[go: up one dir, main page]

CN102791356A - 排气处理系统 - Google Patents

排气处理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102791356A
CN102791356A CN2011800136434A CN201180013643A CN102791356A CN 102791356 A CN102791356 A CN 102791356A CN 2011800136434 A CN2011800136434 A CN 2011800136434A CN 201180013643 A CN201180013643 A CN 201180013643A CN 102791356 A CN102791356 A CN 102791356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
gas
membrane separation
treatment system
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800136434A
Other languages
English (en)
Inventor
大内太
冈部隆志
朝野刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
JX Nippon Oil and Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2010055397A external-priority patent/JP2011189229A/ja
Priority claimed from JP2010055396A external-priority patent/JP2011189228A/ja
Priority claimed from JP2010055398A external-priority patent/JP2011189230A/ja
Application filed by JX Nippon Oil and Energy Corp filed Critical JX Nippon Oil and Energy Corp
Publication of CN102791356A publication Critical patent/CN102791356A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/04—Hydrides of silicon
    • C01B33/043—Monosilane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006—Layout of treatment plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H01J37/32834—Exhausting
    • H01J37/32844—Treating effluent gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/55—Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
    • B01D2257/553—Compounds comprising hydrogen, e.g. silanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0216—Other waste gases from CVD treatment or semi-conductor manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/30—Halogen; Compounds thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

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。

Description

排气处理系统
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(高阶硅烷)。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1：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规模化。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，其压力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术。
为了解决上述课题，本发明的一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力控制部。
压力控制部可以根据下式来使透过侧压力变化：ΔP＝C1×ΔA、C1≥0.5。此处，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔP表示透过侧压力的减少量(KPa)。
本发明的再一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：ΔT＝C2×ΔA、C2≥0.8。此处，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔT表示混合气体的温度上升幅度(℃)。
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测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测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测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测定的透过侧气体分析部。
本发明的再一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。
ΔF＝C1×ΔA、C1≥0.3…式(3-1)
此处，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)、ΔF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步具备对膜分离部的透过侧压力进行控制的压力控制部，压力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。
ΔP＝C2×ΔA、C2≥0.5…式(3-2)
此处，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔP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步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。
ΔT＝C3×ΔA、C3≥0.8…式(3-3)
此处，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔT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测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测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。
附图说明
图1是表示实施方式1的排气处理系统一例的系统示意图。
图2是更为详细地表示实施方式1的排气处理系统的构成的系统图。
图3是表示实施方式1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(换算值)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(换算值)的变化进行监控的结果的图。
图7是表示初始条件使用膜分离容量为3.0L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(换算值)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＝0.1)运转时的使用年数(换算值)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(换算值)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3.0L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(换算值)的变化进行监控的结果的图。
图12是表示实施方式2的排气处理系统的一例的系统示意图。
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＝0.1)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＝0.1)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＝0.1)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＝0.5)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＝0.1)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＝0.1)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＝0.1)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＝1.0)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，参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1)
图1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是表示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1所示，包括：压缩机11，其收集从多个半导体制造装置1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1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，可以举出二硅烷、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1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1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，切换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℃以下的方式运转。换言之，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，优选具有一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1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1排出的混合气体的流量、压力变动平均化，使膜分离部6中总是流通恒定流量、压力的混合气体。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1的气体的最大流量的总计值以上。
