半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法，通过预处理、变温吸附粗脱、变压吸附提纯及氢气纯化工序，将来自半导体制程中各个工序所产生的含氢废气，包括化学气相沉积、掺杂、光刻、清洗，以及其它工序尾气经过现场处理与中央集中处理后的燃烧与洗涤后的排放气或进入氢排放系统的含氢废气提纯至符合半导体制程所需的电子级氢气标准，实现废氢气资源再利用，氢气收率大于等于70～85％。本发明专利技术解决了半导体制程常压废氢气回收无法返回到半导体制程中加以使用的技术难题，为半导体产业绿色与循环经济发展填补了空白。

Purification and reuse of atmospheric hydrogen at all stages by semiconductor process

The invention discloses a method for purifying and reusing atmospheric pressure waste hydrogen in a semiconductor process by full temperature range pressure swing adsorption. Through pretreatment, temperature swing adsorption coarsening, pressure swing adsorption purification and hydrogen purification processes, the hydrogen-containing waste gas generated from each process of the semiconductor process, including chemical vapor deposition, doping, photolithography and cleaning, is purified. Washing and other process tail gas after on-site treatment and centralized treatment of combustion and washing exhaust gas or into the hydrogen exhaust system after purification of hydrogen-containing waste gas to meet the requirements of electronic hydrogen standards for semiconductor processes, to achieve the reuse of waste hydrogen resources, hydrogen yield is greater than or equal to 70-85%. The invention solves the technical problem that the atmospheric pressure waste hydrogen recovery in the semiconductor process can not be returned to the semiconductor process for use, and fills a blank for the green and circular economy development of the semiconductor industry.

【技术实现步骤摘要】
半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法
本专利技术涉及半导体制造过程中的制程氢气的制备与废氢气回收再利用技术的领域，具体涉及一种半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法。
技术介绍
电子级氢气(PH2，含氢量≥99.99999％(7N)，以下类同)作为一种特种气体，是现代电子工业不可或缺的重要化学品原料之一，而半导体产业是现代电子工业的核心，其制程大致分为上游的晶圆制造、中游的IC(集成电路)制造、下游IC封装及周边相关的光罩、设计、应用等产业。半导体产业的基础是硅材料产业，其中，90％以上的半导体器件(TFT-LCD(平板显示器)、OLED等)和集成电路，尤其是超大规模集成电路(ULSI)都是制作在高纯优质的硅单晶抛光片和外延片上的。近几年，全球以晶圆硅片为主的半导体产业规模已达到几万亿美元，比如，硅晶芯片制造与代工，韩国、中国大陆及台湾已占据该产业的60％以上。中国近十年累计进口芯片金额已超过1.8万亿美元，2016年更是达到了近2,300亿美元，已经超过石油进口额1,1160亿美元的1倍多，成为中国进口额最大的大宗产品。一个典型的硅晶芯片生产过程(制程)有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法，其特征在于，包括如下工序：(1)预处理，将来自半导体制程中各个工序所产生的含氢废气作为原料气，根据需要脱除的酸性组分、碱性组分、可溶性有机物、水、双氧水、油雾、颗粒、CO2以及其他可溶性杂质，经鼓风机选择送入由碱洗、中和、水洗、干燥及过滤步骤中一种或多种步骤组成的预处理系统，在常压至0.3MPa的压力以及常温的操作条件下进行预处理；(2)变温吸附粗脱，经过预处理工序处理的原料气，进入由至少两塔组成的变温吸附粗脱工序，对其中的SiH4、PH3、AsH3及BH3进行粗脱，并将其中的氯、硫、氨、水及其他毒害化学吸附精脱工序的负载活性组分的杂质脱...

【技术特征摘要】
1.半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法，其特征在于，包括如下工序：(1)预处理，将来自半导体制程中各个工序所产生的含氢废气作为原料气，根据需要脱除的酸性组分、碱性组分、可溶性有机物、水、双氧水、油雾、颗粒、CO2以及其他可溶性杂质，经鼓风机选择送入由碱洗、中和、水洗、干燥及过滤步骤中一种或多种步骤组成的预处理系统，在常压至0.3MPa的压力以及常温的操作条件下进行预处理；(2)变温吸附粗脱，经过预处理工序处理的原料气，进入由至少两塔组成的变温吸附粗脱工序，对其中的SiH4、PH3、AsH3及BH3进行粗脱，并将其中的氯、硫、氨、水及其他毒害化学吸附精脱工序的负载活性组分的杂质脱除干净，吸附温度为常温，吸附压力为常压至0.3MPa，经过变温吸附精脱的原料气进入下一工序；吸附剂解吸再生温度为100～200℃，吸附剂采用浸渍活性炭、负载金属/复合金属/活性组分的活性炭、负载活性组分的分子筛中的一种或多种；(3)变压吸附提纯，将来自化学吸附精脱工序的处理气调整至0.2～5.0MPa，进入至少由4塔组成的多塔变压吸附提纯工序，吸附塔的操作压力为0.2～5.0MPa，吸附与解吸再生温度相同，均为50～200℃，其中至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为5～6N的超高纯氢气中间产品，作为进入下一工序；吸附剂再生时，采用超高纯氢气中间产品进行冲洗或抽真空再生得到再生气；变压吸附提纯工序的吸附剂采用活性氧化铝、硅胶、活性炭、负载活性组分的活性炭、分子筛以及负载活性组分的分子筛的一种或多种；(4)氢气纯化，超高纯氢气中间产品在50～500℃的温度下，直接或通过减压阀减压至半导体制程用氢所需的压力，进入由金属吸气剂或钯膜或钯膜-金属吸气剂耦合的氢气纯化工序，在操作温度为50～500℃、操作压力为常压至半导体制程用氢所需的压力条件下进行纯化，得到最终的电子级氢气产品。2.如权利要求1所述的半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法，其特征在于：所述预处理的干燥操作耦合在变温吸附粗脱工序中，同时，预处理的过滤步骤，放置在耦合的干燥与变温吸附粗脱步骤前或后。3.如权利要求1任意一项所述的半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法，其特征在于：所述变温吸附粗脱工序中所用的再生载气为变压吸附提纯工序的再生气。4.如权利要求1所述的半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法，其特征在于：在变温吸附粗脱与变压吸附提纯工序之间还增设有化学吸附精脱工序，来自变温吸附粗脱工序的处理气经过与变温吸附粗脱工序再生气体热交换后，加热至50～200℃，进入由至少两个吸附塔组成的化学吸附精脱工序，在50～200℃温度、常压至0.3MPa压力范围下进行化学吸附精脱过程，经化学吸附精脱控制气体中SiH4、PH3、AsH3及BH...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟雨明，陈运，刘开莉，蔡跃明，
申请(专利权)人：四川天采科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51