣，導入已充填吸著材的各吸著塔22a至22c中。然後藉 由真空幫浦27排氣到-O.IMPaG至-0.09MPaG為止，保持 此狀態1小時至100小時左右後，使吸著塔22a至22c的 溫度冷卻到既定之溫度（吸著材前處理）。然後，導入溫度0 至100°C、壓力-O.oiMPaG至l.OMPaG的混合氣體，由於 在混合氣體所含的單矽烷被充填在内部的吸著材吸著，故 8 323382 201216397 . 導入初期由吸著塔22a至22c排出單矽烷濃度ΐ.〇〇/0以下的 、 氣體。又，從能源效率觀點而言，以導入溫度30至4(TC、 壓力-O.OIMPaG至2.0MPaG的混合氣體為佳d 此時’控制吸著、脫離切換用三向閥25a至25c使吸 著塔22a至22c的排氣路徑與稀有氣體處理部3〇連通。在 氣體分析部26 ’藉由傅立葉(F〇urier)變換紅外分光光度計 (FT-IR)或連線的氣相層析分析儀(Gc)，進行由吸著材排出 U氣體組成成分分析’在檢出單石夕烧達到既定濃度的 時點，藉由吸著、脫離切換用三向閥25a至25c阻斷吸著 塔22a至22c與稀有氣體處理部3〇的通路。 此時，在吸著材吸著單石夕烧。在此，本實施形態相關 的石夕烧氣體處理部20，例域由TSA(Tempe_fe Swing 二rption)製程使已吸著的單矽烷脫離。具體上 ，由於吸 著塔22a至22c藉由電爐加熱到4〇至12〇t>c左右而使單矽 烧自吸著材脫離’故自吸著塔22a至22c排出之氣體，實 修*上含有局濃度的單石夕提。在此，控制吸著、脫離切換用 三向閥25a至25c，使吸著塔瓜至22c的排氣路徑與半 導體製造裝置1連通後循環。也可以藉由PSA(Pressure Swing Adsorption)製程使已吸著的單矽烷脫離。具體上， 由於吸著塔22a S 22c是藉由真空幫浦27減壓到_〇 1Μρ&(} 至-0.05 MPaG而使單矽烷自吸著材脫離，故自吸著塔22& 至22c所排出之氣體，實質上含有高濃度的單矽烷。在此， 控制吸著、脫離切換用三向閱25a至25c，使吸著塔瓜 至22c的排氣路徑與半導體製造裝置丨連通並循環。 323382 9 201216397 - 如此，矽烷氣體處理部20在TSA的情形，以控制混 、 合氣體的導入及吸著塔的加熱時機點，在PSA的情形，以 控制混合氣體的導入及吸著塔内的減壓時機點，可以只分 離矽烷氣體並以高濃度送往半導體製造裝置1循環利用。 又，藉由吸著切換用閥23a至23c、24a至24c，將混合氣 ^ 體或載體氣體依序切換導入吸著塔，可以在路徑不切斷下 連續進行混合氣體中單矽烷之吸著及脫離。亦即，開放吸 著切換用閥23a，關閉其他的閥，使吸著、脫離切換用三 • 向閥25a切換至稀有氣體處理部30，則混合氣體只在吸著 塔22a流通，吸著混合氣體中之單矽烷，可在稀有氣體處 理部30得到單矽烷濃度降低之氣體。於既定時間使吸著 後，開放吸著切換用闊23b，關閉其他閥，將吸著、脫離 切換用三向閥25b切換到稀有氣體處理部30側，使混合氣 體在吸著塔22b流通，使混合氣體中之單矽烷被吸著，繼 續進行即可在稀有氣體處理部30側得到單矽烷濃度降低 φ 之氣體。與此同時進行，將吸著、脫離切換用三向閥25a 切換到半導體製造裝置1侧，藉由上述之PSA或TSA在 吸著塔22a使已吸著的單矽烷脫著，可使含有高濃度單矽 烷之氣體在半導體製造裝置1側循環。此等操作在各吸著 塔交互重複進行，則在路徑不切斷下，可以將既定氣體供 給到稀有氣體處理部30側及半導體製造裝置1侧。 稀有氣體處理部30，只要能夠使在矽烷氣體處理部 20與單矽烷分離的以氫氣及氬氣為主成分的混合氣體通 過，能分離氫氣及氬氣即可，無特別限定，可以列舉：使 10 323382 201216397 . 用吸著材的吸著分離、使用膜分離模組的膜分離、或利用 、 使混合氣體在低溫冷卻並液化凝縮之際的溫度差而藉由蒸 潑或部分凝縮使分離的深冷分離等。 第3圖表示使用膜分離作為稀有氣體處理部30時的 具體結構概略圖。如第3圖所示，稀有氣體處理部30具備： 膜分離裝置32、透過侧壓力控制部33a、及/或非透過側 、 壓力控制部33b。膜分離裝置32，只要是能使氫氣選擇性 透過之膜即可，無特別限定，可以列舉各種半透膜等。作 Φ 為半透膜者，例如，含有能使氫氣選擇性透過之緻密層， 與支撐緻密層的多孔質性的基材。半透膜的形狀可以列 舉：平膜、螺旋膜、中空絲膜。其中，以中空絲膜較佳。 作為在緻密層使用的材料者，可以列舉：聚醯亞胺、 聚石夕氧烧、聚碎氨烧、丙烯腈、聚酯、纖維素聚合物、聚 砜、聚伸烷基二醇、聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙 烯基鹵化物、聚偏乙烯基鹵化物、聚碳酸酯及有此等任一 ^ 重複單元的塊狀共聚合物。 作為基材使用的材料者，可以列舉：玻璃、陶瓷、燒 結金屬等無機材料、以及多孔質性的有機材料。作為多孔 質性的有機材料者，可以列舉：聚醚、聚丙烯腈、聚醚、 聚（芳基氧化物）、聚醚酮、聚硫醚、聚乙烯、聚丙烯、聚 丁烯、乙烯基聚合物等。 供給膜分離裝置32之混合氣體的流量、壓力、溫度、 混合氣體中的氬氣濃度、以及膜分離裝置32的非透過側壓 力、透過側壓力並無特別限定，例如，作為流量者：相對 11 323382 201216397 • 於膜分離裝置的容量1L，期望為5NL/min至500NL/min • 而以l〇NL/min至lOONL/min為佳，作為壓力者：期望 為-90kPaG至l.OMPaG ’作為溫度者：期望為_2〇。(：至100 °C左右，作為混合氣體中的氬氣濃度者：期望為5〇 v〇l% 以下’作為膜分離裝置32的非透過侧壓力者：期望為_9〇 kPaG至l.OMPaG ’作為透過側壓力者：期望為·1〇〇](：Ρ3(} 至 0.9 MPaG。 在此，膜分離裝置的容量，係表示膜分離裝置内的分 • 離膜被充分密緻充填之部分的容積。 又，作為供給上述膜分離裝置32的混合氣體之溫度， 在室溫以外運轉時，有必要設置如第3圖所示的溫度控制 部31。 溫度控制部31 ’只要有冷卻或加熱混合氣體之機能即 可，並無特別限定，可以列舉：電熱加熱器或各種熱交換 器等。經溫度控制部31冷卻或加熱的混合氣體，供給到膜 φ 分離裴置32。 ' 以膜分離裝置32分離的氫氣送往氫氣處理部，高 濃度的氬氣分別送往幫浦部2b。在氫氣處理部4〇，也可以 〇將回收的氫氣進行燃燒處理或當作燃料使用，也可以經 氮氣或空氣等稀釋到***界限以下後，放出到外部的結 構。又，此稀釋之際，在安全方面是以將氣氣濃度稀釋到 在***界限以下(柄1%以下）為佳。作為稀釋之方法，以藉 由膜分離方式或PSA方式，使用氮氣處理裝置以氮氣進行 稀釋，在經濟上可望較廉價。也可以是將稀釋之氣體藉由 323382 12 201216397 . 送風機放出到外部之結構。又，也可以是設置氫氣精製部， 精製氫氣後可以再利用的結構。也可以將已精製的氫氣當 作燃料電池之原料。氫氣處理到何種程度也可以由設置在 透過侧的氣體分析部34a進行測定回收氫氣純度的結果加 以判斷。 又，以膜分離裝置32分離的高濃度氬氣，可在幫浦 2b被循環再利用。此時，也可以由設置在非透過侧的氣體 分析部34b進行測定回收氬氣純度的結果判斷可否循環。 # 又，根據在幫浦2b循環的高濃度氬氣之純度，也可以只具 備循環幫浦清洗氣體之機構。具體上，循環含有氫氣4.0 vol.%以上的高濃度氬氣之情形，係期望只循環作為幫浦 2b之清洗氣體。此時，供給到幫浦2b之密封用的氬氣期 望供給來自鋼瓶的新鮮氬氣。循環僅作為幫浦2b清洗氣體 之高濃度氬氣的情形，也可以具備藉由選擇膜分離裝置32 的運轉條件，而可以更高效率回收氬氣的機構。為了使供 ^ 給到幫浦2 b的清洗氣體（幫浦供給氣體）之量可以没有變動 地供給，也可以具備相對於循環的氬氣量控制從鋼瓶供給 的稀有氣體量的機構。又，如後述，也可以在往幫浦的循 環管線途中設置蓄壓部9a，保持對幫浦之供給壓力一定。 本實施形態相關排氣處理系統，也可以如第4圖及第 5圖所示追加各種附帶設備。 如第4圖所示之排氣處理系統，係可以處理複數台半 導體製造裝置之排氣的系統。 作為氣體壓縮部3者，並無特別限定，可以列舉：隔 13 323382 201216397 . 膜（diaphragm)式壓縮機、離心壓縮機、軸流壓縮機、往復 、 壓縮機、雙螺旋壓縮機、單螺旋壓縮機、渦管（scroll)壓縮 機、旋轉壓縮機等，其中以隔膜式壓縮機較佳。 作為氣體壓縮部3的運轉條件，並無特別限定，而以 在壓縮後的混合氣體溫度成為單矽烷的分解溫度200°C以 下來運轉為佳。總之，考慮到由幫浦部2排出的混合氣體 由常壓進行壓縮，期望能在壓縮比4.4以下運轉壓縮機。 又，在混合氣體中存在B2H6等熱不安定雜質時，於分解此 Φ 等雜質之目的下，壓縮後的混合氣體溫度以設為100°C以 上為佳。總之，考慮到由幫浦部2排出的混合氣體由常壓 〇. 進行壓縮，期望以壓縮比2.0以上來運轉壓縮機。 有關在氣體壓縮部3使用的壓縮機結構，並無特別限 定，即使供給壓縮機的混合氣體流量有變動時，為了安定 運轉壓縮機，以具備併設反相器（inverter)的結構，或將經 壓縮機一度壓縮的混合氣體再度送回壓縮機的吸引側之溢 回（Spillback)方式結構為佳。 氣體收容部4係將從複數半導體製造裝置1通過幫浦 部2排出的混合氣體聚集到充分容量的桶子等之中，將由 各個半導體製造裝置1排出的混合氣體之流量、壓力變動 加以平均，係為了在後段的矽烷氣體處理部20使流通一定 流量、壓力的混合氣體者。又，精心製作的結構，可以賦 予除去混合氣體中所含微粒子之機能。 在氣體收容部4所使用的容器罐(tank)大小，並無特別 限定，期望為供給各個半導體製造裝置1之氣體的最大流 14 323382 201216397 . 量合計值以上。 ^ 在氣體收容部4使用的容器罐内之壓力，並無特別限 定，可以蓄壓到最大為lOMPaG，較佳為5.0MPaG，更佳 為1 MPaG為止。 又，在裝置開始運轉時，氣體收容部4的出口閥在關 閉狀態下，將幫浦的清洗氣體或排氣由氣體壓縮部3供給 到氣體收容部4，並在氣體收容部4蓄壓為佳。藉此，即 使半導體製造裝置的排氣流量有大的變動時，可以為了缓 # 和對後段各種分離裝置的供給流量變動而維持充分的壓 力，同時，在氣體收容部4，由於可以增加可收容的氣體 量，故可以減小氣體收容部的容積量。此外，只要能充分 積蓄壓力，則能提高各種分離裝置中的分離效率，於運轉 上變成有利。 流量控制部5，係用以控制在氣體收容部4聚集的混 合氣體之流量、壓力為一定者。此控制方法並無特別限定， ^ 期望為不會受到供給到流量控制部5的混合氣體壓力變動 之影響者，例如，可以列舉質流控制器等。又，有關壓力， 藉由選擇氣體壓縮部3的運轉條件，可以確保必要的壓力。 昇壓部7,係將在矽烷氣體處理部分離的單矽烷主體 氣體導入後述之矽烷氣體精製部50,或是為了在半導體製 造裝置1循環而昇壓到一定壓力者。作為昇壓部7者，只 要能達到前述目的即可，無特別限定，以具有與前述之氣 體壓縮部3同等之要件者為佳。 第5圖是表示矽烷氣體精製部50的具體結構之概略 15 323382 201216397 . 圖。矽烷氣體精製部50是除去在矽烷氣體處理部20分離 ^ 的單矽烷中含有的膦、二硼烷、二矽烧等雜質，以回收更 高純度的單矽烷者。 矽烷氣體精製部50在其内部具備第一精製部60的結 構。此外，在第一精製部的後段也可以具備第二精製部70。 第6圖是表示第一及第二精製部的具體結構概略圖。 第一精製部60及第二精製部70，具有：加熱部61(71)、 吸著塔62a至62c(72a至72c)、吸著切換用閥63a至63c(73a # 至73c)、載氣導入切換用閥64a至64c(74a至74c)、吸著、 脫離切換用三向閥65a至65c(75a至75c)、以及真空幫浦 66(76)。 在吸著塔62a至62c (72a至72c)使用的吸著材，只要 能選擇性地吸著以單矽烷作為主體的混合氣體中之膦、二 硼烷、二矽烷等雜質即可，而無特別限定，例示如：活性 碳、矽膠、氧化鋁膠、以及3A、4A、5A、13X等沸石等。 ^ 尤其以選擇具有經鎂或錳離子交換之A型沸石或絲光沸石 (Mordenite)型結構之沸石為佳。 吸著塔62a至62c (72a至72c)之外側，也可以具有例 如電爐般可以保持一定溫度之結構。根據***吸著塔62a 至62c (72a至72c)内部的溫度檢出器（圖中未顯示）的檢測 結果可以調整溫度，又，藉由***複數溫度檢出器，也可 以把握吸著帶、吸著舉動。又，吸著塔62a至62c (72a至 72c)，係藉由複數的壓力感應器（圖中未顯示）測定其内部 壓力，以監視吸著塔62a至62c (72a至72c)之壓差，也可 16 323382 201216397 • 以把握吸著材的粉化狀況。 k 供給到加熱部61 (71)之載氣種類，可以列舉：氮氣、 氬氣等惰性氣體。載氣被加熱到4〇至2〇(rc後， 吸著塔 62a 至 62c(72u72c)。 第一精製部60及第二精製部70之運轉，首先，在加 熱部61 (71)將加熱到40至2〇〇〇c左右之氫氣等載氣，導入 各吸著塔62a至62c (72a至72c)中。其次，藉由真空幫浦 66 (76)排氣到-〇.1]^1^(}至_0.〇9]^1>&(}為止，保持此狀熊1 ^小時至1〇0小時左右後，使吸著塔62a至62〇(723至72c) 之溫度冷卻到既定之溫度（吸著材前處理）。然後，將溫度〇 至100T：、壓力-O.OlMPaG至5.0MPaG的混合氣體導入吸 著塔62a至62(^72&至72(〇時，由於混合氣體所含的膦、 二硼烷、二矽烷等被吸著材吸著，故導入初期是由吸著塔 62a至62c (72a至72c)排出膦、二硼烷、二矽烷等的摻酉°己 濃度1000 ppm以下，而以100ppm以下為佳，更佳是1〇卯坩 • 以下的氣體。又，從能源效率觀點而言，以導入溫度3〇 至40〇C、壓力-O.OIMPaG至l.0MPaG的混合氣體為佳。 _吸著塔62a至62c(72a至72c)的排氣路徑是在第一精 製邛日守，如同與第二精製部連通之情形；在第二精製部的 情形，則控制吸著、脫離切換用三向閥65a至65c(75a至 75c)使之與氣體分析部6e連通。隨後，藉由氣體分析部 6e的傅立葉(Fourier)變換紅外分光光度計(FT IR)或連線的 氣相層析分析儀(GC)，在檢出膦、二硼烷、二矽烷等達到 既定濃度的時點，藉由吸著、脫離切換用三向闕❿至 323382 201216397 • (75a至75c)，阻斷吸著塔62a至62c (72a至72c)與上述連 , 通之路徑。 在第一精製部60及/或第二精製部70吸著的膦、二 硼烷、二矽烷等，例如，可藉由TSA或PSA製程使脫離。 具體上，吸著塔62a至62c (72a至72c)藉由電爐加熱到40 至120°C左右（TSA的情形），將吸著塔62a至62c (72a至 72c)減壓到-O.IMPaG至-0.05MPaG為止(PSA的情形），為 了由吸著材脫離膦、二硼烷、二矽烷等，由吸著塔62a至 # 62c (72a至72c)排出之氣體，實質上含有高濃度的膦、二 硼烷、二矽烷等。