气体收容部3中使用的罐内的压力没有特别限定，优选最大达到1MPaG。
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力设定得较高，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、压力控制为恒定的构件。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力变动的影响，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力。
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/或非透过侧压力控制部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、聚烷撑二醇、聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯基卤化物、聚偏二卤乙烯、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、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙烯基等。
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～1.0MPaG；作为温度，优选-20℃～100℃左右；作为单硅烷气体浓度，为30vol％以下，优选20vol％以下，更优选10vol％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-100KPaG～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、各种热交换器等。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1L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10vol％以下；温度优选10℃～40℃；膜分离装置的非透过侧压力优选大气压以上；透过侧压力优选-100KPaG～-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的测定结果为基础，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8b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测定，可以设置气体分析部5。关于该气体分析部5，只要至少能够测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，不作特别限定，可以举出例如氮、氩、氢、氦、氙、碳等原子数1～4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测定。
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测定，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测定，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测定流量、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的透过侧压力的构件。将所得到的测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(％)＝100×((A/100)×B))/((C/100)×D)…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，可以总是维持高的氢回收率地来运转。此时，优选以相对于氢回收率的减少率，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。
ΔP＝C1×ΔA，C1≥0.5…式(1-2)
此处，ΔP表示透过侧的压力减少量(KPa)，ΔA表示氢回收率的减少量(％)。
ΔT＝C2×ΔA，C2≥0.8…式(1-3)
此处，ΔT表示温度上升部分(℃)，ΔA表示氢回收率的减少量(％)。
ΔF＝C3×ΔA、C3≥0.3…式(1-4)
此外，ΔF表示第3成分气体添加量的减少量(L/min)、ΔA表示氢回收率的减少量(％)。
此外，例如对于硅烷气体处理部8，测定膜分离装置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测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测定结果、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测定结果，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减少幅度，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测定结果，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测定结果，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，可以设置切换朝向除害部8c的线和为了再利用的朝向半导体制造装置1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、压力保持为恒定，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1的排气处理系统与3台作为半导体制造装置1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)的压力升压到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1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℃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将压力调整为-98KPaG。此外，非透过侧止回阀21b将压力调整为0.1MPaG。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测定的装置。关于利用质量流量控制器16将流量、压力控制为规定值的混合气体，利用分析装置17b测定氢浓度和单硅烷的浓度后，通过热交换机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从而测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。另一方面，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测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，基于该测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1〕
Figure BDA00002129172200141
〔表2〕
Figure BDA00002129172200151
〔实施例1-2〕
除了使用膜分离容量为4.8L的膜分离模块20，打开非透过侧止回阀21b，使非透过侧为常压，将透过侧压力调节为-70KPa，并将供给气体的温度设为80℃以外，其余与实施例1-1同样地进行运转。其结果是，被分离的透过侧气体的SiH4浓度是0.052vol％、氢回收率是63.3％，不管排气流量如何变动，仍为恒定。
〔实施例1-3〕
图5是利用非透过侧止回阀21b将压力调整到50KPaG，除此之外以实施例1-2的条件作为初始条件，对氢回收率相对于将排气处理系统满足式(1-2)(C1＝0.5)运转时的使用年数(换算值)的变化进行监控的结果的图。需要说明的是，使用年数(换算值)是将加速试验中的运转时间换算成实际年数之后的值。加速劣化试验将供给混合气体总流量设为实际试验的50倍，所供给的单硅烷气体浓度及所供给的氮气体浓度为恒定而实施试验。根据该结果，可知通过满足式(1-2)而运转排气处理系统，可以在维持氢回收率的状态下长期地运转。
〔实施例1-4〕
图6是表示以实施例1-1的条件作为初始条件，对氢回收率相对于排气处理系统满足式(1-3)(C2＝1.0)运转时的使用年数(换算值)的变化进行监控的结果的图。从该结果可知通过满足式(1-3)而运转排气处理系统，可以在维持氢回收率的状态下进行长期运转。
〔实施例1-5〕
图7是表示初始条件使用膜分离容量为3.0L的膜分离模块，用第3成分气体添加部10添加氮30NL/min，除此之外与实施例1-1同样地，对氢回收率相对于排气处理系统满足式(1-4)(C3＝1.0)运转时的使用年数(换算值)的变化进行监控的结果的图。由该结果可知通过满足式(1-4)而运转排气处理系统，可以在维持氢回收率的状态下进行长期地运转。
〔比较例1-1〕
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8中示出的比较例1-1的排气处理系统未设置压缩机、气密罐、蓄压用阀和质量流量控制器。上述的CVD装置与这样的排气处理系统连接，在与实施例1-1同样的条件下进行运转，变动的排气直接在膜分离装置中流通。其结果，分离后的透过侧气体SiH4浓度、氢回收率根据排气流量的变动，如表3那样变动。此外，必须使透过侧气体的SiH4浓度最大增高至0.044vol％，使用于向大气释放的稀释率为实施例1-1的2.3倍。
〔表3〕
〔比较例1-2〕
将排气处理系统的膜分离容量设为1.2L，除此之外以与比较例1-1同样的构成、条件进行运转。其结果是，如表3那样，透过侧气体的SiH4浓度可以降低，而氢回收率变低。
〔比较例1-3〕
图9是表示以实施例1-1的条件作为初始条件，对氢回收率相对于排气处理系统未满足式(1-2)而以(C1＝0.1)运转时的使用年数(换算值)的变化进行监控的结果的图。由该结果可知，如果未满足式(1-2)而运转排气处理系统，则氢回收率在短期减少。
〔比较例1-4〕
图10是表示以实施例1-2的条件作为初始条件，对氢回收率相对于排气处理系统未满足式(1-3)而以(C2＝0.25)运转时的使用年数(换算值)的变化进行监控的结果的图。由该结果可知，如果未满足式(1-3)地运转排气处理系统，则氢回收率在短期减少。
〔比较例1-5〕
