供气方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种在不受废气流量变化以及组成变化影响的条件下，有效地分离精制废气中的有用气体组分并再次供给、而且可以有效地补充所消耗的组分的供气方法及其装置。在回收气体使用设备中排出的废气，分离精制该废气中所含的有用气体组分，将得到的有用气体组分供给到上述气体使用设备中的供气方法中，在从上述气体使用设备中排出的废气中，添加与上述有用气体组分相同组分的补充气体后分离精制有用气体组分。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种供气方法及其装置，具体涉及将从气体使用设备中排出的废气中所含的有用气体成分分离精制后再次供给到气体使用设备中去的供气方法及其装置。本申请以日本申请第2001-369905号为基础，其内容加入到本说明书中。
技术介绍
在制作半导体集成电路、液晶板、太阳电池及其面板、磁盘等半导体产品时，广泛使用的是在惰性气体气氛下生成等离子体、利用该等离子体对半导体产品进行各种处理的装置。作为在等离子处理中形成惰性气体气氛的气体，近几年使用的是氪或氙等稀有气体。但由于氪或氙是价格极高的气体，因此从上述气体使用设备排出的废气中回收氪或氙，精制使其杂质的浓度在100ppm以下后循环使用。另外除了上述等离子处理中使用的稀有气体之外，NF3、CF4、C2F6、C3F8、C4F8等洗涤用氟系气体、三氢化砷或者膦等半导体材料生产用气体、退火气体用重氢气体等有用气体，均希望可以不被马上排出而能够回收精制再利用。上述稀有气体或者氟系气体，半导体材料生产用气体等气体(以下称为有用气体成分)，一般与氮气混合后从气体使用设备中排放出来。另外，在废气中也会含有相应气体使用设备各步骤等中产生的微量杂质或者反应副产品，例如水分、一氧化碳、二氧化碳、氢气、烃、金属氢化物类气体、卤化烃类气体等。作为分离这些混合气体中气体组分的方法，已知的有深冷液化分离法、压力变化式吸附分离(PSA)法、温度变化式吸附分离(TSA)法、膜分离法等各种方法。但这些方法，根据混合气体的流量或者组成、采集的目标气体组分的流量或者纯度来设计装置的结构，因此在混合气体的流量或者组分发生变化时，要有效地分离目标组分气体较为困难。在进行上述等离子处理的半导体产品制作过程中，包括将作为处理对象的基体送到处理室中，或者将处理后的基体从处理室中取出时，为了使处理室内的气氛保持纯净，一般将氮气导入到处理室中作为气氛气体，因此此时从处理室中排出的气体，几乎全部为氮气。然后，在等离子处理之前将导入到处理室中的气体从氮气换为等离子处理用的惰性气体，例如在处理室中导入氪等稀有气体，在处理室内变为稀有气体气氛之后开始等离子处理，处理结束后将导入气体再次切换为氮气使处理室内变为氮气气氛。此时排出气体的成分，从氮气状态稀有气体成分逐渐增加而变为稀有气体状态，在等离子处理之后，稀有气体的浓度又逐渐减少几乎变回为氮气的状态。另外从处理室中吸引废气的真空泵，由于通常使用的是向轴承通入氮气的泵，因此一部分氮气会混入到上述的废气中。因此在上述的半导体产品制作工序中，基板送入以及搬出处理室时，处理室待机时排出的气体成分几乎全部为氮气，另一方面在等离子处理时的废气中含有氮气以及稀有气体。即废气中的稀有气体浓度随时在变化。进一步由于流入到处理室中的氮气流量以及稀有气体的流量不一定一致，因此废气的流量也会变化。另外进行各种排气时气压通常为大气压。如此在从流量或者浓度逐渐变化的废气中分离精制目标气体例如稀有气体等有用气体时如果使用传统的PSA系统，由于导入的废气量与采集的产品气体量的变化，运转状态不稳定，使采集稀有气体的纯度极度下降，从而会出现稀有气体的回收率不稳定的问题。另外，为了补充没有回收而排出的稀有气体，一直以来一般在气体使用设备的前段导入补充用稀有气体。但此时由于稀有气体必须在0.4MPa以上的压力下补充，因此必须以0.4MPa以上的压力向储存稀有气体的容器内填充稀有气体，并且在初启动时必须要使用大量的稀有气体，使得稀有气体用量增大，从而使有效的气体价格变高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以在不受废气流量变化或者组成变化的影响下有效地分离精制半导体产品制造过程等中排出的废气中所包含的稀有气体等有用气体组分，并可以再次供给，而且可以有效地补充所消耗的组分的供气方法以及装置。