含有高濃度的該等膦、二硼烷、二矽烷 等的混合氣體，在排氣路途流通後在混合氣體處理部8被 適當且安全地處理。 混合氣體處理部8，係指將單矽烷、膦、二硼烷、二 矽烷等毒性氣體無毒化的裝置，具備以稀釋氣體稀釋到既 定濃度後，導入除害部，於單矽烷、膦、二硼烷、二矽烷 φ 等的允許濃度以下使無害化後排放出外部的機能。 為了測定由流量控制部5流通到矽烷氣體處理部的氣 體組成，或在矽烷氣體精製部50及稀有氣體處理部30分 離並排出的南濃度早梦烧氣體及南濃度氣氣的成分濃度5 可以設置氣體分析部6a至6f。在該氣體分析部6a及6f， 至少只要能測定混合氣體中之單矽烷濃度及氬氣濃度即 可，其方法並無特別限定，例如，可以列舉：具備氣體流 通式的樣品測量管（cell)之FT-IR，或連線式的氣相層析分 析等。 18 323382 201216397 • 又，在氣體分析部6()及6e測定之氬氣漠度及單石夕炫 .濃度未達既定濃度的情形，也可以附帶有不送到半導體製 造裝置1及幫浦部2循環，而送到單石夕院除害部(在圖中未 顯示）及稀有氣體排氣部（在圖中未顯示），可以安全且適當 地處理的機構。 蓄麗部9a、9b是為了將在稀有氣體處理部3〇、石夕院 氣體精製部50回收的氬氣或單魏，以—定壓力在幫浦部 2或半導體製造裝置丨循環者。作為#壓部93、％者，只 I ^達成前述目的即可而無特別限定，在蓄壓部9a、9b所積 蓄之壓力，係比供給到蓄壓部9&，之氣體壓力還低，並 且’必需要有比可以確保半導體製造裝置i的流量控制裝 置之作動壓差的壓力還高的壓力。在得不到如此之壓力範 圍時’為了提高對蓄壓部9a、9b的供給壓力，以在蓄麗部 前段設置昇壓機（在圖中未顯示）為宜。在此使用的昇壓 機，係以滿足與前述的氣體壓縮部3相同要件者為宜。作 .為在蓄壓部9a、％的蓄壓壓力者，只要達成前述目的即可 而無特別限定，期望為〇〇5MPaG至觀㈣，而以〇1 MPaG 至 0.5 MPaG 為佳。 以下，根據實施例具體說明本實施形態，本 侷限於只有此等之實施例。 不 實施例1 -1 第7圖及第8圖是表示實施例1-1相關的排氣處理系 統結構之系統圖。在實施例Μ，作為第7圖中的石夕烧氣 體處理部者’係形成如第8圖所示之吸著分離方式。如第 323382 19 201216397 • 7圖所示，將在上述實施形態丨相關的排氣處理系統連接 ^ 在半導體製造裝置1之一的薄膜矽太陽電池用CVD裝置 80，共3台。排氣處理系統，係將從複數的薄膜矽太陽電 池用CVD裝置80排出的混合氣體，與導入乾式幫浦8化 的洗淨氣體共同以對應各別裝置的乾式幫浦81b吸引，經 由過濾器81a’向壓縮機82a送出。同時，在乾式幫浦81b 之後設置切換用閥81c。藉此，在化學清洗的排氣放出之 際，切換到助燃系氣體處理系，而能防止此等排氣混入矽 烧系氣體處理管線。 作為壓縮機82a者，係選定可以壓縮比4運轉者。在 將加壓容器罐(tank)83a(容量：lm3)的出口閥（在圖中未顯 不）關閉狀態下，在各個乾式幫浦81b流入1〇NL//min流 $的氣作為洗淨氣體，將加壓罐的壓力昇壓到〇.5 MPaG為止。然後，打開加壓罐83a的出口閥，開始對質 量流量控制器84a供給氣體，同時，將各個薄膜矽太陽電 % 池用CVD裝置80錯開為每4分鐘分別開始運轉。將質量 流量控制器84a的氣體流量控制在2〇NL/min，供應到石夕 烷氣體處理部20的吸著塔i〇ia(充填活性碳作為吸著材 者，充填容量21.6 L)。以質量流量控制器84a控制在一定 在量的氣體是在氣體分析部85a進行氣體組成分析，吸著 塔101a的壓力是將背壓閥1〇7控制在〇 4MPaG。吸著塔 l〇la至l〇lc於各別開始運轉前’於氫氣1〇NL/min流通 下，加熱到200。(：進行4小時前處理後，冷卻到室溫為止， 然後控制在既定之吸著溫度（30。〇。通過吸著塔1〇la的氣 323382 20 201216397 . 體是以稀有氣體處理部30的溫度調節器90調整氣體溫度 . 為30°C後，導入膜分離模組91(聚醯亞胺中空絲膜、容量 1.2L)。在膜分離模組91的透過側是以真空幫浦93所連接 的透過侧背壓閥92a調整透過側壓力為-O.lMPaG。透過側 的氣體流量、組成是在流量計94a及氣體分析部85c之 GC(氣相層析）、FT-IR測定。又以非透過側背壓閥92b，將 膜分離模組91的非透過側壓力控制在0.4MPaG。非透過 側的氣體流量、組成是在流量計94b及氣體分析部85c之 # GC(氣相層析）、FT-IR測定。吸著塔101a運轉1小時後， 關閉吸著切換用閥102a、103a，打開102b、103b，切換到 吸著塔101b，繼續運轉，同時，打開吸著、脫離切換用閥 104a及載氣導入切換用閥105a，在氳氣10NL/min流通 下，同時以真空幫浦106經1小時減壓到-0.09 MPaG，將 在吸著塔l〇la吸著之成分脫離。脫離氣體之流量、組成是 在流量計108a及氣體分析部85b測定。運轉條件及結果整 ▲ 理在表1及表2中。 21 323382 201216397. 表1
號碼 矽烷氣體處理部 供給矽烷氣體處理部的氣體 運轉條件 分離方式！吸著材 流量 NL/min 組成，vol% Ha Ar N2 Si2H6 PH, B2H6 壓力 MPaG 溫度 °C 實施例1-1 吸著 活性碳 20 40 10 50 --1 0.1 — — 0.4 30 貪施例1-2 吸著 活性碳 50 25 5 70 --I 0.05 —— —— 0.4 30 #施例1-3 吸著 活性碳 100 89.9 0.1 10 —! 0.001 —— — 0.4 30 實施例1-4 吸著 冻石 20 40 10 50 0.1 — —— 0.4 30 實施例1-5 吸著 沸石 50 25 5 70 ---丨 0.05 — —— 0.4 30 實施例1-6 吸著 沸石 100 89.9 0.1 10 —-I 0.001 ——— — 0.4 30 實施例1-7 實施例1-8 實施例1-9 貪施例1-10 實施例1-11 實施例1-12 實施例1-13 實施例1-14 實施例1-15 實施例1-16 實施例1-17 實施例1 -18 實施例1-19 實施例1-20 實施例1-21 實施例1-22 實施例1-23 會施例1-24 實施例1-25 實施例1-26 實施例1-27 膜膜膜 冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷著著著著著著 深深深深深深深深深深深深吸吸吸吸吸吸 活性碳 活性碳 活性碟 沸石 沸石 沸石 ο ο ο 5 7 1 :51:·11 ο51:91 4 2 0^ 8 οι:01·01 2 5 0 059059059059 429·429·4<ν9·429· 8 8 8 8 ol.oi:oiol:oi:oi:oioi:oi:oi:oi:01· 250250250250 0 5 9 0 5 9 4 29·4 29· 8 8 01·:01:01··01··01:01· 2 5 0 2 5 0 5 αο.0.00 ο ο ο ο 3 3 3 4ί4141 αα°· 051051051051 1°·1°·1°·1°· οοοοοοοοοοοο 571571571571 οοοοοο 5 7 15 7 1 1 5 1— J— 5 1 1 5 1— J— 5 1— °··0000··0000··0000--000 ο·°ο ο. ο ο. ο ο. ο ο ο ο 15 115 1 αο.ο.οοαο.ο.οο ο ο 0.02 0.025 0.001 -173 -173 -173 -173 -173 -173 -203 -203 -203 -203 -203 -203 0.01 0.005 0.4 30 0.005 0.0025 0.4 30 1Ε-04 5Ε-05 0.4 30 0.01 0.005 0.4 30 0.005 0.0025 0.4 30 1Ε-04 5Ε-05 0.4 30 (---表示檢測界限以下) 22 323382 201216397 表2 號碼 矽烷氣體處理部 分離方式！吸著材 回收率 % h2 j s\ha 回收SiH4
Ar N2
Si2H6 PH3 b2h6 回收Ar 回收率 % 純度 % 實施例1-1 #施例1-2 實施例1-3 實施例1-4 實施例1-5 實施例1-6 實施例Θ 實施例1-8 實施例1-9 著著著著著著| 吸吸吸吸吸吸 膜膜膜 活性碳 活性碳 活性碳 石石石 彿溥沸 ο ο ο ο ο ο °·0·0·0·0·0· ο ο ο ο ο ο 1· 1 J— i— 1— 1, 3.24 j 92.9 5.65 I 86.5 21.94! 77.3 ! 1.20 | 94.1 ! 2.62 I 87.5 14.60! 84.6 2.9 7.0 0.0 3.8 9.0 0.0 0.929 0.865 0.773 0.941 0.875 0.846 31.2 80.3 52-4 31.0 80-1 52.4 ΊΟϋ.ϋ 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 ο ο ο°·°·α ο ο ο 0 2 0 ο ο ο α°-α 8-°8 9-8-1· 69.9 91.9 98.1 0.298 0.08 0.018 20.1 8.6 34.5 100.0 100.0 100.0
1— i— 1— 4— 1— 1— 1 1 1— I I I III 尋 I 一 I I I 例例例例例例例例例例例例 施施施施施施施施施施施施^^^^#'賞^^'實^'^^ 實施例1-22 實施例1-23 實施例1-24 f施例1 - 25 實施例1-26 實施例1-27 冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷 深深深深深深深深深深深深 一 者著著著著著 吸吸吸吸吸吸 活活活 98.5 97.9 15.6 99.9 99.g 18.5 100.0 100.0 83.3 100.0 100.0 99.4 79.2 81.9 79.7 82.8 83.7 79.0
1.37 ： 0.81 I 2.83 I 5.59 j 5.16 j 7.08 I 2.79 j 2.65 I 3.26 I 9.40 j 9.29 j 9.30 I 52.3 35.0 77.3 21.0 7.4 65.2 20.0 7.3 62.6 15.8 6.2 6.8 45.8 63.8 16.3 73.2 87.3 25.3 77.0 90.0 33.4 74.6 84.5 83.9 0.53 0.357 3.489 0.21 0.074 2.422 0.2 0.073 0.743 0.158 0.062 0.068 148637344977 *·--····*·-526CNJ16576104 6 8 9 119 9 8 99.5 95.4 28.2 99*8 100.0 28.2 99.9 100.0 28.2 99.9 100.0 26.7
4.07 ! 6.76 I 26.25 j 1.44 j 3.08 ! 17.93 I 92.3 84.8 73.8 94.0 86.3 82.1 3.7 8.40.0 4.6 10.70.0 2 3 4 0 1 1·°·2·1-°·2 3 8 5 3 8 5 oooooo 0·0·0·0·0·0· oooooo (---表示檢測界限以下） 實施例1-2至1-3 除了質量流量控制器84a的流量及組成以外，其餘與 實施例1-1同樣進行運轉。運轉條件及結果整理在表1及 表2中。 實施例1-4至1_6 除了使用沸石作為吸著材以外，其餘與實施例1_丨至 1-3同樣進行運轉。運轉條件及結果整理在表1及表2中。 實施例1-7至
使用如第9圖的膜分離作為石夕烧氣體處理部，與實施 例1-1炱1_3同樣進行運轉。以質量流量控制器84a控制 流量的属合氣體，以溫度控制部110將氣溫調整為3〇°C 323382 23 201216397 • 後，導入膜分離模組111(聚醯亞胺中空絲膜，容量1.2L)， • 在膜分離模組111的透過側以與真空幫浦113連接的透過 側背壓閥112a調整透過側壓力為-O.IMPaG。又以非透過 側背壓閥112b，將膜分離模組111的非透過側壓力控制在 0.4MPaG。透過側的氣體流量在流量計114a測定，非透過 側的氣體流量、組成是在流量計114b及氣體分析部85b 之GC(氣相層析）、FT-IR測定。運轉條件及結果整理在表 1及表2中。 # 實施例1-10至1-21 使用如第10圖的深冷分離作為矽烷氣體處理部，與 實施例1-1至1-3同樣進行運轉。將加壓罐83a的壓力昇 壓到l.IMPaG或3.1MPaG為止，以質量流量控制器84a 控制流量，經由熱交換器120送到深冷分離裝置121，在 深冷分離裝置121藉由液態氮將氣體層的溫度控制於既定 溫度（-173、-203°C)，此外，在氣體側背壓閥122a，將深 φ 冷分離裝置121内之壓力控制在IMPaG或3MPaG。又液 側背壓閥122b是控制使深冷分離裝置的液面保持一定，往 氣體分析部85b送出。氣體側的氣體流量在流量計123a 測定，液側的氣體流量、組成是在流量計123b及氣體分析 部85b之GC(氣相層析）、FT-IR測定。運轉條件及結果整 理在表1及表2中。 實施例1-22至1-27 3台薄膜矽太陽電池用CVD裝置80之中，為了能在 1台進行η型、1台進行p型製膜而分別導入PH3、B2H6， 24 323382 201216397
除了汉置矽烷精製部50之外，其餘與實施例1-1至κ6同 樣進盯運轉。第11圖表示實施例之相關排氣處理系統中的 石夕烧精製。[5之具體結構概略圖。將由石夕烧氣體處理部 的真工繁浦106排出的混合氣體以壓縮機82b昇墨到 0.6MPaG，在加壓罐83b蓄壓後，用質量流量控制器 才工制抓蔓為一定流量（在實施例1 -22、實施例1 -25是2.0NL /mm ’在實施例U3、實施例1-26是2.5NL/min，在實 施例1_24、實施例1-27是〇.5NL/min)，導入矽烷氣體精 製"卩5〇之A1吸著塔131a(充填Η取代絲光型沸石作為吸 著材充填容量5.0L)後，導入Bi吸著塔i3id(充填活性 氧化=為吸著材，充填容量4 3l)。Al吸著塔丨…的壓 力在背壓閥137a控制在〇.5MPaG，Bl吸著塔l3id的壓力
f背壓閥l37b控制在〇4MPaG。將未吸著的通過氣體流 董及組成’以流量言十服及氣體分析部85b測定。A1至 A3吸著古塔（131a至nic)分別在開始運轉前於氮氣應l 通下’加熱到赋進行4小時之前處理後，冷 Ί7 ]至^«_為止，然後控制在既定之吸著溫度(3〇。〇。至 /吸著：（l3ld至131f)分別在開始運轉前，於氫氣1〇NL 通下’在3(rc進行4小時之前處理，然後，溫度 =在3〇C。A1吸著塔仙及m吸著塔⑶d運轉2小 時後’關閉吸著切換用閥132a、⑽、l33a、u3d，打開 1二:132卜133卜1336，切換至“2吸著塔1311)及犯 ^者請d，繼續運轉。又，同時打開脫離切換用閥触、 ⑽’於虱氣祖/min流通下，於真空幫和_小 323382 25 201216397 時減壓到-0.09 MPaG為止，將在A1吸著塔131a及B1吸 著塔13 Id已吸著之成分脫離。脫離氣體以流量計138a測 定流量後，在燃燒除害裝置86經無害化處理後排放到大氣 中。運轉條件及結果整理在表1及表2中。 比較例1-1至1-21 除了使用N2作為清洗氣體以外，其餘與實施例1-1至 1-15進行同樣運轉。運轉條件及結果整理在表3、4中。 表 號碼 矽烷氣體處理部 分離方式！吸著材 流量 NL/min 供給梦烷氣體處理部的氣體 組成，vol% 運轉條件 H2