图11是表示初始条件使用膜分离容量为3.0L的膜分离模块，用第3成分气体添加部10以30NL/min添加氮，除此之外，与实施例1-1同样地，对氢回收率的变化相对于排气处理系统未满足式(1-4)而以(C3＝0.2)运转时的使用年数(换算值)进行监控的结果的图。由该结果可知，如果未满足式(1-4)地运转排气处理系统，则氢回收率在短期减少。
(实施方式2)
图12及图13是表示本实施方式的排气处理系统的一例的系统示意图。图14是表示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1100如图12所示那样包括：混合气体分析部1003，其对从半导体制造装置1001通过泵部1002而排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体的流量和氢浓度及单硅烷浓度进行测定；膜分离部1004，其从混合气体中分离单硅烷和氢；透过侧压力控制部1005，其对膜分离部1004的透过侧压力进行控制；透过侧气体分析部1006，其对经膜分离部1004分离的透过侧气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度进行测定；氢气处理部1007，其对经膜分离部1004分离的氢进行处理；以及硅烷气体处理部1008，其对经膜分离部1004分离的单硅烷进行处理。
半导体制造装置1001没有特别限定，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1001排出的混合气体的组成没有特别限定，例如，包括需要除害的单硅烷、不需要除害的氢、氮、氩和微量杂质。微量杂质可以举出二硅烷、三硅烷等含多个Si的高阶硅烷、PH3、B2H6(分别为0.001～1％)。
泵部1002吸引从半导体制造装置1001排出的混合气体，送给后级的混合气体分析部1003。所使用的泵的种类没有特别限定，往往使用在半导体制造装置中通常使用的干式泵。出于保持气密性、防止不需要的堆积物、防止泵内部的腐食、提高排气能力等的目的，可以向干式泵导入吹扫用气体。吹扫用气体没有特别限定，主要使用氮、氩等惰性气体。此外，吹扫用气体的导入量也没有特别限定，通常是每台泵10～50NL/min左右。
此外，如图13所示，也可以在泵1002b的前级或/和后级设置过滤器1002a。尤其是，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1002a。过滤器1002a是选择性地除去混合气体中所含的高阶硅烷等微粒的微粒捕捉过滤器。所使用的过滤器没有特别限定，可以使用旋涡式等的过滤器。
进而，对于半导体制造装置1001，为了除去因成膜导致的腔室内的堆积物，有时进行化学清洁。对于化学清洁而言，为了除去在腔室中堆积的薄膜硅，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，因此必须避免与氢、单硅烷之类的可燃性气体接触，如图13那样，优选在泵1002b之后设置切换阀1002c。由此，在化学清洁的排气出来时，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。需要说明的是，关于该切换阀1002c，在泵自身中也可以内置有该机构。
关于混合气体分析部1003和透过侧气体分析部1006，作为氢回收率获取手段之一，至少是为了测定混合气体和由膜分离部分离的透过侧气体的流量、以及透过侧气体的氢浓度和单硅烷浓度而设置的。对于这些气体分析部，若至少可以测定气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度，则其方法没有特别限定，例如，关于流量，可以使用干式、湿式这样普通的流量计。此外，对于氢浓度和单硅烷浓度的测定，可以使用气体流通式的具备样品池的FT-IR、在线式的气相色谱法等。
由这些测定结果可以按照式(2-1)来计算氢气的回收率(氢回收率)。
氢回收率(％)＝100×((A/100)×B))/((C/100)×D)…式(2-1)
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表示向膜分离装置供给的混合气体的流量(供给侧气体总流量)(L/min)。
膜分离部1004，如图13所示，具备对向膜分离装置1004b供给的混合气体的温度进行控制的温度控制部1004a和膜分离装置1004b。
温度控制部1004a只要是具备冷却或加热混合气体的功能即可，没有特别限定，可以举出电热加热器、各种热交换器等。
膜分离装置1004b只要是选择性地使氢透过的膜且不含与单硅烷反应那样的金属成分作为主成分即可，没有特别限定，上述金属成分例如是钯、镍等，可以举出各种半透膜等。半透膜例如包含使氢选择性地透过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、聚烷撑二醇、聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯基卤化物、聚偏二卤乙烯、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、烧结金属等的无机材料、和多孔性的有机材料。作为多孔性的有机材料，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、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙烯基等。
其次，透过侧压力控制部1005和非透过侧压力控制部1012，分别是用于控制膜分离装置1004b的透过侧压力、非透过侧压力的机构。在供给膜分离装置1004b的混合气体的压力低为大气压左右的情况下，在透过侧压力控制部1005中设置止回阀等的压力控制装置和使膜分离装置1004b的透过侧为大气压以下的真空的干式泵，确保与供给压力的足够压差，并且将透过侧压力控制为恒定。在供给膜分离装置1004b的混合气体的压力为足够高的情况下(在流量控制部中设置升压机的情况等)，在透过侧压力控制部1005、非透过侧压力控制部1012中分别设置止回阀等将压力控制为恒定的装置，将膜分离装置1004b的非透过侧和透过侧压力控制为恒定。
供给膜分离装置1004b的混合气体的流量、压力、温度、单硅烷气体的浓度、膜分离装置1004b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，优选5NL/min～500NL/min，更优选10NL/min～100NL/min；作为压力，优选-90KPaG～1.0MPaG；作为温度，优选-20℃～100℃左右；作为单硅烷气体浓度，为30vol％以下，优选20vol％以下，更为优选10vol％以下；作为膜分离装置1004b的非透过侧压力，优选-90KPaG～0.85MPaG；作为透过侧压力，优选-100KPaG～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地填充的部分的容积。
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1L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10vol％以下；压力优选大气压以上；温度优选10℃～40℃；膜分离装置的透过侧压力优选-100KPaG～-60KPaG。
被膜分离装置1004b分离的气体分别被送入氢气处理部1007、硅烷气体处理部1008。关于氢气处理部1007，仅将回收的氢进行燃烧处理、作为燃料来利用，例如如图13所示，也可以以如下方式构成，用稀释部1007b，使得回收气体中的单硅烷浓度为容许浓度以下(5ppmv以下)的方式将分离气体用氮、空气等来稀释后，向外部释放。此外，在该稀释时，将氢浓度稀释到爆炸下限以下(4vol％以下)的方法从安全上讲是优选的。稀释部1007b中的稀释率，只要至少满足单硅烷浓度5ppmv以下即可，不作特别限定，若是以上述的透过侧气体分析部1006的测定结果为基础来控制稀释率，则可以没有浪费、效率良好地控制。由稀释部1007b稀释的分离气体被鼓风机1007c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，也可以设置氢气提纯部1007a，提纯氢加以再利用。
此外，对于硅烷气体处理部1008，例如可以以如下方式构成，与将作为毒性气体的单硅烷无害化的装置的除害部1008c的装置规格匹配，用稀释部1008b稀释为规定的浓度后，导入除害部1008c，由此无害化到单硅烷的容许浓度以下，利用鼓风机1008d释放到外部。需要说明的是，可以设置硅烷气体提纯部1008a，将单硅烷提纯而加以再利用。
进而，对于本实施方式的排气处理系统，设置非透过侧气体分析部1013对通过膜分离装置1004b分离的非透过侧的富含单硅烷的分离气体的流量、单硅烷浓度等进行测定，由此也可以反映于其后级的硅烷气体处理部1008的运转条件中。
例如，用硅烷气体处理部1008对回收的单硅烷进行除害处理，在排气时，需要与除害装置的规格相匹配地将回收的单硅烷稀释到规定浓度，但此时若具有非透过侧气体分析部的数据，则也可以防止无谓地过度稀释、或者因稀释不足而在除害装置发生的不理想情况这样的状况。
此外，在硅烷气体处理部1008中设置硅烷气体提纯部1008a，将单硅烷气体进行提纯处理而加以再利用时，也可以如下这样构成，在非透过侧气体分析部1013中用气相色谱法等对流量、单硅烷浓度以外的回收的单硅烷中的微量杂质进行分析。通过如此构成，可以选择最佳的提纯处理的条件，或者在杂质过多的情况下等，不进行提纯处理而返回除害处理这样的选择。此时，优选在气体分析部的后级设置切换除害部和再利用的线的阀。
此外，在半导体制造装置的运转条件、特别是流量、压力大幅变动的情况下，以及汇集运转条件不同的多个半导体制造装置的排气进行处理的情况下等，如图13所示，优选设置压缩机1009和气体收容部1010、流量控制部1011，将供给膜分离部1004的混合气体的流量控制为恒定。
压缩机1009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1009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℃以下的方式运转。换言之，如果考虑对从泵部1002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1009中使用的压缩机的构成，没有特别限定，即使是在供给压缩机的混合气体的流量发生变动的情况下，为了稳定地运转压缩机，优选具有一并设置整流器的构成、或者是具有使经压缩机暂时压缩而得的混合气体再次返回压缩机的吸气侧的溢回方式的构成。
气体收容部1010是如下用途的构件，在从半导体制造装置1001通过泵部1002排出的混合气体的流量、压力不稳定的情况下，在汇集来自多个半导体制造装置1001的排出气体而进行处理的情况下，收集于足够容量的罐等中，由此将从各个半导体制造装置1001排出的混合气体的流量、压力变动平均化，在膜分离部1004中总是流通恒定流量、压力的混合气体。此外，通过对构造进行研究，也可以增加除去混合气体中所含的微粒的功能。
气体收容部1010中使用的罐的尺寸没有特别限定，在为1台半导体制造装置的情况下，在汇总该装置的最大流量、多台半导体制造装置进行处理的情况下，优选为供给各个半导体制造装置的气体的最大流量的总计值以上。
在气体收容部1010中使用的罐内的压力没有特别限定，优选使最大值为1MPaG。
此外，优选在装置运转开始时，在关闭气体收容部1010的出口阀的状态下，将排气从压缩机1009向气体收容部1010供给，蓄压于气体收容部1010。由此，即使在半导体制造装置的排气流量大幅变动时，仍可以维持用于将向分离装置供给的流量保持为恒定的足够压力，而且可以增加在气体收容部1010中能够收容的气体量，因此可以减少气体收容部的容积。进而，若要蓄积足够的压力，则可以将膜分离装置的非透过侧压力设定为高，由此可以获取足够的与透过侧压力的压差，在运转上也变得有利。
