[发明专利]特定气体的浓缩、稀释装置以及特定气体的浓缩、稀释方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够从含有多种气体的气体中选择性地只使特定气体结露或者使特定气体以外的气体选择性地透过，从而对该特定气体进行浓缩或稀释的装置和方法。特别是涉及这样一种特定气体的浓缩、稀释装置及方法，该装置的结构简单，只有1个小室(chamber)，该方法不需要多个浓缩工序、取出工序，只使特定气体选择性地结露或者使特定气体以外的气体选择性地透过，在小室的稀释气体取出部形成稀释气体，同时，使结露的液体借助重力而移动至小室下部的浓缩气体取出部并气化，从而在小室的浓缩气体取出部中形成浓缩气体，从小室的2个气体取出部连续地分开成浓缩的气体和稀释的气体并分别地将其取出。 

背景技术

作为以往的对于含有多种气体的气体，只对特定气体进行气体浓缩、稀释的装置，可列举出臭氧浓缩装置、NOx或者氟利昂(フロン)除去装置、CO₂除去装置等。在以往的这种装置的技术中，有这样一种装置，即，只将特定气体冷却，使其迅速液化和吸附到硅胶等吸附剂上，在其后续工序中，将液化的和吸附在吸附剂上的气体物质加热，通过蒸发和脱附作用，使其再次气化，由此使特定气体高浓度化。现在人们正在研究把通过使用这种装置而高浓度化的气体用于半导体制造装置的化学反应气体，适用于制造更高质量的半导体的技术，或者通过热或催化剂反应来使高浓度化后的有毒气体无害化等环境改善技术。 

作为以往的对特定气体进行高浓度化或稀释化的装置的第1例，有这样一种装置，即，通过将约10％(220g/Nm³)以下的用臭氧发生 器发生的臭氧化(氧90％-臭氧10％)气体供给到已冷却至80K(-193℃)～100K(-173℃)的小室中，只让臭氧气液化，在下一个工序中，用排气装置部使小室内的气体部形成真空状态，然后在再下一个工序中用加热器等高温化手段将已液化的臭氧气加热至温度128K(-145℃)～133K(-140℃)附近，由此使原先成为真空的气体部成为相当于臭氧的蒸气压的50Torr(53hPa)～70Torr(100hPa)的100％臭氧气，进而将该蒸气化后的臭氧取出。(例如参照专利文献1)。 

作为以往的对特定气体进行高浓度化或稀释的装置的第2例，有这样一种装置，即，将在臭氧发生器中发生的臭氧化气体供给到填充有吸附剂而且冷却至低温(-60℃)的小室中，吸附剂只吸附臭氧气(吸附工序)，在下一个工序中，利用排气装置部对小室内的气体部进行真空脱气，然后在再下一个工序中，将吸附在吸附剂上的臭氧气用加热器等高温化手段加热至0度附近，由真空状态的吸附剂部将100Torr(53hPa)左右的95％臭氧气按照500cc/min左右的流量进行浓缩并取出(脱附工序)(例如参照专利文献2)。 

另外，该专利文献2中还记载，因为将浓缩的臭氧气连续地取出，将上述填充有吸附剂的小室设置为3个小室，按照时间共变系列将吸附工序和脱附工序交替进行，而且通过设置缓冲罐，可以稳定地供给高浓度的臭氧化气体。另外，通过向上述缓冲罐中供给浓缩的臭氧气和氧气等，可以供给臭氧浓度为30～95％的臭氧化气体。 

另一方面，在半导体制造领域中，为了实现更高集成化的半导体，开发竞争正在剧烈地进行，例如，在硅晶片的氮化膜上形成有硅氧化膜的不挥发性半导体记忆装置(不挥发性记忆)制造工序中，作为在控制门电极和浮动(フロ一テイング)门电极上形成2nm左右非常薄的氧化膜，而且作为能够抑制层间的漏电流的氧化膜形成手段，有人提出了通过使用不含氧和臭氧以外的杂质的20％(440g/Nm³)以上的超高纯度臭氧化气体和利用紫外线照射或等离子体放电所引起的低温氧化化学反应来形成品质优良的氧化膜，从而实现能够满足上述膜厚和抑制漏电流的规定的氧化膜(例如参照专利文献3)。