SiH,
Ar N, !Si2He
壓力 MPaG
溫度 °C
比較例1-1 吸著 比較例1-2 吸著 比較例1-3 吸著 比較例1-4 吸著 比較例1-5 吸著 比較例1-6 吸著 比較例1-7 膜 比較例1-8 膜 比較例1-9 膜 比較例卜10 深冷 比較例1-11 深冷 比較例1-12 深冷 比較例1-13 深冷 比較例1 -14 深冷 比較例1-15 深冷 比較例1-16 深冷 比較例1-17 深冷 比較例1-18 深冷 比較例1-19 深冷 比較例1-20 深冷 比較例1-21 深冷 活性竣 活性碳 活性礙 石石石 彿沸沸 20 50 100 20 50 100 20 50 100 20 50 100 20 50 100 20 50 100 20 50 100 40 25 89.9 40 25 89.9 40 25 89.9 40 25 89.9 40 25 89.9 40 25 89.9 40 25 89.9 10 5 0.1 10 5 0.1 10 5 0.1 10 5 0.1 10 5 0.1 10 5 0.1 10 5 0.1 50 70 10 50 70 10 50 70 10 50 70 10 50 70 10 50 70 10 50 70 10 0.1 0.05 0.001 0.1 0.05 0.001 0.1 0.05 0.001 0.1 0.05 0.001 0.1 0.05 0.001 0.1 0.05 0.001 0.1 0.05 0.001 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 30 30 30 30 30 30 30 30 30 -173 -173 -173 -173 -173 -173 -203 -203 -203 -203 -203 -203 (—一一表示檢測界限以下） 26 323382 201216397 • 表4 號碼 發炫氣體處理都 分離方式 吸著材 回收率 % Η, 回收SiH4 組成，vol%
SiH,
Ar N2
Si2H6 比較例1-2 比較例1-3 比較例1-4 比較例1-5 比較例1-6 比較例1 -7 比較例1-8 比較例1-9 比較例1-10 比較例11 比較例1_ 12 比較例1-13 比較例1 -14 比較例1-15 比較例1-16 比較例1_ 17 比較例1 -18 比較例1 -19 比較例1-20 比較例1-21 著著著著著著 冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷 吸吸吸吸吸吸臈膜膜深深深深深深深深深深深深 碳碳碳s 性性性衫Μ 2 活活活消沸沸 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 96.5 99.4 98.7 97.7 95.6 ·°ο 8-9·9·5·9·0-8·0·0·5· 99 9 ο 7 0 0 9 i— 1— 1— •3-9-°csl 2.63 4.02 8.13 0.92 1.58 2.81 0.00 0.01 0.00 1.28 0.75 2.83 4.15 2.70 7.08 2.00 1.42 3.26 8.29 8.00 9.19 75.2 61.6 28.6 72.2 52.9 16.3 76.7 10.4 2.7 74.5 66.9 84.2 37.7 16.8 75.7 34.8 13.3 81.7 17.6 6—6 51.0 21.4 0.752 33.7 0.616 62.9 0.286 26.2 0.722 45.0 0.529 80.7 0.163 22.5 0.794 89.5 0.104 97.2 0.028 23.5 0.76 31.7 0.696 7.4 5.523 57.8 0.378 80.3 0.168 12.2 5 62.8 0.349 85.2 0.133 14.0 1.028 73.9 0.176 85.4 0.066 39.2 0.535 ( 表示檢測界限以下） 使用在實施例1-1、1_4、1-22、1-25及比較例Μ、 卜4回收的SiH4，依照常法，作成a_si太陽電池，進行半 性評估。結果整理在表5中。 27 323382 201216397 . 表5 號瑪 矽烷氣體處理部 分離方式丨吸著材 回收率 % 回收 組成，vol% 太陽電池 性能評估 Η, 1 SiH4 i Ar N2 ISi2H6 實施例1-1 實施例1-4 實施例1-22 實施例1-25 比較例1-1 比較例1-4 著著著著著著 吸吸吸吸吸吸 活性炭 100.0 3.24 92.9 I 2.9 j 0.929 沸石 100.0 1.20 94.1 ! 3.8 Ϊ —- 0.941 活性炭 79.2 4.07 92.3 ! 3.7 j — — 滞石 82.8 1.44 94.0 ： 4.6 ;-- — 活性炭 100.0 2.63 75.2 1 —- 1 21.4 0.752 沸石 100.0 0.92 72.2 ί -一 I 26.2 0.722
〇〇〇〇x X (---表不檢測界限以下） 由上述結果，使用氬氣作為清洗氣體，可以防止對回 馨收的單矽烷中混入摻配成分，可以降低對太陽電池性能的 影響。又，使用吸著分離作為矽烷氣體處理部，與其他分 離方式比較，可以達成同等以上的純度，高單矽烷回收率。 此外，在矽烷氣體處理部分離的氫氣/氬氣混合氣體以膜 分離裝置處理，可以高收率回收高純度的氬氣。 實施形態2 第12圖表示實施形態2相關的排氣處理系統之一例 $ 的概略系統圖。本實施形態相關的排氣處理系統200，如 第12圖所示，係處理從半導體製造裝置1通過幫浦部2 排出的至少含有單矽烷與氫氣及氬氣的混合氣體，具備： 分離回收單矽烷後再利用之矽烷氣體處理部20;從矽烷氣 體處理部20排出的主要含有多量氬氣與氫氣混合氣體 中，除去主要源自氫化物之雜質的濕式洗滌器部204 ;由 已除去自濕式洗滌器部204排出的氳化物之混合氣體中， 分離回收氬氣並再利用的稀有氣體處理部30;以及精製由 矽烷氣體處理部20排出的主要含有多量單矽烷之混合氣 28 323382 201216397 •體中的單雜之外氣體精製部50。 .-二ί軋體處理部2〇，係使混合氣體通過後，分離混合 ，體中各多量早矽烷的富含單矽烷之氣體，以及含有多量 氮氣及π洗風體之富含氫氣/稀有氣體之氣體。作為分離 之方法^只要可以分離成以單石夕烧作為主成分之氣體， 以及以11氣/清洗氣體作為主成分之混合氣體即可，而無 特別限疋’可以列舉：使用吸著材之吸著分離等。 第13圖表不使用吸著分離作為矽烷氣體處理部20時 的具體結構概略圖。 在本實施形態，控制吸著、脫離切換用三向閥25a至 25c使吸著塔22a i故㈣氣路徑與濕式洗滌部綱連 體分析部26,藉由傅立葉、魏紅外分光光度計 連線純相層析分析儀(GQ，進行由吸著材排出 ^合=體之組成分析’在檢測到所預定濃度的單魏之 \點，糟由吸著、脫離切換用三向闊25a^…阻斷吸著 塔22a至22c與濕式洗滌部2〇4的路徑。 又’在本實施形態，极筌仗= n ^ 及者塔22a至22c的排氣路徑是 =氣體精製部50連接，進而控制吸著 ： 向閱…至25C使與半導體製造裝置1連通並循環。— 如此’魏氣體處理部2G，在徽的 混合氣體的導入及吸著塔的加熱時 =控 =控制齡氣㈣導Μ吸轉_減的=: ::r 一且以高濃度送至半導二:： 盾環。又’藉由吸著切換用閥仏至❿、wc， 323382 29 201216397 :二導八混合氣體或載體氣體之吸著级，可、' 亂體中主要的單石夕惊 。可以使混合 行。亦即，開放吸著^著及脫離在不切斷路徑下連續進 使吸著、脫離切換用閥仏，關閉其他的間，只要 則混合氣體只在吸…切換到濕式洗膝部204， 钱被吸著，在濕流通，使混合氣體巾主要的單 濃度的富含氫氣及稀右，崩中可以得到已降低單石夕烧
鲁 後’打開吸著切換用閱氣體直在既定時間使吸著 脫離切換用三向閥25b+關閉其他的閥，若使吸著、 氣體在吸著Κ 29ΐΛ、ά刀換到濕式統部2G4侧，則混合 〜二=:二混合氣體中之主―被 稀有氣體之氣體。與此⑽進行，^ 切換用三向閥25a切換到雜氣體精製部 =匕夠供給到半導體製造裝置，則藉由如上述之Μ = ^在吸料❿使已料社要之單魏麟，在半導 ,k装置之1側，可以循環含有高濃度單矽烷之氣體。 在每個吸著塔交互重覆進行㈣操作，則在路徑不切斷 下，可以將既定之氣體供給到濕式洗滌部2〇4、矽烷氣體 精製部50側。 •濕式洗滌部204,只要能將矽烷氟體處理部20分離的 δ夕里氫氣與氬氣的富含氫氣/稀有氣體之氣體之雜質 (主要是氫化物）通過水而除去即可，旅無特別限定，期望 ^備回轉攪拌機構等接觸效率高的水洗蘇器。又，為了減 輕伴隨雜質的除去而產生析出物所造成的閉塞，更期望具 30 323382 201216397 . 有水平式洗(條Is結構。 . 第14圖表示濕式洗滌部204的具體結構概略圖。如 第14圖所示，濕式洗滌部204具備複數座並列的水洗滌器 241a至201c。又，在各水洗滌器具備調節内部溫度的機構 (在圖中未顯示）。此外，藉由切換設置在各水洗滌器之前 段及後段的切換閥242a至242c與242a'至242c’，可以分 別使用每一座水洗滌器241a至201c。再者，具備執行已 使用的水洗滌器之排出及再充填的機構。此外，也具備為 9 了對應水垢之高壓等洗淨機構(在圖中未顯示）。又，在水 洗滌器之後段設置氣體分析部243，也可以執行水洗滌器 的處理狀況之確認。 稀有氣體處理部30,為了除去在矽烷氣體處理部20 與富含單矽烷之氣體分離之以氫氣及氬氣為主成分的富含 氫氣/稀有氣體之氣體中之雜質，只要能夠從通過濕式洗 滌器部2 04所得到的主要含有氫氣及氬氣與水分之混合氣 ^ 體，分離濕的氫氣與水分濃度為20ppm以下的乾氬氣即 可，而無特別限定，可以列舉使用膜分離模組的膜分離等。 此時使用之膜分離裝置的結構與實施形態1相同，但是作 為在膜分離裝置32使用的膜，係選擇性的透過氫氣與水 分，期望是水分的透過係數比氫氣的透過係數大的膜。 又，矽烷氣體精製部50的結構與實施形態1相同。 以下，根據實施例具體說明本實施形態，本發明並不 侷限於此等實施例。 實施例2-1 31 323382 201216397 • 第15圖及第16圖表示實施例2-1相關的排氣處理系 . 統之結構系統圖。在實施例2-1，作為第15圖中的矽烷氣 體處理部者，係作成如第16圖所示之吸著分離方式。如第 15圖所示，將在上述的實施形態2相關的排氣處理系統連 接在半導體製造裝置1之一的3台薄膜矽太陽電池用CVD 裝置80。排氣處理系統係將從複數的薄膜矽太陽電池用 CVD裝置80排出的混合氣體，與導入乾式幫浦81b的洗 淨氣體共同以對應各別的裝置之乾式幫浦81b吸引，經由 # 過濾器81a，向壓縮機82a送出。同時，在乾式幫浦81b 之後設置切換閥81c。藉此，在化學清洗的排氣放出之際， 切換到助燃系氣體處理系，以防止如此之排氣混入矽烷系 氣體的處理管線内。又，薄膜矽太陽電池用CVD裝置80 之3台中，由於進行1台η型、1台p型製膜而分別導入 ΡΗ3、Β2Η6。 壓縮機82a係選定可以壓縮比4運轉者。在關閉加壓 $ 容器罐83a(容量：lm3)的出口閥（在圖中未顯示）狀態下， 在各個乾式幫浦81b以10NL/min的流量流入作為洗淨氣 體的氬氣，將加壓罐83a的壓力昇到0.5 MPaG為止。然 後，打開加壓罐83a的出口閥，開始對質量流量控制器84a 供給氣體，同時，將各個薄膜矽太陽電池用CVD裝置80 錯開成每隔4分鐘開始運轉。以質量流量控制器84a控制 氣體流量為20NL/min，供應到矽烷氣體處理部20的吸 著塔101a(充填活性碳作為吸著材，充填容量60 L)。以質 量流量控制器84a控制在一定流量的氣體，在氣體分析部 32 323382 201216397 • 85a進行氣體組成分析。吸著塔黯的壓力在背壓闊而 •控制為0.3 MPaG。在吸著塔黯至购各別開始運轉 前’於氫氣1〇NL/min流通下，加熱到2〇〇t：進行4小時 前處理後，冷卻到室溫為止，然後控制在既定之吸著溫度 (30。〇。 吸著塔驗運轉1小時後，關閉吸著切換用閥102a、 l〇3a’打開102b、1〇3b’切換到吸著塔，繼續運轉。 又在同時，打開脫離切換用閥刚a，以真空幫浦ι〇6減壓 到-0.09 MPaG為止，經丨小時使吸著在吸著塔i〇ia之成 分脫離。又，吸著塔腿運轉丄小時後，關閉吸著切換用 闕獅、臟，打開1〇2c、1〇3c，切換到吸著塔仙c, 繼續運轉。又同時，關閉脫離切換用間104a打開1〇4b， 以真巧浦106減壓到 MPaG為止’經ι小時使吸著 在吸著塔101b之成分脫離。到此為止的3小時 個循環，由吸著塔1〇lc回到1〇la，並且將脫離之^ 從l〇lb移到10lc，進行第2循環以後的複數循環實驗。。 在石夕烧氣體處理部20分離之各氣體流量與組成，係在济旦 計i〇8a、娜及氣體分析部85b、85c測定。運轉條= 表6，在石夕烧氣體處理部通氣後的各個分離氣 理在表7及表8中。 323382 33 201216397 oo 01 i㈣賴 s coHCVJa Ήα. is z 0^-o> -2 」v 寸
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氣體分析裝置85b分析結果 組成，vol% B2H6 CO CD UO LO 1 o o 1 ο o o o CO CO cvj CSJ ,ο ό I ο o o o lo in O O ,o o I ο o o o d o 0.0056 0.0056 CO CO CM cvj 1 o 〇 I ο o o o LO ID o 〇 ,o o I ο o o o o o' CO 工 CL 1 1 1 I I I I I I I I I 1 1 1 I I I Si2H6 0.11 0.05 0.001 0.11 0.05 0.001 cvj I I I I I I I I I I I I 1 1 1 I I I < 55.6 55.5 55.5 <〇 c〇 CO CO CO ο σ> σι ό σ> σ> 55.6 55.5 55.5 73.7 73.6 73.6 10.0 9.9 9.9 寸 X I I I I I I I I I I I I 1 1 1 I I I CM 工 44.4 44.4 44.4 26.3 26.3 26.3 q p p odd 44.4 44.4 44.4 26.3 26.3 26.3 〇·〇_〇_ d ό d 〇> σ) 矽烷氣體處理部 循環次數 10 100 300 10 30 100 o o o T— csi CO 10 150 400 10 50 150 o o o T— CO CO 吸著材 活性碳 活性碳 活性碳 沸石 沸石 沸石 分離方式 吸著 吸著 吸著 吸著 吸著 吸著 號碼 實施例2-1 實施例2-2 實施例2-3 實施例2-4 實施例2-5 實施例2-6 (iwul岭茛靼长<丨) 35 323382 201216397