流量控制部1011，是用于将混合气体的流量控制为恒定的机构。关于其控制方法没有特别限定，优选不受供给流量控制部1011的混合气体的压力变动的影响的方法，例如可以举出质量流量控制器等。
在本实施方式中，对通过上述的氢回收率获取手段算出的氢回收率进行监控，由此可以把握膜分离装置1004b的劣化状态。因此，随着氢回收率的降低，根据下述式(2-2)、式(2-3)控制膜分离装置1004b的透过侧压力、供给膜分离装置1004b的混合气体的温度，由此总是可以维持高的氢回收率来进行运转。
需要说明的是，控制的方法可以获取仅满足式(2-2)或式(2-3)的控制、或者是满足式(2-2)和式(2-3)中的任一项的控制。此外，通过按照该控制进行运转，可以实现氢回收率60％以上且透过侧气体的单硅烷浓度1.0％以下。
ΔP＝C1×ΔA，C1≥0.5…式(2-2)
此外，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔP表示膜分离装置4b的由透过侧压力的压力减少幅度(KPa)。
ΔT＝C2×ΔA，C2≥0.8…式(2-3)
此外，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔT表示混合气体的温度上升幅度(℃)。
需要说明的是，上述控制使用图14所示的运算控制部1030来执行。此外，运算控制部1030可以以所控制的混合气体的流量、混合气体分析部1003中的混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度的测定结果及膜分离装置的容量为基础，通过流量控制部1011来控制混合气体的流量。
进而，运算控制部1030可以基于流量控制部1011中的混合气体流量值、混合气体分析部1003中的混合气体中的氢和单硅烷浓度的测定结果、透过侧气体分析部1006中的透过侧气体流量和透过侧气体中的氢浓度和单硅烷浓度侧的测定结果，计算氢回收率。
在运算控制部1030中，可以针对该算出的氢回收率的减少幅度，控制供给膜分离装置1004b的混合气体的温度、膜分离装置1004b的非透过侧压力、透过侧压力。
进而，运算控制部1030可以基于透过侧气体分析部1006中的透过侧气体流量和透过侧气体中的氢浓度和单硅烷浓度的测定结果，对氢气提纯部的运转条件、是否将回收的氢气加以再利用进行判定。运算控制部1030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1007的稀释部1007b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1030可以基于非透过侧气体分析部1013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测定结果，对单硅烷提纯部的运转条件、是否将回收的单硅烷加以再利用进行判定。运算控制部1030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1008的稀释部1008b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。
根据以上说明的实施方式2的排气处理系统，使用膜分离装置1004b将至少含有氢和单硅烷的混合气体进行分离，由此分离需要除害的单硅烷和不需要除害的氢。分离后的氢和单硅烷，分别用氢气处理部1007和硅烷气体处理部1008另行加以处理，由此可以减小处理设备的规模，进而可以将排气处理系统加以紧凑化。
此外，可以效率良好地对从多个半导体制造装置、例如用于将在太阳能电池中使用的薄膜硅成膜的多个等离子体CVD装置排出的排气进行处理。此外，通过选择适当的运转条件来控制伴随膜分离装置的劣化的混合气体的分离性能的降低，可以长期维持高的分离性能。
以下，基于实施例具体地说明本实施方式，但本实施方式不仅限于这些实施例。
图15是表示实施例2的排气处理系统的构成的系统图。如图15所示，将上述实施方式2的排气处理系统与3台作为半导体制造装置1001之一的薄膜硅太阳能电池制造用CVD装置连接。排气处理系统1100将从多个PE-CVD装置1014排出的混合气体与从外部导入的氮一起被与各自的装置对应的干式泵1015a吸引，通过过滤器1016朝压缩机1017送出。需要说明的是，在干式泵1015a之后也可以设置切换阀(未图示)。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1017选定能以压缩比4来运转的机器。在关闭蓄压用阀10032的状态下，干式泵1015a的吹扫氮以30NL/min的流量流通，将气密罐1018(容量：5m3)的压力升压到0.3MPaG。然后，打开蓄压用阀1032，开始对质量流量控制器1019供给气体，并且将各自的PE-CVD装置1014分4次错开来开始运转转。用质量流量控制器1019控制气体流量，用热交换机1021调整到规定温度后，供给膜分离装置1023(聚酰亚胺中空丝膜)。此时，用透过侧止回阀1025a将透过侧压力调整为规定压力。此外，用非透过侧止回阀1025b将压力调整为常压。此外，在PE-CVD装置的运转开始后，干式泵1015a的吹扫氮量调整为规定的流量。
分析装置1020a是用于测定混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度的装置，由具备气体池的FT-IR装置和在线的气相色谱法(GC)装置构成。通过质量流量控制器1019将流量、压力控制为规定的值的混合气体，通过分析装置1020a测定氢浓度和单硅烷浓度。之后，混合气体通过热交换机1021和循环恒温槽1022的动作来控制其温度，流入膜分离装置1023中。在膜分离装置1023的透过侧和非透过侧的后级分别设置有流量计1024a、1024b。
在图15中示出的排气处理系统中，膜分离装置1023的透过侧的分离气体通过流量计1024a、分析装置1020b而测定氢和单硅烷的流量和浓度。透过侧的分离气体，基于其测定结果用适宜的氮稀释，通过干式泵1015b释放到大气中。另一方面，膜分离装置1023的非透过侧的分离气体通过流量计1024b、分析装置1020c检测出单硅烷的流量和浓度后，利用燃烧除害装置1026燃烧而除害。利用燃烧除害装置1026燃烧而排出的气体，在燃烧时产生的粉体等异物被袋式过滤器1027除去，通过鼓风机1028释放到大气中。
将如图15所示那样构成的排气处理系统与薄膜硅太阳能电池用CVD装置连接，将流量、单硅烷浓度以若干模式继续运转，同时监控氢气回收率的经时变化。相对于氢气回收率的变化，使温度控制部的温度、膜分离装置的透过侧压力变化，测定氢回收率的推移。将结果示于图16～图19。
图16～图21是表示实施压力调整而运转的情况下的氢回收率的变动的图表。图16和图17是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，实施压力调整而运转的情况下的氢回收率的变动的图表。图18～图21是表示在以10ML/min导入泵的吹扫氮的条件下，实施压力调整而运转的情况下的氢回收率的变动的图表。为了便于比较，在图16、图18、图20中示出了满足式(2-2)的情况(C1＝1.0)的运转结果，在图17、图19、图21中示出了不满足式(2-2)的情况而以(C1＝0.1)运转的结果。实验的初始条件如表4。图16、图17中示出的运转结果，是在表4中示出的压力变化实验(1)的各条件下运转的情况下的结果。图18、图19中示出的运转结果，是在表4中示出的压力变化实验(2)的各条件下运转的情况下的结果。图20、图21中示出的运转结果是在表4中示出的压力变化实验(3)的各条件下运转的情况下的结果。
〔表4〕
Figure BDA00002129172200261
表5～表7示出汇总氢回收率相对于使用年数(换算值)的变化的结果。表5的结果示于图16(C1＝1.0)和图17(C1＝0.1)。表6的结果示于图18(C1＝1.0)和图19(C1＝0.1)。表7的结果示于图20(C1＝1.0)和图21(C1＝0.1)。需要说明的是，使用年数(换算值)，是将加速试验中的运转时间换算为实际年数的值。加速劣化试验将供给混合气体总流量设为实际试验的50倍，所供给的单硅烷气体浓度及所供给的氮气体浓度为恒定地实施试验。加速劣化试验的方法一并记载于表5～表7中。实施例2的排气处理系统，以如下方式控制，每当氢气回收率降低10％左右，透过侧压力在C1＝1.0的情况下减少10KPa左右、在C1＝0.1的情况下减少1KPa左右。根据这些结果可知，通过满足式(2-2)地运转排气处理系统，可以在维持高的氢回收率的状态下长期运转。需要说明的是，优选C1的值为0.5以上为良好。
〔表5〕
Figure BDA00002129172200271
〔表6〕
Figure BDA00002129172200281
〔表7〕
Figure BDA00002129172200291
图22～图27是表示实施温度调整地运转的情况下的氢回收率的变动的图表。图22和图23是表示在未导入泵中的吹扫氮的条件下，实施压力调整地运转的情况下的氢回收率的变动的图表。图24～图27是表示在以10ML/min导入泵的吹扫氮的条件下，实施压力调整地运转的情况下的氢回收率的变动的图表。为了便于比较，图22、图24、图26示出满足式(2-3)的情况(C2＝1.0)的运转结果，图23、图25、图27示出不满足式(2-3)的情况而以(C2＝0.25)运转的结果。实验的初始条件如表4所示。图22、图23中示出的运转结果是在表4示出的温度变化实验(1)的各条件下运转的情况下的结果。图24、图25中示出的运转结果是表示在表4中示出的温度变化实验(2)的各条件下运转的情况下的结果。图26、图27中示出的运转结果是在表4中示出的温度变化实验(3)的各条件下运转的情况下的结果。
表8～表10中示出汇总氢回收率相对于使用年数(换算值)的变化的结果。表8的结果示于图22(C2＝1.0)和图23(C2＝0.25)中。表9的结果示于图24(C2＝1.0)和图25(C2＝0.25)。表10的结果示于图26(C2＝1.0)和图27(C2＝0.25)。需要说明的是，使用年数(换算值)是将加速试验中的运转时间换算为实际年数后的值。加速劣化试验将供给混合气体总流量设为实际试验的50倍，所供给的单硅烷气体浓度及所供给的氮气体浓度为恒定地实施试验。加速劣化试验的方法一并记载于表8～表10。实施例2的排气处理系统中，以如下方式控制，每当氢气回收率降低10％左右，运转温度(混合气体的温度)在C2＝1.0的情况下增加10℃左右、在C2＝0.25的情况下增加2.5℃左右。根据这些结果可知，通过满足式(2-3)而运转排气处理系统，在维持高的氢回收率的状态下，可以长期运转。需要说明的是，优选C2的值为0.8以上为良好。
〔表8〕
〔表9〕
Figure BDA00002129172200321
〔表10〕
Figure BDA00002129172200331
(实施方式3)
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是更为详细地表示本实施方式的排气处理系统的构成的系统图。图30是表示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。实施方式3的排气处理系统2100，如图31所示，至少具备：第3成分气体添加部2003，其对向从半导体制造装置2001通过泵部2002排出的至少含有氢和单硅烷的混合气体中添加的第3成分气体的添加量进行控制；混合气体分析部2004，其对混合气体的总流量和混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度进行测定；膜分离部2005，其从混合气体中分离单硅烷和氢；透过侧气体分析部2006，其对经膜分离部2005分离的气体的流量和氢及单硅烷的浓度进行测定；氢气处理部2007，其对经膜分离部2005分离的氢进行处理；以及硅烷气体处理部2008，其对经膜分离装置分离的单硅烷进行处理。
