DE2105049C3 - Verfahren zur Aufarbeitung von Wasserstoff, Chlorsilane und Chlorwasserstoff enthaltenden Abgasen - Google Patents

Description

20 den, gegeben ist.

Die aus Siliciumabscheidungs-Anlagen kommen- Außerdem hat sich gezeigt, daß die Verlegung der

den Abcase enthalten Wasserstoff, Chlorsilane und Abgasrohre mit Hydrolyseprodukten, die durch

Chlorwasserstoff. Sie wirken in feuchter Luft stark Rückdiffusion von Feuchtigkeit verursacht werden, in

korrodierend, sind durch den Anteil an polymeren weit geringerem Maße eintritt.

Silicium-Chlor-Wasserstoff-Verbindungen selbstent- 25 Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt:

zündlich und können aus diesen Gründen nicht un- Die aus Abgasrohren von Abscheidungsanlagen

mittelbar an die Atmosphäre abgegeben werden. Zur austretenden Abgase werden mit daran vorbeistrei-

Aufarbeitung dieser Abgase wurden bereits Reini- chendw Luft vermischt. Die Luft kann dabei durch

cungsverfahren, beispielsweise Auswaschung bzw. einen Ventilator oder ein Gebläse angesaugt werden.

Naßreinigung, Kondensieren durch Abkühlung, Ab- 30 Die vorbeistreichende Luftmenge ist durch die Lei-

sorption mittels geeigneter Waschmittel, sowie die stung der ansaugenden Geräte einstellbar. Dabei ist

Absorption an Feststoffen mit großer Oberfläche an- es vorteilhaft, wenn der Luftstrom so stark ist, daß

gewandt. Meistenteils erfolgt die Auswaschung mit- ein kleiner Unterdruck entsteht, durch den die Ab-

tels Wasser, wobei der Chlorwasserstoff gelöst und gase angesaugt werden. Die Stärke des Luftstroms

die Silane unter Bildung von Hydrolyseprodukten 35 wird nicht nur von der Ansaugleistung der Geräte

ausgeschieden werden. Dabei treten jedoch Störungen bestimmt, sondern auch vom Querschnitt der Ein-

durch Abscheidung von gallertartiger Kieselsäure, die trittsöffnungen für die Luft,

zur Klumpenbildung neigt, auf. Weiterhin Kann in der Gasaustrittsöffnung ein An-

Gemäß DBP 11 85 593 wurde ein Verfahren ge- zeigegerät angebracht sein, das auf den WasserstoS-funden, das diese Störungen vermeidet. Dabei wird 40 gehalt des Abgases anspricht und die Ansaugleistuing jeder Zutritt von Luft vor der Beendigung der Hy- automatisch so regelt, daß ein Wasserstoffgehalt von drolyse durch Flussigkeitsverschlüsse verhindert, die 4 Volumprozent mit Sicherheit nicht überschritten zusammen mit den Abscheidungsanlagen einen ge- bzw. im Überschreitungsfall ein Alarmsignal ausgewissen Überdruck in der Abgasleitung bedingen. löst wird.

Dieser macht sich durch eine Verschlechterung der 45 Meistenteils wird die Verdünnung der Abgase am Kristallqualität der Siliciumkörper störend bemerk- oberen Ende eines Wäschers, in den die Abgasleitunbar. Dieser Nachteil tritt sowohl bei einer einzelnen gen münden, durchgeführt. Das entstehende Gas-Anlage, als auch durch gegenseitige Beeinflussung gemisch wird in dem Wäscher der Hydrolyse unterbeim Zusammenschalten mehrerer Anlagen auf einen worfen und es werden die korrodierend wirkenden Wäscher ein. Weiterhin stört auch, daß dieser Gegen- 50 Gase, wie Chlorwasserstoff, ausgewaschen. Diese druck je nach dem, wie stark die Abgasrohre mit Hy- Wasserbehandlung im Waschturm kann dabei nach drolyseprodukten verlegt sind, verschieden groß sein vielerlei an sich bekannten Methoden durchgeführt kann. werden. Beispielsweise ist es möglich, das Wasser zu

Es wurde nun ein Verfahren zur Aufarbeitung von verdüsen oder die Gase durch Wasserschleier zu sau-Wasserstoff, Chlorsilane und Chlorwasserstoff ent- 55 gen. Andererseits kann der Waschturm mit Glockenhaltenden Abgasen durch eine Wasserbehandlung boden ausgerüstet sein oder man erreicht mit Hilfe gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die von Wasserkaskaden den gewünschten Erfolg.
Abgase vor der Wasserbehandlung mit Luft so stark Der Luftstrom enthält nach dem Verlassen des verdünnt werden, daß der Wasserstoffgehalt des re- Wäschers nur noch Wasserstoff und mitgerissene sultierenden Gasgemisches unter 4 Volumprozent 60 Wassernebel. Er wird über die Ansauggeräte nach liegt. Abscheidung des Wassers an die Außenluft abgege-

In einer bevorzugten Ausführungsfonn wird das ben. Das Waschwasser enthält den Chlorwasserstoff

Verfahren so durchgeführt, daß die aus öffnungen und das Hydrolysat. Letzteres wird durch Dekanta-

austretenden Abgase durch einen vorbeistreichenden tion und/oder Filtration abgetrennt.

Luftstrom angesaugt und mindestens im Verhältnis 65 Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für

1: 50 mit Luft verdünnt werden. die Aufarbeitung von Abgasen aus Epitaxie-Anlagen

Überraschend an diesem Verfahren ist, daß gegen- gut geeignet. Bei solchen Anlagen hatte sich bisher

über den bisher üblichen Methoden der Luftzutritt eine starke Beeinflussung der Kristallqualität durch

den in der Aufarbeitimgsanlage herrschenden Überdruck ergeben. Das neue Verfahren, das vorteilhafterweise mit kleinem Unterdruck betrieben wird, vermeidet diesen Nachteil.