oo< < 垅 Φ 00 BH Μ 茬 Φ 額 >4 組成，vol% β2η6 0.0001 0.0002 0.0001 0.00005 0.00006 0.00004 CM CM τ- Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο ο ρ ρ ο ο ο 0.0001 0.0001 0.0001 m ir> i〇 o 〇 O o o o o o o o o o o o o CVJ T- CN Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο CO 工 CL 0.098 0.096 0.100 00 00 00 CD CD 〇 〇 〇 odd 卜 CO CO CO CO <D Ο Ο Ο Ο Ο ο 0.098 0.105 0.094 0.098 0.095 0.110 Csl 03 <〇<〇<〇 ο ο ο ο ο ο Si2H6 0.002 0.002 0.001 o寸卜 T- 〇〇 o o o p p o o o o 0.0003 0.0005 0.0004 0.002 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001 CO CO 寸 Ο Ο Ο Ο Ο Ο ρ ρ Ο Ο ο ο CNJ I I I I I I I I I I I I I I I I I I < <N CsJ T- T- T- 'ςΤ csl cq r~ *r— T- cq cn 1-； csi CO cm σ> T- “ ci “ cq csj T- T- CO CO CO CO CO CO 寸 97.7 97.8 97.6 P Csj T-CO 00 CO 〇> o o r- oo ο cr> co CD CO CO 97.7 97.9 97.5 98.0 97.9 97.8 r- τ- cm CD cd CO CO CD CSJ 0 0^0) ;ό d UO LO LO ο o d CM 00 cri d d CM CO CM O T- -r-T- r- L〇 寸 LO odd 29.9 29.5 30.1 矽烷氣體處理部 循環次數 10 100 300 10 30 100 o o o T- 04 CD 10 150 400 o o o T- L〇 L〇 T-· o o o T- CO 00 吸著材 活性碳 活性碳 i_ 活性礙 νς 徐 分離方式 吸著 吸著 吸著 吸著 吸著 吸著 號碼 實施例2-1 實施例2-2 實施例2-3 實施例2-4 實施例2-5 實施例2-6 (^这鉻岭茛潷长^—) 36 323382 201216397 . 將在矽烷氣體處理部20分離後送到氣體分析部85b 之含有多量氫氣與氬氣的氣體通過水洗滌器1000後，送到 稀有氣體處理部30。在稀有氣體處理部30用溫度調節器 90調整氣溫在30°C後，導入膜分離模組91(聚醯亞胺中空 絲膜、容量0.6L)。在膜分離模組91的透過侧以與真空幫 浦93連接的透過側背壓閥92a將透過側壓力調整為-0.1 MPaG。又用非透過側背壓閥92b，控制膜分離模組91的 • 非透過側壓力為O.IMPaG。非透過側的氣體流量、組成是 用流量計94b及氣體分析部85e之GC(氣相層析儀）、FT-I R測定。在氣體分析部85e分析之結果整理在表9。又， 將水洗滌器1000作為旁通之自氣體分析部85b排出的氣體 供給到稀有氣體處理部30時之比較例2-1至2-6也合併表 示0
37 323382 201216397 丨運轉條件 丨 非透過側壓力 MPaG odd o o o 厂1—— d o o* ο d ο ^ ^ ι- Ό Ο 〇 d d ο τ-! c> ό 0 ο ό ό 产 r— d o o' y— d ο ο doo ο d 〇 透過側壓力 MPaG ο ο ο 1 1 1 0 d d 1 I I T— odd 1 1 1 τ— το d ο I I l τ— r— dod I 1 1 odd 翁t I 产 Τ-* 〇’〇·〇· I I I τ— τ- τ-· ο ο 〇' 1 1 1 τ— ι— ι- Ο ο ο 1 1 1 ι— τ— ΤΟ Ο Ο 1 1 1 τ- τ— το ο d 1 1 1 ό ο ο I 1 1 1回收Ar 回收率： % 88.0 ! 88.9 86.5 92.0 91.3 90.8 52.4 53.0 52.9 σ> lo oo 卜：cd 00· CO CO CO O csj CO T-* cvi csi cn o 〇> 1 51.0 ! 52.2 52.9 〇 c> Ln 00 GO cd 00 CO CO 92.0 91.3 ι 90.8 52.4 53.0 52.9 σ» ιλ οο 卜：οό od 00 CO 00 91.0 92.2 92.3 Ο 04 05 ^ Cvi CSI in in in 00 Μ 1 组成，voi% ! 1 B2H6 1 1 1 I I I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I r- OJ T— r- ,o o I d d 0.0097 0.0096 I 0.0048 0.0047 0.010 0.011 ! 0.0096 ι 0.0098 0.0047 0.0049 ^>2^6 1 1 1 I I I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I CO CM I I ° ο I I ° 0.095 eg I I °' I ι 6 1 1 _ 0.099 CM 1 1 I I I I 1 1 1 1 1 1 1 i 1 I I I I I I I I I 1 1 1 I I I I I I 1 1 1 CO C0 〇>〇>〇> 0>0>0) 〇> cq p co od σ> 03 03 O) I 99.9 Ϊ00.0 100.0 99.2 99.2 99.3 99.0 j 99.0 I 99.1 〇 CO O) ο σΐ σ> ο σ> σ> CO ^ CO O) 03 03 0)0)0) cn οο ρ go co σ> Ο) Ο) Ο) σ> 〇〇 σ> 0^0)03 0)0)0) evj csi co 〇>〇>〇> 〇> 〇> o Ο Ο ΤΟ 03 03 〇>〇>〇) O CO OJ ό oi ai O 05 05 CN 卜 CD r** odd CSI 〇 Τ Ο I I oo co r- odd O 〇 05 T- ··— 〇’ CNJ ΙΟ d I r- <〇 in odd •ι— esi οο “ “ d CSJ ο ο 1 CO 00 l〇 o o o ο Ο “ “ ci CSJ o 1 1 I 矽烷氣體處理部 循環次數 10 100 30〇l o o o y- n o o o o CM CO 10 150 400 o o o in in o o o T- CO CO 丨 10 100 300 ο ο ο ι- C0 ο ο ο ο Τ— cs] CD 10 150 400 ο Ο Ο τ- in ιη o o o t- CO 0〇 吸著材 活性碳 活性碳 活性碳 梗 费 埯 活性碳 活性碳 i 活性碳 铯 徐 铯 分離方式 s s Ϊ 砌 砌 砌 s 砌 實施例2-1 i _i 賞施例2-2 實施例2-3 實施例2-4 實施例2-5 實施例2-6 比較例2-1 比較例2-2 比較例2-3 比較例2-4 比較例2-5 比較例2-6
第17圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽烷氣體 精製部的具體結構概略圖。由矽烷氣體處理部20的真空幫 浦106排出的混合氣體，以壓縮機82b昇壓到0.4MPaG為 38 323382 201216397 止:在加壓容器罐83b蓄壓後，以質量流量控制器8牝捡 制氣體在2.0NL/min，導入到矽烷氣體精製部％的 ―二及著塔nla (充填代絲光型沸石作為吸著材，充壤 合^ 5.0L)後，導入B1吸著塔131d (充填活性氧化铭作為 吸著材’充填容量2〇L)。A1吸著塔ΐ3ι&的壓力在背壓間 137a控制為G4MPaG，m吸著塔⑶d的壓力在背壓間
㈣控制為G.4MPaG。未吸著賴過氣體流量及組成，在 流罝叶I38b及氣體分析部㈣測定。在ai至a3吸著塔 〇31a至131C)分別開始運轉前，於氫氣iONL/min流通 下，加熱到20(TC進行4小時之前處理後，冷卻到室溫為 •^·然後控制在既定之吸著溫度(3(rc)。在βι至吸著 ^至131f)分別開始運轉前，於氫氣l〇NL/min流通 下’Λ二C進行4小時之前處理，然後溫度保持在30。。。 1吸著％ 13U運轉1小時後，關閉吸著切換關132a、 a’打開U2b、133b，切換到A2吸著塔繼續運轉。 ^打開脫離切換關134a、135a，於氫氣聰 二下’在真空幫浦136減壓到·〇 〇_為止，經工小 f Λ, 吸料13U吸著之成分脫 二?3= 及著塔13"運轉1小時後，陶 = Γ 開咖心，切換到幻吸著塔咖 賴運轉。同時打開脫離切換 lONLymin^ii^ “北，於虱軋 :通下’在真空幫浦W減壓到〇 _邮為 、、，二小時脫離吸著物質，則吸著在A2吸著技 成分脫離。再者，A3吸菩炫川L ,料⑽之 及者„ 131c運轉1小時後，關閉吸 323382 39 201216397 著切換用閥132c、133c，打開132a、133a，切換到A1吸 著塔131a進行循環。同時打開脫離切換用閥134c、135c， 進行移到A3吸著塔131c之脫離步驟之準備。將到此為止 的3小時循環當作1個循環，進行複數個循環之實驗。脫 離氣體是以流量計138a測定流量後，在燃燒除害裝置86 無害化處理後排放到大氣中。·用氣體分析部85f檢出的成 分濃度整理在表10中。
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0¾ § 蜣垅本^φ猶·f 聆韧噠鹅滅埏龟 组成，vol% B2H6 1 1 1 I I I I I I I I I I I I I I I ΓΟ CL 1 1 1 I I I I I I I I I I I I I I I Si2H6 i 1 1 1 I I I I I I I I I I I I I I I CM 2： 1 1 1 I I I I I I I I I I I I I I I < τ-^ Ο CO t— t— r— CO T-^ <N T— T— T— O CD 00 CO Csi csi cn σ> o T— 〇 -r— cq lo T-； •r— i— t— csi T- LO 〇〇 CO CO 寸 CO 98.1 98.3 97.9 CO CO CX> 00 CX) σ> 0¾ 〇> <N 〇 in CO CO CO 00 Ο 1- oo od ooo^ C^J t— 00 CO cxj o⑦⑦ 〇 CO 00 k 一 CO· CO CO CO CVl □： 〇〇 r-； oq ό ό o' ^ LO lj〇 d o' ό 29.8 30.1 29.7 Ο i—e CT) *r-' T-* ό ΙΟ ^ LO 〇_〇·〇’ 00 CO Γ-； 0)0 0 CS| csj CNJ 循環次數 10 100 300 10 30 100 o o o T- CVJ CD 10 150 400 10 50 150 o o o T- CO 00 吸著材 活性碳 活性碳 活性碳 I I 沸石 沸石 沸石 分離方式 吸著 吸著 吸著 吸著 吸著 吸著 實施例2-1 實施例2-2 實施例2-3 實施例2-4 實施例2-5 實施例2-6 (i-w-ai昤茛铝长<丨) 41 323382 201216397 . 實施例2-2至2-3 • 除了質量流量控制器84a、84b的流量及組成以外，其 餘與實施例2-1同樣進行運轉。質量流量控制器8仆的流 量，在實施例2-2是以2.5NL/min，在實施例2-3是以 0.5NL/min 實施。 實施例2-4至2-6 除了作為矽烷氣體處理部的吸著材者是使用13χ之沸 石（80L)以外，其餘與實施例2_丨至2_3同樣進行運轉。 # 比較例2-1至2-6 在實施例2-1至2_6中，除了經過氣體分析部85b氣 體，係旁通水洗滌器1000(旁通管線在第8圖中並未顯示） 後在稀有氣體處理部3〇通氣之外，其餘是同樣運轉。 比較例2-7至2-12 在實施例24至2_6中’除了使用氮氣外作為清洗氣 體，其餘進行同樣運轉。此時在氣體分析部85f的分析結 A 果整理在表11中。 323382 42 201216397
垅 Φ MH 雔 % 4 4 CO c\i ω 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CO CL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CO CSi ω 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 <N CO LO 〇 lt> iri cd cm 〇〇 r-ο 05 oi CO <N 05 oi 产· csi Csj CNJ CM Lq τ—_ 寸 LT> ιο in csj c\j r-； 一 cvi 一 ymm ymmm 卜卜CM 00 00 CM CM CM < 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 寸 tn 00 OJ CO CO CO o o 〇> 1^； 00 Ο <J) ο CO 00 00 CD卜寸 co oo LO寸寸 L〇 03 CO CO CO σ> σ> 〇 00 寸 00 οά r^· rococo co OJ 〇 0¾ CO CNJ 寸寸寸 <N ⑦卜CO odd 々 in in odd 1—· T-· C ό ai Csj CO CM ·Τ- 0> ο T-' d ΙΓ> 〇·◦_〇· τ-； co cvi 〇> oi CVJ Csj CM 敢 tej W 喊 額 獎 o o o 1-0 0 1— CO o o o T- CO o 〇 〇 〇 T- 〇J CO σ ο o T- in o 严寸 ο ο ο 严 ιη ιο τ- o o o r- CO 00 W? 铯 Η5 w? 锥 鍚 砌. 砌 彰 彰 砌 彰 辗 卜 1 csj 苳 銻 £ 00 ! CM 革 鎵 σ> 1 CM ¥ 銻 & Ο τ—· 1 CSJ 军 τ— I CM 冢 銻 £ CSJ Τ Ι CM 革 使用在實施例2-1至2-6及比較例2-7、2-12回收的 SiH4，依照常法作成a-Si太陽電池，進行特性評估。結果 43 323382 201216397 整理在表12中。