半导体制造装置2001没有特别限定，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2001排出的混合气体的组成没有特别限定，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。微量杂质可以举出二硅烷、三硅烷等含多个Si的高阶硅烷、PH3、B2H6(分别为0.001～1％)、氮。
泵部2002吸引从半导体制造装置2001排出的混合气体，向后级的混合气体分析部2004送出。所使用的泵的种类没有特别限定，往往使用在半导体制造装置中通常使用的干式泵。出于保持气密性、防止不需要的堆积物、防止泵内部的腐食、提高排气能力等的目的，可以向干式泵导入吹扫用气体。吹扫用气体没有特别限定，主要使用氮、氩等惰性气体。此外，吹扫用气体的导入量也没有特别限定，通常每台泵是10～50NL/min左右。
此外，如图29所示，也可以在泵2002b的前级或/和后级设置过滤器2002a。尤其是，当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2002a。过滤器2002a是选择性地除去混合气体中所含的高阶硅烷等微粒的微粒捕捉过滤器。所使用的过滤器没有特别限定，可以使用旋涡式等的过滤器。
进而，对于半导体制造装置2001，为了除去因成膜导致的腔室内的堆积物，有可能进行化学清洁。对于化学清洁而言，为了除去在腔室中堆积的薄膜硅，通常是在导入NF3、F2等的气体下进行等离子体处理，但这些气体具有易烧性，因此必须要避免与氢、单硅烷之类的可燃性气体接触，如图29那样，优选在泵2002b之后设置切换阀2002c，当化学清洁的排气出来时，切换为易烧系气体处理系，从而防止混入硅烷系气体的处理线中。关于该切换阀，也可以在泵自身中内置有该机构。
第3成分气体添加部2003是为了在混合气体中添加一定量的第3成分气体，调整混合气体中的单硅烷浓度等而设置的。所添加的第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，没有特别限定，可以举出例如氮、氩、氢、氦、氙、碳原子数为1～4的碳化氢气体等。
混合气体分析部2004和透过侧气体分析部2006，作为氢回收率获取手段之一，至少是为了测定混合气体和由膜分离部分离的透过侧气体的流量、以及氢浓度和单硅烷浓度而设置的。对于这些气体分析部，若至少可以测定气体的流量及氢浓度和单硅烷浓度，其方法没有特别限定，例如，关于流量，可以使用干式、湿式这样普通的流量计，此外，对于氢浓度和单硅烷浓度的测定，可以使用气体流通式的具备样品池的FT-IR、在线式的气相色谱法等。
由这些测定结果可以按照式(3-4)来计算氢气的回收率(氢回收率)。
氢回收率(％)＝100×(A/100×B))/(C/100×D)…式(3-4)
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表示向膜分离装置供给的混合气体的流量(供给侧气体总流量)(L/min)。
膜分离部2005，如图29所示，具备控制向膜分离装置2005b供给的混合气体的温度的温度控制部2005a、膜分离装置2005b、透过侧压力控制部2005c和/或非透过侧压力控制部5d。
温度控制部2005a只要具备冷却或加热混合气体的功能即可，不作特别限定，可以举出电热加热器、各种热交换器等。膜分离装置2005b只要是选择性地使氢透过的膜且不含有与单硅烷反应那样的金属成分作为主成分即可，不作特别限定，可以举出各种半透膜等，上述金属成分例如是钯、镍等。半透膜例如包含使氢选择性地透过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、聚烷撑二醇、聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯基卤化物、聚偏二卤乙烯、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、烧结金属等的无机材料、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、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙烯基等。
其次，透过侧压力控制部2005c和非透过侧压力控制部2005d，分别是用于控制膜分离装置2005b的透过侧压力、非透过侧压力的机构。在供给膜分离装置5b的混合气体的压力低为大气压左右的情况下，在透过侧压力控制部2005c中设置止回阀等压力控制装置和使膜分离装置的透过侧为大气压以下的真空的干式泵，确保与供给压力的足够压差，并且将透过侧压力控制为恒定。在供给膜分离装置2005b的混合气体的压力为足够高的情况下(在流量控制部中设置升压机的情况等)，在透过侧、非透过侧压力控制部分别设置止回阀等将压力控制为恒定的装置，将膜分离装置的非透过侧和透过侧压力控制为恒定。
供给膜分离装置2005b的混合气体的流量、压力、温度、单硅烷气体的浓度和第3成分气体的添加量、膜分离装置2005b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；压力优选-90KPaG～1.0MPaG；温度优选-20℃～100℃左右；单硅烷气体浓度为30vol％以下，优选20vol％以下，更优选10vol％以下；第3成分气体的添加量为1～100NL/min、优选理想地为1～50NL/min；膜分离装置5b的非透过侧压力，优选-90KPaG～0.85MPaG；透过侧压力优选-100KPaG～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。
上述的膜分离条件，实际上紧密地相互关联，例如在膜分离容量为1L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10vol％以下；压力优选大气压以上；温度优选10℃～40℃；第3成分气体的添加量优选1～10NL/min；膜分离装置的透过侧压力优选-100KPaG～-60KPaG。
被膜分离装置2005b分离的气体各自被送到氢气处理部2007、硅烷气体处理部2008。对于氢气处理部2007，仅仅是将回收的氢作为燃料加以利用，例如如图29所示，以如下方式构成，以稀释部2007b用氮、空气等，以回收气体中的单硅烷浓度达到容许浓度以下(5ppmv以下)的方式，将分离气体用氮、空气等稀释后，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2007b中的稀释率，只要是至少满足单硅烷浓度5ppmv以下则没有特别限定，以前述的透过侧气体分析部的测定结果为基础，若控制稀释率，则可以没有浪费、效率良好地控制。由稀释部2007b稀释的分离气体被鼓风机2007c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，也可以设置氢气提纯部2007a提纯氢而再利用。
此外，对于硅烷气体处理部2008，例如与将作为毒性气体的单硅烷无害化的装置的除害部2008c的装置规格相适应，用稀释部2008b稀释到规定的浓度后，被导入除害部2008c，由此无害化到单硅烷的容许浓度以下，利用鼓风机2008d向外部释放。需要说明的是，也可以以设置硅烷气体提纯部2008a，能够提纯单硅烷而再利用的方式构成。
进而，对于本实施方式的排气处理系统2100，设置非透过侧气体分析部2012对通过膜分离装置2005b分离的非透过侧的富含单硅烷的分离气体的流量、单硅烷浓度等进行测定，由此也可以反映于其后级的硅烷气体处理部2008的运转条件中。
例如，用硅烷气体处理部2008对回收的单硅烷进行除害处理，在排气时，有必要与除害装置规格的相匹配，将回收的单硅烷稀释到规定浓度，但此时若具有非透过侧气体分析部的数据，则也可以防止无谓地过度稀释、或者因稀释不足而在除害装置发生的不理想情况这样的状况。
此外，在硅烷气体处理部2008中设置硅烷气体提纯部2008a，将单硅烷气体进行提纯处理并再利用时，在非透过侧气体分析部2012中用气相色谱法等对流量、单硅烷浓度以外的回收的单硅烷中的微量杂质进行分析，由此可以选择最佳的提纯处理的条件，或者在杂质过多的情况下等，不进行提纯处理而返回除害处理这样的选择。此时，优选在气体分析部的后级设置切换除害部和再利用的线的阀。
此外，在半导体制造装置的运转条件、特别是流量、压力大幅变动的情况下，汇集运转条件不同的多个半导体制造装置的排气进行处理的情况等，如图29所示，优选设置压缩机2009、气体收容部2010、和流量控制部2011，将供给膜分离部2005的混合气体的流量控制为恒定。
压缩机2009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2009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℃以下的方式运转。换言之，如果考虑对从泵部2002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2009中使用的压缩机的构成，没有特别限定，即使是在供给压缩机的混合气体的流量发生变动的情况下，为了稳定地运转压缩机，优选具有一并设置整流器的构成、或者是具有使经压缩机暂时压缩而得的混合气体再次返回压缩机的吸气侧的溢回方式的构成。
气体收容部2010是如下用途的构件，在从半导体制造装置2001通过泵部2002排出的混合气体的流量、压力不稳定的情况下，在汇集来自多个半导体制造装置2001的排出气体而进行处理的情况下，收集于足够容量的罐等中，由此将从各个半导体制造装置2001排出的混合气体的流量、压力变动平均化，在膜分离部2005中总是流通恒定流量、压力的混合气体。此外，通过对构造进行研究，也可以增加除去混合气体中所含的微粒的功能。
气体收容部2010中使用的罐的尺寸没有特别限定，在为1台半导体制造装置的情况下，在汇总该装置的最大流量、多台半导体制造装置进行处理的情况下，优选为供给各个半导体制造装置的气体的最大流量的总计值以上。
在气体收容部2010中使用的罐内的压力没有特别限定，优选使最大值为1MPaG。此外，优选在装置运转开始时，在关闭气体收容部2010的出口阀的状态下，将排气从压缩机2009向气体收容部2010供给，蓄压于气体收容部2010。由此，即使在半导体制造装置的排气流量大幅变动时，仍可以维持用于将向分离装置供给的流量保持为恒定的足够压力，而且可以增加在气体收容部2010中能够收容的气体量，因此可以减少气体收容部的容积。进而，若要蓄积足够的压力，则可以将膜分离装置的非透过侧压力设定为高，由此可以获取足够的与透过侧的压差，在运转上也变得有利。
流量控制部2011是用于将混合气体的流量控制为恒定的机构。关于其控制方法没有特别限定，优选不受供给流量控制部2011的混合气体的压力变动的影响的方法，例如可以举出质量流量控制器等。
根据本实施方式的排气处理系统2100对通过上述的氢回收率获取手段算出的氢回收率进行监控，由此可以把握膜分离装置2006b的劣化状态，随着氢回收率的降低，将第3成分气体的添加量、供给膜分离装置2006b的混合气体的温度、膜分离装置的透过侧压力按照下式(3-1)～(3-3)进行控制，由此总是可以维持高的氢回收率来进行运转。