为了实现上述目的，本专利技术的供气方法，在回收从气体使用设备排出的废气、分离精制该废气中包含的有用气体组分后，将得到的有用气体组分供给到上述气体使用设备中去，该方法的特征在于，在从上述气体使用设备排出的废气中添加与上述有用气体组分相同的补充气体后，分离精制有用气体组分，特别是所述补充气体是以进行分离精制的气体成分比保持一定的方式添加到上述废气中。另外本专利技术的供气装置，其特征在于，具有回收和储存从气体使用设备所排出的废气的废气贮罐，分离废气中所含的有用气体组分的气体分离机构，将上述废气贮罐内的气体导入到上述气体分离机构中的气体导入机构，在导入到上述气体分离机构中的气体中添加与上述有用气体相同组分的补充气体的气体补充机构，将由上述气体分离机构分离的有用气体组分中存在的杂质除去的气体精制机构，将由该气体精制机构精制的有用气体组分供给到上述气体使用设备中去的供气机构。另外，本专利技术的供气装置，其特征在于，设计成使上述气体补充机构可以向上述废气贮罐中添加上述补充气体；另外备有可以检出导入到上述气体分离机构中的气体组分的气体组分检测机构；上述气体补充机构备有补充气体添加量调节机构，根据上述气体组分检测机构的检测值调节上述补充气体的添加量。附图说明图1是表示在等离子氧化装置中适用本专利技术的一个具体例的系统图。图2是分别表示相对于实施例1氮气中的氪浓度，第一吸附筒出口气体中氪中的氮气浓度以及第二吸附筒出口气体中氮气中的氪浓度的图。具体实施例方式图1所示为本专利技术适用于气体使用设备即等离子氧化装置中一个具体例的系统图，它表示了利用压力变化式吸附分离装置(PSA装置)将由等离子氧化装置排出的废气中的稀有气体与其他气体分离，在精制器中除去杂质精制后，将精制得到的稀有气体再次供给到等离子氧化装置中去形成一个封闭系统的例子。首先等离子氧化装置10，是在稀有气体中添加了“几个％”氧气而形成的混合气体气氛中对在处理室11中设置的基体12进行等离子氧化处理的装置，上述处理室11中，设有可导入从供气控制部13供给的气体的管路14，以及导出废气的管路15。从处理室11中排出的废气，通过真空排气装置16吸引废气，从该真空排气装置16排出到废气回收管路17中。另外在真空排气装置16中，设有管路18，以导入密封气体来防止从大气中混入杂质以及防止废气逆流。另外，作为在等离子氧化处理中使用的稀有气体，可以任意选择使用氩、氪、氙，对可使处理室11内保持干净气氛的气氛气体或者真空排气装置16的密封气体，只要不对制造过程产生影响就可以选择使用适当的气体，通常使用氮气。另外该真空排气装置16所用的泵，以不用油较好，较适合使用涡轮分子泵、干式真空泵、螺旋泵以及它们的组合。将排出到废气回收管路17的废气中的稀有气体，例如氪从气氛气体或者密封气体例如氮气中分离，除去杂质精制后再供给的供气装置20，备有可储存废气的废气贮罐21，可利用PSA分离法来分离废气中氪的两座吸附筒22，23，将上述废气贮罐21中的气体导入到上述吸附筒22，23中的气体导入机构压缩机24，添加补充用氪的补充机构的氪容器25以及流量控制器26，作为可除去上述吸附筒22分离的氪中残存杂质的精制机构的气体精制器27，可将该气体精制器27精制的氪供给到上述等离子氧化装置10中去的供气机构即供气管路28，作为检测导入到吸附筒22，23中的气体组分比的气体成分检测机构即组分检测器29以及检测由吸附筒22分离的氪中杂质浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供气方法，是回收从气体使用设备中排出的废气，并分离精制该废气中所含的有用气体后，将得到的有用气体组分再供给到上述气体使用设备中的供气方法，其特征在于：在从上述气体使用设备排出的废气中，添加与上述有用气体组分同组分的补充气体后进行有用气体组分的分离精制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大见忠弘，石原良夫，中村章宽，
申请(专利权)人：日本酸素株式会社，大见忠弘，
类型：发明
国别省市：JP[日本]