W St 密墟 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X X X X X X 垅 Φ SH m 〇〇 Μ 饀 1 4 CO CM GQ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I C5 工 0_ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I CO 1 1 1 1 I 1 1 1 1 I I I ^Csj 1 1 1 1 1 1 CO ιο c\i ο CO csi CM LO LO Csi T— *r~ Γ-* oo <N < τ- r— CO T— 〇 C0 cvj T— C0 T— CsJ CO 1 1 1 I I I 寸 τ~ od σ> CO οά σ> CN 00 CM 00 σ> ο r- ΓΟ σ> 寸 CD* 00 CO c6 ΙΟ l〇 CO 05 CO cd CO cvj oi CM 00 ο 寸 〇 00 oi CM P T™ in ο CO σ> CSJ σ> d 寸 Ο — CsJ 〇> o 呀 d T-* cJ csi 聆 W? ★ 雔 >d 獎 ο r™ Ο τ* ο 〇 ο τ—· ο Ο Ο r- o r·· o 〇 T" 〇 砌 D5 镑 M； W5 梗 Η} «5 W5 费 W? 捷 # 彰 砌 彰 % 彰 1% 彰 咳 蝴* Τ Ι CSJ 莩 CM l CM C0 C\i 革 1 CNJ 革 in I CM 苳 CD 1 CsJ 苳 1 <Ν 銻 & CO CSI 零 Ο) I CNJ 革 銻 ο τ- Ι csi ¥ s 銻 £ C\J τ~- 1 CM 革 £ 44 323382 201216397 . 由上述結果，使用氬氣作為清洗氣體，可以防止摻配 • 成分混入到回收的單石夕烧中，可以降低對太陽電池性能的 影響。又，藉由將矽烷氣體處理部分離之富含氫氣/氬氣 之氣體通過水洗滌器，可以將已除去二硼烷或二矽烷等氫 化物之高濃度氬氣回收再循環。 實施形態3 第18圖表示實施形態3相關排氣處理系統200之一 例的概略系統圖。本實施形態相關排氣處理系統200，如 • 第18圖所示，係具備將從半導體製造裝置1通過幫浦部2 排出的至少含有單矽烷與氬氣的混合氣體加以壓縮的氣體 壓縮部3、將已壓縮的混合氣體蓄壓的氣體收容部4、可以 將在氣體收容部4已蓄壓的混合氣體以一定流量送出到後 段的流量控制部（圖中未顯示）、分離回收單矽烷後再循環 之矽烷氣體處理部20、由混合氣體分離回收氬氣後再循環 之稀有氣體處理部30、以及將在矽烷氣體處理部20分離 φ 之含有多量單矽烷之氣體的單矽烷純度提高之矽烷氣體精 製部50。 幫浦部2吸引由半導體製造裝置1排出的混合氣體， 送到後段的氣體壓縮部3。 第19圖表示氣體壓縮部的具體結構概略圖。氣體壓 縮部3可以將從前段的幫浦部2排出的混合氣體昇壓 lOOMPaG，而以昇壓15.0MPaG為佳，更佳是昇壓5.0 MPaG。在氣體壓縮部3使用的壓縮機種類並無特別限定， 可以列舉：隔膜（diaphragm)式壓縮機、離心壓縮機、軸流 45 323382 201216397 壓縮機、往復壓縮機、雙螺旋壓縮機、單螺旋壓縮機、渦 管（scroll)壓縮機、旋轉壓縮機等，其中以隔膜式壓縮機較 佳。 有關在氣體壓縮部3使用的壓縮機結構，並無特別限 定，但是為了在供給壓縮機的混合氣體流量變動時壓縮機 也能夠安定運轉，則以併設逆相器（inverter)之結構，或使 經壓縮機一度壓縮的混合氣體再度回到壓縮機的吸引側之 溢回（spill back)方式的結構為佳。 作為在氣體壓縮部3所使用的壓縮機之運轉條件，係 以使壓縮後送到後段之氣體溫度為70至250°C，較佳是變 成100°C至200°C而運轉為佳。總之，考慮到由幫浦部2 排出的混合氣體由常壓進行壓縮時，期望是在壓縮比10 以下，較佳是在6以下運轉壓縮機。 氣體壓縮部3為了達成期望之壓力，也可以為將複數 台壓縮機串聯配備之結構。此時，為了提高壓縮效率，在 各個壓縮機之後段配備後冷卻器（after cooler)3b(或内冷卻 器3d)，混合氣體的溫度冷卻到-50°C至50°C，較佳是〇°C 至30°C為止後，再將混合氣體送到隨後的壓縮機為佳。 氣體收容部4,係藉由將從複數的半導體製造裝置1 通過氣體壓縮部3排出的混合氣體聚集到充分的容量罐等 之中，使由各個半導體製造裝置1排出的混合氣體的流 量、壓力變動加以平均化，係為了在後段的矽烷氣體處理 部20使流通一定流量、壓力的混合氣體者。在氣體收容部 4也可以具備使氣體以一定流量流至後段之機構。又，以 46 323382 201216397 . 特別設計的結構，可能賦予除去在混合氣體中所含之微粒 . 子的機能。 在氣體收容部4所用的容器罐大小，並無特別限定， 期望是供給到各個半導體製造裝置1之氣體的最大流量以 上。 在氣體收容部4所用的容器罐内之壓力，並無特別限 定，可以蓄壓到最大為lOMPaG，較佳為5.0MPaG，更佳 是到1 MPaG為止。 • 又，在裝置開始運轉時，氣體收容部4的出口閥在關 閉狀態下，將幫浦的清洗氣體或排氣由氣體壓縮部3供給 到氣體收容部4，以在氣體收容部4蓄壓為佳。藉此，即 使半導體製造裝置的排氣流量有大的變動時，仍可維持為 了緩和對後段各種分離裝置的供給流量變動的充分壓力， 同時，在氣體收容部4，由於可以增加可收容的氣體量， 故可以使氣體收容部4的容積變小。再者，只要能積蓄充 φ 分壓力，則能提高各種分離裝置的分離效率，於運轉上變 得有利。 第20圖表示矽烷氣體處理部20的具體結構概略圖。 本實施形態的矽烷氣體處理部20,為了藉由在氣體壓縮部 3充分昇壓，在氣體壓縮部3以後不用配置昇壓製程即可 運轉單矽烷再循環製程，而配備不用經過真空幫浦27的旁 通管線。因此具備三向閥28a及28b。在本實施形態，控 制三向閥25a至25c使吸著塔22a至22c的排氣路徑與矽 烷氣體精製部50連接並循環。 47 323382 201216397 ， 矽烷氣體處理部20，在TSA的情形，經由控制混合 . 氣體的導入及吸著劑的加熱時機，在PSA的情形，經由控 制混合氣體的導入及吸著劑内的減壓時機，可以只分離單 矽烷氣體，以高濃度送至矽烷氣體精製部50，使其在半導 體製造裝置1循環。又，藉由閥23a至23c、24a至24c， 順序切換導入混合氣體或載體氣體之吸著劑，可以使混合 氣體中之單矽烷之吸著及脫離在不用切斷路徑下連續進 行。亦即開放閥23a關閉其他閥，只要使三向閥25a切換 • 至稀有氣體處理部30，則混合氣體只在吸著塔22a流通， 使混合氣體中之單矽烷被吸著，在稀有氣體處理部30可以 得到單矽烷濃度已降低之氣體。經既定時間使吸著後，打 開閥23b，關閉其他閥，若使三向閥25b切換至稀有氣體 處理部30側，使混合氣體在吸著塔22b流通，則混合氣體 中之單矽烷被吸著，繼續進行則在稀有氣體處理部30側可 以得到單矽烷濃度已降低之氣體。與此同時進行，將三向 φ 閥25a切換至半導體製造裝置1侧，藉由上述之PSA或 TSA在吸著塔22a使已吸著的單矽烷脫著，在半導體製造 裝置1侧可以循環含有高濃度單矽烷之氣體。此等操作在 每個吸著劑交互重覆，則在路徑不切斷下，可以將既定之 氣體供給到稀有氣體處理部30側、矽烷氣體精製部50側。 同時，稀有氣體處理部30之結構與實施形態1同樣。 又，稀有氣體處理部30，只要能夠與單矽烷及其他之 混合氣體分離即可，並不限定只有膜分離吸著分離。例如 可列舉，使用吸著材的吸著分離、利用將混合氣體在低溫 48 323382 201216397 .冷卻後液化凝縮時的溫度差，藉蒸餾或部分凝縮而分離之 - 深冷分離。 又，矽烷氣體精製部50的結構與實施形態】相同。 在本實施形態相關排氣處理系統中，可以同樣追加與 實施形態1的第4圖所示的各種附帶設備。 以下，根據實施例具體說明本實施的形態，但是本發 明並不偈限於只有此等之實施例。 實施例3-1 _ 第21圖表不實施例3·1相關的排氣處理系統結構之系 統圖。如第21圖所示，將上述的實施形態3相關的排氣處 理系統連接在半導體製造裝置丨之一的3台薄膜矽太陽電 池用CVD裝置80。排氣處理系統係將從複數的薄膜矽太 陽電池用CVD裝置80所排出的混合氣體，與導入乾式幫 浦81b的洗淨氣體共同以對應各別的裝置之乾式幫浦 吸引，經由過濾器81a向氣體壓縮部300a送出。同時，在 φ 乾式幫浦81b之後設置切換閥81c。藉此，在化學清洗的 排氣放出之際，切換到助燃系氣體處理系統，而能防止如 此之排氣混入矽烷系氣體的處理管線。又，薄膜矽太陽電 ，池用CVD裝置80之3台中，由於進行1台η型、i A 型製膜而分別導入PH;、B#6。氣體壓縮部300&之結構如 第22圖所示。作為氣體壓縮部3〇〇a之結構者，在内部具 備隔膜（diaphragm)式壓縮機6座與熱交換型之冷卻機7 座’具有藉由三向閥的切換可以可變的經過串聯1座至6 座隔膜式壓縮機之結構。在實施例3-1，將由真空幫浦送 323382 49 201216397 - 出的混合氣體，藉由在氣體壓縮部300a内具備的預冷卻器 . (percooler)361進行溫度調整為30°C。其後段的隔膜式壓 縮機363a，係將排出氣體溫度調節到100°C進行運轉。控 制三向閥365a將隔膜式壓縮機363a與冷卻器364a連通， 將混合氣體送到隔膜式壓縮機363b。隔膜式壓縮機363b 進行與隔膜式壓縮機363a同樣的運轉。控制三向閥365b 將隔膜式壓縮機363b與後冷卻器362連通，被二段壓縮之 混合氣體，在後冷卻器362調溫到30°C，在加壓容器罐 ♦ 83a(容量：lm2)蓄壓。當蓄壓時，在關閉加壓罐83a出口 閥（在圖中未顯示）之狀態下，各個幫浦之洗淨氣體以10NL /min的流量流動。然後打開加壓罐83a之出口閥，開始 對質量流量控制器84a供給氣體，同時，將各個薄膜矽太 陽電池用CVD裝置80錯開成每4分鐘有一具開始運轉。 送到質量流量控制器84a的混合氣體，將氣體流量控制在 20NL/min，送到後段之氣體分析部85a進行氣體組成分 φ 析。氣體壓縮部300a之運轉條件及氣體分析部85a分析之 氣體的流量、組成整理在表13中。在氣體分析部85a，使 用GC(氣相層析）、FT-IR測定氣體組成。 - 50 323382 201216397
εϊ 氣體分析部85a分析結果 組成 B2H6 [vol.ppm ] CSi CsJ \/ V <Ν c\J s/ v CM CM V V PH3 [vol.ppm ] ο ίο o T— ο ο in in τ-· Si2H6 [vol.ppm ] 913 < 0.5 456 < 0.5 9 <0.5 Ar [vol.% ] 49.9 50.3 70.0 70.2 10.0 10.0 SiH4 [vol.% ] 9.91 9.38 4.95 4.67 0.10 0.09 H2 [vol.% ] 40.0 40.3 25.0 25.1 89.9 89.9 氣體流量 [NL/min ] 100 100 氣體壓縮部60a運轉條件 二次侧 氣體壓力 [MPaG ] 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 二次側 氣體溫度 [°C] 100 200 100 200 100 200 壓縮段數 [段] CM T- CSJ 1— CsJ τ- 號碼 T- CSJ I l CO CO 苳革 C〇 寸 1 1 CO 00 苳莩 in co I I CO CO 辑镩 51 323382 201216397 . 實施例3-2 - 除了以隔膜式壓縮機363a壓縮混合氣體之際，調整二 次側氣體溫度為200。(：，在前冷卻器361、後冷卻器362 調溫到4〇°C，以一段運轉壓縮機之外，其餘與實施例^ 同樣進行運轉。將氣體壓縮部3〇〇a之運轉條件及以氣體分 析部85a分析之氣體的流量、組成整理在表13中。 實施例3-3至3-6 除了質量流量控制器84a的流量及氣體組成以外，其 餘與實轭例3-1至3-2同樣進行運轉。將氣體壓縮部3〇〇a 之運轉條件及以氣體分析部85a分析之氣體的流量、組成 整理在表13中。 比較例3-1 除了以隔膜式壓縮機363a至363e壓縮混合氣體之 際，調整一次侧氣體溫度為6〇充，在前冷卻器361、冷卻 器364a至364d、後冷卻器362調溫為3(rc，以五段壓縮 •運轉之外，其餘與實施例3-1至3-2同樣進行運轉。將氣 體壓縮部300a之運轉條件及以氣體分析部85a分析之氣體 的流量、組成整理在表14中。 比較例3-2 除了以隔膜式壓縮機363a壓縮混合氣體之際，調整二 次侧氣體溫度為30(TC運轉之外，其餘與實施例至3_2 及比較例3-1同樣進行運轉。將氣體壓縮部3〇如之運轉條 件及以氣體分析部85a分析之氣體流量、組成整理在表14 中。 323382 52 201216397
比較例3-3至3-6 除了質量流量控制器84a的流量及氣體組成以外，其 餘與實施例3-1至3-2及比較例3-1至3-2同樣進行運轉。 氣體壓縮部300a之運轉條件及以氣體分析部85a分析之氣 體流量、組成整理在表14。 53 323382 201216397
氣體分析部85a分析結果 | 組成 B2H6 [vol.ppm ] 05 ^ csi \/ 寸 Ν 产 V csj CsJ V V PH3 [vol.ppm ] 100 111 O CO in l〇 T~— y— Si2H6 [vol.ppm ] 949 <0.5 474 <0.5 9 < 0.5 Ar [vol.% ] 49.9 55.5 70.0 73.6 10.0 10.0 SiH4 [vol.% ] 9.92 0.08 4.96 0.04 0.10 7.4 ppm H2 [vol.%] 40.0 44.5 25.0 26.3 89.9 90.0 氣體流量 [NL/min ] s § 100 100 氣體壓縮部60a運轉條件 二次侧 氣體壓力 [MPaG] 0.31 0.32 0.31 0.32 0.31 0.32 二次侧 氣體溫度 [°C] 60 300 60 300 60 300 壓縮段數 [段] in i— in i- l〇 T- 號碼 t— CM 1 1 CO CO 參杏 CO 寸 1 1 CO CO 'ΡΓ CO CD I I CO CO 塞军 -a a 54 323382 201216397 在乳體分析部85a分析的實施例3-1至 3-1至3-6的各種混合氣體，朝向單矽烷氣體之 較例 給到如第23圖所示具有吸著分離方式之矽二供 2'的吸著塔101a(充填活性碳作為吸著材）。吸著^^。15 之壓力在背壓閥107控制在〇 3MPaG。在吸著塔 101c分別開始運轉前，氫氣1〇NL/min流通下 ^至