需要说明的是，控制的方法可以获取仅满足式(3-1)的控制、满足式(3-1)和式(3-2)、式(3-3)中的一个的控制、满足式(3-1)～式(3-3)中的任一项的控制。此外，按照该控制进行运转，由此可以实现氢回收率60％以上且透过侧气体的单硅烷浓度1.0％以下。
ΔF＝C1×ΔA，C1≥0.3…式(3-1)
此外，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔF表示第3成分气体的添加量的减少幅度(L/min)。
ΔP＝C2×ΔA，C2≥0.5…式(3-2)
此外，ΔA表示氢回收率的减少幅度，ΔP表示由膜分离装置5b的透过侧压力的压力减少幅度(KPa)。
ΔT＝C3×ΔA，C3≥0.8…式(3-3)
此外，ΔA表示氢回收率的减少幅度，ΔT表示混合气体的温度上升幅度(℃)。
需要说明的是，上述的控制使用图30所示的运算控制部2030来执行。此外，运算控制部2030可以以所控制的混合气体的流量、混合气体分析部2004中的混合气体中的单硅烷浓度的测定结果及膜分离装置的容量为基础，通过流量控制部流量控制部2011来控制混合气体的流量。
进而，运算控制部2030可以基于流量控制部2011中的混合气体流量值、混合气体分析部2004中的混合气体中的单硅烷浓度的测定结果、透过侧气体分析部2006中的透过侧气体流量和透过侧气体中的单硅烷浓度侧的测定结果来计算氢回收率。
在运算控制部2030中，相对于该算出的氢回收率的减少幅度，可以控制供给膜分离部2005的混合气体的温度、膜分离部2005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2030可以基于透过侧气体分析部2006中的透过侧气体流量和透过侧气体中的单硅烷浓度的测定结果，对氢气提纯部的运转条件、是否将回收的氢气加以再利用进行判定。关于运算控制部2030，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2007的稀释部2007b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2030可以基于非透过侧气体分析部2012中的非透过侧气体流量和非透过侧气体中的单硅烷浓度的测定结果，对单硅烷提纯部的运转条件、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2030，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2008的稀释部1008b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。
根据以上说明的实施方式3的排气处理系统，使用分离膜将至少含有氢和单硅烷的混合气体分离，由此分离需要除害的单硅烷和不需要除害的氢。将分离后的氢和单硅烷分别进行处理，由此可以减小处理设备的规模，进而可以将排气处理系统加以紧凑化。
此外，通过添加第3成分气体，可以在比较温和的条件下进行温度控制，不仅与节能相关，而且对伴随膜分离装置劣化的分离性能的降低、第3成分气体的添加量进行控制，由此可以进行抑制，长期维持高的分离性能。
由此，可以使处理从用于将太阳能电池中使用的薄膜硅成膜的等离子体CVD装置排出的排气的装置小型化。此外，可以效率良好地对从用于将在太阳能电池中使用的薄膜硅成膜的等离子体CVD装置排出的排气进行处理。
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。
图31是表示实施例3的排气处理系统的构成的系统图。如图31所示，将上述实施方式3的排气处理系统与3台作为半导体制造装置1之一的薄膜硅太阳能电池制造用CVD装置连接。排气处理系统2100，将从多个PE-CVD装置2013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2014a吸引，借助过滤器2015朝压缩机201送出。需要说明的是，在干式泵2014a之后可以设置切换阀(未图示)。由此，在化学清洁的排气出来时，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2016选定能以压缩比4来运转的机器。在关闭蓄压用阀2032的状态下，将干式泵2014a的吹扫氮以30NL/min的流量流通，将气密罐2017(容量：m3)的压力升压到0.3MPaG。然后，打开蓄压用阀2032，开始向质量流量控制器2018供给气体，并且将各自的PE-CVD装置2013分4部分错开来开始运转。用质量流量控制器2018对气体流量进行控制，用热交换机2021调整到规定温度后，供给膜分离装置2023(聚酰亚胺中空丝膜)。此时，用透过侧止回阀2025a将透过侧压力调整为规定压力。此外，用非透过侧止回阀2025b将压力调整为常压。此外，在PE-CVD装置运转开始后，干式泵2014a的吹扫氮量调整为规定的流量。
分析装置2019a是测定混合气体中的氢浓度和单硅烷浓度的装置，由具备气体池的FT-IR装置和在线的气相色谱法(GC)装置构成。通过质量流量控制器2018将流量、压力控制为规定值的混合气体，可通过分析装置2019a测定氢浓度和单硅烷浓度。通过第3成分气体添加部2020添加一定量的第3成分气体后，添加有第3成分气体的混合气体通过热交换机2021和循环恒温槽2022的动作来控制温度，流入膜分离装置2023中。在膜分离装置2023的透过侧和非透过侧的后级分别设置有流量计2024a、2024b。
在图31中示出的排气处理系统中，膜分离装置2023的透过侧的分离气体通过流量计2024a、分析装置2019b测定氢和单硅烷的流量和浓度。透过侧的分离气体，基于其测定结果用适宜的氮稀释，通过干式泵2014b释放到大气中。另一方面，膜分离装置2023的非透过侧的分离气体通过流量计2024b、分析装置2019检测出单硅烷的流量和浓度后，利用燃烧除害装置2026燃烧而除害。关于利用燃烧除害装置2026燃烧而排出的气体，在燃烧时产生的粉体等异物被袋式过滤器2027除去，通过鼓风机2028释放到大气中。
将如图31所示那样的构成的排气处理系统与薄膜硅太阳能电池用CVD装置连接，将流量、单硅烷浓度以若干模式继续运转，同时监控氢气回收率的经时变化。
图32a是表示在泵的吹扫氮为0NL/min、满足式(3-1)而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。此外，为了便于比较，在图32b中示出在泵的吹扫氮为0NL/min、未满足式(3-1)的(C1＝0.1)情况下的运转结果。实验的初始条件如表11所示。表14中示出汇总氢回收率的变化相对于使用年数(换算值)的结果。此外，图32c是表示在泵的吹扫氮为10NL/min，满足式(3-1)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。此外，为了便于比较，在图32d中示出在泵的吹扫氮为10NL/min、未满足式(3-1)的情况(C1＝0.1)下的运转结果。实验的初始条件如表12所示。表15中示出汇总氢回收率相对于使用年数(换算值)的变化的结果。进而，图32e表示在泵的吹扫氮为50NL/min、满足式(3-1)而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。此外，为了便于比较，在图32f中示出在泵的吹扫氮为50NL/min、未满足式(3-1)的情况下(C1＝0.1)的运转结果。实验的初始条件如表13所示。表16中示出汇总氢回收率相对于使用年数(换算值)的变化的结果。
需要说明的是，使用年数(换算值)是将加速试验中的运转时间换算为实际年数的值。加速劣化试验将供给混合气体总流量设为实际试验的50倍，所供给的单硅烷气体浓度及所供给的氮气体浓度为恒定地实施试验。加速劣化试验的方法一并记载于表14、表15、表16中。根据这些结果可知，通过满足式(3-1)而运转，在维持高的氢回收率的状态下，可以长期运转。
〔表11〕
Figure BDA00002129172200421
〔表12〕
Figure BDA00002129172200422
〔表13〕
Figure BDA00002129172200423
〔表14〕
Figure BDA00002129172200431
〔表15〕
Figure BDA00002129172200441
〔表16〕
Figure BDA00002129172200451
图33～图37表示在未导入泵的吹扫用氮的情况下，测定使通过第3成分气体添加部2020供给的氮添加量、膜分离装置的透过侧压力、温度控制部的温度相对于氢气回收率的变化而变化，氢回收率的推移的图表。图33表示未调整在初始添加的氮添加量地运转的情况、图34表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转的情况(C1＝0.3)、图35表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转后(C1＝0.3)、膜分离装置的透过侧压力满足式(3-1)地运转的情况(C2＝1.0)、图36表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转后(C1＝0.3)、温度控制部的温度满足式(3-2)地运转的情况(C3＝2.0)、图37表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转后(C1＝0.3)、膜分离装置的透过侧压力满足式(3-2)地运转(C2＝1.0)、进而温度控制部的温度满足式(3-3)地运转的情况(C3＝2.0)的结果。实验的初始条件如表17所示。表18中示出汇总氢回收率相对于使用年数(换算值)的变化的结果。需要说明的是，使用年数(换算值)是将加速试验中的运转时间换算为实际年数的值。加速劣化试验将供给混合气体总流量设为实际试验的50倍，所供给的单硅烷气体浓度及所供给的氮气体浓度为恒定地实施试验。加速劣化试验的方法一并记载于表18中。根据这些结果，通过使经第3成分气体添加部供给的氮添加量、膜分离装置的透过侧压力、温度控制部的温度分别满足式(3-1)、式(3-2)、式(3-3)而运转，由此可以在维持高的氢回收率的状态下长期运转。
〔表17〕
〔表18〕
Figure BDA00002129172200462
Figure BDA00002129172200463
Figure BDA00002129172200471
Figure BDA00002129172200481
图38～图42表示在以10NL/min导入泵的吹扫用氮的情况下，测定使通过第3成分气体添加部供给的氮添加量、膜分离装置的透过侧压力、温度控制部的温度相对于氢气回收率的变化而变化的氢回收率的推移的图表。图38表示未调整在初始添加的氮添加量地运转的情况的结果、图39表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转的情况(C1＝0.5)的结果、图40表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转后(C1＝0.5)的结果、膜分离装置的透过侧压力满足式(3-2)地运转的情况(C2＝1.0)的结果、图41表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转后(C1＝0.5)的结果、温度控制部的温度满足式(3-3)地运转的情况(C3＝2.0)的结果、图42表示在初始添加的氮添加量满足式(3-1)地运转后(C1＝0.5)的结果、膜分离装置的透过侧压力满足式(3-2)地运转(C2＝1.0)的结果、进而温度控制部的温度满足式(3-3)地运转的情况(C3＝2.0)的结果。实验的初始条件如表19所示。表20中示出汇总氢回收率相对于使用年数(换算值)的变化的结果。需要说明的是，使用年数(换算值)是将加速试验中的运转时间换算为实际年数的值。加速劣化试验将供给混合气体总流量设为实际试验的50倍，所供给的单硅烷气体浓度及所供给的氮气体浓度为恒定地实施试验。加速劣化试验的方法一并记载于表20。根据这些结果，通过使经第3成分气体添加部供给的氮添加量、膜分离装置的透过侧压力、温度控制部的温度分别满足式(3-1)、式(3-2)、式(3-3)而运转，可以在维持高的氢回收率的状态下长期运转。