Die Zeichnung stellt das Schema einer Vorrichtung dar, mit der das Verfahren beispielsweise durchgeführt werden kann.

Ein senkrecht stehender Waschturm 1 aus Kunststoff oder gummierten Stahl enthält in seinem Inneren drei übereinander angeordnete Sprühdüsen 2. Am unteren Ende sitzt der Waschturm auf einem Abscheider 3. der über dem Hydrolysatsammelbecken 4 angeordnet ist. Seitlich am Abscheider befindet sich ein Ansaugstutzen 5, der zur L'nterdruckseite eines Gebläses 6 führt

Am oberen Ende trägt der Waschturm einen Aufsatz 7 mit einem Düsenkranz 8, in den die von den Abscheidungsanlagen kommenden Abgasleitungen 9 münden. Die durch das Gebläse 6 angesaugte Luft strömt durch eine Öffnung im Aufsatz 7. deren Querschnitt neben der Ansaugieistung der Gebläse die Stärke des Luftstroms mitbestimmt. Die vorbeiströmende Luft erzeugt in den Düsen des Düsenkranzes 8 einen kleinen Unterdruck. Hierdurch wird das Abgas aus den Abscheidungsanlagen über die Leitungen 9 angesaugt. Im Waschturm 1 wird das entstandene Gasgemisch an den aus den Sprühdüsen 2 kommenden Wasserschleiern innig vermengt. Dadurch tritt die Hydrolyse und die Auswaschung der korrodierenden Bestandteile ein.

Im Abscheider 3 wird das Wasser vom Gai getrennt. Das Gas wird durch das Gebläse 6 in einen Zyklonabscheider 13 zur Entfernung der mitgeführten Wassernebel gedrückt und sodann ins Freie ab-. Das Wasser nimmt die entstandenen Feststoffe, wie z. B. Kieselsäure in das Hydrolysatsammelbecken 4 mit. Das auf dem Wasser schwimmende Hydrolysat wird durch die Entnahmeöffnung 10 von Zeit zu Zeit entfernt. Das abfließende Wasser passiert ein Filter 11, das über die Filterband 12 mitgeschwemnne Festkörperpartiktin zurückhält.

Beispiel 1

In eine Apparatur gemäß Zeichnung werden durch

in vier Leitungen je 150 l/min Abgase in Epitaxieanlagen, die hauptsächlich aus Wasserstoff, Chlorwasserstoff, Chlorsilan sowie polymeren Siliciuni-Chlor-Wasserstoff-Verbindungen besteht, eingeleitet. Die Abgase werden im Verhältnis von 1 : 100 durch einen an den Leitungen vorbeistreichenden Luftstrom angesaugt und verdünnt. Sodann erfolgt die Wasserbehandiung.

Die Hydrolyseprodukte sammeln sich auf dem Waschwasser schwimmend in Becken 4 und werden diskontinuierlich entfernt. Das ausgeblasene Gas enthält keinen Chlorwasserstoff mehr und ist nicht mehr selbstentzündlich. Der Wasserstoffgehalt beträgt unter 1 Volumenprozent.
Die Kristallqualität der epitaktischen Schicht wird durch diese Abgaslage verbessert.

Beispiel 2

In der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 1 werden aus 6 Rohren je 20 I/min Abgas aus Epitaxieanlagen eingeleitet. Es erfolgt eine Verdünnung im Verhältnis 1 :200 mit Luft. Das abgeblasene Gas ist frei von Chlorwasserstoff und selbstentzündlichen Verbindungen. Der Wasserstoffgehalt liegt unter 0,5 Volumenprozent. Die epitaktischen Schichten zeigen verbesserte Kristallqualität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

vor der Hydrolyse durch Wasser erfolgt und daß Paientansnrüche- ^ dennoch eine völlig sichere Arbeitsweise möglich ist. f atentansprucne. ^^. kannimader großen Luftmengen die Hydro_

1. Verfahren zur Aufarbeitung von Wasser- lyse und die Auswaschung der korrodierenden Bestoff, Chlorsilane und Chlorwasserstoff enthalten- 5 standte.le vol stand.ggestaltet werde

den Abgasen durch eine Wasserbehandlung, da- Em wesentlicher Vorteil des Verfahrens liegt dann,

d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Abgase daß die Verdünnung des Wasserstoffs sehr schnell

vor der Wasserbehandlung mit Luft mindestens vor sich geht und somit eine auch von außen kom-

so stark verdünnt werden? daß der Wasserstoff- mende Zündquelle zu keiner Explosion fuhren kann.

gehalt des resultierenden Gasgemisches unter io Das Verfahren gestattet es drucklos oder sogar mit

4 Volumprozent liegt ^eiiiem kleinen Unterdruck zu arbeiten, wobei sich die

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- angeschlossenen Abscheidungsanlagen gegenseitig kennzeichnet daß die aus Öffnungen austreten- nicht beeinflussen können.

Auch spielt es keine Rolle, den Abgase durch einen vorbeistreichenden Luft- wieviel Anlagen angeschlossen sind, solange die Verström angesaugt und mindestens im Verhältnis 15 dünnung des Wasserstoffs auf unter

4 Volumprozent 1 · 50 mit Luft verdünnt werden. erfolgt. So kann auch der Ausbau einzelner Abgasrohre in einfacher Weise während der Durchführung des Verfahrens erfolgen, ohne daß eine Rückwirkung

" auf Abscheidungsanlagen, die sich in Betrieb befin-