200 C為止進行4小時的前處理後，冷卻到室溫為止，=SJ 籲控制在既定之吸著溫度(30。〇。 ： W 吸著塔l〇la運轉1小時後，關閉吸著切換用閥 l〇3a’打開102b、103b，切換到吸著塔1〇比繼續運轉' 同時打開脫離切換用閥104a，於真空幫浦1〇6減壓到_〇〇9 MPaG為止，經】小時將吸著在吸著塔1〇1&的成分脫離。 又’吸著塔ioib運轉1小時後，關閉吸著切換用閥1〇2卜 i〇3b，打開102c、103c，切換到吸著塔i〇ic繼續運轉。 φ 同時關閉脫離切換用閥l〇4a並打開i〇4b，於真空幫浦1〇6 減壓到-〇.〇9MPaG為止’經1小時將在吸著塔1〇lb吸著的 成分脫離。到此為止的3小時循環當作丨個循環，將吸著 塔從101c回到l〇la，並且將脫離之吸著塔從1〇lb移到 l〇lc，進行自第2個循環以後之複數個循環實驗。將在石夕 烧氣體處理部20分離後送到氣體分析部㈣之含有多量氮 氣與氯氣之混合氣體送到稀有氣體處理部3G。於稀有氣體 處理部3〇，以溫度調節器9〇將氣體温度調整到赃後， 導入膜分離模組91(聚酿亞胺中空_，容量〇 6 L)。但 323382 55 201216397 . 是，有關實施例3-5至3-6及比較例3-5至3-6，係以容量 1.5L之膜分離模組進行實驗。在膜分離模組91之透過側 * 是以連接在真空幫浦93之透過側背壓閥92a將透過侧壓力 調整為-O.IMPaG。又在非透過側背壓閥92b，將膜分離模 組91之非透過側壓力控制在O.IMPaG。非透過側的氣體 流量、組成以計量計94b及氣體分析部85e之GC(氣相層 析分析儀）、FT-IR測定。氣體分析部85e的分析結果整理 在表15中。
56 323382 201216397• 表15
矽烷氣體處理部20 氣體分析裝置85e分析結果 回收Ar 號碼 循環次數 组成 H2 SiH4 Ar Si2H6 PH3 B2H6 回收半 [次] [vol.%] [vol.ppm ] [vol.% ] [vol.ppnn ] [vol.ppm ] [vol.ppm 3 [% ] 10 0.7 < 0.5 99.3 < 0.5 < 0.01 <2 87.9 實施例3-1 100 0.5 <0.5 99.5 5 <0.01 <2 88.0 300 0.6 < 0.5 99.4 80 < 0.01 <2 87.9 10 0.9 < 0.5 99.1 < 0.5 < 0.01 <2 88.0 實施例3-2 100 1.0 < 0.5 99.0 < 0.5 < 0.01 <2 88.2 300 0.7 < 0.5 99.3 < 0.5 < 0.01 <2 88.1 10 9.0 <0.5 91.0 < 0.5 <0.01 <2 96.6 實施例3-3 30 8.7 < 0.5 91.3 3 < 0.01 <2 96.4 100 8.6 <0.5 91.4 44 < 0.01 <2 96.5 10 7.8 < 0.5 92.2 <0.5 < 0.01 <2 97.1 實施例3-4 30 7.8 < 0.5 92.2 <0.5 < 0.01 <2 97.2 100 7.9 < 0.5 92.1 <0.5 < 0.01 <2 97.1 10 4.3 < 0.5 95.7 < 0.5 <0.01 <2 87.4 , 實施例3-5 20 4.4 < 0.5 95.6 <0.5 < 0.01 <2 87.4 60 4.5 < 0.5 95.5 < 0.5 < 0.01 < 2 87.4 10 4.6 < 0.5 95.4 <0.5 < 0.01 <2 88.2 實施例3-6 20 4.5 < 0.5 95.5 <0.5 <0.01 <2 88.3 60 4.4 < 0.5 95.6 <0.5 < 0.01 <2 88.1 10 0.6 <0.5 99.4 < 0.5 <0.01 <2 87.8 比較例3-1 100 0.5 < 0.5 99.5 2 < 0.01 <2 87.8 300 0.5 <0.5 99.5 76 < 0.01 16 87.9 10 1.2 <0.5 98.6 < 0.5 <0.01 <2 88.1 比較例3-2 100 1.1 < 0.5 98.9 < 0.5 < 0.01 <2 88.0 300 1.0 < 0.5 99.0 <0.5 <0.01 <2 87.9 10 7.5 < 0.5 92.5 < 0.5 < 0.01 <2 96.5 比較例3-3 30 7.6 <0.5 92.4 7 < 0.01 <2 96.7 100 7.6 < 0.5 92.4 41 < 0.01 11 96.5 10 7.7 <0.5 92.3 <0.5 < 0.01 <2 97.0 比較例3-4 30 7.9 < 0.5 92.1 <0.5 < 0.01 <2 97.1 100 8.0 < 0.5 92.0 < 0.5 < 0.01 <2 97.1 10 4.4 < 0.5 95,6 < 0.5 < 0.01 <2 87.2 比較例3-5 20 4.4 <0.5 95.6 <0.5 < 0.01 <2 87.1 60 4.4 < 0.5 95.6 < 0.5 < 0.01 <2 87.2 10 4.5 <0.5 95.5 < 0.5 < 0.01 < 2 87.5 比較例3-6 20 4.4 < 0.5 95.6 < 0.5 < 0.01 <2 87.7 60 4.3 < 0.5 95.7 < 0.5 < 0.01 <2 87.6 57 323382 201216397 將由石夕烧氣體處理部20的真空幫浦部106排出的混 合氣體’在氣體壓縮部30%與氣體壓縮部3〇〇a同樣運轉 昇壓後’在後冷卻器62調溫到3〇°c，在加壓罐83b(容量： lm )蓄壓。以加壓罐83b蓄壓之混合氣體是以質量流量控 制益84b將氣體流量控制在2.oNL/min之一定流量（在實 施例 3-1、3-2 為 2.〇NL/min，實施例 3-3、3-4 為 2.5NL /min ’實施例3_5、3-6為0.5NL/min)，往矽烷氣體精製 部50供給。第24圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽 烧氣體精製部50的具體結構的概略圖。導入矽烷氣體精製 部50的A1吸著塔i31a(充填η取代絲光型沸石作為吸著 材，充填容量5.0L)後，Α1吸著塔131a的壓力是以背壓閥 137a控制在0.3 MPaG。未吸著的通過氣體流量及組成， 以流量計138b及氣體分析部85f測定。在A1至A3吸著 塔（131a至131c)分別開始運轉前，於1〇NL/min氫氣流通 下，加熱到200°C為止進行4小時之前處理後，冷卻到室 溫為止，然後控制在既定之吸著溫度（3(rc)。A1吸著塔 ma運轉1小時後，關閉吸著切換用閥13：2a、133a，打開 l32b、mb，切換到A2吸著塔nib繼續運轉。同時打 脫離切換用閥134a、135a，於氫氣10NL/min流通下汗 真空幫浦136減壓到-0.09 MPacj為止，經i小時將岑〜从 質脫離，使在A1吸著塔I31a吸著之成分脫離。此外苳杨 吸著塔131b運轉1小時後，關閉吸著切換用閥 133b，打開132c、133c，切換到A3吸著塔131c繼續嘆二、 323382 58 201216397 • 同時打開脫離切換用閥134b、135b，於氫氣10NL/min . 流通下，以真空幫浦136減壓到-0.09MPaG為止，經1小 時脫離吸著物質，使在A2吸著塔131b已吸著之成分脫 離。再者，A3吸著塔131c運轉1小時後，關閉吸著切換 用閥132c、133c，打開132a、133a，切換到A1吸著塔131a 進行循環。同時打開脫離切換用閥134c、135c，準備進行 移到A3吸著塔131c之脫離步驟。到此為止的3小時循環 當作1個循環，進行複數個循環之實驗。脫離氣體以流量 • 計138a測定流量後，在燃燒除害裝置86無害化處理後排 放到大氣中。氣體分析部85f檢出的成分濃度整理在表16 中〇
59 323382 201216397• 表16
號碼 矽烷氣體處理部20 氣體分析裝置85e分析結果 回收 SiH4 循環次數 [次] 组成 H2 [vol.%] SiH4 [vol,%] Ar [vol.% ] Si2H6 [vol.ppm ] PH3 [vol.ppm 3 B2H6 [vol.ppm ] 回收半 [%] 10 0.7 98.1 1.2 < 0.5 <0.01 <2 97.5 實施例3-1 100 0.7 98.3 1.0 < 0.5 < 0.01 <2 97.4 300 1.0 97.7 1.3 < 0.5 < 0.01 < 2 97.4 10 0.4 98.3 1.3 < 0.5 < 0.01 <2 91.4 實施例3-2 100 0.4 98.4 1.2 < 0.5 <0.01 <2 91.5 300 0.5 98.2 1.3 < 0.5 < 0.01 <2 91.4 10 1.2 95.1 3.7 < 0.5 < 0.01 <2 97.2 實施例3-3 30 1.0 95.3 3.7 < 0.5 < 0.01 <2 97.1 100 1.3 95.7 3.0 <0.5 < o.ot < 2 97.1 10 1.3 96.3 2.4 < 0.5 < 0.01 <2 90.1 實施例3-4 30 1.2 96.4 2.4 < 0.5 < 0.01 < 2 90.0 100 1.3 96,2 2.5 <0.5 <0.01 <2 90.0 10 29.8 67.2 3.0 < 0.5 < 0.01 <2 88.0 實施例3-5 20 30.1 67.1 2.8 <0,5 < 0.01 < 2 88.1 60 29.7 67.4 2.9 < 0.5 < 0.01 <2 88.2 10 30.4 66.5 3.1 < 0.5 < 0.01 <2 89.1 實施例3-6 20 30.5 66.7 2.8 < 0.5 < 0.01 < 2 89.2 60 30.3 66.7 3.0 < 0.5 < 0.01 <2 89.1 10 0.9 98.1 1.0 < 0.5 < 0.01 < 2 96.7 比較例3-1 100 0.8 98.1 1.1 < 0.5 < 0.01 4 96.8 300 1.0 97.8 1.2 < 0.5 < 0.01 19 96.8 10 22.5 30.3 47.2 <0.5 < 0.01 <2 0.68 比較例3-2 100 22.5 30.3 47.2 < 0.5 < 0.01 < 2 0.67 300 22.6 30.2 47.2 < 0.5 < 0.01 <2 0.67 to 1.3 95.3 3.4 <0.5 < 0.01 < 2 90.0 比較例3-3 30 1.2 95.4 3.4 < 0.5 < 0.01 < 2 90.0 100 1.3 95,2 3.5 <0.5 < 0.01 8 89.9 10 22.7 14,8 62.5 < 0.5 < 0.01 < 2 0.52 比較例3-4 30. 22.6 u.a 62.6 < 0.5 < 0.01 <2 0.52 100 22.5 14.9 62.6 < 0.5 < 0.01 <2 0.52 10 29.7 67.7 2.6 < 0.5 < 0.01 <2 88.8 比較例3-5 20 29.9 67.6 2.5 < 0.5 <0.01 <2 88.7 60 29.9 67.5 2.6 < 0.5 <0.01 <2 88.8 10 90.0 1.1 8.9 <0.5 <0.01 <2 0Λ7 比較例3-6 20 90.3 1.2 8.5 < 0.5 < 0.01 <2 0Λ7 60 90.3 1.1 8.6 <0.5 <0.01 <2 0.46 60 323382 201216397 . 由上述結果，藉由使氣體壓縮部内的壓縮機於二次側 • 之突出氣體溫度控制在100至200°c範圍之情況下運轉， 可以有效率地分解單矽烷以外的氫化雜質氣體（二硼烷、二 矽烷），可以高純度且高效率回收單矽烷。再者，藉由將在 單矽烷處理部分離之氫氣/氬氣混合氣體通過稀有氣體處 理部，可以高純度且高效率地回收氬氣。 實施形態4 第25圖表示實施形態4相關排氣處理系統之一例的 ® 概略系統圖。本實施形態相關排氣處理系統200，如第25 圖所示，具備：壓縮從半導體製造裝置1通過幫浦部2排 出的至少含有單矽烷與氫氣及氬氣的混合氣體之氣體壓縮 部3 ;將已壓縮的混合氣體蓄壓之氣體收容部4;可以將由 氣體收容部4以一定流量送到後段的混合氣體中之單矽烷 分離之矽烷氣體處理部20 ;除去由矽烷氣體處理部20分 離之主要含有多量氫氣、氬氣之混合氣體中之氫化物 φ (SiH4、PH3、B2H4、Si2H4等）之濕式洗滌器部204;由濕式 洗滌器部204排出的含有多量氬氣之混合氣體分離回收氬 氣再循環的稀有氣體處理部30 ;由在氣體處理部20分離 之含有多量單矽烷的混合氣體中除去單矽烷氣體以外之氳 化雜質之矽烷氣體精製部50;以及分離除去經過矽烷氣體 精製部50之含有多量單矽烷的混合氣體中以氬氣為主體 之單矽烷氣體以外的氣體之稀有氣體/矽烷分離部470。 同時，氣體壓縮部3、氣體收容部4、矽烷氣體處理 部20、濕式洗滌器部204、稀有氣體處理部30的結構是與 61 323382 201216397 - 實施形態1至3同樣。 - 第26圖表示稀有氣體/矽烷分離部470的具體結構 概略圖。如第26圖所示，稀有氣體/矽烷分離部470具備 膜分離裝置472、透過側壓力控制部473a、及/或非透過 側壓力控制部473b。膜分離裝置472，只要為能選擇性透 過單矽烷以外氣體之膜即可，而無特別限定，可以列舉各 種半透膜等。作為半透膜者，例如含有：選擇性透過氫氣 之緻密層，與支撐緻密層之多孔質性的基材。半透膜之形 ® 狀，可以列舉：平膜、螺旋膜、中空絲膜。其中，以中空 絲膜較佳。 緻密層使用的材料，可以列舉：聚醯亞胺、聚矽氧烷、 聚矽氨烷、聚丙烯腈、聚酯、纖維素聚合物、聚砜、聚伸 烷基二醇、聚.乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯基鹵化 物、聚偏乙烯基鹵化物、聚碳酸酯及具有此等之中任何一 種重複單元之塊狀共聚合物。 ^ 作為基材使用的材料者，可以列舉：玻璃、陶瓷、燒 結金屬等無機材料、以及多孔質性的有機材料等。作為多 孔質性的有機材料者，可以列舉：聚醚、聚丙烯腈、聚（芳 基氧化物）、聚醚酮、聚硫醚、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、 乙烯聚合物等。 供給膜分離裝置472的混合氣體之流量、壓力、溫度、 混合氣體濃度、及膜分離裝置472的非透過側壓力、透過 側壓力並無特別限定，例如，相對於膜分離裝置的容量1L 之流量，係以5NL/min至500NL/min為宜，以10NL/ 62 323382 201216397 * min至lOONL/min為佳，壓力期望為-90kPaG至1.0 - MPaG，溫度期望為-20°C至l〇〇°C左右，膜分離裝置472 的非透過側壓力期望為-90kPaG至l.OMPaG，透過側壓力 期望為-lOOkPaG 至 0.9MPaG。 