〔表19〕
Figure BDA00002129172200501
〔表20〕
Figure BDA00002129172200502
Figure BDA00002129172200503
Figure BDA00002129172200511
Figure BDA00002129172200512
本发明不限于上述的各实施方式、实施例，也可以基于本领域技术人员的知识增加各种设计变更等的变形，增加了如此变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
〔标号说明〕
1-半导体制造装置，2-泵部，2a-过滤器，2b-泵，2c-切换阀，3-气体收容部，4-流量控制部，5-气体分析部，6-膜分离部，6a-温度控制部，6b-膜分离装置，6c-透过侧压力控制部，6d-非透过侧压力控制部，6e-透过侧气体分析部，6f-非透过侧气体分析部，7-氢气处理部，7a-氢气提纯部，7b-稀释部，7c-鼓风机，8-硅烷气体处理部，8a-硅烷气体提纯部，8b-稀释部，8c-除害部，8d-鼓风机，10-第3成分气体添加部，11-压缩机，12-PE-CVD装置，13a-干式泵，14-过滤器，15-气密罐，16-质量流量控制器，17a、17b、17c、17d-分析装置，18-热交换机，19-循环恒温槽，20-膜分离模块，21a-透过侧止回阀，21b-非透过侧止回阀，22a、22b、22c-流量计，23-燃烧除害装置，24-袋式过滤器，25a、25b、25c-鼓风机，26-压缩机，30-运算控制部，32-蓄压用阀，33-切换阀，100-排气处理系统，1001-半导体制造装置，1002-泵部，1002a-过滤器，1002b-泵，1002c-切换阀，1003-混合气体分析部，1004-膜分离部，1004a-温度控制部，1004b-膜分离装置，1005-透过侧压力控制部，1006-透过侧气体分析部，1007-氢气处理部，1007a-氢气提纯部，1007b-稀释部，1007c-鼓风机，1008-硅烷气体处理部，1008a-硅烷气体提纯部，1008b-稀释部，1008c-除害部，1008d-鼓风机，1009-压缩机，1010-气体收容部，1011-流量控制部，1012-非透过侧压力控制部，1013-非透过侧气体分析部，1014-PE-CVD装置，1015a、1015b-干式泵，1016-过滤器，1017-压缩机，1018-气密罐，1019-质量流量控制器，1020a、1020b、1020c-分析装置，1021-热交换机，1022-循环恒温槽，1023-膜分离装置，1024a、1024b-流量计，1025a、1025b-止回阀，1026-燃烧除害装置，1027-袋式过滤器，1028-鼓风机，1030-运算控制部，1100-排气处理系统，2001-半导体制造装置，2002-泵部，2002a-过滤器，2002b-泵，2002c-切换阀，2003-第3成分气体添加部，2004-混合气体分析部，2005-膜分离部，2005a-温度控制部，2005b-膜分离装置，2005c-透过侧压力控制部，2005d-非透过侧压力控制部，2006-透过侧气体分析部，2007-氢气处理部，2007a-氢气提纯部，2007-稀释部，2007c-鼓风机，2008-硅烷气体处理部，2008a-硅烷气体提纯部，2008b-稀释部，2008c-除害部，2008-鼓风机，2009-压缩机，2010-气体收容部，2011-流量控制部，2012-非透过侧气体分析部，2013-PE-CVD装置，2014a、2014b-干式泵，2015-过滤器，2016-压缩机，2017-气密罐，2018-质量流量控制器，2019a、2019b、2019c-分析装置，2020-第3成分气体添加部，2021-热交换机，2022-循环恒温槽，2023-膜分离装置，2024a、2024b-流量计，2025a、2025b-止回阀，2026-燃烧除害装置，2027-袋式过滤器，2028-鼓风机，2030-运算控制部，2032-蓄压用阀，2100-排气处理系统
〔工业可利用性〕
本发明可以适用于对从半导体制造装置排出的排气进行处理的系统中。

Claims (12)

1.一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1所述的排气处理系统，其特征在于，
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1或2所述的排气处理系统，其特征在于，
还包括对所述膜分离部的非透过侧压力进行控制的压力控制部。
4.一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
压力控制部，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，其特征在于，
所述压力控制部基于下式使透过侧压力变化，
ΔP＝C1×ΔA，且C1≥0.5
其中，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔP表示透过侧压力的减少量(KPa)。
6.一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，其特征在于，
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，
ΔT＝C2×ΔA，且C2≥0.8
其中，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔT表示混合气体的温度上升幅度(℃)。
8.根据权利要求4～7的任一项所述的排气处理系统，其特征在于，
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测定，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测定。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的排气处理系统，其特征在于，
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测定，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测定。
10.一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，
ΔF＝C1×ΔA，且C1≥0.3
其中，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔF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，其特征在于，
还包括对所述膜分离装置的透过侧压力进行控制的压力控制部；
其中，所述压力控制部按照下式使所述膜分离装置的透过侧压力变化，
ΔP＝C2×ΔA，且C2≥0.5
其中，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔP表示所述膜分离装置的透过侧压力的减少幅度(KPa)。
12.根据权利要求10或11所述的排气处理系统，其特征在于，
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，
ΔT＝C3×ΔA，且C3≥0.8
其中，ΔA表示氢回收率的减少幅度(％)，ΔT表示所述混合气体的温度的上升幅度(℃)。
CN2011800136434A 2010-03-12 2011-03-14 排气处理系统 Pending CN102791356A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010055397A JP2011189229A (ja) 2010-03-12 2010-03-12 排ガス処理システム
JP2010-055398 2010-03-12
JP2010-055396 2010-03-12
JP2010055396A JP2011189228A (ja) 2010-03-12 2010-03-12 排ガス処理システム
JP2010055398A JP2011189230A (ja) 2010-03-12 2010-03-12 排ガス処理システム
JP2010-055397 2010-03-12
PCT/JP2011/001474 WO2011111403A1 (ja) 2010-03-12 2011-03-14 排ガス処理システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102791356A true CN102791356A (zh) 2012-11-21

Family

ID=44563234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800136434A Pending CN102791356A (zh) 2010-03-12 2011-03-14 排气处理系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8591633B2 (zh)
EP (1) EP2545978A4 (zh)
CN (1) CN102791356A (zh)
WO (1) WO2011111403A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108723579A (zh) * 2017-04-17 2018-11-02 发那科株式会社 激光加工装置
CN110709591A (zh) * 2017-04-04 2020-01-17 巴斯夫公司 用于催化性污染治理的氢气还原剂
CN111868896A (zh) * 2018-03-22 2020-10-30 株式会社国际电气 基板处理装置、半导体装置的制造方法及程序

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011136002A1 (ja) * 2010-04-26 2011-11-03 大陽日酸株式会社 気体分離装置の運転方法
JPWO2012014497A1 (ja) * 2010-07-30 2013-09-12 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 排ガス処理システム
WO2016182648A1 (en) * 2015-05-08 2016-11-17 Applied Materials, Inc. Method for controlling a processing system
CN105056715A (zh) * 2015-08-20 2015-11-18 章涛 一种氢气分离装置