又，供給上述膜分離裝置472的混合氣體之溫度，在 室溫以外運轉時，有必要設置如第26圖所示的溫度控制部 471 ° 溫度控制部471只要有冷卻或加熱混合氣體之機能即 • 可，並無特別限定，可以列舉：電熱加熱器或各種熱交換 器等。以溫度控制部471冷卻或加熱的混合氣體供給到膜 分離裝置472。 分別將以膜分離裝置472分離的單矽烷以外的主要為 水蒸氣及稀有氣體等，送往混合氣體處理部8，高濃度的 單矽烷送到半導體製造裝置1。此時，有關單矽烷以外的 混合氣體，係在氣體分析部416a進行分析，並可以活用在 φ 混合氣體處理部的運轉條件之設定。又，有關高濃度的單 矽烷是在氣體分析部416b分析，可以判斷是否使其在半導 體製造裝置1再循環。 又，稀有氣體/矽烷分離部470，只要能分離單矽烷 與其他的混合氣體即可，並不只限定膜分離吸著分離。例 如，可以列舉：使用吸著材之吸著分離，或利用將混合氣 體冷卻到低溫使液化凝縮之際的溫度差，藉由蒸餾或部分 凝縮進行分離之深冷分離。 本實施形態相關之排氣處理系統，如第27圖所示也 63 323382 201216397 • 可以追加各種附帶設備。 • 如第27圖所示之排氣處理系統，係可以處理複數台 半導體製造裝置的排氣之系統。 流量控制部5，係用以控制在氣體收容部4聚集的混 合氣體之流量、壓力為一定者。有關其控制方法並無特別 限定，期望不要受到供給到流量控制部5的混合氣體之壓 力變動影響，例如，可以列舉質流流量控制器等。又，有 關壓力，藉由選擇氣體壓縮部3的運轉條件，可以確保必 •要的壓力。 昇壓部7,係為了將在矽烷氣體處理部分離的以單矽 烷為主體之氣體導入後述之矽烷氣體精製部50,或為了在 半導體製造裝置1循環用而昇壓到一定壓力者。作為昇壓 部7者，只要能達到前述之目的即可，並無特別限定，以 具有與前述之氣體壓縮部3同等之要件者為佳。 混合氣體處理部8，係指將單矽烷、膦、二硼烷、二 φ 矽烷等毒性氣體無毒化的裝置，具備以稀釋氣體稀釋到既 定的濃度後，導入到除害部，於單矽烷、膦、二硼烷、二 矽烷等的允許濃度以下無害化後排放到外部的機能。 為了測定由流量控制部5流通到矽烷氣體處理部的氣 體組成，或在矽烷氣體精製部50及稀有氣體處理部30分 離排出之高濃度單矽烷氣體及高濃度氬氣的成分濃度，可 以設置氣體分析部6a至6g。在該氣體分析部6a及6g，至 少只要能測定混合氣體中之單矽烷濃度及氬氣濃度即可， 其方法並無特別限定，例如，可以列舉具備氣體流通式的 64 323382 201216397 . 樣品檢測管之FT-IR，或連線式的氣相層析分析儀等。 . 又，在氣體分析部6g及6c測定之單碎烧濃度及氬氣 濃度，未達既定濃度的情形，也可以附帶具有不分別送往 半導體製造裝置1及幫浦部2循環而送到單矽烷除害部（在 圖中未顯示）及稀有氣體排氣部（在圖中未顯示），進行安全 且適當處理的機構。 蓄壓部9a、9b是為了將在稀有氣體處理部30、矽烷 氣體精製部50回收的氬氣或單矽烷，以一定壓力在幫浦部 _ 2或半導體製造裝置1循環者。作為蓄壓部9a、9b者，只 要能達成前述目的即可而無特別限定，作為在蓄壓部9a、 9b蓄積之壓力，必需比供給到蓄壓部9a、9b之氣體壓力 還低，並且比可以確保使半導體製造裝置1的流量控制裝 置之作動壓差的壓力還高的壓力。得不到如此之壓力範圍 時，為了提高對蓄壓部9a、9b的供給壓力，以在蓄壓部前 段設置昇壓機（在圖中未顯示）為宜。在此使用的昇壓機， φ 以滿足與前述的氣體壓縮部3相同之要件者為宜。在蓄壓 部9a、9b的蓄壓壓力，只要能達成前述目的即可而無特別 限定，期望為0.05 MPaG至10 MPaG，而以0.1 MPaG至 0.5 MPaG 為佳。 以下，根據實施例具體說明本實施的形態，本發明並 不只侷限於此等實施例。 實施例4-1 第28圖表示實施例4-1相關的排氣處理系統結構之系 統圖。如第28圖所示，將上述的實施形態4相關的排氣處 65 323382 201216397 • 理系統連接到半導體製造裝置1之一的3台薄膜矽太陽電 - 池用CVD裝置80。排氣處理系統，係將從複數的薄膜矽 太陽電池用CVD裝置80所排出的混合氣體，與導入乾式 幫浦81b的洗淨氣體共同以對應各別裝置之乾式幫浦81b 吸引，經由過濾器81a，向氣體壓縮部300a送出。同時， 在乾式幫浦81 b之後設置切換閥81 c。藉此，在化學清洗 的排氣放出之際，切換到助燃系氣體處理系統，能防止如 此之排氣混入矽烷系氣體的處理管線。又，薄膜矽太陽電 • 池用CVD裝置80之3台中，由於進行1台η型、1台p 型製膜而分別導入ΡΗ3、Β2Η6。氣體壓縮部300a之結構如 第29圖所示。作為氣體壓縮部300a之結構者，在内部具 備隔膜（diaphragm)式壓縮機6座與熱交換型之冷卻機7 座，具有藉由三向閥的切換可以可變的經過串聯1座至6 座隔膜式壓縮機之結構。在實施例4-1，將由真空幫浦送 出的混合氣體，藉由在氣體壓縮部300a内具備的預冷卻器 φ (precooler) 361進行溫度調整為30°C。其後段的隔膜式壓 縮機363a，係將排出氣體溫度調節到100°C進行運轉。控 制三向閥365a將隔膜式壓縮機363a與冷卻器364a連通， 將混合氣體送到隔膜式壓縮機363 b。隔膜式壓縮機363b 進行與隔膜式壓縮機363a同樣的運轉。控制三向閥365b 將隔膜式壓縮機363b與後冷卻器362連通，被二段壓縮之 混合氣體，在後冷卻器362調溫到30°C，在加壓罐83a(容 量：lm2)蓄壓。當蓄壓時，在關閉加壓罐83a出口閥（在圖 中未顯示）之狀態下，各個幫浦之洗淨氣體以10NL/min 66 323382 201216397 - 的流量流動。然後打開加壓罐83a之出口閥，開始對質量 • 流量控制器84a供給氣體，同時，將各個薄膜矽太陽電池 用CVD裝置80錯開成每4分鐘有一具開始運轉。送到質 量流量控制器84a的混合氣體，將氣體流量控制在20NL /min，送到後段之氣體分析部85a進行氣體組成分析。氣 體壓縮部300a之運轉條件及以氣體分析部85a分析之氣體 的流量、組成整理在表17。在氣體分析部85a，使用GC(氣 相層析儀）、FT-IR測定氣體組成。 •
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氣體分析部85a分析結果 | 組成 | 巳2H6 [vol.ppm ] CSJ CSI \/ CNJ CM 〇) csj eg \/ S/ PH3 [vol.ppm ] 100 100 o o in in τ— Si2H6 [vol.ppm ] 913 941 456 470 03 CJ) Ar [vol.% ] 49.9 49.9 70.0 70.0 10.0 10.0 SiH4 [vol.% ] 9.91 9.92 4.95 4.96 0.10 0.10 H2 [vol.% ] 40.0 40.0 25.0 25.0 89.9 89.9 氣體流量 [NL/min ] 〇 〇 CSi CVJ o o in lo 100 100 氣體壓縮部60a運轉條件 二次侧 氣體壓力 [MPaG ] 0.30 0.31 0.30 0.31 0.30 0.31 二次側 氣體溫度 [°c ] 100 70 100 70 100 70 壓縮段數 [段] CN 对 CNI 寸 CM 寸 號碼 T- eg I I 寸寸 CO 寸 \ 1 寸寸 in (D 1 1 吋寸 68 323382 201216397 實施例4-2 除了當隔膜式壓縮機363壓縮混合氣體之際，調整二 次側氣體溫度為70°C，在前冷卻器361及冷卻器364調溫 為35 C，以四段運轉壓縮機之外，其餘與實施例4-1同樣 運轉。氣體壓縮部300a之運轉條件及以氣體分析部85a 分析之氣體的流量、組成整理在表17。 實施例4-3至4-6 除了質量流量控制器84a的流量及氣體組成以外，其 餘與實施例4-1至4-2同樣進行運轉。氣體壓縮部3〇〇a之 運轉條件及以氣體分析部85a分析之氣體流量、組成整理 在表17。 在氣體刀析部85a分析的實施例41至4_6的各種混 合氣體’為了單石夕烧氣體之再循環，供給到如第30圖所示 具有吸著分離方式之％氣體處理部2G的吸著塔1()la(充 填活性碳作為吸著材）。吸著塔购之壓力以背壓閥1〇7 控制在0.3MPaG。吸著挞1m ” 1Λ 〇 。101&至分別開始運轉前， 於虱氣10NL/min流通γ ^ , ^ ^ 卜’加熱到2〇〇°c為止進行4小時 的如處理後，冷卻到室、、& , ^ ,..〇ΓΛ '地為止，然後控制在既定之吸著溫 度（3ϋ C )。 吸著塔101a運轉1 +昧 1Λ. ± 』時後，關閉吸著切換用閥102a、 l〇3a，打開 i〇2b、103b，| 认， 切換到吸著塔101b繼讀運轉。 同時打開脫離切換用閥1〇 r . 〇4a’於真空幫浦106減壓到-0.09
MpaG為止，經1小時將 及者在吸者塔101a的成分脫離。 323382 69 201216397 吸著塔101b運轉1小 103b，打開102c、l03c，、後，關閉吸著切換用閥獅、 同時關閉脫離切換用闕1〇4刀換到吸者塔1〇lc繼續運轉。 減壓到-0.09 MPaG為止，打開1〇仆，於真空幫浦106 的成分脫離。到此為止的7< "夺將吸著在吸著塔101b 著塔從HMc回到10la，*小時循環當作1個循環，將吸 101C，進行第2個循产、”且將脫離之吸著塔從1㈣移到 體處理部2_後送複數個循環實驗。將石夕烧氣 氬氣之混合氣體，經過水洗^析部咖之含有多量氫氣與 後，逆刭'条盗除去混合氣體_之氫化物 声卩I於稀魏财理部％，以溫 Γ體溫度調整到抑後，導入膜分離模組 =㈣中空絲膜，容量0.6L)。在膜分離模組91之 真空幫浦94連接之透過侧背壓閥似，將透過 八射調整為-01 MpaG。又以非透過侧背壓闕92b，將膜 莫、及Μ之非透過側壓力控制在〇」Ο非透過側 、；了體/爪里、組成在流量計93b及氣體分析部856之〇匸（氣 =曰析分析儀）、RT· Ϊ R測定。氣體分析部8 5 e分析的結果 整理在表18。 323382 70 201216397
8¾ 回收Ar 回收率 [%] 87.9 88.0 87.9 88.3 88.4 88.5 96.6 96.4 96.5 97.6 97.8 97.6 87.4 87.4 87.4 88.3 88.6 88.5 氣體分析裝置85e分析結果 组成 B2H6 [vol.ppm ] CSJ CNJ CSJ \/ \/ V <N CNJ <N V V CS| CNJ C\J \/ V V CSJ <N CM V \/ \/ Csi CsJ Csj V V CM CSJ CSJ V \/ V PH3 [vol.ppm ] < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 <0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 <0.01 <0.01 <0.01 < 0.01 <0.01 < 0.01 Si2H6 [vol.ppm ] <0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 LO in L〇 ό o o V \/ S/ < 0.5 < 0.5 < 0.5 Ar [vol.% ] 99.3 99.5 99.4 99.1 99.0 99.3 91.0 91.3 91.4 92.2 92.2 92.1 95.7 95.6 95.5 95.4 95.5 95.6 SiH4 [vol.ppm ] < 0.5 < 0.5 < 0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 H2 [vol.% ] lO CD ο o o* σι q p-； 〇 t— 〇 〇 r^； co σι 00 cd €0 00 0> co ^ in CO Lq 寸 — ^ ^ 矽烷氣體處理部20 循環次數 [次] 10 100 300 10 100 300 10 30 100 10 30 100 〇 o o CNJ CO o o o T— <N CO 號碼 實施例4-1 實施例4-2 實施例4-3 實施例4-4 實施例4-5 實施例4-6 71 323382 201216397 第31圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽烷氣體 精製部50的具體結構概略圖。由石夕烧氣體處理部2〇的真
空幫浦106(供給10NL/min氬氣作為洗淨氣體）排出的混 合氣體以壓縮機300b昇壓到0.6 MPaG為止，在加壓罐83b 蓄壓後’以質量流量控制器84b將氣體流量控制在一定流 里（在實施例4-1、4-2為2.ONL/min，在實施例4-3、4-4 為 2.5NL/min ’ 在實施例 4-5、4-6 為 〇.5NL/min)，導入 矽烷氣體精製部50的A1吸著塔131 a(充填η取代絲光型 沸石作為吸著材’充填容量5 〇L)後，導入Β1吸著塔 131d(充填活性氧化鋁作為吸著材，充填容量2〇L)。A1吸 著塔131a的壓力是於背壓閥137a控制在〇.5MPaG，B1吸 著塔131d的壓力是於背壓閥137b控制在〇 4MpaG。將未