GB2579788B (en) * 2018-12-13 2021-06-30 Edwards Ltd Abatement apparatus
US11557462B2 (en) * 2019-03-13 2023-01-17 Kla Corporation Collecting and recycling rare gases in semiconductor processing equipment
JP2022045188A (ja) * 2020-09-08 2022-03-18 キオクシア株式会社 ガス回収装置、半導体製造システムおよびガス回収方法
US12036507B2 (en) 2022-02-15 2024-07-16 International Business Machines Corporation Compressible fluid separator pump

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941893A (en) * 1989-09-19 1990-07-17 Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. Gas separation by semi-permeable membranes
US5053058A (en) * 1989-12-29 1991-10-01 Uop Control process and apparatus for membrane separation systems
CN1220182A (zh) * 1997-10-09 1999-06-23 巴西石油公司 多级分离和回收气体的方法
JP2004181412A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Nok Corp 水素ガス分離後の後処理方法
CN1754004A (zh) * 2003-01-13 2006-03-29 Ati资产公司 从处理炉废气中回收氢气的装置及方法
CN101439256A (zh) * 2008-11-14 2009-05-27 江苏索普（集团）有限公司 膜法回收羰基化生产乙酸高压尾气中co的方法及其装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62134414A (ja) 1985-12-04 1987-06-17 Nippon Sanso Kk 半導体製造排ガスの燃焼方法及び同燃焼装置
US4806132A (en) * 1987-06-23 1989-02-21 Union Carbide Corporation Turndown control method for membrane separation systems
US5730780A (en) * 1993-10-15 1998-03-24 Opus Services, Inc. Method for capturing nitrogen from air using gas separation membrane
JP3027303B2 (ja) * 1994-09-13 2000-04-04 大陽東洋酸素株式会社 原料ガスとしてテトラエトキシシランを使用する化学蒸着装置から排出される排ガスの無害化処理方法及びその装置
JP3673006B2 (ja) 1996-03-11 2005-07-20 大陽日酸株式会社 シラン系ガスの除害方法
US6866698B2 (en) * 2003-03-19 2005-03-15 Johnson Matthey Public Limited Company Hydrogen purification apparatus
JP4294387B2 (ja) * 2003-06-16 2009-07-08 株式会社トクヤマ シリコンの製造方法
DE102007043156A1 (de) * 2007-09-11 2009-03-12 Näbauer, Anton, Dr. Verringerung des Verbrauchs von Prozessgasen bei der chemischen Gasphasenabscheidung von siliziumhaltigen Schichten bei der als Reaktionsprodukt neben der abzuscheidenden Schicht Wasserstoff entsteht
JPWO2009125457A1 (ja) * 2008-04-11 2011-07-28 カンケンテクノ株式会社 シラン系ガス及びフッ素系ガス含有排ガスの処理方法及び該方法を用いた排ガス処理装置
CN102421509A (zh) * 2009-03-12 2012-04-18 吉坤日矿日石能源株式会社 废气处理装置及废气处理方法
JP2012106146A (ja) * 2009-03-12 2012-06-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp 排ガス処理装置および排ガス処理方法
JP2010207771A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Jx Nippon Oil & Energy Corp 排ガス処理装置および排ガス処理方法
JP2010221097A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp 排ガス処理装置および排ガス処理方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941893A (en) * 1989-09-19 1990-07-17 Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. Gas separation by semi-permeable membranes
US4941893B1 (en) * 1989-09-19 1996-07-30 Advanced Silicon Materials Inc Gas separation by semi-permeable membranes
US5053058A (en) * 1989-12-29 1991-10-01 Uop Control process and apparatus for membrane separation systems
CN1220182A (zh) * 1997-10-09 1999-06-23 巴西石油公司 多级分离和回收气体的方法
JP2004181412A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Nok Corp 水素ガス分離後の後処理方法
CN1754004A (zh) * 2003-01-13 2006-03-29 Ati资产公司 从处理炉废气中回收氢气的装置及方法
CN101439256A (zh) * 2008-11-14 2009-05-27 江苏索普（集团）有限公司 膜法回收羰基化生产乙酸高压尾气中co的方法及其装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110709591A (zh) * 2017-04-04 2020-01-17 巴斯夫公司 用于催化性污染治理的氢气还原剂
CN108723579A (zh) * 2017-04-17 2018-11-02 发那科株式会社 激光加工装置
CN108723579B (zh) * 2017-04-17 2021-03-12 发那科株式会社 激光加工装置
CN111868896A (zh) * 2018-03-22 2020-10-30 株式会社国际电气 基板处理装置、半导体装置的制造方法及程序
CN111868896B (zh) * 2018-03-22 2023-10-24 株式会社国际电气 基板处理装置、半导体装置的制造方法及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20130008311A1 (en) 2013-01-10
EP2545978A4 (en) 2014-07-02
WO2011111403A1 (ja) 2011-09-15
EP2545978A1 (en) 2013-01-16
US8591633B2 (en) 2013-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102791356A (zh) 排气处理系统
JP2011189229A (ja) 排ガス処理システム
US20130139690A1 (en) Exhaust gas treatment system
CN101143288B (zh) 二氧化碳捕获系统及方法
US20120210873A1 (en) Exhaust gas processing apparatus and method for processing exhaust gas
CN102858431B (zh) 气体分离装置的运转方法
CN1604811A (zh) 中心二氧化碳纯化器
US20090017206A1 (en) Methods and apparatus for reducing the consumption of reagents in electronic device manufacturing processes
JP5518750B2 (ja) シラン（ＳｉＨ４）を再循環させる方法
US9962643B2 (en) Regenerative method for removing siloxane compounds from biogas
CN102221489A (zh) 一种用于组合采集大气痕量形态汞的方法和装置
WO2010103846A1 (ja) 排ガス処理装置および排ガス処理方法
JP2010221097A (ja) 排ガス処理装置および排ガス処理方法
CN110127700A (zh) 烟气中二氧化碳、氮气和氧气的联合回收装置及方法
JP3951569B2 (ja) ガス分離膜の運転方法
CN101511727A (zh) 包含氢和一氧化碳还至少包含二氧化碳和水蒸气的合成气的分离方法
JP2011189228A (ja) 排ガス処理システム
CN217526802U (zh) 一种甲硅烷和乙硅烷混合气的纯化分离系统
JP2012254421A (ja) シロキサン除去方法およびメタン回収方法
WO2010115902A1 (en) Photovoltaic cell deposition with minimized gas usage
Liping et al. Effect of rare earth addition on Cu-Fe/AC adsorbents for phosphine adsorption from yellow phosphorous tail gas
WO2021094709A1 (en) Inert gas recovery from a semiconductor manufacturing tool
CN220999250U (zh) 一种用于提取氦气的系统
JP4515571B2 (ja) 溶剤回収装置と溶剤回収方法
JP2011189230A (ja) 排ガス処理システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121121