吸著的通過氣體流量及組成，以流量計138b及氣體分析部 ⑽測定。在AUA3吸著塔（仙至131〇分別開始運轉 前，於氫氣lONL/min流通下，加熱到2峨進行4小時 之前處理後’冷卻到室溫為止，然後控制在既定之吸著溫 度(50。〇，錢吸著塔_至13晰別在開始運轉 則，於風氣10NL/min流通下，在抑進行4小時 處理，然後溫度保持在 後，關閉吸著切換用閥132a、133a，打開132b、⑽，切 =A2吸著塔咖繼續運轉。同時打開脫離切換用閥 為止 者塔13U吸著之成分脫離。此外，Μ吸著塔⑽ 323382 72 201216397 . 運轉1小時後，關閉吸著切換用閥132b、133b，打開132c、 • ⑽’切換到A3吸著塔13le繼續運轉。同時心脫離°切 換用閥134b、135b，於氫氣1〇NL//min流通下，在真空 幫浦136減壓到_0.09MPaG為止，經】小時脫離吸著物質二 使在A2吸著塔131b吸著之成分脫離。此外，A3吸著塔 131c運轉1小時後，關閉吸著切換用閥n2c、ibc，打開 132a、133a，切換到A1吸著塔131&進行循環。同時打開 脫離切換用閥134c、135c，進行移到A3吸著塔131c之脫 _離步驟之準備。到此為止的3小時循環當作i個循環，進 订複數個循環之實驗。脫離氣體以流量計138a測定流量 後’在燃燒除害裝置86無害化處理後排放到大氣中。用氣 體分析部85f檢出的混合氣體送到如第32圖所示稀有氣體 /矽烷分離部470。於稀有氣體/矽烷分離部470,以溫度 控制部471調整氣體溫度為抓後，導入膜分離裝^ 472(聚酸亞胺中空絲膜，容量51L)。以在膜分離裝置0 #的透過侧與真空幫浦476連接之透過側麗力控制部他 將透過侧壓力調整為_〇.1MPaG。〖以非透過侧壓力控制部 473 b，將膜分離裝置472的非透過側壓力控制在0.2 MPaG。非透過側的氣體流量、組成是在流量計47%及氣 體分析部85g的GC(氣相層析儀）、FWR測p將氣體分 析部85g分析之結果整理在表19中。 73 323382 201216397 回收 SiH4 回收率 [%] 73.4 73.3 73.3 72.4 72.4 72.5 f 78.0 77.9 77.9 70.8 70.8 70.8 82.0 81.9 82.0 79.0 79.0 79.1 氣體分析裝置85g分析結果 組成 B2H6 [vol.ppm ] csj <N CsJ V V V csi csi cm V s/ V CvJ CSJ <N V V V (N <N <n V N/ csj <N CSJ V V N/ CSJ csj <N \/ V \/ PH3 [vol.ppm ] < 0.01 <0,01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 <0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 〈0.01 < 0.01 < 0.01 Si2H6 [vol.ppm ] < 0.5 < 0.5 <0.5 < 0.5 <0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 <0.5 <0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 < 0.5 Ar [vol.ppm ] 493 482 492 448 449 433 3092 3033 3049 1772 1745 1787 5021 4984 4974 6827 6814 6822 SiH4 [vol.% ] 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 I 99.7 99.7 99.7 99.8 99.8 99.8 99.5 99.5 99.5 99.3 99.3 99.3 H2 [vol.ppm ] 358 371 383 ! 289 276 277 211 209 210 198 188 190 411 428 418 545 544 553 矽烷氣體處理部20 循環次數 [次] 10 100 300 I- 10 I 100 300 10 30 100 10 30 100 o o o «·— cvi CD o o o r- CVi CO 號碼 實施例3-1 實施例3-2 實施例3-3 實施例3-4 實施例3_5 實施例3-6 比較例4-1至4-6 除了將稀有氣體/矽烷分離部470旁通並將混合氣體 送到分析部85g以外，其餘與實施例4-1至4-6同樣進行 74 323382 201216397 • 運轉。將混合氣體之流量、組成在氣體分析部85g的GC(氣 * 相層析儀）、FT-IR測定之結果整理在表20中。 0 § 寸H!S 起0 【％ 1 齋刼0 9Η3ω 〔Edd-joA·—1 εΗα
【Edd.一 0>J 9H3!S 【％.0>〕 【％0>】 is 【％Ί§〕 <nh 【却】 ·& •/.6 ^7.6 •96 96 •96 LZ.6 •卜6 s 0.06 0Ό6 •06 •88 88 0·88 68 68 1.68 10Ό > 5Ό > 50 > SO > SO > SO > 8.ε8 ε8 9 ε8
•91 •9 产 •9L 3-0 u.o ζ·0
οοε § CU 5.0 V 50 > 5Ό > 9Ό > 9.0 > 0 > 6_ε8 8.ε8 8.ε8 0·9严 9t •9t 2-0 3L_0 ΜΓ0 οοε00- ot 5Ό > 5.0 > 50 > ·0 > 90 > ·0 > •08 0Ό8 •08 •6L •61 寸.61 8S εε.ο 寸-0 001 οε οι 5Ό > 5Ό > 5Ό > 5Ό > 5·0 > 5Ό > 5Ό > 5Ό > 5Ό > ·0 > 90 > ·0 > ·0 > ·0 > ·0 > s > ·0 > SO > L8 •5 9.5 9.S6 •86 •86 Z..86 8_86 •86
L.8L '81 •SL i 88Ό £Ό 68Ό so 88.0 6-0 8-0 寸-0
00 L οε 0L Ζ寸Ό 一寸Ό 8ε·0 g {η 3寸Ό εε.ο 8ε_0
οζ 0L 9—ε【4鎵丑 75 323382 201216397 . 使用在實施例4-1至4-6及比較例4-1至4-6回收的含 , 有SiH4之混合氣體，依常法作成a-Si太陽電池，並進行特 性評估。結果，在實施例4-1至4-6製作的a-Si太陽電池 之特性看不到有變化而維持高效率，在比較例4-1至4-6 製作的a-Si太陽電池之特性則顯著下降。 由上述結果，使用氬氣作為洗淨氣體，在單矽烷再循 環製程的最後段，設置稀有氣體/矽烷分離部，可以防止 對回收的單矽烷中混入高濃度氬氣，可以降低對太陽電池 # 性能的影響。又，使矽烷分離部分離之含有多量氫氣及氬 氣的混合氣體經過水洗滌器，可以除去氫化雜質成分，經 其後的膜分離裝置進一步分離處理，可以高收率地收回高 純度的氬氣。 本發明不限定於上述之各實施形態，根據相關業者之 知識可以加上各種設計變更等之變形，加上此等變形的實 施形態也包含在本發明之範圍中。 φ (產業上之利用可能性） 本發明適用於由半導體製造裝置排出之含有單矽烷 之混合氣體，分離回收單矽烷並再循環之系統。 【圖式簡單說明】 第1圖表示實施形態1相關排氣處理系統之一例的概 略糸統圖。 第2圖表示矽烷氣體處理部的具體結構概略圖。 第3圖表示稀有氣體處理部的具體結構概略圖。 第4圖更詳細表示實施形態1相關排氣處理系統之結 76 323382 201216397 構的系統圖。 第5圖表示矽烷氣體精製部的具體結構概略圖。 第6圖表示第一及第二精製部的具體結構概略圖。 第7圖表示實施例相關排氣處理系統之結構概略圖。 第8圖表示實施例相關排氣處理系統中使用吸著分離 作為矽烷氣體處理部時的具體結構概略圖。 第9圖表示實施例相關排氣處理系統中使用膜分離作 為矽烷氣體處理部時的具體結構概略圖。 第10圖表示實施例相關排氣處理系統中使用深冷分 離作為矽烷氣體處理部時的具體結構概略圖。 第11圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽烷精製 部的具體結構概略圖。 第12圖表示實施形態2相關排氣處理系統之一例的 概略系統圖。 第13圖表示矽烷氣體處理部的具體結構概略圖。 第14圖表示濕式洗滌部的具體結構概略圖。 第15圖表示實施例相關排氣處理系統之結構概略圖。 第16圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽烷氣體 處理部的具體結構概略圖。 第17圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽烷氣體 精製部的具體結構概略圖。 第18圖表示實施形態3相關排氣處理系統之一例的 概略系統圖。 第19圖表示氣體壓縮部的具體結構概略圖。 77 323382 201216397 第20圖表示矽烷氣體處理部的具體結構概略圖。 第21圖表示實施例相關排氣處理系統之結構系統圖。 第22圖更詳細表示實施例相關排氣處理系統中之氣 體壓縮部結構的系統圖。 第23圖更詳細表示實施例相關排氣處理系統中之矽 烷氣體處理部結構的系統圖。 第24圖更詳細表示實施例相關排氣處理系統中之矽 烷氣體精製部結構的系統圖。 第25圖表示實施形態4相關排氣處理系統之一例的 概略系統圖。 第26圖表示稀有氣體/矽烷分離部的具體結構概略 圖。 第27圖更詳細表示實施形態相關排氣處理系統的結 構之系統圖。 第28圖表示實施例相關排氣處理系統之結構概略圖。 第29圖表示實施例相關排氣處理系統中之氣體壓縮 部的具體結構的概略圖。 第30圖表示使用吸著分離作為實施例相關排氣處理 系統中之矽烷氣體處理部時的具體結構概略圖。 第31圖表示實施例相關排氣處理系統中之矽烷氣體 精製部的具體結構概略圖。 第32圖表示實施例相關排氣處理系統中之稀有氣體 /矽烷分離部的具體結構概略圖。 【主要元件符號說明】 78 323382 201216397 1 半導體製造裝置 2 幫浦部 2a 過濾器 2b 幫浦 2c 切換閥 3 壓縮機 3a 預冷卻器 3b 後冷卻器 3c 壓縮機 3d 内冷卻器 4 氣體收容部 5 流量控制部 6a至6f 氣體分析部 7 昇壓部 8 混合氣體處理部 9a至9b蓄壓部 20 矽烷氣體處理部 21 加熱部 22a至22c 吸著塔 23a至23c 吸著切換用閥 24a至24c 載體氣體導入切換用閥 25a至25c 吸著、脫離切換用三向閥 26 氣體分析部 27 真空幫浦 28a至28b 三向閥 30 稀有氣體處理部 31 溫度控制部 32 膜分離裝置 33a 透過側壓力控制部 33b 非透過側壓力控制部 34a至34b 氣體分析部 40 氬氣處理部 50 矽烷氣體精製部 60 第一精製部 61 加熱部 62a至62c 吸著塔 63a至63c 吸著切換用閥 64a至64c 載體氣體導入切換用閥 65a至65c 吸著、脫離切換用三向閥 66 真空幫浦 70 第二精製部 71 加熱部 72a至72c 吸著塔 79 323382 201216397 73a至73c 吸著切換用閥 74a至74c 載體氣體導入切換用閥 75a至75c 吸著、脫離切換用三向閥 76 真空幫浦 80 薄膜石夕太陽電池用 CVD裝置 81 幫浦部 81a 過滤器 81b 乾式幫浦 81c 切換閥 82a至82b 壓縮機 83a至83b 加壓罐 ♦ 84a至84b質量流量控制器 85a至85d 氣體分析部（GC、FT-IR) 86 燃料除害裝置 90 溫度調節器 91 膜分離模組 92a 透過側背壓閥 92b 非透過側背壓閥 93 真空幫浦 94a至94b 流量計 100 加熱部 101a至101c吸著塔 102a至102c 吸著切換用閥（入口） 103a至103c 吸著切換用閥（出口） 104a至104c 脫離切換用閥 105a至105c 載體氣體導入切換用 閥 106 真空幫浦 107 背壓閥 108a至108b 流量計 110 溫度控制部 111 膜分離模組 112a 透過側背壓閥 112b 非透過側背壓閥 113 真空幫浦 114a至114b 流量計 120 熱交換器 201216397 122a 氣體側背壓閥 123a至123b流量計 _ 121 深冷分離裝置 122b 液側背壓閥 130a至130b 加熱部 131a至131c A1至A3吸著塔 131d至131f B1至B3吸著塔 132a至132f 吸著切換用閥（入口） 133a至133f 吸著切換用閥（出口） 134a至134f 脫離切換用閥 135a至135f 載體氣體導入切換用閥 136 真空幫浦 138a至138b 流量計 204 濕式洗滌部 242a至242c切換閥（出口 243 氣體分析部 361 預冷卻器 137a至137b 背壓閥 200 排氣處理系統 241a至241c 水洗滌器 242a’至242d切換閥（出口） 300a至300b氣體壓縮部 362 後冷卻器 363a至363f 隔膜(diaphragm)式壓縮機 364a至364e 冷卻器 365a至365e 三向閥 470 稀有氣體/矽烷分離部 471 溫度控制部 472 膜分離裝置 473a 透過側壓力控制部 473b 非透過侧壓力控制部 474a至474b 氣體分析部 475a至475b、476 真空幫浦、流量計 1000 水洗滌器 81 323382

Claims (1)

  1. 201216397 . 七、申請專利範圍： -種排氣處理系統，係由從半導體 少含有氮氣及單魏之混合氣體 == 理系統，其特徵係具備·· 部；=從半導體㈣裝置轉_混合氣體之幫浦 從前述混合鐘分離相收單錢使其在半導體 裝置中再循環之石夕烧氣體處理部， i係使錢氣作為導人前述幫浦部之洗淨氣體。 2. 如申請專利範圍第1項所述之排氣處理系統，其卜 具備由從前述石夕烧氣體處理部已除去單石夕燒之富含氮 氣之氣體，回收被導入作為前述幫浦部的洗淨氣體之 鼠氣的稀有氣體處理部者。 3. 如:請專利範圍第2項所述之排氣處理系統，其中， 將前述稀有氣體處理部回收的氬氣，作為前述幫浦部 的洗淨氣體再利用者。 4. 如申清專利範圍第2或3項所述之排氣處理系統，其 中使用膜分離作為前述稀有氣體處理部者。 如申凊專利範圍第1至4項中任一項所述之排氣處理 =統，其十，前述矽烷氣體處理部係含有沸石或活性 、妷作為吸著材的吸著分離部者。 如申4專利範圍第丨至5項尹任一項所述之排氣處理 系4* ’其中’僅將由不使用摻配氣體之半導體裝置排 出的混合氣體作為由前述半導體裝置所排出的混合氣 1 323382 201216397 • 體而導入前述石夕烧氣體處理部者。 • 7. *中請專利範圍第項中任—項所述之排氣處理 系統’其中復具備：將在前述石夕絲體處理部已除去 單矽烷之富纟A氣/稀有氣體之氣體中之雜質加以除 去的濕式洗滌器部，且 μ 稀有氣體處理部係由通氣前述濕式洗滌器部而得 之混合氣體回收氬氣者。 8. 如申請專利範圍第7項所述之排氣處理系統，其中， 將則述稀有氣體處理部回收的氬氣作為前述幫浦部的 洗淨氣體再利用者。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之排氣處理 系統，其中，具備用以由前述石夕烧氣體處理部分離之 富含單矽烷之氣體除去單矽烷以外之雜質，而將單矽 烷精製/回收的矽烷氣體精製部者。 10. 如申請專利範圍第1至g項中任一項所述之排氣處理 φ 系統，其中，具備： 用以將由前述幫浦部排出的混合氣體昇壓後供給 至後段之氣體壓縮部； 將在氣體壓縮部被壓縮之混合氣體蓄壓貯藏之氣 體收容部；以及 由前述氣體收容部送來之混合氣體分離/回收單 石夕烧，使其在半導體裝置再循環的矽烷氣體處理部； 並控制前述氣體壓縮部之壓縮比，使壓縮後的混 合氣體之溫度成為7(TC到250t之範圍者。 2 323382 201216397 . 11.如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之排氣處理 系統，其中，具備： 用以將由幫浦部排出的混合氣體昇壓後供給至後 段之氣體壓縮部； 將在前述氣體壓縮部被壓縮的混合氣體蓄壓貯藏 之氣體收容部； 由前述氣體收容部送來之混合氣體主要係分離單 矽烷之矽烷氣體處理部； Φ 用以除去由矽烧氣體處理部分離之混合氣體中之 單矽烷以外之雜質的矽烷氣體精製部；以及 分離經過矽烷氣體精製部之混合氣體中的稀有氣 體成分之稀有氣體/ ^夕院分離部； 且使用氬氣作為導入前述幫浦部之洗淨氣體者。 12. 如申請專利範圍第11項所述之排氣處理系統，其中， 在前述矽烷氣體處理部設置幫浦部者。 13. 如申請專利範圍第11或12項所述之排氣處理系統， ® 其中，使用膜分離作為前述稀有氣體/矽烷分離部者。 3 323382
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